一、紧固件普通螺纹基本牙型
紧固件螺纹的几何参数取决于紧固件螺纹轴向剖面内的基本牙型。其基本牙型是将原始三角形(等边三角形)的顶部截去h/8和底部截去h/4所形成的内、外螺纹共有的理论牙型。该牙型是具有螺纹的基本尺寸。
图1 紧固件普通螺纹基本牙型
(1)大径d或d
大径指与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相重合的假想圆柱体直径。内螺纹大径用d表示;外螺纹大径用d表示。
(2)小径d1或d1
小径指与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相重合的假想圆柱体直径。内螺纹小径用d1表示;外螺纹小径用d1表示。
(3)中径d2或d2
中径是指一个假想圆柱或圆锥的直径,该圆柱或圆锥的母线通过螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方,此假想圆柱称为中径圆柱。中径圆柱的母线称为中径线,其轴线即为螺纹轴线,相结合的内、外螺纹中径的基本尺寸相等,即d2=d2。
(4)单一中径
为一假想圆柱体直径,该圆柱体的母线通过牙槽宽度等于基本螺距一半的地方,而不考虑牙体宽度大小,用以表示螺纹中径的实际尺寸。
(5)螺距p
螺距是指相邻两牙在中径母线上对应两点间的轴向距离。
(6)牙型半角
牙型半角是指在螺纹牙型上牙侧与螺纹轴线的垂直线间的夹角。普通螺纹的牙型半角为30°。
(7)螺纹旋合长度
螺纹旋合长度是指内外螺纹旋合时螺旋面接触部分的轴向长度。
二、紧固件螺纹参数对互换性的影响
紧固件螺纹联接要实现其互换性,必须保证良好的旋合性和一定的联接强度。影响紧固件螺纹互换性的主要几何参数有五个:大径、小径、中径、螺距和牙型半角。这几个参数在加工过程中不通可避免地会产生一定的加工误差,不仅会影响紧固件螺纹的旋合性、接触高度、配合松紧,还会影响联接的可靠性,从而影响紧固件螺纹的互换性。
1、螺距误差对紧固件螺纹互换性的影响
螺距误差包括单个螺距误差和螺距累积误差。单个螺距误差与旋合长度无关,螺距累积误差与旋合长度或工作距离有关。螺距累积误差是指在给定长度范围内,任意两同名牙侧间的实际距离与公称值的最大差值。螺距误差对紧固件螺纹互换性的影响如图2所示。
图2 螺距误差对紧固件螺纹互换性的影响
2、牙型半角误差的影响
牙型半角误差指实际牙型半角与理论牙型半角之差。牙型半角偏差影响螺纹的旋合性及螺纹接触的均匀性。牙型半角误差可能是由于牙型角本身不准确或由于它与轴线的相对位置不正确而造成,也可能是两者综合误差的结果。
3、单一中径误差的影响
螺纹中径在制造过程中不可避免会出现一定的误差,即单一中径对其公称中径之差。单一中径误差将直接影响螺纹的旋合性和结合强度。如果仅考虑中径的影响,那么只要外螺纹中径小于内螺纹中径就能保证内外螺纹的旋合性。当外螺纹中径过小,则配合太松,难以使牙侧间接触良好,影响联接可靠性,降低联接强度。反之外螺纹的中径大于内螺纹的中径时,会影响旋合性。因此,为了保证螺纹的旋合性,应该限制外螺纹的最大中径和内螺纹的最小中径;为了保证螺纹的联接可靠性,还必须限制外螺纹的最小中径和内螺纹的最大中径。
由于螺距误差和牙型半角误差均用中径补偿,对内螺纹讲相当于螺纹中径变小,对外螺纹讲相当于螺纹中径变大,此变化后的中径称为作用中径,即螺纹配合中实际起作用的中径。当外螺纹存在螺距误差和牙型半角误差时,只能与一个中径较大的内螺纹旋合,其效果相当于外螺纹的中径增大。其值等于外螺纹实际中径与螺距误差及牙型半角误差的中径补偿值之和。
4、作用中径及螺纹中径合格性的判断原则
判断螺纹中径合格性,根据螺纹的极限尺寸判断原则(泰勒原则)。即内螺纹的作用中径应不小于中径最小极限尺寸;单一中径应不大于中径最大极限尺寸,外螺纹的作用中径应不大于中径最大极限尺寸,单一中径应不小于中径最小极限尺寸。
5、紧固件螺纹大、小径的影响
紧固件螺纹制造为保证旋合,使内螺纹的大、小径的实际尺寸大于外螺纹大、小径的实际尺寸,不会影响配合及互换性。若内螺纹的小径过大或外螺纹的大径过小,将影响紧固件螺纹联接的强度,因此必须规定其公差。