習題滾動軸承內圈的內徑尺寸公差為10μm，與之相配合的軸頸的直徑公差為13μm，若要求最大過盈為-8μm，則該軸頸的上偏差應為

μm，下偏差應為

μm。滾動軸承最常用的公差等級是

級。其外圈與H7外殼孔配合的性質是（）。

12習題3456§6

滾動軸承、鍵和螺紋的互換性主講：趙明利7了解滾動軸承內外徑公差、公差帶、負荷類型等基本概念；掌握滾動軸承的精度設計的基本方法；了解鍵、花鍵結合的種類、特點及形位公差；掌握鍵、花鍵結合的精度設計；了解螺紋結合的種類、基本牙型及主要幾何參數，螺紋幾何參數對互換性的影響；

基本要求8掌握作用尺寸中徑、及螺紋中徑公差的合格性條件；學會螺紋結合的標注及精度設計；了解螺紋的公差帶、基本偏差及公差帶與配合的選用；掌握螺紋精度概念及圖樣上的標注；

基本要求9滾動軸承的精度設計；鍵、花鍵結合的精度設計；掌握作用尺寸中徑、及螺紋中徑合格性判定；掌握螺紋精度概念及圖樣上的標注。

學習重點與難點10

§6.2滾動軸承的互換性11

1.概述

2.滾動軸承的精度等級

3.滾動軸承內徑與外徑的公差帶及其特點

4.滾動軸承與軸和殼體孔的配合及其選擇本節內容12

1.概述

2.滾動軸承的精度等級

3.滾動軸承內徑與外徑的公差帶及其特點

4.滾動軸承與軸和殼體孔的配合及其選擇本節內容13

作用：軸承是一種傳動支承部件，它既可以用于支承旋轉的軸，又可以減少軸與支承部件之間的摩擦力，廣泛地用于機械傳動中。分類：

滑動軸承滾動軸承按滾動體結構：球軸承、滾子軸承、滾針軸承按承受載荷形式：向心軸承、推力軸承、向心推力軸承軸承的作用及分類14T

BTCHDddDd外圈

內圈

滾動體

保持架

DαdDa)向心軸承b)圓錐滾子軸承c)角接觸球軸承d)推力軸承滾動軸承的類型15GB4199—84《滾動軸承公差定義》GB/T307.1—94《滾動軸承向心軸承公差》GB/T307.4—94《滾動軸承推力球軸承公差》GB/T275—93《滾動軸承與軸和外殼的配合》GB/T4604—84《滾動軸承徑向游隙》16

影響滾動軸承使用要求的因素及其控制影響因素控制滾動軸承自身誤差滾動軸承制造過程控制

軸頸、外殼孔與滾

動軸承內、外徑配

合不當配合設計控制軸頸、外殼孔公差控制軸頸、外殼孔誤差17

1.概述

2.滾動軸承的精度等級

3.滾動軸承內徑與外徑的公差帶及其特點

4.滾動軸承與軸和殼體孔的配合及其選擇本節內容18滾動軸承由內圈、外圈、滾動體(鋼球或滾子)和保持架組成。公稱內徑為d，為配合尺寸。dD外圈內圈滾動體保持架B19滾動軸承20

滾動軸承的安裝形式

外圈與箱體上的軸承座配合，內圈與旋轉的軸頸配合。通常外圈固定不動——因而外圈與軸承座為過盈配合；內圈隨軸一起旋轉——內圈與軸也為過盈配合。考慮到運動過程中軸會受熱變形延伸，一端軸承應能夠作軸向調節；調節好后應軸向鎖緊。21

滾動軸承的性能要求

必要的旋轉精度軸承工作時軸承的內外圈和端面的跳動應控制在允許的范圍內，以保證零件的回轉精度。

合適的游隙滾動體與內、外圈之間的游隙分為徑向游隙和軸向游隙。軸承工作時這兩種游隙的大小應保持在合適的范圍內，以保證軸承正常運轉，壽命長。2223滾動軸承的公差等級及應用尺寸公差：軸承內徑d、外徑D和寬度B等的尺寸公差；旋轉精度：軸承內外圈作相對運動時跳動的程度。(包括軸承內、外圈的徑向跳動、端面跳動及滾道的側向擺動等）24公差等級滾動軸承按其內外圈基本尺寸公差和旋轉精度分為五級：其名稱和代號由低到高分別為普通級/0、高級/6、/6x、精密級/5、超精密級/4、最精密級/2。凡屬普通級的軸承，一般在軸承型號上不標注公差等級代號。0、6、5、4、2適用于向心軸承；0、6x、5、4適用于圓錐滾子軸承；0、6、5、4適用于推力軸承。25

滾動軸承精度等級的選擇0：用于旋轉精度和運動平穩性要求不高的一般機構中，應用最廣。普通機床、汽車和拖拉機的變速機構和普通電機、水泵、壓縮機的旋轉機構的軸承。6、5、4：用于旋轉精度和運動平穩性要求較高或轉速較高的機構中。普通（精密）機床的主軸軸承，精密機床傳動軸使用的軸承。2：用于高精度、高轉速的特別精密部件上。精密坐標鏜床的主軸軸承，高精度儀器和高轉速機構中使用的軸承。26轉速的高低：轉速高時，由于與軸承配合的旋轉軸或孔可能隨軸承的跳動而跳動，勢必造成旋轉的不平穩，產生振動和噪音。因此，轉速高時，應選用精度高的軸承。27滾動軸承公差帶及其特點281．單一平面平均內徑：在軸承內圈任一橫截面內測得的內圈內徑的最大與最小直徑的平均值，用dmp表示。2．單一平面平均外徑：在軸承外圈任一橫截面內測得的外圈外徑的最大與最小直徑的平均值，用Dmp表示。3．單一平面平均內徑偏差：單一平面平均內徑與公稱直徑（用d表示）的差，用Δdmp表示。4．單一平面平均外徑偏差：單一平面平均外徑與公稱直徑（用D表示）的差，用ΔDmp表示。

滾動軸承內外徑評定指標29軸承內外徑公差帶圖

06(6X)

542

0

5

4

2+0-+0-Dd軸承外徑Dmp的公差帶軸承內徑dmp的公差帶6(6X)30公差等級06542基本尺寸/mm極限偏差/μm大于到上偏差下偏差

上偏差下偏差上偏差下偏差上偏差下偏差上偏差下偏差內圈Δdmp18300－100－80－60－50－2.530500－120－100－80－60－2.5外圈ΔDmp50800－130－110－90－70－4801200－150－130－100－80－5部分向心軸承Δdmp和ΔDmp的極限值31

滾動軸承內、外徑公差帶的特點

就滾動軸承而言，由于是標準件，與外圈相配合的部分采用基軸制；與內圈相配合的軸采用基孔制。滾動軸承內圈所有公差等級的公差帶都在以公稱內徑d為零線的下方且上偏差為零。32其主要原因是為了防止內圈與軸徑的配合面相對滑動而使配合面產生磨損，影響軸承的工作性能，因此要求配合面間有少量的過盈量。軸承內外圈均為薄壁零件，過盈量大會使其產生較大的變形，影響軸承內部的游隙。33軸承外圈外圓柱面公差帶位于以公稱內徑D為零線的下方，且上偏差為0。軸承外圈安裝在機器外殼孔中，機器工作時，溫度會升高而使軸膨脹。若外圈不旋轉，則可把外圈與外殼孔配合得稍松一些，使之能補償軸的熱膨脹微量伸長量，不然軸會彎曲，軸承內外圈中間得滾動體就有可能卡死。34薄壁零件型的軸承內外圈無論在制造過程中或在自由狀態下都容易變形，但當其與形狀正確的軸徑、外殼孔裝配后，這種變形容易得到矯正。GB/T307.1-2005：在軸承內、外圈任一橫截面內測得的最大與最小直徑平均值對公稱直徑的實際偏差在內、外徑公差帶內，就認為合格。35軸徑和外殼孔的常用公差帶

由于滾動軸承內圈內徑和外圈外徑的公差帶在生產軸承時業已確定，故軸承在使用時與軸徑和外殼孔的配合面間所需要的配合性質要由軸徑和外殼孔的公差帶決定。36r6m5m6j6js5k5js6h5h6h8h7g6g5d內圈公差帶k6n6p60+-j5與滾動軸承配合的軸頸的常用公差帶37M6K7M7N6N7P6P7K6J6J7JS6JS7H6H7H8G7外圈公差帶0+-D與滾動軸承配合的外殼孔的常用公差帶38

+0-dg6g5h8h7h6h5js6js5j6j5k5k6m5m6n6p6r6

軸承內圈公差帶過渡配合過盈配合39D+0-G7H8H7H6Js7Js6J7J6K6K7M6M7N6N7P6P7軸承外圈公差帶

與G/h~P/h配合相同40軸承內圈與軸徑的配合比GB1801-79中基孔制同名配合偏緊一些，h5、h6、h7、h8軸徑與與內圈的配合變成過渡配合，k5、k6、m5、m6、n6軸徑與內圈的配合變成過盈量較小的過盈配合，其余的也有所偏緊。軸承外圈與外殼孔的配合與GB1801-79中基軸制同名配合相比較，配合性質基本一致。41§6.2.4滾動軸承與軸和殼體孔

的配合及其選擇42

配合性質的選擇軸承配合性質的選擇即是確定與軸承相配合的軸頸和軸承座的基本偏差代號。選擇軸承配合性質的依據是：軸承內外圈所受的負載類型、軸承所受負載的大小、軸承的工作條件、與軸承相配合的孔和軸的材料和裝卸要求等。43軸承套圈相對于負荷方向的運轉狀態

定向負荷作用于軸承上的合成徑向負載與套圈相對靜止，即負載方向始終不變地作用在套圈滾道的局部區域上。通常采用小間隙配合或過渡配合。如減速器轉軸兩端的滾動軸承的外圈，汽車、拖拉機車輪輪轂中滾動軸承的內圈。44Fr

a)

軸承套圈相對于負荷方向的運轉狀態Frb)

45負載類型示例46

旋轉負荷作用于軸承上的合成徑向負載與套圈相對旋轉，即合成徑向負載順次作用在套圈的整個圓周上。通常采用過盈或較緊的過渡配合。如減速器轉軸兩端的滾動軸承的內圈，汽車、拖拉機車輪輪轂中滾動軸承的外圈。47

擺動負荷作用于軸承上的合成徑向負載與所承載的套圈在一定區域內相對擺動，即合成徑向負載經常變動地作用在套圈滾道的小于180°的部分圓周上。通常采用與旋轉負荷時的配合松緊程度相同，或稍松一些。

48圖6-4軸承套圈相對于負荷方向的運轉狀態FrFc

c)FrFcd)

Fr＞Fc

Fr＜Fc49負載類型示例50A

BFFcFrFFcFFF51（1）當套圈相對于負荷方向固定時，該套圈與軸頸或外殼孔的配合應稍松些，一般選用具有平均間隙較小的過渡配合或具有極小間隙的間隙配合。（2）當套圈相對負荷方向旋轉時。該套圈與軸頸或外殼孔的配合應較緊，一般選用過盈小的過盈配合或過盈概率大的過渡配合。必要時，過盈量的大小可以通過計算確定。（3）當套圈相對于負荷方向擺動時，該套圈與軸頸或外殼孔的配合的松緊程度，一般與套圈相對于負荷方向旋轉時選用的配合相同，或稍松一些。結論52負荷大小依據徑向當量動負荷Pr與徑向額定動負荷Cr的比值而定。輕負荷：正常負荷：重負荷：重負荷作用下，套圈容易產生變形，故使套圈與軸徑或外殼孔配合的實際過盈量減小而可能引起松動，影響軸承的工作性能。53

徑向游隙游隙過大，會使轉軸產生較大的徑向跳動和軸向跳動，從而產生較大的振動和噪聲；游隙過小，若為過盈配合，會使滾動體與套圈產生較大的接觸應力，增加軸承摩擦發熱，降低使用壽命。游隙的大小應適中。54

軸向游動

軸承組件在運轉時容易受熱而使軸微量伸長，進而產生彎曲，故應使軸能自由軸向移動，外圈與固定外殼孔的配合應松些，并在外圈端面與端蓋端面間留有適當的軸向間隙，以允許軸帶著軸承一起作軸向游動。550組徑向游隙值適用于一般的運轉條件、常規溫度及常用的過盈配合，對于采用較緊配合、內外圈溫差較大、需要降低摩擦力矩及深溝球軸承承受較大軸向載荷或需改善調心性能的工況，宜采取3、4、5組游隙值。56其他因素軸承工作時，由于摩擦發熱和其他熱源的影響，套圈的溫度高于相配合零件的溫度，引起內圈與軸徑的配合變松，外圈與外殼孔的配合變緊，故工作溫度高于100℃時，應適當修正。在旋轉速度高、承受沖擊振動負荷時，最好都選用過盈配合；剖分式外殼和整體式外殼上孔與軸承外圈的配合，前者應松些，以避免夾扁外圓。57運轉狀態負荷狀態深溝球軸承、調心球軸承、角接觸球軸承圓柱滾子軸承和圓錐滾子軸承調心滾子軸承公差帶說明舉例軸承公稱內徑內圈相對于負荷方向轉動及擺動一般通用機械、電動機、機床主軸、泵、內燃機、正齒輪傳動裝置、鐵路機車車輛軸箱、破碎機等輕負荷≤18>18～100>100～200

—≤40>40～140>140～200—≤40>40～100>100～200

h5j6k6m6正常負荷≤18>18～100>100～140>140～200>200～280———≤40>40～100>100～140>140～200>200～400——≤40>40～65>65～100>100～140>140～280>280～560j5、js5k5m5m6n6p6r6重符合

>50～140>140～200>200—

>50～100>100～140>140～200>200n6p6r6r7內圈相對于負荷方向固定靜止軸上的各種輪子、張緊輪、繩輪、振動篩、慣性振動器所有負荷

所有尺寸f6g6h6j6僅有軸向負荷所有尺寸j6、js658

運轉狀態公差帶球軸承滾子軸承

G7

H7其他狀態

軸向容易移動

軸向能或剖分

J7.Js7

軸處于高溫下工作采用剖分式外殼移動，采用整體式式外殼

軸向不移動，采用整體式殼

K7

M7說明固定的外圈負荷擺動負荷旋轉的外圈負荷舉例一般機械、鐵路機車車輛軸箱、電動機、泵張緊滑輪、輪彀軸承J7

K7K7M7M7.N7負荷狀態

輕、正常、重負荷

沖擊負荷輕、正常負荷正常、重負荷沖擊負荷輕負荷正常負荷

重負荷

N7.P759軸徑和外殼孔的公差帶對軸承的旋轉精度和運動平穩性無特殊要求，軸承游隙為0組游隙，軸為實心或厚壁空心鋼制軸，外殼為鑄鋼件或鑄鐵件，工作溫度不超過100℃，如表7-1、7-2所示。60形位公差與表面粗糙度要求軸徑和外殼孔采用單一要素包容原則或關聯要素包容原則；軸徑和外殼孔的比包容原則嚴格的圓柱度公差；軸肩和外殼孔肩的端面對基準軸線的端面圓跳動公差。表面粗糙度的大小直接影響配合性質和連接強度，故對內外圈配合表面提出較高的粗糙度要求。61φ55j6φ100H7

在裝配圖上的標注在裝配圖上，不用標注軸承的公差等級代號，只需標注與之相配合的軸承座及軸頸的公差等級代號。62Φ100H7（）+0.0350A0.015A0.061.63.2+0.012Φ55j6（）-0.0070.040.01AA0.631.25

在零件圖上的標注在零件圖上，應標注以下參數：A、尺寸公差B、形狀公差C、位置公差D、表面粗糙度63§6.3鍵的互換性64普通平鍵的聯接結構AALbhd-t1D+t2t1t2AA65

鍵和花鍵的作用鍵與花鍵常用于軸與軸上的傳動件之間的可拆卸聯結，用以傳遞轉矩和運動；當配合件之間要求作軸向移動時，還可以起導向作用。66

鍵和花鍵的分類

鍵的分類：常用的鍵聯結有平鍵（包括普通平鍵和導向平鍵）、半圓鍵、切向鍵和楔鍵聯結，其中以平鍵聯結應用最廣泛。花鍵的分類：花鍵聯結分為矩形花鍵、漸開線花鍵和三角形花鍵聯結，其中以矩形花鍵聯結應用最廣泛。67普通平鍵分為以下三種：A型（圓頭）B型（方頭）C型（單圓頭）鍵槽應力集中大用于軸端，安裝方便。68GB1095-79《平鍵鍵和鍵槽的剖面尺寸》GB1144-87《矩形花鍵尺寸、公差和檢驗》69

平鍵連接的互換性

包括尺寸精度設計、形位精度設計以及表面粗糙度的精度設計。70

尺寸精度設計平鍵聯結的基本構成：平鍵聯結是由鍵、軸鍵槽、輪轂鍵槽構成。在工作時，通過鍵的側面與軸槽和輪轂槽的側面相互接觸來傳遞轉矩。平鍵聯結的配合尺寸：鍵和軸槽、輪轂槽的寬度尺寸是配合尺寸。其余尺寸，如鍵高、鍵長、軸槽深、輪轂槽深等都屬于非配合尺寸，應給予較松的公差。71平鍵結構示意圖bd-ttd+t1hdLAAA—A72主要尺寸LAAd+t1b?dd-ttt1hA-A非配合尺寸配合尺寸非配合尺寸73

尺寸精度設計平鍵聯結的配合制：由于使用的平鍵為標準件，且鍵又為外表面，因而，鍵與軸槽、鍵與輪轂槽的配合均采用基軸制。國家標準對鍵寬只規定了一種公差帶h9。一般鍵與軸槽配合要求較緊，鍵與輪轂槽配合要求較松，相當于一個軸與兩個孔相配合，且配合性質不同。國家標準對軸槽寬和輪轂槽寬各規定了三種公差帶，構成三種配合形式，分別對應于較松鍵聯結、一般鍵聯結和較緊鍵聯結。用于不同的場合。鍵寬與鍵槽寬公差帶圖如圖示。74平鍵公差帶圖+0-bh9H9D10h9N9JS9h9P9P9鍵寬公差帶軸槽公差帶輪轂公差帶較松鍵聯結一般鍵聯結較緊鍵聯結75配合種類尺寸b的公差帶應用鍵軸鍵槽輪轂鍵槽較松聯結h9H9D10用于導向平鍵，輪轂在軸上移動一般聯結N9JS9鍵在軸鍵槽中和輪轂鍵槽中均固定，用于載荷不大的場合較緊聯結P9P9鍵在軸鍵槽中和輪轂鍵槽中均牢固定，用于載荷大、有沖擊和雙向轉矩的場合76非配合尺寸的公差帶平鍵高度：h11；鍵長：h14；鍵槽長：H14；軸鍵槽深度和輪轂鍵槽深度的極限偏差由GB/T1095-2003專門規定。為了便于測量，在圖樣上對軸鍵槽深度和輪轂鍵槽深度分別標注尺寸d－t和d＋t1。77bd-ttd+t1hdLAAA—A78

形位精度設計

為了保證鍵寬與鍵槽寬之間具有足夠的接觸面積和可裝配性，對鍵和鍵槽的位置誤差要加以控制，應分別規定軸鍵槽對軸的基準線和輪轂槽對孔的基準軸線的對稱度公差，一般可按對稱度公差7～9級選取，查表時，公稱尺寸是指鍵寬。79表面粗糙度的選擇

鍵和鍵槽配合面的表面粗糙度一般取Ra1.6～6.3μm，非配合面取Ra6.3～12.5μm。80?58H7E3.2

3.212.562.3

+0.20A16JS90.021.6MMA81

軸的標注示例

0.02A50-0.20Φ58r6（）?+0.060+0.041A3.23.212.51.616N9（）0-0.0431、標注槽深d-t及公差2、標注槽寬b及公差3、標注對稱度公差4、標注表面粗糙度82輪轂的標注示例Φ58H7（）?+0.030A3.23.216JS9（）±0.0210.02A60.30-0.21.61、標注輪轂深d+t1及公差2、標注槽寬b及公差3、標注對稱度公差4、標注表面粗糙度83

花鍵配合的精度設計花鍵分為內花鍵（花鍵孔）和外花鍵（花鍵軸），它是把鍵和軸、鍵槽和輪轂做成一整體的聯結件，它既可以是固定聯結，也可以是滑動聯結。與鍵聯結相比，花鍵聯結有聯結可靠，強度高，可以傳遞較大的轉矩，且孔、軸定心精度高和導向精度高等優點。84

花鍵有如下優點：（1）載荷分布均勻，承載能力強，可傳遞更大的扭矩；（2）導向性好；（3）定心精度高，滿足了高精度場合的使用要求。c)三角花鍵

a)矩形花鍵

b)漸開線花鍵85

矩形花鍵結構示例

圖矩形花鍵a)內花鍵b)外花鍵86內花鍵外花鍵87尺寸精度設計（1）矩形花鍵的基本尺寸：基本尺寸有小徑d、大徑D、鍵槽寬B。鍵數規定為偶數，分別為6、8、10三種。基本尺寸規定了輕、中兩個系列，同一小徑的輕系列和中系列的鍵數相同，鍵寬（鍵槽寬）也相同，僅大徑不同。尺寸精度的規定：花鍵聯結的主要要求是保證內、外花鍵的同軸度，以及鍵側面與鍵槽側面接觸均勻，保證傳遞一定的轉矩。88內外花鍵的定心要求；側面傳力，需要充分大的有效接觸面積以保證使用壽命和聯結可靠性；對于滑動花鍵內外花鍵之間應有必要的間隙；花鍵的分度準確要求。使用要求89花鍵定心方式

b)小徑定心

a)大徑定心c)鍵寬定心90三種定心方式：小徑d定心，大徑D定心，鍵側B定心。按前兩種定心方式時，定心直徑的公等級要求較高，非定心直徑的公差等級要求較低，并且非定心直徑表面之間有相當大的間隙，以保證不接觸。但是，鍵和鍵槽的側面無論作為定心表面與否，其寬度尺寸都應有足夠的精度，因為要傳遞扭矩和導向。91國家標準規定采用小徑定心，即把小徑的結合面作為定心表面，規定較高的精度；其它兩個尺寸規定較低的精度。92

尺寸精度設計（2）矩形花鍵的分類：按使用要求分：分為一般使用與精密傳動兩種。按聯結使用要求分：分為滑動、緊滑動和固定三種配合類型。每種情況下花鍵配合的公差等級都不相同。

93

選擇配合種類時，首先要根據內、外花鍵之間是否有軸向移動，確定固定聯接還是非固定聯接。對于內、外花鍵之間要求有相對移動，而且移動距離長、移動頻率高的情況，應選用配合間隙較大的滑動聯接，以保證運動靈活性及配合面間有足夠的潤滑層。對于內、外花鍵之間定心精度要求高，傳遞扭矩大或經常有反向轉動的情況，則選用配合間隙較小的緊滑動聯接。對于內、外花鍵間無需在軸向移動，只用來傳遞扭矩，則選用固定聯接。94矩形花鍵的公差與配合尺寸系列：輕、中兩個系列，基本尺寸及其規格如表。尺寸公差帶：基孔制配合。95內花鍵外花鍵裝配型式dDBdDB拉削后不熱處理拉削后熱處理H7H10H9H11f7alld10滑動g7f9緊滑動h7h10固定H5h6H7,H9f5alld8滑動g5f7緊滑動h5h8固定H6f6d8滑動f7緊滑動緊滑動h8固定固定內、外花鍵尺寸公差帶與配合及其選擇96書表6-9矩形花鍵的尺寸公差帶（GB/T1144-2001)97

形位精度設計對矩形花鍵的形位公差做如下規定：因為小徑是花鍵聯結的定心尺寸，必須保證其配合性質，所以內、外花鍵小徑d的極限尺寸應遵守包容原則，即花鍵孔和軸的小徑不能超越最大實體邊界。為保證裝配性和鍵側受力均勻，規定花鍵的位置度公差應遵守最大實體原則，即不能夠超過實效邊界。98

矩形花鍵的位置度公差標注6×7H11EQSE34H106.328H73.20.02MAMA34a110.83.26×7d10EQS0.02MAMEA996×7H11EQSE34H106.3A28H73.2A0.015

矩形花鍵的對稱度公差標注28h734a110.83.2E6×7d10EQSA0.015A100

表面粗糙度的選擇：

加工表面內花鍵外花鍵Ra不大于小徑1.60.8大徑6.33.2鍵側6.31.6101

內、外花鍵標注示例

矩形花鍵的尺寸公差帶代號和配合代號按照花鍵規格規定的次序標注，即N×d×D×B。即：內花鍵：6×28H6×32H10×7H9外花鍵：6×28g5×32a11×7f7花鍵副：

102103

花鍵圖樣標注示例1041、鍵槽寬B=7mm（MMS），基準孔D=28mm（MMS），位置度為0.02mm2、鍵槽寬B=7.09mm（LMS），基準孔D=28mm（MMS），位置度為0.02+0.09=0.11mm3、鍵槽寬B=7.09mm（LMS），基準孔D=28.021mm（LMS），位置度為0.02+0.09+0.021=0.131mm105單鍵槽的檢測矩形花鍵的檢測單鍵槽與矩形花鍵的檢測106

鍵槽的尺寸可以用千分尺、游標尺等普通計量器具來測量；鍵槽寬度可以用量塊或極限量規來檢驗。鍵槽對稱公差采用獨立原則時，使用普通計量器具測量；鍵槽對稱度公差采用最大實體要求時，應使用位置量規檢驗。單鍵槽的檢測107?58H7E3.23.212.562.3+0.20A16JS90.021.6MMA單鍵槽的檢測108矩形花鍵的檢測有單項測量和綜合檢驗兩類。單件小批生產中，用通用量具分別對各尺寸（d、D、B）進行單項測量，并檢測鍵寬的對稱度、鍵齒（槽）的等分度和大、小徑的同軸度等形位誤差項目。大批量生產，一般都采用量規進行檢驗，用綜合通規（對內花鍵為塞規、對外花鍵為環規(如圖)，來綜合檢驗小徑d、大徑D和鍵（鍵槽）寬B的作用尺寸，包括上述位置度（等分度、對稱度）和同軸度等形位誤差。然后用單項止端量規（或其他量具）分別檢驗尺寸d、D、B的最小實體尺寸。合格的標志是綜合通規能通過，而止規不應通過。檢驗內花鍵的綜合塞規檢驗外花鍵的綜合環規矩形花鍵的檢測109檢驗測量矩形花鍵的檢測11028H7E?34H10?0.02

MAM6×7H11EQSA花鍵塞規和花鍵環規（均系全形通規）

檢驗111

被測花鍵使用花鍵量規檢驗合格后，還要分別檢驗其小徑、大徑、鍵寬（鍵槽寬）的實際尺寸是否超出各自的最小實體尺寸，即按內花鍵小徑、大徑、鍵槽寬的最大極限尺寸和外花鍵小徑、大徑、鍵槽寬的最小極限尺寸分別用單項止端塞規和單項止端卡規檢驗它們的實際尺寸，或者使用普通計量器具測量它們的實際尺寸。單項止端量規應不能通過，表示合格。112

花鍵小徑、大徑和各鍵（各鍵槽）應分別測量或檢驗。小徑定心表面應該用光滑極限量規檢驗，大徑和鍵寬（鍵槽寬）用兩點法測量，鍵（鍵槽）的對稱度誤差的大徑表面軸線對小徑表面軸線的同軸度誤差都使用普通計量器具來測量A0.0156×7d10EQS?28f7EA測量113§6.4螺紋的互換性114GB192-81：《普通螺紋基本牙型》GB2515-81：《普通螺紋術語》GB197-81：《普通螺紋公差與配合》JB2886－92：《機床梯形螺紋絲杠、螺母技術條件》115

螺紋的種類和使用要求在機械制造中，螺紋聯接和傳動的應用有很多，占有很重要的地位。根據其用途可分為三類:普通螺紋、傳動螺紋和緊密螺紋116

普通螺紋

通常也稱緊固螺紋，主要用于聯接和緊固各種機械零件。如用螺栓和螺母連接并緊固兩個聯軸節套，這類螺紋聯接的使用要求是良好的旋合性（內、外螺紋的旋入性及配合性質）和一定的連接強度。117

傳動螺紋這類螺紋通常用于傳遞運動或動力，如機床傳動絲杠和量儀測微螺桿上的螺紋。螺紋聯接的使用要求是傳遞動力的可靠性、傳遞位移的準確性和具有一定的間隙性。118

緊密(管)螺紋

這類螺紋用于使兩個零件精密連接而無泄漏的結合中，如管螺紋。螺紋的使用要求是結合應具有一定的過盈，以保證不漏水、不漏氣和不漏油。119

普通螺紋的主要幾何參數螺紋的幾何參數取決于螺紋軸向剖面內的基本牙型。其基本牙型是將原始三角形(等邊三角形)的頂部截去H/8和底部截去H/4所形成的內、外螺紋共有的理論牙型。該牙型具有螺紋的基本尺寸。120普通螺紋基本牙型121牙頂、牙底和牙側牙頂：在螺紋凸起的頂部，連接相鄰兩牙側的螺紋表面；牙底：在螺紋溝槽的底部，連接相鄰兩牙側的螺紋表面；牙側：牙頂和牙底之間的螺紋表面。122

大徑(D，D)大徑是指與內螺紋牙底或外螺紋牙頂相切的假想圓柱或圓錐的直徑。相結合的內、外螺紋的大徑基本尺寸相等，即D=d。內螺紋的大徑D又稱"底徑",外螺紋的大徑d又稱"頂徑"。普通螺紋大徑的基本尺寸為螺紋公稱直徑尺寸。123

小徑(D1，D1)

小徑是指與內螺紋牙頂或外螺紋牙底相切的假想圓柱或圓錐的直徑。相結合的內、外螺紋的小徑基本尺寸相等,即D１=d1。內螺紋的小徑D1又稱"頂徑",外螺紋的小徑d1又稱"底徑"。124

中徑(D２，D２)

中徑是指一個假想圓柱或圓錐的直徑，該圓柱或圓錐的母線通過螺紋牙型上溝槽和凸起寬度相等的地方，此假想圓柱稱為中徑圓柱。中徑圓柱的母線稱為中徑線，其軸線即為螺紋軸線,相結合的內、外螺紋中徑的基本尺寸相等，即D２=d２。125

單一中徑(D2S，D2S)單一中徑是指一個假想圓柱的直徑，該圓柱的母線通過牙型上溝槽寬度等于螺距基本尺寸一半地方的直徑。126

D2a、d2a

D2sa、

d2sa實際中徑線實際單一中徑線實際牙型D2a、d2a≠D2sa、

d2sa127128螺距(P)螺距是指相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。導程：同一螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線對應點間的軸向距離。129﹡螺距和導程的關系

單線螺紋：P=L螺距

=導程

多線螺紋：

P=L/n螺距導程130

牙側角（Α/2）牙側角是指在螺紋牙型上牙側與螺紋軸線的垂直線間的夾角。普通螺紋的牙型半角為30。131

螺紋旋合長度螺紋旋合長度是指內外螺紋旋合時螺旋面接觸部分的軸向長度。132螺紋接觸高度指兩個相互配合螺紋的牙頂在垂直于螺紋軸線方向上的距離。普通螺紋接觸高度的基本尺寸等于5H/8。133

螺紋幾何參數偏差對互換性的影響

螺紋聯接要實現其互換性,必須保證良好的旋合性和一定的聯接強度。前者指公稱直徑和螺距基本尺寸分別相同的內、外螺紋能自由旋入，并獲得規定的配合性質；后者指內、外螺紋的牙側彼此能夠接觸均勻，具有足夠的承載能力。134影響螺紋互換性的主要幾何參數有五個:大徑、小徑、中徑、螺距和牙型半角。這幾個參數在加工過程中不通可避免地會產生一定的加工誤差,不僅會影響螺紋的旋合性、接觸高度、配合松緊、還會影響聯接的可靠性,從而影響螺紋的互換性。135

螺紋幾何參數偏差對互換性的影響

內、外螺紋加工后,外螺紋的大徑和小徑要分別小于內螺紋的大徑和小徑，才能保證旋合性。而過小的話則接觸高度減小，影響連接強度。136

螺紋幾何參數偏差對互換性的影響由于螺紋旋合后主要是依靠螺牙側面工作，如果內、外螺紋的牙側接觸不均勻，就會造成負荷分布不均，勢必降低螺紋的配合均勻性和聯接強度。因此對螺紋互換性影響較大的參數是中徑、螺距和牙型半角。137

中徑偏差的影響中徑偏差是指中徑的實際尺寸(以單一中徑體現)與基本尺寸之代數差。就外螺紋而言，中徑若比內螺紋大，必然影響旋合性；若過小，則會使牙側間的間隙增大，聯接強度降低。要控制螺紋的中徑偏差。國標中規定了普通螺紋的中徑公差。138

螺距偏差的影響

螺距偏差可分為單個螺距偏差和螺距累積偏差兩種。單個螺距偏差：是指單個螺距的實際值與其基本值之代數差，它與旋合長度無關。螺距累積偏差：是指在規定的螺紋旋合長度內，任意兩同名牙側與中徑線交點間的實際軸向距離與其基本值的最大差值，它與旋合長度有關。螺距累積偏差對互換性的影響更為明顯。139

螺距偏差的影響

如圖所示，假設內螺紋具有基本牙型，與僅存在螺距偏差的外螺紋結合。外螺紋N個螺距的累積誤差為ΔPΣ(μm)。內、外螺紋牙側產生干涉而不能旋合。為防止干涉，為使具有ΔPΣ的外螺紋旋入理想的內螺紋,就必須使外螺紋的中徑減小一個數值fp(μm)。140L理論=nPL實際=nP1ΔPΣFp/2

螺距累積偏差對旋合性的影響示例內螺紋外螺紋141

螺距偏差的影響

同理，假設外螺紋具有基本牙型，與僅存在螺距偏差的內螺紋與其結合。設在N個螺牙的旋合長度內，內螺紋存在ΔPΣ。為保證旋合性，就必須將內螺紋中徑增大一個數值fp。fp就是為補償螺距累積誤差而折算到中徑上的數值，稱為螺距誤差的中徑當量。兩種情況下的當量計算公式為：142

牙側角偏差的影響

牙側角偏差是指牙側角的實際值對公稱值的代數差，是螺紋牙側相對于螺紋軸線的位置誤差。對螺紋的旋合性和聯接強度均有影響。牙型半角偏差對旋合性的影響如圖所示。143

牙型半角偏差對旋合性影響示例144

牙型半角偏差的影響

外螺紋：外螺紋存在牙型半角偏差時，必須將外螺紋牙型沿垂直螺紋軸線的方向下移，從而使外螺紋的中徑減小一個數值fα/2。內螺紋：內螺紋存在牙型半角偏差時，必須將內螺紋中徑增大一個數值fα/2，該值稱為牙型半角偏差的中徑當量。145

f/2

=0.073P（K1〡△1/2〡+K2〡△2/2〡)(um)Δ1/2、Δ2/2>0(+)<0(－)

外K1

、K223

內K1

、K232牙側半角（右半角）偏差，(分)

牙側半角（左半角）偏差，(分)

螺距，mm系數K1、K2：146單一中徑與中徑之間的數量關系147

保證螺紋互換性的條件148

中徑公差對于普通螺紋，影響其互換性的主要參數是中徑、螺距和牙型半角。由于螺距偏差和牙型半角偏差對螺紋互換性的影響均可以折算成中徑當量，并與中徑尺寸偏差形成作用中徑。考慮到作用中徑的存在，可以不單獨規定螺距公差和牙型半角公差，而僅規定一項中徑公差，用以控制中徑本身的尺寸偏差、螺距偏差和牙型半角偏差的綜合影響。149

作用中徑

作用中徑：在旋合時，在旋合長度內實際起作用的中徑。作用中徑的度量：在規定的旋合長度內，恰好包容實際外（內）螺紋的一個理想內（外）螺紋的中徑稱為外（內）螺紋作用中徑d2m（D2m），它可以表達為：外螺紋：內螺紋：150

螺紋中徑合格性判斷原則

由于作用中徑的存在以及螺紋中徑公差的綜合性，因此中徑合格與否是衡量螺紋互換性的主要依據。判斷中徑的合格性應遵循泰勒原則:實際螺紋的作用中徑不允許超出最大實體牙型的中徑，任何部位的單一中徑不允許超出最小實體牙型的中徑。用表達式即為：外螺紋：內螺紋：151d2minTd2d2maxd2md2sfpFα/2TD2D2sD2mfpFα/2D2，d2D2maxD2min內螺紋外螺紋螺紋中徑合格性判斷示例152普通螺紋公差與配合153螺紋公差帶是沿基本牙型的牙側、牙頂和牙底分布的牙型公差帶，它由相對于基本牙型的位置和大小等兩個要素構成，在垂直于螺紋軸線的方向測量。

螺紋公差帶154螺紋中徑和頂徑的基本偏差：1550D2D1D基本牙型GEIESTTD2/2TD1/2EI/2ES=TDD2D1基本牙型HTD2/2TD1/2EI=0T內螺紋公差帶位置156基本牙型esdd2es/2d1d1maxTTd2/2Td/2eiefg0h基本牙型Td/2Td2/2d1maxd1d2d0ei=－Tes=0T外螺紋公差帶位置

157公差帶的大小和公差等級公差帶的大小由公差值確定，表示螺紋中徑尺寸的允許變動量。而公差值則取決于螺紋公稱直徑和螺距基本尺寸的大小及中徑和頂徑公差等級的高低。GB197-81對螺紋中徑和頂徑分別規定了幾個公差等級。158螺紋直徑公差等級內螺紋小徑D14、5、6、7、8內螺紋中徑D24、5、6、7、8外螺紋大徑d4、6、8外螺紋中徑d23、4、5、6、7、8、9普通螺紋的公差等級159各公差等級中3級最高，9級最低，6級為基本級；國家標準對內、外螺紋底徑沒有規定公差，僅對內螺紋規定底徑的最小極限尺寸，使之大于外螺紋大徑的最大極限尺寸，外螺紋底徑的最大極限尺寸，小于內螺紋小徑的最小極限尺寸。這樣保證了內、外螺紋的大徑間和小徑間不會產生干涉，以滿足旋入性的要求。160基本牙型DD2D1TD1/2TD2/2最小的底徑＋0|G＋０|H基本牙型Td/2Td2/2最大的大徑DD2D1161公差帶的位置和基本偏差公差帶的位置是指公差帶相對與基本牙型的距離，該距離由基本偏差決定。規定內螺紋的下偏差（EI）和外螺紋的上偏差（es）為基本偏差。對內螺紋規定代號為H和G的兩種基本偏差；對外螺紋規定代號為e、f、g、h四種基本偏差。162

螺紋中徑和頂徑的基本偏差：163

螺紋公差等級與旋合長度

螺紋結合的精度不僅與螺紋公差帶大小有關，還與螺紋的旋合長度有關。旋合長度愈長，螺距的累積誤差愈大，較難旋合，且加工長螺紋比短螺紋難以保證精度。因此對不同的旋合長度規定不同大小的公差帶，旋合長度是螺紋精度設計中必須考慮的因素。164螺紋公差等級與旋合長度國標中規定了不同直徑和螺距所對應的旋合長度，分為短（S）、中（N）、長（L）三種旋合長度。設計時一般采用N組。對于調整用的螺紋，可根據調整行程的長短選取旋合長度；對鋁合金等輕金屬零件的螺紋，為保證機械強度，可選用L組，對于受力不大且受空間位置限制的螺紋，可用S組。國標按螺紋公差等級和旋合長度規定了三種類型的公差帶，分別是精密級、中等級和粗糙級，代表著不同的加工難度。165螺紋精度設計結合精度的確定：精密級——用于精密聯結螺紋，配合性質穩定，保證定位精度。如飛機零件：4H5H內螺紋和4h外螺紋。中等級——用于一般用途聯結。粗糙級——用于要求不高及制造困難的螺紋，如較深的盲孔中的螺紋。旋合長度的確定：一般多用N組。公差帶的確定：是螺紋公差等級和基本偏差的組合。表示方法是公差等級后加上基本偏差代號。如外螺紋：6f，內螺紋：6H，與普通尺寸標注有差別。166普通螺紋推薦公差帶

螺紋公差帶與配合的選擇167螺紋公差帶與配合的選擇配合的選用：理論上，表中的內外螺紋可以構成各種配合，但從保證足夠的接觸高度出發，最好選用H/g、H/h、G/h的配合。對成批大量生產，可選用H/g或G/h；對單件小批生產，選H/h。外螺紋需要涂鍍時，鍍厚為10μm時選g，鍍厚為20μm時選f，鍍厚為30μm時選e；內外螺紋均需涂鍍時，采用G/e或G/f。168螺紋的表面粗糙度工件螺紋中徑公差等級4，56，78，9Ra允許值螺栓、螺釘、螺母1.63.23.2～6.3軸及套筒上螺紋0.8～1.61.63.2169普通螺紋的標記完整的螺紋標記由螺紋代號（含螺紋公稱直徑、導程、螺距）、螺紋公差等級代號（按中徑、頂徑順序）和螺紋旋合長度組成，中間用“——”隔開。舉例：

外螺紋：M20—5g6g—S

內螺紋：M20×1.5LH—6H

內外螺紋配合時：M20×2—6H/5g6g—S170普通螺紋的標注例1：M40×Ph14×P7(twostarts)LH-5g6g-s螺距P=7um,導程=14線數=2左旋中徑公差帶代號頂徑公差帶代號短旋合長度普通螺紋大徑d＝40mm外螺紋提醒：螺紋公差帶代號與尺寸公差帶代號相反！公差帶代號5g