260

第 9章 螺纹结合的互换性与检测

9.1 螺纹结合的基本概念要实现螺纹结合的互换性，必须统—螺纹的尺寸系列、牙型、几何参数以及螺纹的公差与配

合，并采用统一的检测方法。本章以普通螺纹的公差(GB/T 197—2003)为基础，讨论螺纹互换性

的基本特点。

9.1.1 螺纹的种类螺纹在机电设备和仪器仪表中应用极为广泛，所用螺纹种类很多，按其用途可分为紧固螺

纹、传动螺纹、密封螺纹以及特殊用途的螺纹；按螺纹所在表面的形状可分为圆柱螺纹和圆锥螺

纹；按螺纹牙型可分为三角形、梯形、矩形、锯齿形、圆弧形和双圆弧形；此外，螺纹还有左旋

与右旋、单线与多线、粗牙与细牙以及米制和英制之分。

9.1.2 螺纹结合的使用要求1.普通螺纹的使用要求

普通螺纹主要用于紧固和联结件，通常也称为紧固螺纹。这种螺纹的使用要求是可旋合性和足

够的联结强度。旋合性是指用不大的力即可将内、外螺纹自由旋合，这就要求螺纹结合具有间隙；

联结强度是指内、外螺纹旋合后承受载荷(横向或轴向载荷，静载荷或动载荷)的能力。

普通螺纹是各种螺纹中使用最普遍的一种，采用的多是三角形牙型的圆柱螺纹，有粗牙和细牙

之分。细牙螺纹的联结强度高．自锁性好，一般用于薄壁零件或受交变载荷、冲击及振动作用的

联结中，也用于精密机构的调整件上。例如，作为紧固件用的是汽车轮缘与轮毂之间的紧固；作为联

结件用的是管道之间的联结。

2.传动螺纹的使用要求

传动螺纹用于传递动力或位移，其牙型有梯形、矩形、锯齿形和双圆弧形，也有三角形的。传

递位移的螺纹，如机床进给机构中的丝杠和干分尺的测微丝杆，这种螺纹主要是用来传递精确位

移，其使用要求是传递位移的精度高，传动灵活。所以螺纹结合应具有保证间隙，用以贮存润滑

油，但间隙又不能过大，以免螺纹在反转时产生晃动和回程误差。传递动力螺纹如千斤顶、压力

机和轧钢机等的螺旋机构，此种螺纹主要是用来传递载荷，因此，其使用要求是具有足够大的强

度和一定的间隙，而对位移的准确性没有严格的要求。

3.紧密螺纹的使用要求

紧密螺纹用于使两个零件紧密连接而无泄漏的结合。主要有管螺纹和锥螺纹。如在各种机械设

备的液压、气动、润滑和冷却等管路系统中，管子与接头以及管子与机体联结用的螺纹。其使用

要求是保证密封性，使内、外螺纹配合后在一定的压力下，管道内的流体不从螺牙间流出，即达

到不漏液及不漏气的作用。

9.1.3 普通螺纹的基本牙型及主要参数世界各国用于紧固联接的圆柱螺纹标准由三种体系：第一是英国惠氏Whitworth， 牙形角为 55°，

牙形角是在螺纹牙形上，相邻俩牙侧之间的夹角，称为英制螺纹；第二是美国塞氏 Sellers，牙形角为 60°，也称为英制螺纹；第三是法国米制螺纹，它的牙形角为 60°，称为米制螺纹。美国、英国、加拿大称为为统一螺纹（unified screw thread）而德国、法国、瑞士则称为为国际米制螺纹（international metric threadsystem）。三种螺纹不能互换。ISO米制螺纹是在国际米制螺纹的基础上制定的，已为世界上大多数国家所接受，我国采用的是米制螺纹。

1.基本牙型螺纹的牙型是轴剖面内螺纹轮廓的形状，基本牙型是以标准规定的削平高度，削去原始三角形的顶部

和底部后得到的牙型。该牙型具有螺纹的基本尺寸。如图 9-1所示的粗实线代表 GB/T 192—2003所规定的

261

基本牙型。其中代号大写字母为内螺纹；小写字母为外螺纹。

图 9-1 普通螺纹的基本牙型

2.几何参数1）基本大径（D，d）基本大径是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱的直径。国标规定，普通螺纹大径的基本

尺寸为螺纹的公称直径尺寸。尺寸系列和螺距如表 9-1所示。表 9-1 直径与螺距标准组合系列 （摘自 GB/T 193—2003）公称直径 D、d 螺 距 P

第 1 系列 第 2 系列 第 3 系列 粗 牙

细 牙

3 2 1．5 1．25 1 0．75

8

7

9

1

1．25

1．25

1

1

0．75

0．75

0．75

10

12

ll

1．5

1．5

1．75 ’

1．5

1．25

1．25

1

1

1

0．75

0．75

16

14

15

2

2

1．5

1．5

1．5

1．25a

1

1

1

20

18

17

2．5

2．5

，

2

2

1．5

1．5

1．5

1

1

1

24

22

25

2．5

3

2

2

2

1．5

1，5

1．5

1

1

1

27

26

28

3 2

2

1．5

1．5

1．5

1

l

30

33

32

3．5

3．5

(3)

(3)

2

2

2

1．5

1．5

1．5

1

注：（1）a仅用于发动机的火花塞；（2）在表内，应选择与直径处于同一行内的螺距；（3）优先选用第 1系列直径，其次选

用第 2系列，最后选用第 3系列直径；（4）尽可能避免选用括号内的螺距。

262

2）基本小径 （d1，D1）基本小径是指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱体的直径，称为小径。内螺纹的小径（D1）

和外螺纹大径（d）又称为顶径；内螺纹大径（D）和外螺纹小径（d1）又称为底径。它们有下列关系：

D1= d1=D- 2× H85 =D-1.0825P， H= P

23

H—原始三角形的高度P—螺距

3）基本中径 (d2，D2)基本中径是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方，此直径称为

中径。且 D2 = d2。中径有下列关系：

D2= d2=D-2× H83

4）单一中径 （d2a，D2a）单一中径是指一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上沟槽宽度等于螺距基本尺寸一半的地

方。如图 9-2所示。单一中径是按三针法测量中径定义的。在测量中常用来代替实际中径。

图 9-2 普通螺纹中径与单一中径

5）螺距与导程 （P，Ph）螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。导程是指在同一条螺旋线上相邻两牙在中径线

上对应两点间轴向的距离。单线螺纹：导程等于螺距；多线螺纹：导程等于螺距与螺纹线数的乘积 Ph=nP。n—线数。

6）牙型角与牙侧角 （α，α/2）牙型角是指在螺纹牙型上，相邻两牙侧之间的夹角。普通螺纹的理论牙型角为 60º。牙侧角是指某一

牙侧与螺纹轴线的垂线之间的夹角。普通螺纹的牙侧角为 30º。实际螺纹的牙型角正确并不一定说明牙侧角正确。

7）螺纹升角 （φ）在中径圆柱上，螺旋线的切线与垂直与螺纹轴线的平面之间的夹角。它与螺距 P和中径 d2之间的关系

为：

tgφ=2d

nP

8）螺纹旋合长度螺纹旋合长度是指两个互相配合的螺纹，沿螺纹轴线方向上相互旋合部分的长度。如图 9-3所示。

263

图 9-3 旋合长度 L

为了应用方便，表 9-2给出了螺纹的基本尺寸。表 9-2 普通螺纹的基本尺寸 （摘自 GB/T 196—2003） mm公称直径(大径)

D、d

螺距

P

中径

D2、d2

小径

D1、d1

8

1．25

1

0．75

7．188

7．350

7．513

6．647

6．917

7．188

9

1．28

1

0．75

8．188

8．350

8．513

7．647

7．917

8．188

10

1．5

1．25

1

0．75

9．026

9，188

9．350

9.513

8．376

8．647

8．917

9．188

11

1．5

1

0．75

10．026

10．350

10．513

9．376

9．917

10．188

12

1．75

1．5

1．25

1

10．863

11．026

11．188

11．350

10．106

10．376

10．647

10．917

14

2

1．5

1．25

1

12．701

13．026

13．188

13．350

11．835

12．376

12．647

12．917

151．5

1

14．0266

14．350

13．376

13．917

16

2

1．5

1

14．701

15．026

15．350

13．835

14．376

14．917

171．5

1

16．026

16．350

15．376

15．917

18

2．5

2

1．5

16．376

16．701

17．026

15．294

15．835

16．376

264

l 17．350 16．917

20

2．5

2

1．5

1

18．376

18．701

19．026

19．350

17．294

17．835

18．376

18．917

22

2．5

2

1．5

1

20．376

20．701

21．026

21．350

19．294

19．835

20．376

20．917

24

3

2

1．5

1

22．051

22．701

23．026

23．350

20．752

21．835

22．376

22．917

25

2

1．5

1

23．701

24．026

24．350

22．835

23．376

23．917

26 1．5 25．026 24．376

27

3

2

1．5

1

25．051

25．701

26.026

26．350

23．752

24．835

25．376

25．917

28

2

1．5

1

26．701

27．026

27．350

25．835

26．376

26．917

9.2 影响螺纹互换性的因素要实现普通螺纹的互换性，必须满足对这类螺纹使用性能的要求，即保证良好的旋合性和

足够的连接强度。旋合性是指公称直径和螺距基本值分别相等的内、外螺纹能够自由旋合并获

得所需要的配合性质。足够的连接强度是指内、外螺纹的牙侧能够均匀接触，具有足够的承载

能力。螺纹顶径影响剪切面积；螺纹中径影响抗拉强度；螺纹底径则主要影响疲劳强度。螺纹连接强度

失效形式常表现为螺纹联结的自动松动，螺纹弯曲,螺牙剪断和螺牙表面牙碎（滑丝） 及螺纹在底径处断裂。

决定螺纹连接强度的主要因素是结构设计，材质及热处理条件。除结构设计，材质等因素外，螺纹几

何参数对螺纹联结强度有重要影响。因此，影响螺纹旋合性和连接强度主要因素有中径偏差，螺距偏差和

牙侧角偏差。

9.2.1 中径偏差的影响

螺纹实际直径的大小直接影响螺纹结合的松紧。要保证螺纹结合的旋合性，就必须使内螺纹的

实际直径大于或等于外螺纹的实际直径。由于相配合内、外螺纹的直径基本尺寸相同，因此，如果

使内螺纹的实际直径大于或等于其基本尺寸(即内螺纹直径实际偏差为正值)，而外螺纹的实际直径

小于或等于其基本尺寸(即外螺纹直径实际偏差为负值)，就能保证内、外螺纹结合的旋合性。但是，

内螺纹实际小径不能过大，外螺纹实际大径不能过小，否则会使螺纹接触高度减小，导致螺纹连接

265

强度不足。内螺纹实际中径也不能过大，外螺纹实际中径也不能过小，否则削弱螺纹连接强度。所

以，必须限制螺纹直径的实际尺寸，使之不过大，也不过小。

在螺纹三个直径参数中，中径的实际尺寸的影响是主要的，它直接决定了螺纹结合的配合性质。

中径偏差是指实际中径对其公称中径之差。即：

△D2=D2a-D2△d2=d2a-d2

除特殊螺纹外，内、外螺纹仅在螺牙侧面接触，而在顶径和底径处留有间隙，及顶径与底径都是限制

性尺寸，故决定螺纹旋合性的直径为中径。中径也是决定螺纹配合性质的主要参数。因此，对中径偏差必

须加以限制。为保证旋合性，对普通螺纹，内螺纹最小中径应大于或等于外螺纹的最大中径。

9.2.2 螺距偏差的影响螺距偏差可分为局部偏差（单个螺距偏差△P）和螺距累积偏差△P∑两种。螺距的局部偏差△P是在

螺纹的全长上，任意单个实际螺距对公称螺距的最大值。螺距累积偏差△P∑是在规定长度内任意个实际螺距对其公称值的最大差值。前者与旋合长度无关，后者与旋合长度有关，而且后者对螺纹的旋合性影响最

大，因此必须加以限制。

现假设内螺纹有理想的中径，半角，螺距，而外螺纹有正螺距误差。如图 9-4所示，当外螺纹有累积误差△P∑时，会造成理想内螺纹在牙侧部位发生干涉，则螺纹不能旋合。为保证旋合性，可将外螺纹的中径减小 fp，或将内螺纹增大一个数值 fp，这个 fp就是补偿螺距偏差折算到中径上的数值，称为螺距偏差的中径当量。

图 9-4 螺距偏差的中径当量

在图 9-4中，由△abc可知： fp=2ctgP （9-1）

当α=60°时，则有： fp=1.732|△P∑| mm (9-2)△P∑为螺距累积误差，之所以取绝对值，是由于△P∑不论是正值或负值，影响旋合性的性质不变，只是改变牙侧干涉的位置。

9.2.3 牙侧角偏差的影响根据前述牙侧角的定义可知，若螺纹的牙型角正确，牙侧角不一定正确，而牙侧角偏差直接影响螺纹

的旋合性和牙侧接触面积，因此，对其也应加以限制。假如当内、外螺纹的实际中径相等，但牙侧角不相

外

内

△ ∑内螺纹

外螺纹

α

△ ∑

266

等，内外螺纹的牙侧发生干涉，它们也不能自由旋合。为讨论方便，设内螺纹具有理想牙性，外螺纹的中

径和螺距与内螺纹相同，仅有牙侧角偏差，如图 9-5所示，阴影部分就是干涉部分。

图 9-5 牙侧角偏差的中径当量

牙侧角偏差2

是指实际牙侧角2'对公称牙侧角

2之差，即

22'

2

。 当 02

时，如图 9-5

（a）所示，干涉发生在外螺纹的螺牙顶部；当 02

时，如图 9-5（b）所示，干涉发生在外螺纹的螺牙

根部。分两种情况来讨论：

1． 02

时牙侧角偏差的中径补偿值（f

2）：

如图 9-5（a）所示， 02

时，图中剖线部分就将产生干涉，螺纹不能旋合。为了保证旋合性，可

把内螺纹的中径增大2f ，或把外螺纹中径减小

2f ，

2f 为牙侧角偏差的中径补偿值。由图 9-5（a）中的△

ABC，按正弦定理得：

22sin

2sin

22

AC

f

, AC=

2cos

83

H因

2

很小,故有: sin

2

2

, sin2

sin22

代入后得：

sin2

5.1

2cos

2sin

2832

2

HHf ，如

2

以“分”计（1分=0.291×10-3弧度），H以 mm计，得：

mHHf

2sin

44.02sin

1010291.05.1 33

2

；当α=60°，H=0.866P，则：

mPf 244.02 ； 此时

2

267

mPf 2291.02 ； 此时

2

〉0

3．螺牙左、右牙侧角不同时的中径补偿值（f2）：

1)当△（2）左 〉0及△（ 2

）右〉0时，则

2f 0.291P[(|△( 2

)左|+|△( 2 )右|)/2 ]

2)当△(2 )左

268

图 9-6 螺纹中径公差

2．作用中径（D2fe，d2fe）实际螺纹同时存在螺纹中径、螺距和牙侧角偏差，因而判别实际螺纹是否符合旋合性要求，不仅要看

螺纹的实际中径，还要考虑螺距误差和牙侧角偏差的影响。假设外螺纹有螺距误差和牙侧角偏差，这时就

不能与同样中径大小的理想内螺纹旋合，而只能与一个中径较大的理想内螺纹旋合。这就象是外螺纹的中

径被增大了一样。这个假想增大的外螺纹中径，称做外螺纹的作用中径 d2fe。见图 9-7。同理，实际内螺纹

存在螺距偏差和牙侧角偏差，也相当于实际内螺纹的中径减小了 fp和 f2值。在规定的旋合长度内，具有

基本牙型，包容实际内螺纹的假想外螺纹的中径，就称为内螺纹的作用中径，代号为 D2fe。所谓作用中径是在规定的旋合长度内，正好包容实际轮廓的一个理想螺纹的中径。

作用中径可按下式计算：

外螺纹： d2fe= d2a+（fp+ f2） （9-6）

内螺纹： D2fe= D2a-（fp+ f2） （9-7）

式中：d2a ，D2a外、内螺纹的单一中径（代替实际中径）。

图 9-7 螺纹作用中径与单一中径

3．中径合格性的判断原则1905年英国威廉.泰勒取得了“螺纹量改进措施”的专利（№6900）。Taylor.William提出了量规设计原

则：通规要具有完整的形状，以便同时检查最大实体状态中的全部参数；止规用于分别检查最小实体状态

中螺纹的各个参数。这个原则成了著名的泰勒原则，不仅用于螺纹极限量规，也用于一般极限量规。对螺

纹来说，要保证螺纹的旋合性就必须控制作用中径，而为了保证螺纹的强度就必须控制单一中径。也就是

说，实际螺纹作用中径应不超越最大实体中径，实际螺纹的单一中径不超越最小实体中径，用公式表示普

通螺纹中径合格条件为：

对外螺纹： d2fe≤d2max 外螺纹中径最大极限尺寸控制作用中径d2a≥d2min 外螺纹中径最小极限尺寸控制实际中径 (9-8)

对内螺纹： D2fe≥D2min 内螺纹中径最小极限尺寸控制作用中径

D2，

fp

f2

fd2

269

D2a≤D2max 内螺纹中径最大极限尺寸控制实际中径 （9-9）

9.3 普通螺纹公差在螺纹中，普通螺纹是应用最为广泛的一种，由普通螺纹构成的构件品类多、数量大，因此，

为了满足客观需要，世界各国对普通螺纹都在不断进行研究，逐步完善其标准。我国在GB／T

197--2003《普通螺纹 公差》标准中，只对中径和顶径规定了公差，而对底径(内螺纹大径和外

螺纹小径)没给公差，要求由加工的刀具控制。在螺纹加工过程中，由于旋合长度的不同，加工

难易程度也不同。通常短旋合长度容易加工和装配；长旋合长度加工较难保证精度，在装配时由

于弯曲和螺距偏差的影响，也较难保证配合性质，因此，螺纹公差精度由公差带(公差大小和位

置)及旋合长度构成。

9.3.1 普通螺纹公差带

普通螺纹公差带是在通过螺纹轴线平面上沿基本牙型的牙侧、牙顶和牙底分布的牙型公差带，

由公差(公差带大小)和基本偏差(公差带位置)两个要素构成，在垂直于螺纹轴线方向上计量其基本

大、中、小径的极限偏差和公差。标准规定：公差指的代号为T；内螺纹的上、下偏差代号为ES，EI；

外螺纹的上、下偏差代号为es，ei。

1.普通螺纹的公差

普通螺纹公差带大小由公差值确定，而公差值大小取决于公差等级和公称直径。内、外螺纹的中

径和顶径的公差等级如表9-3所示，3级公差值最小，精度最高；9级公差值最大，精度最低，其中6

级为基本级。各级中径公差和顶径公差的数值见表9-4和表9-5。

表 9-3 螺纹公差等级 (摘自 GB／T 197--2003)

种 别 螺 纹 直 径 公 差 等 级

内螺纹中 径 D2

4，5，6，7，8小径(顶径) Dl

外螺纹中 径 d2 3，4，5，6，7，8，9

大径(顶径) d 4，6，8

表 9-4 内、外螺纹中径公差 (摘自 GB／T 197--2003) μm

公称直径／mm 螺距 内螺纹中径公差 TD2 外螺纹中径公差 Td2

> ≤ P／mm

公 差 等 级

5 6 7 8 5 6 7 8

5．6 11．2

1

1．25

1‘5

118

125

140

150

160

180

190

200

224

236

250

280

90

95

106

112

118

132

140

150

170

180

190

212

11．2 22．4

1

1．25

1．5

1．75

2

2．5

125

140

150

160

170

180

160

180

190

200

212

224

200

224

236

250

265

280

250

280

300

315

335

355

95

106

112

118

125

132

118

132

140

150

160

170

150

170

180

190

200

212

190

212

224

236

250

265

270

22．4 45

1

1．5

2

3

3．5

132

160

180

212

224

170

200

224

265

280

212

250

280

335

355

--

315

355

425

450

100

118

132

160

170

125

150

170

200

212

160

190

212

250

265

200

236

265

315

335

表 9-5 内、外螺纹顶径公差 (摘自 GB／T 197—2003) μm

公 差 项 目 内螺纹顶径(小径)公差 TD1 外螺纹顶径(大径)公差 Td

公差等级

螺距 P／mm5 6 7 8 4 6 8

0．75

0．8

1

150

160

190

190

200

236

236

250

300

--

315

375

90

95

112

140

150

180

--

236

280

1．25

1．5

1．75

212

236

265

265

300

335

335

375

425

425

475

530

132

150

170

212

236

265

335

375

425

2

2．5

3

300

355

400

375

450

500

475

560

630

600

710

800

180

212

236

280

335

375

450

530

600

2.普通螺纹的基本偏差

普通螺纹公差带的位置由其基本偏差确定。基本偏差为公差带两极限偏差中靠近零线的那个极

限偏差，它确定了公差带相对基本牙型的位置。国标规定，内螺纹基本偏差是下偏差EI，有H、C两

种基本偏差，见图9-8。而对外螺纹基本偏差是上偏差es，规定有h、g、f和e四种基本偏差，见图9-9；

内、外螺纹的中径、顶径和底径基本偏差数值相同见表9-6。

图9-8 内螺纹的公差带位置

271

图9-9 外螺纹的公差带位置

表 9-6 内、外螺纹的基本偏差 (摘自GB／T 197—2003) μm螺 纹

螺距 P/mm

内螺纹 外螺纹

G H e f g h

EI es

0．75

0．8

1

+22

+24

+26

0

0

0

-56

-60

-60

-38

-38

-40

-22

-24

-26

0

0

0

1．25

1．5

1．75

+28

+32

+34

0

0

0

-63

-67

-71

-42

-45

-48

-28

-32

-34

0

0

0

2

2．5

3

+38

+42

+48

0

0

0

-71

-80

-85

-52

-58

-63

-38

-42

-48

0

0

0

9.3.2 螺纹的旋合长度与公差精度等级国标中对螺纹旋合长度规定了短旋合长度(S)、中等旋合长度(N)和长旋合长度(L)三组。设

计时一般采用中等旋合长度（N）。螺纹的精度与螺纹直径公差等级和螺纹旋合长度有关。当公

差等级一定时，旋合长度越长，则加工时产生的螺距累积误差和牙侧角误差就可能越大，加工

就越困难。因此，公差等级相同而旋合长度不同的螺纹的精度就不相同。国标按螺纹公差带和

旋合长度规定了三种公差精度等级，从高到低分别为精密级、中等级和粗糙级。精密级用于精

密螺纹以及要求配合性质稳定和保证定位精度的螺纹。中等级广泛用于一般的螺纹。粗糙级用

于不重要的螺纹以及制造困难的螺纹，如较深的盲孔中的螺纹。为了减少螺纹刀具和螺纹量规

的规格和数量，必须对螺纹公差等级和基本偏差组合的种类加以限制。国标规定了普通螺纹的

选用公差带如表9-7所示，表9-8为从标准中摘出的仅三个尺寸段的旋合长度值。

表 9-7 内、外螺纹的推荐公差带 (摘自 GB／T 197--2003)

内

螺

纹

公差精度G H

S N L S N L

精密 -- -- -- 4H 5H 6H

中等 (5G) 6G (7G) 5H □6H 7H

272

粗糙 -- (7G) (8G) -- 7H 8H

外

螺

纹

公差

精度

e f g h

S N L S N L S N L S N L

精密 -- -- -- -- -- -- -- (4g) (5g4g) (3h4h) 4h (5h4h)

中等 -- 6e (7e6e) -- 6f -- (5g6g) □6g (7g6g) (5h6h) 6h (7h6h)

粗糙 -- (8e) (9e8e) -- -- -- -- 8g (9g8g) -- -- --

注： (1)优先选用粗字体公差带，其次选用一般字体公差带，最后选用括号内公差带；

(2)带方框的粗字体公差带用于大量生产的紧固件螺纹。

表 9-8 螺纹的旋合长度 (摘自 GB／T 197—2003) mm

公 称 直 径

D、d螺 距

P

旋 合 长 度

S N L

> ≤ ≤ > ≤ >

5．6 11．2

0．75

1

1．25

1．5

2．4

3

4

5

2．4

3

4

5

7．1

9

12

15

7．1

9

12

15

11．2 22．4

1

1．25

1．5

1．75

2

2．5

3．8

4．5

5．6

6

8

10

3．8

4．5

5．6

6

8

10

11

13

16

18

24

30

11

13

16

18

24

30

22．4 45

1

1．5

2

3

3．5

4

6．3

8．5

12

15

4

6．3

8．5

12

15

12

19

25

36

45

12

19

25

36

45

9.3.3 保证配合性质的其他技术要求对于普通螺纹一般不规定形位公差，其形位误差不得超出螺纹轮廓公差带所限定的极限区域。

仅对高精度螺纹规定了在旋合长度内的圆柱度、同轴度和垂直度等形位公差。它们的公差值一般不

大于中径公差的50％，并按包容要求控制。

螺纹牙侧表面的粗糙度，主要按用途和公差等级来确定，可参考表 9-9。

表 9-9 螺纹牙侧表面粗糙度 Ra 的上限值 μm

螺纹公差等级

螺纹工作表面 4，5 6，7 8～9

螺栓，螺钉，螺母

轴及套上的螺纹

1．6

0．8～1．6

3．2

1．6

3．2～6．3

3．2

9.3.4螺纹公差与配合的选用1.螺纹公差精度与旋合长度的选用

螺纹公差精度的选择主要取决于螺纹的用途。精密级，用于精密连接螺纹。即要求配合性质稳

273

定、配合间隙小，需保证一定的定心精度的螺纹连接。中等级，用于一般用途的螺纹连接。粗糙

级，用于不重要的螺纹连接，以及制造比较困难(如长盲孔的攻丝)或热轧棒上和深盲孔加工的螺

纹。

旋合长度的选择，通常选用中等旋合长度(N)，对于调整用的螺纹，可根据调整行程的长短选

取旋合长度；对于铝合金等强度较低的零件上螺纹，为了保证螺牙的强度，可选用长旋合长度(L)；

对于受力不大且受空间位置限制的螺纹，如锁紧用的特薄螺母的螺纹可选用短旋合长度(S)。

2.螺纹公差带与配合的选择

在设计螺纹零件时，为了减少螺纹刀具和螺纹量规的品种、规格，提高技术经济效益，应从表

9-7中选取螺纹公差带。对于大量生产的精制紧固螺纹推荐采用带方框的粗体字公差带，例如内螺

纹选用6H，外螺纹选用6g。表中粗体字公差带应优先选用，其次选用一般字体公差带，加括号的

公差带尽量不用。表中只有一个公差带代号(6H、6g)表示中径和顶径公差带相同；有两个公差带

代号(如5H6H、5g6g)表示中径公差带(前者)和顶径公差带(后者)不相同。

配合的选择，从保证足够的接触高度出发，完工后的螺纹最好组成H／g、H／h、G／h配合。对

于公称直径小于或等于1.4mm的螺纹，应选用5H／6h、4H／6h或更精密的配合。对于需要涂镀的外

螺纹，当镀层厚度为lOμm时可选用g，当镀层厚度为20μm时，可选用f，当镀层厚度为30μm时，

可选用e。当内、外螺纹均需涂镀时，可选用G／e或G／f配合。

9.3.5螺纹的标记普通螺纹的完整标记由螺纹特征代号、尺寸代号、公差带代号、旋合长度代号和旋向代号组成。

例如:

M 16×Ph3×P1.5(two starts) –7g6g –S -LH

1.特征代号

普通螺纹特征代号用字母“M”表示。

2.尺寸代号包括公称直径(D、d)、导程(Ph)和螺距(P)的代号，对粗牙螺纹可省略标注其螺距

项，其数值单位均为mm。

1)单线螺纹的尺寸代号为“公称直径×螺距”。

2)多线螺纹尺寸代号为“公称直径×Ph导程×P螺距”。如要需要说明螺纹线数时，可在P的

数值后加括号用英语说明，如双线two starts；三线为three starts；四线为four starts。

3.公差带代号

公差带代号是指中径和顶径公差带代号。中径公差带代号在前，顶径在后。如果中径和顶径公

差带代号相同，只标一个公差带代号。螺纹尺寸代号与公差带代号间用半字线“—”分开。

1)标准规定，在下列情况下，最常用的中等公差精度的螺纹不标注公差带代号

(1)公称直径D≤1.4mm的5H、D≥1.6mm的6H和螺距P=0.2mm、其公差等级为4级的内螺纹；

(2)公称直径d≤1.4mm的6h和d≥1.6mm的6g的外螺纹。

2)内外螺纹配合时，它们的公差带中间用斜线分开，左边为内螺纹公差带，右边为外螺纹公

差带。例如M20×6H／5g6g，则表示内螺纹的中径和顶径公差带相同为6H，外螺纹的中径公差带为

5g，顶径公差带为6g。

4.旋合长度代号

对短旋合和长旋合组要求在公差带代号后分别标注“S”和“L”，与公差带代号间用半字线“—”

分开。中等旋合长度不标注“N”。

5.旋向代号

对于左旋螺纹，要在旋合长度代号后标注“LH”代号，与旋合长度代号间用半字线“—”分开。

右旋螺纹省略旋向代号。

6.完整的螺纹标注示例

1) M6×0.75—5h6h—S—LH：表示公称直径为6mm，螺距为0.75mm，中径公差带为5h，顶径

公差带为6h，短旋合长度，左旋单线细牙普通外螺纹。

螺纹特征代号

尺寸代号旋向代号

旋合长度代号

公差带代号

274

2) M14×Ph6P2—7H—L—LH或M14×Ph6P2(three starts)—7H—L—LH：表示公称直径为

14mm，导程为6mm，螺距为2mm，中径和．顶径公差带为7H，长旋合，左旋三线普通内螺纹。

3) M6则表示公称直径为6mm，粗牙，中等公差精度(省略6H或6g)，中等旋合长度，右旋单线

普通螺纹。

例 9-1 用工具显微镜测量 M24—6h外螺纹。实际中径为 d2a=21.91mm，螺距累积偏差△P∑= -62

μm，牙侧角偏差△（2）左= +76’， △（ 2

）右= -63’，求该外螺纹中径是否合格？

解： 查表 9-2 得中径 d2=22.051，螺距 P=3。查表 9-4得中径公差 Td2=200μm。查表 9-6得 es=0。所以，d2max=22.051，d2min=22.051-0.2=21.851。由式(9-2)得： fp=1.732|△P∑|=1.732×|-62|=107.384≈107μm

由式(9-3)得： 2f P2

1 (K1|△(2 )左|+K2|△( 2

)右|)= 21×3(0.291×|+76|+0.44×|-63|)=74.754≈75μm

由式（9-6）：d2fe= d2a+（fp+ f2）=21.91+(0.107+0.075)=22.092μm

由中径合格条件：d2fe≤d2max；d2a≥d2min，d2a=21.91＞21.851= d2min，满足中径合格条件；d2fe=22.092＞22.051= d2max，不满足中径合格条件，所以该螺纹中径不合格。

例9-2 已知某一外螺纹公差要求为M24×2—6g(6g可省略标注)，加工后测得：实际大径

da=23.850 mm，实际中径d2a=22.521 mm，螺距累积偏差△P∑=+0.05mm，牙侧角偏差为：△（ 2）左=

+20’， △（2）右= -25’，试判断该螺纹中径和顶径是否合格，查出所需旋合长度的范围。

解 (1)由表9-2查得d2=22.701 mm，由表9-4、9-5、9-6查得

中径 es=-38 μm，Td2=170 μm

大径 es=-38 μm，Td=280 μm

(2)判断中径的合格性

d2max=d2+es=22.701+(-0.038)=22.663 mm

d2min=d2max - Td2=22.663-0.17=22.493 mm

由式(9-2)得： fp=1.732|△P∑| = 1.732×0.05 = 0.087 mm

由式(9-3)得： 2f P2

1 (K1|△(2 )左|+K2|△( 2

)右|)

=21×2(0.291×|+20|+0.44×|-25|)=16.82 μm≈0.017 mm

由式(9-6)得： d2fe= d2a+（fp+ f2）= 22.521+(0.087+0.017)= 22.625 mm

按中径合格条件：d2fe≤d2max；d2a≥d2min：d2fe = 22.625 < 22.663(d2max)

d2a = 22.521 > 22.493(d2min)

故该螺纹中径合格。

(3)判断大径的合格性

dmax = d + es =24 +(-0.038) = 23.962 mm

dmin = dmax – Td = 23.962 – 0.28 = 23.682 mm因dmax >da = 23.850 > dmin，故大径合格。

(4)该螺纹为中等旋合长度，由表 9-8 查得，其旋合长度范围为 8.5～25mm。

9.4 普通螺纹精度的检测对普通螺纹精度可以采用单项测量或综合测量两大类方法。

275

9.4.1 单项测量

螺纹单项测量是指分别测量螺纹的各个几何参数，一般用于螺纹工件的工艺分析，螺纹量规，

螺纹刀具以及精密螺纹的检测。

对于外螺纹，可以用大型工具显微镜或万能工具显微镜通过影像法测量其基本大径、小径、

中径偏差、螺距偏差以及牙侧角偏差。

用三针法可以精确地测出外螺纹的单一中径d2a，如图9-10所示。

图9-10 三针法测量外螺纹单一中径

利用三根直径相同的量针，将其中一根放在被测螺纹的牙槽中，另外两根放在对边相邻的两

牙槽中，然后用指示量仪测出针距M值，并根据已知被测螺纹的螺距基本尺寸P，牙侧角基本值α

／2和量针直径dm的数值计算算出被测螺纹的单一中径d2a:

d2a = M - dm(1+1／2

sin )+22ctgP (9-10)

对于普通螺纹 302

，因此上式简化为：

d2a = M - 3dm + 0.866P (9-11)

为了避免牙侧角偏差对测量结果的影响，使量针与牙侧的接触点落在中径上，此时最佳量针

直径应为:

dm = P／2

cos2 (9-12)

对于内螺纹单项测量可用卧式测长仪或三座标测量机测量。

9.4.2 综合检验普通螺纹的综合检验是指使用螺纹量规检验被测螺纹某些几何参数偏差的综合结果。检查内螺

纹的量规叫做螺纹塞规，如图9-11所示；检查外螺纹的量规叫做螺纹环规，如图9-12所示。螺纹量

规有通规和止规之分，它们都是按泰勒原则设计的，通规用来检验被测螺纹的作用中径，合格的工

件应该能旋合通过。因此通规是模拟被测螺纹的最大实体牙型，并具有完全牙型，其长度等于被测

螺纹的旋合长度，此外，通规还顺便用来检验被测螺纹的底径。螺纹止规用来检验被测螺纹的单一

中径，并采用截短牙型，其螺纹圈数也很少，以尽量避免被测螺纹螺距偏差和牙侧角偏差的影响。

止规只允许与被测螺纹两端旋合，旋合量一般不超过二个螺距。

276

图 9-11 用螺纹塞规和光滑极限塞规检验内螺纹

对于被测内螺纹的小径可用光滑极限塞规检验(图9-11)；被测外螺纹的大径可用光滑极限卡规检

验(图9-12)。

图 9-12 用螺纹环规和光滑极限卡规检验外螺纹

习题 91.一对螺纹配合代号为M20×2-6H/5g6g，试查表确定外螺纹中径、大径和内螺纹中径、小径的

极限偏差。

2.在大量生产中应用的紧固螺纹连接件，标准推荐采用6H／6g，当确定该螺纹尺寸为M20×2时，

则其内外螺纹的中径尺寸变化范围如何?结合后中径最小保证间隙等于多少?

3.有一螺纹件尺寸要求为M12×1—6h，今测得实际中径d2a=11.304 mm，实际顶径da=11.815 mm，

螺距累积偏差△P∑=-0.02 mm，牙侧角偏差分别为△（ 2）左=+25’，

△(2 )右=-20’，试判断该螺纹零件尺寸是否合格?为什么?

4.有一内螺纹M20-7H(公称螺距P=2.5，公称中径D2=18.376mm)，加工后测得D2a=18.61mm，螺距累

277

积偏差△P∑= +0.04 mm，牙侧角偏差分别为△（ 2）左=+30’，

△(2 )右=-50’，问此螺母中径是否合格？

5.有一外螺纹M10—6h，现为改进工艺，提高产品质量要涂镀保护层，其镀层厚度要求在5～8 μ

m之间，问该螺纹基本偏差为何值时，才能满足镀后螺纹的互换性要求?

6.有一螺纹M20—5h6h，加工后测得实际大径da=19．980mm，实际中径d2a=18．255 mm，螺距累积

偏差△P∑=+0.04 mm，牙侧角偏差分别为△（ 2）左= -35’，△( 2

)右=-40’，试判断该件是否合格?

7H