螺纹与螺纹联接100个问与答

螺纹与螺纹联接100个问与答

 

1．  螺纹的种类有哪些？

答：有紧固螺纹、管螺纹、传动螺纹三大类。

2．  紧固螺纹包括哪些？

答：包括普通螺纹，标准号为GB/T192-1981, 螺纹代号为M。

3．  紧固螺纹的特点和如何应用？

答：特点为牙型角为60°，是联接螺纹的基本形式，牙根强度高，具有良好的自锁性能。普通螺纹按螺距P不同分为粗牙和细牙两种，细牙螺纹小径比粗牙大，强度高，自锁性更好，但细牙螺纹不耐磨，易滑扣。工程中应用最广泛，一般联接常采用粗牙螺纹，细牙螺纹多用于薄壁管件或承受振动冲击和变载荷的联接，还可用于轻载和精密的微调机构中的螺旋副。

4．  普通螺纹基本牙型及其基本尺寸有哪些？

答：见附件1

5．  何谓普通螺纹公差带的位置？

答：螺纹公差带由其相对于基本牙型的位置和大小组成。公差带的位置由基本偏差确定。外螺纹的上偏差es为基本偏差；内螺纹的下偏差EI为基本偏差，如图1所示。

  图1

内螺纹规定了两种公差带位置，其代号分别为G和H；外螺纹规定了四种公差带位置，其代号为e、f、g和h。内螺纹的公差带位置如图2和外螺纹的公差带位置如图3所示。

    图2

TD1--- 内螺纹小径公差；TD2--- 内螺纹中径公差

图3

Td--- 外螺纹大径公差；Td2--- 外螺纹中径公差

6．  何谓普通螺纹公差等级？

答：公差带的大小由公差等级表示，内外螺纹中径和顶径的公差等级见表1

表1

螺纹直径	公差等级
外螺纹中径 d2	3、4、5、6、7、8、9
外螺纹大径 d	4、6、8
内螺纹中径 D2	4、5、6、7、8
内螺纹小径 D1	4、5、6、7、8

 

7．  普通螺纹旋合长度如何采用？

答：普通螺纹公差与配合标准根据螺纹直径和螺距的大小将螺纹的旋合长度分为三个组，即短旋合长度组S，中等旋合长度组N和长旋合长度组L。旋合长度是由联接的设计决定的，通常宜采用N组。

8．  普通螺纹的公差带如何选用？

答：根据螺纹配合的要求，可将公差等级和公差位置组合，得到多种公差带。为减少量刃具的品种，给出公差带选用原则：

精密：用于精密螺纹，要求配合性质变动较小；

中等：适用于一般用途；

粗糙：精度要求低或加工制造困难的螺纹。

内、外螺纹公差带选用（摘自GB/T197-1981）见表2与表3

表2

内螺纹选用公差带
精度	公差带位置 G			公差带位置 H
	S	N	L	S	N	L
精密				4H	4H、5H	5H、6H
中等	(5G)	(6G)	(7G)	*5H	*6H☆	*7H
粗糙		(7G)			7H

表3

外螺纹选用公差带

精度

公差带位置 e

公差带位置 f

公差带位置 g

公差带位置 h

S

N

L

S

N

L

S

N

L

S

N

L

精密

(3h4h)

*4h

(5h4h)

中等

*6e

*6f

(5g6g)

*6g☆

7g6g

(5h6h)

*6h

(7h6h)

粗糙

8g

(8g)

注：(1) 大量生产的精密紧固件螺纹，推荐采用带☆的公差带。

(2) 带*的公差带应优先选用，括号内公差带尽量不用。

(3) 精密配合用于精密螺纹，其配合性质稳定；一般配合采用中等配合；精度要求不高或加工较困难的螺纹采用粗糙配合。

(4) 内外螺纹的选用公差带可随意组合，为保证有足够的接触高度，加工后的零件的最优配合为H/g，H/h或G/h。若公称直径小于1.4mm的螺纹副，应采用5H/6h或更精密的配合。

9．普通螺纹配合如何选择？

答：见表4

 

 

表4

工作要求	配合的选择
一般联接螺纹	优先采用H/h、H/g或G/h；小于M1.4的螺纹，应选用5H/6h或更精密的配合
经常装拆的螺纹	推荐采用H/g
高温工作下的螺纹	工作温度在450°C以下，选用H/g；高于450°C时应选用H/e、G/h或G/g
需要涂镀的螺纹(1)	薄镀层螺纹件选用H/g；中等腐蚀条件、中等镀层厚度的螺纹件选用H/f严重腐蚀条件、较厚镀层的螺纹件选用H/e或G/e

(1) 不论采用何种配合,螺纹涂镀后的实际轮廓上,任何点均不得超过由H、h确定的最大实体牙型。

10．何谓过渡配合螺纹？

答：过渡配合螺纹是指内外螺纹配合后在中径上具有过渡配合性质的螺纹。这种螺纹能牢固地将螺栓固定于螺孔中。适用于钢制双头螺柱或其他螺纹联接，与其配合的内螺纹机体材料可以为铸铁、钢和铝合金等。

11．过渡配合螺纹的牙型和尺寸有哪些？

答：过渡配合螺纹的基本牙型与普通螺纹基本牙型相同。外螺纹的设计牙型推荐采用GB/T197-1981中规定的圆弧状牙底。

螺纹直径与螺距系列见表5；螺纹的基本尺寸见表6

表5   mm

公称直径 D;d		螺距 P		公称直径 D;d		螺距 P
第一系列	第二系列	粗牙	细牙	第一系列	第二系列	粗牙	细牙
5		0.8		20		2.5	1.5
6		1			22	2.5	1.5
8		1.25	1	24		3	2
10		1.5	1.25		27	3
12		1.75	1.25	30		3.5
	14	2	1.5		33	3.5
16		2	1.5	36		4
	18	2.5	1.5		39	4

注：优先选用第一系列。

表6   mm

公称直径D;d	螺距P	中径 D2=d2	小径 D1=d1	公称直径D;d	螺距P	中径 D2=d2	小径 D1=d1
5	0.8	4.480	4.134	18	1.5	17.026	16.376
6	1	5.350	4.917	20	2.5	18.376	17.294
8	1.25	7.188	6.647		1.5	19.026	18.376
	1	7.350	6.917	22	2.5	20.376	19.294
10	1.5	9.026	8.376		1.5	21.026	20.376
	1.25	9.188	8.647	24	3	22.051	20.752
12	1.75	10.863	10.106		2	22.701	21.835
	1.25	11.188	10.647	27	3	25.051	23.752
14	2	12.701	11.835	30	3.5	27.727	26.211
	1.5	13.026	12.376	33	3.5	30.727	29.211
16	2	14.701	13.835	36	4	33.402	31.670
	1.5	15.026	14.376	39	4	36.402	34.670
18	2.5	16.376	15.294

 

12．过渡配合螺纹公差带及其基本偏差有哪些？

答：内螺纹中径公差带为3H、4h或5H；小径公差带为5H，具体数值见附件2

外螺纹中径公差带为3k、2km或4kj；大径公差带为6h，具体数值见附件3

13．过渡配合螺纹旋合长度如何采用？

答：过渡配合螺纹采用中等旋合长度（N）

14．过渡配合螺纹的公差带如何选用？

答：过渡配合螺纹公差带选用原则：

精密：配合较紧，且配合性质变化较小的重要联接；

一般：一般用途的联接。

内外螺纹优选公差带见表7

表7

使用场合	内螺纹公差带／外螺纹公差带
精密	4H/2km；(3H/3k)
一般	4H/4kj；(4H/3k)；(5H/3k)

优先选择不带括号的配合公差带。

 

15．辅助锁紧结构有哪些型式及如何应用？

答：在实际螺纹副不能提供足够的配合过盈量时，为保证螺柱在机体材料中紧固的可靠性，可在螺栓有效螺纹之外采用辅助锁紧结构。

辅助锁紧型式1：螺纹收尾。机体材料为：钢、铸铁和铝合金等。用于最常用的锁紧型式；用于透孔和盲孔；不适用于动载荷较大的场合，螺尾的最大轴向长度为2.5P。见图4

    图4

辅助锁紧型式2：平凸台。机体材料为：铝合金等。用于透孔和盲孔；凸台端面应与螺纹轴线垂直。其直径应不小于1.5d。见图5

图5

辅助锁紧型式3：端面顶尖。机体材料为：钢、铸铁和铝合金等。用于盲孔；顶尖的光滑圆柱直径应小于内螺纹的小径。顶尖的圆锥角应与麻花钻钻头的刃角重合。见图6

图6

辅助锁紧型式4：厌氧型螺纹锁固密封剂。机体材料为：钢、铸铁和铝合金等。用于涂于螺纹表面，具有锁固和密封功能。可与上述三种辅助锁紧型式结合使用，可使螺柱的承载能力进一步提高。

16．何谓过盈配合螺纹？

答：过盈配合螺纹是指内外螺纹配合后在中径上具有过盈配合性质的螺纹。主要适用于钢制双头螺柱或其他螺纹联接，与其配合的内螺纹机体材料为铝合金、镁合金、钛合金和钢。

17．过盈配合螺纹的牙型和尺寸有哪些？

答：过盈配合螺纹的基本牙型与普通螺纹基本牙型相同。外螺纹设计牙型的牙底为圆滑曲线，牙底圆弧符合GB/T197-1981对性能等级高于8.8级紧固件螺纹牙底的规定，牙底圆弧的最小半径不允许小于0.125P。

过盈配合螺纹的直径与螺距系列及其基本尺寸见表8

表8    mm

公称直径 D;d		螺距 P		中径 D2=d2	小径 D1=d1
第一系列	第二系列	粗牙	细牙
5		0.8		4.480	4.134
6		1		5.350	4.917
8		1.25		7.188	6.647
			1	7.350	6.917
10		1.5		9.026	8.376
			1.25	9.188	8.647
12			1.5	11.026	10.376
			1.25	11.188	10.647
	14		1.5	13.026	12.376
16			1.5	15.026	14.376
	18		1.5	17.026	16.376
20			1.5	19.026	18.376

注：(1) 优先选用第一系列。

(2) 公称直径为8mm和10mm的螺纹，优先选用粗牙螺纹。

18．过盈配合螺纹公差带及其基本偏差有哪些？

答：内螺纹中径公差带为2H；小径公差带为4D或5D（螺距P=1.5mm时，小径公差带为4C或5C）。机体材料为铝合金或镁合金时，小径公差等级取5级；机体材料为钢或钛合金时，小径公差等级取4级。

外螺纹中径公差带为3p、3n或3m；大径公差带为6e（螺距P=1.5mm时，公差带为6C）。

过盈配合螺纹基本偏差，过盈配合螺纹公差具体数值和螺纹中径公差带分组位置见附件4

过盈配合螺纹中径公差带及其分组数和内外螺纹中径分组极限偏差具体数值见附件5

19．过盈配合螺纹的旋合长度如何采用？

答：过盈配合螺纹的旋合长度按表9选取。与旋合长度不符合表值时，为满足装配力矩的要求，可适当调整螺纹公差。

表9

内螺纹机体材料	旋合长度
钢、钛合金	1d~1.25d
铝合金、镁合金	1.5d~2d

 

 

 

20．过盈配合螺纹装配力矩如何应用？

答：见表10

表10  (N.m)

螺纹规格 （公称直径x螺距）	2H/3p		2H/3n		2H/3m
	max	min	max	min	max	min
5x0.8	7.0	3.3
6x1	12.0	5.0	15.0	7.7	14.8	5.4
8x1	25.7	11.9	30.7	15.0	34.2	12.2
8x1.25	24.1	10.3	33.8	17.8	37.1	15.1
10x1.25	44.1	22.5	64.2	28.3	59.2	24.0
10x1.5	46.9	23.6	65.1	26.9	62.8	25.0

注：(1) 装配应在同一组别内进行。

(2) 在保证表中力矩值的前提下，可不按分组进行装配。

21．何谓统一螺纹？

答：统一螺纹即系一般用途的英制螺纹。在英制中，联接螺纹均采用统一螺纹UN。其牙型角

a=60°，基本牙型与我国的普通螺纹相同。其中外螺纹牙底做成相应圆弧（半径为0.1086 25P~

0.144 34P）的则用UNR表示。统一螺纹的公称直径（大径）以英寸为单位、螺距以每英寸长的牙数表示。同一公称直径，按螺距的不同，可分为粗牙UNC:、细牙UNF;和超细牙UNEF（称为标准系列）。此外，还有恒定螺距系列，由每英寸4、6、8、12、16、20、28和32牙系列构成，并尽可能优先选用8UN、12UN和16UN，常用于多次装拆或重新翻修的螺纹零件。按中径公差的大小，外螺纹分为1A、2A、3A级，内螺纹分为1B、2B、3B级，1A和1B级公差最大，安装后的间隙大。

22．统一螺纹如何标记？

答：见下

1/4 – 20 UNC –2A (21)

公称直径

每英寸内的牙数

系列代号

公差带代号

检验体系代号

 

 

 

23．统一螺纹的直径与螺距系列有哪些？

答：见附件6

24．统一螺纹标准系列的尺寸有哪些？

答：见附件7

25．管螺纹包括哪些？

答：包括55°非密封管螺纹，标准号为GB/T7307-2001, 螺纹代号为G。

55°密封管螺纹，标准号为GB/T7306.1~7306.2-2000, 螺纹代号圆锥外螺纹为R；圆锥内螺纹为Rc和圆柱内螺纹Rp。

60°密封管螺纹，标准号为GB/T12716-2002，螺纹代号为NPT和NPSC。

米制锥螺纹，标准号为GB/T1415-1992，螺纹代号为ZM。

26．55°非密封管螺纹的特点和如何应用？

答：牙型角为55°，公称直径指管子内径，内、外螺纹公称牙型间没有间隙，螺纹副没有密封性，联接后需要有密封性时，可压紧螺纹副外的密封面，亦可在密封面间添加密封物。

27．55°非密封管螺纹基本牙型及其基本尺寸有哪些？

答：见附件8

28．55°密封管螺纹的特点和如何应用？

答：牙型角为55°，公称直径指管子内径，螺纹分布在1:16的圆锥管壁上。它包括圆锥内螺纹与圆锥外螺纹和圆柱内螺纹与圆锥外螺纹两种联接形式。必要时，允许在螺纹副内添加密封物，以保证联接的密封性。通常用于高温、高压系统和润滑系统，如管子、管接头、旋塞、阀门及其他附件。

29．55°密封管螺纹基本牙型及其基本尺寸有哪些？

答：见附件9

30．60°密封管螺纹的特点和如何应用？

答：牙型角a=60°，其他与55°管螺纹相同。用于汽车、拖拉机、航空机械、机床的燃料、油、水、气输送系统的管联接。

31．60°密封管螺纹基本牙型及其基本尺寸有哪些？

答：见附件10

32．米制锥螺纹的特点和如何应用？

答：牙型角a=60°，其他与55°管螺纹相同。用于依靠螺纹密封的联接螺纹（水、煤气管道用管螺纹除外）

33．米制锥螺纹基本牙型及其基本尺寸有哪些？

答：见附件11

34．传动螺纹包括哪些？

答：包括矩形螺纹

梯形螺纹，标准号为GB/T5796.1-1986，螺纹代号为Tr。

锯齿形螺纹，标准号为GB/T13576.1-1992，螺纹代号为B。

35．矩形螺纹的特点和如何应用？

答：牙型为正方形，牙型角a=0°，牙厚为螺距的一半。效率高，精确制造困难（为便于加工，可制成牙型角a=10°），螺纹副磨损后，间隙难以补偿与修复；对中精度低，牙根强度弱。用于传动或传动螺旋。

36．梯形螺纹的特点和如何应用？

答：牙型角a=30°，螺纹副的大径和小径处，有相等的径向间隙。牙根强度高，螺纹的工艺性好；内外螺纹以锥面贴合，对中性好，不易松动；用剖分式螺母，可以调整和消除间隙。与矩形螺纹比，效率较低。用于传动或传力螺旋。

37．梯形螺纹基本牙型及其基本尺寸有哪些？

答：见附件12

38．何谓梯形螺纹公差带的位置？

答：外螺纹的上偏差（es）和内螺纹的下偏差（EI）为基本偏差。

除外螺纹中径（d2）有三种基本偏差（h、e、c）外，其余的螺纹直径（D4、D2、D1、d、d3）

基本偏差均为零（H或h）

39．何谓梯形螺纹公差等级？

答：螺纹各直径的公差等级见表11

表11

直径	公差等级
内螺纹小径D1	4
外螺纹大径d	4
内螺纹中径D2	7、8、9
外螺纹中径d2	7、8、9
外螺纹小径d3	7、8、9

注：外螺纹小径的公差等级与外螺纹中径的公差等级永远相同。

40．梯形螺纹的旋合长度如何采用？

答：按公称直径d和螺距P的大小，梯形螺纹的旋合长度分为中和长两组，其代号分别为N和L。

41．梯形螺纹的精度和公差带如何选用？

答：梯形螺纹精度有中等和粗糙两种，其选用原则是：

中等：一般用途；

粗糙：用于精度要求不高的场合。

梯形公差带的选用见表12

对于多线螺纹，其顶径和底径公差与单线螺纹相同；中径公差则按线数不同，将单线螺纹中径公差乘一系数，其系数值见表13

表12

精度	内螺纹		外螺纹
	N	L	N	L
中等	7H	8H	7h、7e	8e
粗糙	8H	9H	8e、8c	9c

 

多线螺纹中径公差的修正系数           表13

线数	2	3	4	≥5
系数	1.12	1.25	1.4	1.6

 

42．锯齿形螺纹的特点和如何应用？

答：牙型角a=33°（承载面的斜角为3°、非承载面的斜角为30°），综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点。外螺纹的牙底为较大的圆弧，减小了应力集中。螺纹副的大径处无间隙，便于对中。用于单向受力的传力螺旋。

43．锯齿形螺纹的牙型和基本尺寸有哪些？

答：见附件13（GB/T13576.1~13576.4-1992）

44．何谓锯齿形螺纹公差带的位置？

答：锯齿形螺纹的外螺纹上偏差es与内螺纹下偏差EI为基本偏差。内螺纹大径D和小径D1只有一种公差位置H，其基本偏差为零；中径D2的公差带位置为A，其基本偏差为正值。外螺纹中径d2有两种公差带位置e、c，其基本偏差为负值；大径d和小径d3只有一种公差位置h，其基本偏差为零。

45．何谓锯齿形螺纹公差等级？

答：见表14

表14

螺纹直径		公差等级
内螺纹	大径D	H10
	中径D2	7、8、9
	小径D1	4
外螺纹	大径d	h9
	中径d2	7、8、9
	小径d1	7、8、9

注：外螺纹小径d3所选取的公差等级必须与其中径d2的公差等级相同

46．锯齿形螺纹的旋合长度如何采用？

答：根据公称直径和螺距的大小，锯齿形螺纹的旋合长度分为中等和长两组，其代号分别为N和L。

47．锯齿形螺纹的精度和公差带如何选用？

答：锯齿形螺纹规定了中等和粗糙两种精度，其选择原则是：一般用途选用中等精度；对精度要求不高的场合选用粗糙精度。

锯齿形螺纹只需选择和标注中径公差带，通常可根据其精度和旋合长度由表15选用。

对于多线锯齿形螺纹，其顶径公差与单线锯齿形螺纹相同，中径公差是在单线锯齿形螺纹的基础上按线数不同分别乘一系数而得，系数值见表16。

 

 

锯齿形螺纹中径公差带的选用       表15

精度	内螺纹		外螺纹
	N	L	N	L
中等	7H	8H	7e	8e
粗糙	8H	9H	8c	9c

 

多线锯齿形螺纹中径公差系数        表16

线数	2	3	4	≥5
系数	1.12	1.25	1.4	1.6

 

48．普通螺纹收尾、肩距、退刀槽和倒角GB/T3-1997标准如何？

答：外螺纹的收尾、肩距和退刀槽和内螺纹的收尾、肩距和退刀槽，见附件14。

49．螺纹联接有那些特点？

答：螺纹联接的结构简单，形式多样，联接可靠，装拆方便，成本低廉，因而得到广泛的应用。

粗牙螺纹一般用于联接。细牙螺纹的小径较大，螺杆强度高，但螺纹牙齿细小，所以螺纹牙的强度比粗牙螺纹低。由于细牙螺纹的螺距小，螺纹深度浅，导程和升角小，自锁性能好，因此它适合用于薄壁零件及微调装置。根据螺纹螺旋线的方向不同可分为右旋螺纹和左旋螺纹，右旋螺纹是常用的螺纹，左旋螺纹一般只在特殊场合使用。

50．何谓螺纹的线数？

答：根据螺纹的线数不同可分为单线螺纹、双线螺纹和多线螺纹。对联接用的螺纹，因为主要是要求螺旋副具有可靠的自锁性，所以常用单线的三角螺纹。对传动用的螺纹，因为主要是要求螺旋副效率高，所以线数要尽可能地多一些。但是，线数过多，加工困难，所以，常用的线数为2~3，最多不超过4。符合国家标准的螺纹称为标准螺纹。机械制造中常用的螺纹多为标准螺纹。

51．根据螺纹的牙型不同，螺纹可分为哪几类？

答：可分为三角螺纹，矩形螺纹，梯形螺纹和锯齿形螺纹。此外，还有圆锥螺纹、圆锥管螺纹等。

52．三角螺纹有那些特点？

答：分普通三角螺纹和管螺纹。普通三角螺纹的牙型角为60°，有粗牙螺纹和细牙螺纹两种，一般用粗牙。因牙型斜角大，故当量摩擦系数也较大，自锁性好，所以常用于联接。管螺纹为英制细牙三角形螺纹，常用于有紧密性要求的管件联接，其牙型角为55°。

53．矩形螺纹有那些特点？

答：其牙型角为0°，这种螺纹当量摩擦系数小，传动效率高，但由于精制和定心较困难，并且螺纹牙根的强度较低，所以常被梯形螺纹所取代。

54．梯形螺纹有那些特点？

答：其牙型角为30°与矩形螺纹相比，效率较低，但牙根强度较高，且定心性较好，常用于传动螺纹。

55．锯齿形螺纹有那些特点？

答：两侧牙型斜角分别为3°和30°。3°的侧面为工作面，主要用来承受载荷，可得到较高的效率；30°的侧面主要用来增强螺纹牙根的强度。该螺纹适用于单向受载的螺旋传动。

56．螺栓联接可分为哪几类？

答：可分为普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接。

57．何谓普通螺栓联接？

答：被联接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消失，结构简单，装拆方便，可多次装拆，应用较广，如图7所示。

 

 

     图7

58．何谓铰制孔螺栓联接？

答：孔和螺栓杆多采用基孔制过渡配合(H7/m6、H7/n6)。装配后无间隙，能精确固定被联接件的相对位置，并能承受横向载荷，也可作定位用，但孔的加工精度要求较高，如图8所示。

       图8

59．何谓双头螺柱联接？

答：这种联接适用于结构上不能采用螺栓联接且需要经常拆卸而被联接件之一较厚不宜制成通孔的场合。拆装时只需拆螺母，而不必将双头螺柱从被联接件中拧出。如图9所示。

    图9

60．何谓螺钉联接？

答：这种联接的特点是螺钉直接拧入被联接件的螺纹孔中，不用螺母。用于不需经常装拆且受载较小的场合。如图10所示。

       图10

61．何谓紧定螺钉联接？

答：拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置，如图11所示，并可传递不大的轴向力或扭矩。

     图11

62．何谓地脚螺钉联接？

答：用于将机座或机架固定在地基上的地脚螺钉联接。如图12所示。

    图12

63．螺纹联接件的种类有哪些？

答：螺纹联接件的种类很多，在机械制造中常见的螺纹联接件有螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母和垫圈等。这类零件都已经标准化，其形状和尺寸在国家标准中都有规定。螺纹大径d 是这些标准件的公称尺寸，设计时可由d 在标准中查出其他有关尺寸。

64．何谓螺纹联接的预紧？

答：大多数螺纹联接在装配时就必须拧紧螺母，称为预紧。装配时预紧的螺栓联接称为紧螺栓联接；不预紧的螺栓联接称为松螺栓联接。预紧的目的在于增强联接的刚度、紧密性和提高防松能力。

预紧时螺栓所受的轴向拉力称为预紧力。在联接中适当的预紧力能够提高螺栓联接的疲劳强度和可靠性，对于有紧密性要求的联接(如汽缸、管路凸缘等)还可以提高其气密性。但是，预紧力太大会导致联接件的损坏，因此对重要的螺栓联接应该对预紧力加以控制。

65．控制预紧力的方法有哪些？

答：控制预紧力的方法很多，例如：使用测力矩扳手或定力矩扳手利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。测力矩扳手(如图13a所示)的工作原理是根据扳手上的弹性元件，在拧紧力的作用下所产生的弹性变形来指示拧紧力矩的大小。为方便计量，可将指示刻度2 直接以力矩值标出。定力矩扳手(如图13b所示)的工作原理是当拧紧力矩超过规定值时，弹簧3 被压缩，扳手卡盘1 与圆柱销2 之间打滑，如果继续转动手柄，卡盘即不再转动。拧紧力矩的大小可利用螺钉4调整弹簧压紧力来加以控制。

(a)测力矩扳手 (b)定力矩扳手

图13

66．何谓螺纹联接的防松？

答：在静载荷作用下，联接螺纹能满足自锁条件，螺母、螺栓头部等支承面处的摩擦也有防松作用，因此螺纹联接一般不会自动松脱。但当联接在冲击、振动或变载荷作用下，或当温度变化很大时，螺纹副间的摩擦力可能减小或瞬间消失，这种现象多次重复就会使联接松脱。影响联接的紧固性和气密性，甚至会引起严重的人身、设备事故。所以在设计时必须考虑和采取有效的防松措施。

67．螺纹联接的防松方法有哪些？

答：有摩擦防松，机械防松，永久防松和化学防松。

68．摩擦防松方法有哪些？

答：有双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等。见图14

 

图14

69．何谓自锁螺母？

答：螺母一端做成非圆形收口或开峰后径面收口，螺母拧紧后收口涨开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧。

70．机械防松方法有哪些？

答：有开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等。见图15。

 

图15

71．永久防松方法有哪些？

答：有端铆、冲点、定位焊。

72．化学防松方法有哪些？

答：有黏合。

73．如何计算受拉螺栓联接的强度？

答：见附件15

74．如何计算受剪螺栓联接的强度？

答：见附件16

 

75．螺栓组联接如何设计与受力分析？

答：见附件17

76．螺纹联接的强度主要取决于哪些方面？

答：螺纹联接的强度主要取决于螺栓的强度。影响螺纹联接强度的因素很多，包括螺栓、螺母的材料、结构、尺寸、工艺、螺纹牙间的载荷分布、应力幅度、机械性能，制造工艺等。

77．提高受拉螺栓联接强度有哪些主要措施？

答：有降低螺栓的刚度或增大被联接件的刚度；

根据理论与实践可知，受轴向变载荷的紧螺栓联接，在最小应力不变的条件下，应力幅越小，则螺栓越不容易发生疲劳破坏，联接的可靠性越高。

为了减小螺栓的刚度，可减小螺栓杆直径或将螺栓杆做成空心的；为了增大被联接件的刚度，除在结构和尺寸上采取措施外，还可以采用刚性垫片。

有改善螺纹牙上载荷分布不均匀现象；

工作中螺栓牙受拉伸长，螺母牙受压缩短，伸与缩的螺距变化差以紧靠支承面处第一圈为最大，应变最大，应力最大，其余各圈依次递减，旋合螺纹间的载荷分布如图16所示。所以采用圈数过多的加厚螺母，并不能提高联接的强度。

图16

为了改善螺纹牙间载荷分布不均匀现象，可将螺母结构设计成受拉伸的形式，如悬置螺母和环槽螺母，以便使螺栓与螺母两者的螺距变化相一致，从而使载荷分布均匀化。也可以在螺母下端(即螺栓旋入端)几圈螺纹处制出倒角，使螺母下面的螺纹牙在载荷作用下易于变形，从而使载荷分布较为均匀如图17所示。

图17

有减小应力集中的影响；

为了减小应力集中，在螺纹牙根和收尾、螺栓头部与螺栓杆过渡处、螺栓杆剖面变化处可采用较大的圆角半径。如图18所示。

图18

有采用合理的工艺

制造工艺对螺纹的疲劳强度有很大影响。采用滚压螺纹方法，使螺纹表层有残余压应力和冷作硬化作用，而且金属材料未被切断，因而可以提高螺栓联接的疲劳强度。

78．螺纹联接有哪些特点？

答：为使机器制造、安装、调整、维修和运输、减重、省科、降成、提高效率、等等   必须采用各种方式联接成整体，才能实现上述要求。

在通用机械中，联接件占总零件数的20~50%。

79．何谓螺纹静联接？

答：被联接件间不充许产生相对运动。有不可折联接：铆、焊、介于可折不可折之间，胶（粘）接等。可折联接：螺纹、键、花键、销、成型而联接等。

80．何谓螺纹动联接？

答：被联接零件间可产生相对运动——各种运动副联接

81．螺纹如何形成？

答：把一锐角为ψ的直角三角形绕到一直径为d的圆柱体上，绕时底边与圆柱底边重合，则斜边就在圆柱体上形成一条空间螺旋线。

82．NPT，PT，G各种螺纹有哪些区别？

答：NPT，PT，G都是管螺纹。

NPT 是 National (American) Pipe Thread 的缩写，属于美国标准的60°锥管螺纹，用于北美地区。国家标准可查阅 GB/T12716-1991。

PT 是 Pipe Thread 的缩写，是55密封圆锥管螺纹，属惠氏螺纹家族，多用于欧洲及英联邦国家。常用于水及煤气管行业，锥度规定为 1:16． 国家标准可查阅 GB/T7306-2000。

G 是 55°非螺纹密封管螺纹，属惠氏螺纹家族．标记为 G 代表圆柱螺纹．国家标准可查阅 GB/T7307-2001。

另外螺纹中的1/4、1/2、1/8 标记是指螺纹尺寸的直径，单位是英寸。G 就是管螺纹的统称(Guan)，55°，60°的划分属于功能性的，俗称管圆。即螺纹由一圆柱面加工而成。

ZG俗称管锥，即螺纹由一圆锥面加工而成，一般的水管接头都是这样的，国标标注为Rc。
公制螺纹用螺距来表示，美英制螺纹用每英寸内的螺纹牙数来表示，这是它们最大的区别，
公制螺纹是60°等边牙型，英制螺纹是等腰55°牙型，美制螺纹60°。
公制螺纹用公制单位，美英制螺纹用英制单位。
管螺纹主要用来进行管道的连接，其内外螺纹的配合紧密，有直管与锥管两种。公称直径是指所连接的管道直径，显然螺纹直径比公称直径大。
1/4，1/2，1/8是英制螺纹的公称直径，单位是英寸。

83．英寸制统一螺纹如何识别？

答：英寸制统一螺纹，在英寸制国家广泛采用，该类螺纹分三个系列：粗牙系列UNC，细牙系列UNF，特细牙系列UNFF，外加一个定螺距系列UN。

标注方法：螺纹直径—每英寸牙数  系列代号—精度等级

示例：粗牙系列  3/8—16 UNC—2A

      细牙系列  3/8—24 UNF—2A

      特细牙系列  3/8—32 UNFF—2A

      定螺距系列  3/8—20 UN—2A

第一位数字3/8表示螺纹外径，单位为英寸，转换为米制单位mm要乘以25.4，即3/8×25.4=9.525mm；第二、三位数字16、24、32、20为每英寸牙数(在25.4mm长度上的牙数)；第三位以后的文字代号UNC、UNF、UNFF、UN为系列代号，最后两位2A为精度等级。

英寸制统一螺纹的牙型见图19

 

 

  图19

84．55°圆柱管螺纹如何转化？

答：55°圆柱管螺纹，来源于英寸制系列，但米制和英寸制国家均广泛采用，用于输送液体经、气体和安装电线的管接头与管子的联接，然而，各国的代号不同，应按表17(对照表)中的国外代号转化为我国代号。                                                          表17

国别	中国	日本	英国	法国	德国	前苏联	ISO
代号	G	G、PF	BSP BSPP	G	R(内螺纹) K(外螺纹)	G TPУБ	Rp

55°圆柱管螺纹的牙型见图20

图20

85．55°圆锥管螺纹如何转化？

答：55°圆锥管螺纹，是指螺纹的牙型角为55°、螺纹具有1：16的锥度。该系列螺纹在世界上应用广泛，它的代号，各国规定不同，见表18。

表18

国别	中国	英国	法国	德国	日本	ISO
代号	ZG R(外螺纹)	BSPT R(外螺纹) Rc(内螺纹)	G(外螺纹) R(外螺纹)	R (外螺纹)	PT R	R(外螺纹) Rc(内螺纹)

   55°圆锥管螺纹的牙型见图21

          图21

86．60°圆锥管螺纹如何转化？

答：60°圆锥管螺纹是指牙型角为60°、螺纹锥度为1：16的管螺纹，此系列螺纹在我国机床行业和美国、前苏联应用。它的代号，我国过去规定为K，后来规定为Z，现在改为NPT。螺纹代号对照表见表19。

表19

国别	中国	美国	苏联
代号	Z(旧)  NPT(新)	NPT	B

60°圆锥管螺纹的牙型图见图22

   图22

87．梯形螺纹如何转化？

答：梯形螺纹是指牙型角为30°的米制梯形螺纹。该系列螺纹，国内外比较统一，其代号也相当一致，螺纹代号见表20。

表20

国别	中国	ISO	德国	前苏联
代号	T(旧) Tr(新)	Tr	Tr	Tr

梯形螺纹的牙型见图23。

图23

88．世界各国螺纹标记如何检索？

答：见附件18

89．我国常用螺纹标准有哪些？

答：见附件19

90．何谓英、美制标准螺纹直径、螺距参照系列表？

答：见附件20

91．美国标准螺纹有哪些？

答：见附件21

92．国际螺纹种类有哪些？

答：见附件22

93．国际标准螺纹有哪些？

答：见附件23

94．四种管螺纹有哪些特点及配合形式？

答：见表21

表21

螺纹类别	55°密封管螺纹	55°非密封管螺纹	60°密封管螺纹	米制锥螺纹
现行标准号	GB /T 730611～730612—2000	GB /T 7307—2001	GB /T 12716—2002	GB /T 1415—1992
单位制	源于英制 (已换算为米制)	源于英制 (已换算为米制)	源于英制 (已换算为米制)	米制
源于国别英	英国	英国	美国	中国
牙形角	55°	55°	60°	60°
锥度	1:16		1:16	1:16
牙顶、 牙底形状	圆弧	圆弧	削平(但实际中由于刀具所至常为圆弧状。依据JB /T836413—1996的A2条)	削平(但实际中,由于刀具所至牙也可为圆弧状)
配合形式	内柱/外锥 内锥/外锥	内柱/外柱	内锥/外锥 内柱/外锥	内柱/外锥 内锥/外锥

注: 米制锥螺纹已不推荐采用。

95．何谓四种管螺纹的密封性能及选用原则？

答：(1) 四种管螺纹的密封性能对比

(1.1) 55°密封管螺纹、60°密封管螺纹以及米制锥螺纹, 这三种螺纹副, 因螺纹副中的外螺纹带锥度(或内、外螺纹都带锥度) , 故这三种螺纹副本身都具有一定的密封性。但由于受加工精度、形位误差的影响, 其密封不可靠, 实际应用中一般需在配合面上施加添料,如施以铅油、麻丝、生料带或密封胶等。

对其中内柱/外锥配合形式与内锥/外锥配合形式二者的特点分析如下:

①从实现密封的难易程度上看, 内柱/外锥的配合形式最易实现密封;

②从加工的难易程度上看, 内柱螺纹容易加工, 内锥螺纹加工略难;

③从连接强度与可靠性上看, 内锥/外锥的配合形式要好。

(1.2) 55°非密封管螺纹, 因内、外螺纹都是柱形, 故螺纹副本身不具密封性, 若要求此连接实现密封, 一般要从结构上加以考虑, 如采用止口加密封垫等结构。

(2) 对其中内柱/外锥配合形式与内锥/外锥配合形式二者的特点分析如下:

①从实现密封的难易程度上看, 内柱/外锥的配合形式最易实现密封;

②从加工的难易程度上看, 内柱螺纹容易加工, 内锥螺纹加工略难;

③从连接强度与可靠性上看, 内锥/外锥的配合形式要好。

(2.1) 55°非密封管螺纹, 因内、外螺纹都是柱形, 故螺纹副本身不具密封性, 若要求此连接实现密封, 一般要从结构上加以考虑, 如采用止口加密封垫等结构。

(3) 选用原则

由于这些管螺纹有55°牙形角的, 有60°牙形角的, 其配合形式有内柱/外锥配合、内锥/外锥配合、内柱/外柱配合三种。其中有三种螺纹标准规定的配合形式完全一样,故往往使初涉者不知选用哪种好。

选用时除从零件功能及三种配合形式的密封性能上考虑外, 还应考虑以下五个原则:

①选用品种宜少, 且宜固定。

②遵从行业习惯, 看产品是受欧洲技术影响还是受美国技术影响。欧洲多采用55°管螺纹, 而受美国影响地区多采用60°管螺纹。另外看产品是否采用ISO 标准, 目前60°密封管螺纹(NPT) 还被排除在ISO /TC5管件标准之外。

③同一种(类) 设备上求一致。

④低压、静载场合可选用“内柱/外锥”配合形式, 高压、变载及震动场合宜选用“内锥/外锥”配合形式。

⑤米制锥螺纹, 由于该种螺纹始终未推广开, 且所涉刀、量具不易买到, 故一般不推荐采用。另外还应注意, 55°非密封管螺纹的外螺纹中径公差分A、B 两级, 若采用, 推荐采用A级; 60°密封管螺纹中的圆柱内螺纹及规格大于2 的锥螺纹是2002 年新标准增设的, 目前国家尚无相应的刀、量具标准, 故选用时应慎重。

96．管螺纹如何标记？

答：见表22

表22

	55°密封管螺纹	55°非密封管螺纹	60°密封管螺纹	米制锥螺纹
现 行 标 记	圆柱内螺纹: Rp; 圆锥内螺纹: Rc; 与圆柱内螺纹配合的圆锥外螺纹: R1 ; 与圆锥内螺纹配合的圆锥外螺纹: R2 ; 如: R1 3 /4	内螺纹用G表示, 如: G1 /8; A 级外螺纹加注A, 如: G1 /8A; B 级外螺纹加注B, 如: G1 /8B	圆锥内、外螺纹: 其中规格为1 /16 ～12 的用NPT 表示,如: NPT3 /8; 规格为14～24 的除用NPT外还 需加注“O1D1 ”, 如: NPT14 O1D1; 圆柱内螺纹: NPSC, 如: NPSC 3 /4	圆锥内、外螺纹: ZM, 如ZM10; 圆柱内螺纹: M ×·GB /T 1415 (对细牙尚须注出螺距) , 如: M10 ×1· GB /T 1415

97．管螺纹加工用刀、量具有哪些标准？

答：(1) 55°密封管螺纹

(1.1) 刀具标准:

①     圆柱内螺纹用丝锥标准为JB /T 9994—1999 《55°圆柱管螺纹丝锥》

②     圆锥内螺纹用丝锥标准为JB /T9996—1999《55°圆锥管螺纹丝锥》

③     圆锥外螺纹用圆板牙标准为JB /T 9998—1999《55°圆锥管螺纹圆板牙》

④     圆锥外螺纹用搓丝板标准为JB /T 9999—1999 《55°圆锥管螺纹搓丝板》

⑤     圆锥外螺纹用滚丝轮标准为JB /T 10000—1999《55°圆锥管螺纹滚丝轮》

(4.1.2)量规标准:

JB /T 10031—1999 《用螺纹密封的管螺纹量规》

注: 由于螺纹标准GB /T 730611 ～ 730612—2000是新修订的, 内螺纹基准平面向内移动了半扣, 但相应的量规标准尚未进行修订, 故在定购(或自制) 检测内螺纹用的塞规时, 应在JB /T 10031—1999 规定基础上, 将台阶位置向外(手柄方向) 移动半扣, 以抵消因螺孔深了半扣而成的影响。

(2) 55°非密封管螺纹

(2.1) 刀具标准:

①     丝锥标准为JB /T9994—1999《55°圆柱管螺纹丝锥》

②     板牙标准为JB /T 9997—1999 《55°圆柱管螺纹圆板牙》。

(2.2)量规标准:

GB /T 10922—1989 《非螺纹密封的管螺纹量规》。

(3) 60°密封管螺纹

(3.1) 刀具标准:

①     丝锥标准为JB /T836412—1996《60°圆锥管螺纹丝锥》

②     板牙标准为JB /T 836411—1996 《60°圆锥管螺纹圆板牙》

③     搓丝板标准为JB /T836414—1996《60°圆锥管螺纹搓丝板》

④     搓丝轮标准为JB /T 836415—1996 《60°圆锥管螺纹搓丝轮》。

注: 由于螺纹标准GB /T 12716—2002 是新修订的, 增加了NPSC圆柱内螺纹和大尺寸规格( 14 O1D1 ～24 O1D1) 的圆锥内、外螺纹, 但相应的刀具标准尚未进行修订,国家也未制定相应的新标准, 故针对新增加内容目前尚无相应的刀具标准。

(3.2)量规标准:

目前尚无上级标准, 各量具厂都用企业标准进行控制, 但标记规则大都用“量规名称+NPT +螺纹规格”表示,如: 塞规NPT3 /4、环规NPT1 /8。

(4) 60°米制锥螺纹

(4.1) 刀具标准:

原为JB /T 7957 ～7960—1995《米制锥螺纹刀具》, 由于该螺纹未推广开, 1999年国家将该螺纹刀具标准撤消了, 即该种螺纹刀具已不存在上级标准。各刀具厂都用“刀具名称+ ZM +螺纹规格”表示, 如: 丝锥ZM10、板牙ZM10。

(4.2)量具标准:

GB /T 1581—1979 《米制锥螺纹量规》

98．Rp螺孔与G螺孔有什么不同？

答：由表21并查相应标准可见, 55°密封管螺纹中的Rp螺孔与55°非密封管螺纹中的G螺孔极其相似, 二者螺纹的牙形角、螺距、牙高及各基本尺寸完全一样。那么二者是否可以相互代替? 这是不行的。不仅因为二者分属于两个不同的螺纹体系, 更主要的是因为二者的直径公差及公差带分布情况不一样,见图24。

  图24

由图24可以看出:

①二者的公差大小不一样: Rp螺孔的中径公差较G螺孔的中径公差大, 较G螺孔的小径公差小。

②二者的公差带分布位置不一样: Rp螺孔的公差带相对于零线对称分布; G螺孔的公差带分布在零线之上。

由此可知: Rp 螺孔与G螺孔二者不能相互代替, 即不能用加工G螺孔的丝锥加工Rp螺孔, 否则将会由于螺孔过大及R1 外螺纹的旋紧余量长度不够, 而使二者的配合过松导致密封性能降低和

连接强度降低。

99．攻丝技术如何新发展与应用？

答：攻丝属于比较困难的加工工序，因为丝锥几乎是被埋在工件中进行切削，其每齿的加工负荷比其它刀具都要大，并且丝锥沿着螺纹与工件接触面非常大，切削螺纹时它必须容纳并排除切屑，因此，可以说丝锥是在很恶劣的条件下工作的。为了使攻丝顺利进行，应事先考虑可能出现的各种问题。如工件材料的性能、选择什么样的刀具及机床、选用多高的切削速度、进给量等。

(1)    在特殊工件材料上攻丝

工件材料的可加工性是攻丝难易的关键。针对这些特殊材料的性能，改变丝锥切削部分的几何形状，特别是它的前角和下凹量。对于高强度的工件材料，丝锥的前角和下凹量通常较小，以增加切削刃强度。下凹量较大的丝锥则用在切削扭矩较大的场合。但下凹量过大，切削刃可能会产生崩刃并嵌入螺纹。一般情况下，长屑材料需较大的前角和下凹量，以便卷屑和断屑。另一方面，太锋利的角度会使切削刃过于薄弱。

另一个受工件材料可加工性影响较大的丝锥角度是后角。加工较硬的工件材料需要较大的后角，以减小摩擦和便于冷却液到达切削刃，但过大的后角又会减小丝锥切入工件时的自定心能力。加工软材料时，太大的后角会导致螺孔扩大。对于加工硬度、强度都很高的工件材料，丝锥应选择起始于切削刃的偏心后角；而对易加工材料，则选择带复合偏心后角的丝锥，其特点是在切削刃下面无后角刃带之后再磨出后角。

螺旋槽丝锥主要用于盲孔的螺纹加工。加工硬度、强度高的工件材料，所用的螺旋槽丝锥螺旋角较小，这可改善其结构强度。

此外，对于强韧的加工材料，要选用螺纹长度较短的螺旋槽丝锥，以减小切削时的扭矩。

丝锥不同于大多数金属切削工具，因为它与工件孔壁接触面积非常大，所以冷却至关重要。如果高速钢丝锥过热，则丝锥会折断、烧损。

上述丝锥的几何形状，再配以特殊的涂层表面（如TiN、TiCN、CrN或TiAlN），可大大提高丝锥的寿命。这些耐热的、光滑的涂层，减小了切削力并允许在更高的切削速度下攻丝。实际上，较新的高性能丝锥的开发，极大地促进了机床主轴速度和功率的提高。

像车削中硬质合金刀具逐渐替代高速钢刀具一样，硬质合金丝锥也开始更多地用于螺纹孔加工，与高速钢相比，硬质合金硬度高、脆性大，用硬质合金丝锥攻丝，存在切屑处理的问题。虽然如此，硬质合金丝锥对于加工铸铁和铝合金材料，其使用效果很好，丝锥的破损形式主要是机械磨损

(2)    丝锥与切削用量的选择

首先，攻丝前应搞清楚五个问题：

(2.1) 被加工工件是什么材料？

(2.2) 工件材料强度如何？

(2.3) 所加工螺孔是通孔还是盲孔？

(2.4) 螺孔有多深（或工件厚度）是多少？

(2.5) 要加工的螺孔类别与尺寸怎样？

100．螺纹的主要参数有哪些？

答：1）外径d（大径）（D）——与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径——亦称公称直径

2）内径（小径）d₁(D₁)——与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径，在强度计算中作危险剖面的计算直径

3）中径d₂——在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱面的直径，近似等于螺纹的平均直径  d₂≈0.5(d+d₁)

4）螺距P——相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离

5）导程（S）——同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上的对应两点间的轴向距离

6）线数n——螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n≤4

螺距、导程、线数之间关系：L=nP

7）螺旋升角ψ——在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角。

8）牙型角α——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角

9）牙型斜角β——螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角。对称牙型

 

螺旋副的自锁条件为：

螺旋副的传动效率为：