机械工程制图网络课程-§14.1 螺纹及螺纹联接

1. 螺纹
    1.1 螺纹的形成、结构和要素

    1.1.1螺纹的形成

      圆柱面上一动点在绕圆柱面作等速转动的同时，又平行于其轴线作等速移动，此动点的运动轨迹即为圆柱螺旋线。如图2-1所示。

  

    图2-1 螺旋线、螺纹的形成

    (1)螺旋线纹的形成：

    一平面图形（三角形、梯形等）沿圆柱或圆锥表面上的螺旋线运动，则此平面图形运动所形成的轨迹（螺旋体）就是螺纹。制在零件外表面上的螺纹叫外螺纹，制在零件孔腔内表面的螺纹叫内螺纹。
    (2)螺纹的加工：
    在车床上车削螺纹，是常见的加工螺纹的一种方法。如图2-2和2-3所示，将工件装 卡在与车床主轴相连的卡盘上，使它与主轴 作等速旋转，同时使车刀沿轴线移动，当刀 尖切入工件达一定深度，就在工件的表面上车制出螺纹。

 

         图2-2 车削外螺纹       图2-3 车削内螺纹

    对于直径较小的螺孔，一般先用钻头钻出 光孔 ，再用丝锥攻丝。钻孔的深度要大于螺纹的长度，由于/头端部接近120°，所以孔的锥顶角画成120°，如图2-4所示。

 

         

     图2-4 加工内螺纹

1.1.2螺纹的要素

    螺纹的基本要素主要是牙型、直径n螺距、线数和旋向。为了便于设计计算和加工制造，国家标准对有些螺纹的牙型、公称直径和螺距，都作了规定。凡是这三项要求都符合标准的称为标准螺纹；牙型符合 标准，而大径、螺距不符合标准的称为特殊螺纹；牙型不符合标准的称为非标准螺纹,最常见的有方牙螺纹。 下表给出了几种螺纹的分类、代号及用途。 其中，普通螺纹，管螺纹，梯形 螺纹属于标准螺纹，锯齿形螺纹为特殊螺纹。

   

内、外螺纹总是成对地使用，只有5个要素相同时，内、外螺纹才能旋合在一起。
(1)牙型：
    在通过螺纹轴线剖切的断面上，螺纹的轮廓形状。其凸起部分称为螺纹的牙，凸起的顶端称为螺纹的 牙顶，沟槽的底部称为螺纹的牙底。常见的牙型有三角形、梯形等，如图2-5所示。不同的螺纹牙型， 有不同的用途。按牙型可区分不同的螺纹种类。
 

       
 梯形 锯齿形 三角形 图2-5 螺纹的牙型

(2)直径： 螺纹的直径有大径，小径个中径。螺纹大径是与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，用d(外螺纹)或D(内螺纹)表示；螺纹的小径是与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面 的直径，用d1(外螺纹)或D1(内螺纹)表示。螺纹的中径是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线(称为中径线)通过牙型上沟槽和凸起相等的地方，此圆柱称为中径圆柱，用d2(外螺纹)或D2(内螺纹)表示。如 图2-6所示。
 

    

 

 图2-6 螺纹的直径(3)线数n: 如图2-7所示，螺纹有单线和多线之分。沿一条螺旋线所形成的螺纹为单线螺纹。连接用普通螺纹、管螺纹多采用单线螺纹。沿两条或两条以上，在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺)为多线螺纹。 多线螺纹旋进速度高，传动效率快，因此多用于传动螺纹。

(a)单线螺纹 (b)双线螺纹 图2-7 螺纹的线数、导程和螺距

(4)螺距P和Ph导程: 相邻两牙在中径线上对应点间的轴向距离称为螺距，用符号来P表示。同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应点间的轴向距离称为导程，用来Ph表示。对于单线螺纹其导程等于螺距，即Ph=P；多线 螺纹的导程等于线数乘螺距，即Ph=nP，在图2-7(b)中，其螺纹是双线螺纹，故导程等于螺距的2倍，即Ph=2P。 (5)旋向： 螺纹有左旋和右旋之分。如图2-8所示，若螺纹是顺时针方向旋入的，则称右旋螺纹；逆时针方向旋入的，则称左旋螺纹。工程上常用右旋螺纹。

   

 图2-8 螺纹的旋向

1.1.3 螺纹的结构

    螺纹w端: 为了便于安装和防止螺纹起始圈损坏，通常将螺纹的末端作成规定的形状，如倒角、圆角等，如图2-9所示。      图2-9 螺纹末端结构 螺纹的收尾(即螺尾)、退刀槽和倒角都有相应的国家标准，见附表1。退刀槽的尺寸可按“槽宽×直径”或“槽宽×槽深”的形式标注。45°倒角一般采用简化形式标注。螺纹长度应包括退刀槽和倒角在内。以上 皆示于图2-10中。         
       图2-10 退刀槽、45°倒角和螺纹长度的尺寸注法1.2 螺纹的种类和基本尺寸     螺纹按用途可分为连接螺纹和传动螺纹,前者起连接作用,后者用于传递运动和运动。常用螺纹如下:         现将常用的几种标准螺纹的基本尺寸介绍如下： (1)普通螺纹: 其公称直径指螺纹大径D或d。普通螺纹的直径、螺距，可查附表2。同一公称直径的普通螺纹，其螺距分为粗牙（一种）和细牙（一种或几种）。粗牙一般用于紧固连接，具有较好的连接强度； 细牙多用于细小的精密零件直”诹慵，有较好的密封性和微调性。设计时应根据使用要求确定螺距为粗牙或细牙。 (2)梯形螺纹: 梯形螺纹的公称直径指外螺纹的大径d。用于传动的梯形、锯齿形螺纹，为了保证传动的灵活性，必须使内外螺纹配合后留有一定的径向保证间隙，因此内、外螺纹具有相同的中径（D2=d2） 而各具不同的大径和小径，注意螺纹的公称直径是指外螺纹的大径d而不是内螺纹的大径D4。梯形螺纹的基本尺寸见附表3。 (3)管螺纹: 管螺纹包括圆柱管螺纹和圆锥管螺纹等，它们的公称直径都是指刻有外螺纹的管子孔径的近似值。公称直径（泄茏涌拙叮┮宦捎糜⒋缍不用毫米表示，如公称直径1即为管子通孔直径是1 英寸（而决不是1mm）圆柱管螺纹和圆锥管螺纹的基本尺寸见附表4。 非螺纹密封的管螺纹 指在管道连接中采用圆柱内、外管螺纹旋合连接。这种连接本身不具有密封性，一般靠压紧被连接件螺纹外的密封面或在密封面间添加密封物（如密封专用塑胶带等） 使其连接具有密封性。 用螺纹密封的管螺纹 指在管道连接中采用圆锥管螺纹旋合连接，这种连接在旋紧后本身即具有密封性，它不仅适用于管子及管接头，也适用于旋塞、阀门和其他螺纹连接的附件。由于圆锥管 螺纹的锥度很小（1∶16），所以在旋合长度不大时可将圆锥外螺纹旋入圆柱内螺纹取得密封性。 常用的连接形式有：圆锥外螺纹与圆锥内螺纹旋合连接；圆锥外螺纹与圆柱内螺纹旋合连接。
1.3 螺纹的规定画法    如按螺纹的真实形状投影画图，繁琐且无必要。国家标准规定了螺纹的简单实用的图示方法。1.3.1内、外螺纹的规定画法 (1)外螺纹: 螺纹牙顶所在轮廓线(即大径)画成粗实线；螺纹牙底所在的轮廓线(即小径)话画成细实线。小径通常近似取0.85倍的大径数值画出。 在平行于螺纹轴线的视图中，螺杆上的细实线应画入倒角部分；在垂直于螺纹轴线的视图上，表示牙底的细实线圆只画约3/4圈，此时倒角的投影圆省略不画，如图2-11(a)、(b)所示。   (a)外螺纹画法 (b)外螺纹剖开画法  图2-11 外螺纹的规定画法 (2)内螺纹: 在剖视图中，螺纹牙顶所在的轮廓线(即小径)画成粗实线；螺线牙底所在的轮廓线(即大径)画成细实线，如图2-12(a)-当不剖开时，一般大径与小径的不可见投影均可不画出，必要时则 全部画成细虚线。在垂直于螺纹轴线的视图上，表示牙底的细实线圆只画约3/4圈，此时倒角的投影图省略不画，如图2-12(b)所示。          

 (a)内螺纹剖开画法 (b)内螺纹不剖时画法 图2-12 内螺纹的规定画法
(3)其他有关规定画法： 1)螺纹中径线不画。
2)螺纹收尾部分牙型不完整，一般也不画出。

3)完整螺纹的终止线(简称螺纹终止线)用粗实线画出(如图2-11b，图2-12a)。当外螺纹剖开时，终止线只画一小段粗实 (如图2-11，a)。 4)内、外螺纹的倒角在垂直于螺纹轴线的视图中，为了不影响大、小径的表达，规定不画倒角投影的圆。 5)圆锥形螺纹画法如图2-13所示，在垂直于螺纹轴线的视图上，只应画出一个3/4圈细实线圆。  (a)外螺纹画法 (b)内螺纹画法 图2-13 圆锥形螺纹画法 6)螺孔与螺孔以及螺孔与孔相交时，其画法如图2-14所示。

   

 图2-14 螺孔与螺孔以及螺纹与孔相交的画法 7)零件上只有部分螺纹时，其画法如图2-14所示。在垂直于螺纹轴线的视图上，表示螺纹牙底的细实线也应空出约1/4。     图2-15 部分螺纹画法 
 1.3.2螺纹连接的规定画法     旋合部分按外螺纹绘制，非旋合部分按各自的f定画法绘制(图2-16)。注意：表示大、小径的粗实线和细实线应分别对齐。当需要表示牙型时，可用局部剖视图(图2-16，b)或局部放大图(图2-20)表达。        
  
 (a) (b) 图2-16 旋合螺纹的画法 1.4螺纹的规定标记及注法     螺纹按规定画法画出后，图中还不能表明牙型、公称尺寸、螺距、线数和旋向等螺纹要素，也未注明螺纹的公差或精度等级，所以必须在图中l规定标记对螺纹进行标注。 1.4.1螺纹的规定标记  (1)普通螺纹的规定标记： 普通螺纹的规定标记由螺纹代号-螺纹公差带代号-螺纹旋合长度代号三部分组成。 螺纹代号: 由表示普通螺纹特征代号的字母M和普通l纹的直径×螺距以及旋向三方面构成。 螺纹公差带代号: 由代表公差等级的数字和代表公差带位置的字母组成，大写字母表示内螺纹，小写字母表示外螺纹。普通螺纹公差带代号是指螺纹的中径公差和顶径（指外螺纹大径和内螺纹小径）公差代号，如果中径公 差和顶径公差代号相同，则标注一个代号。 螺纹旋合长度: 分短（S）、中（N）、长（L）三种。为了使螺纹标记简单醒目，可将常用的粗牙普通螺纹的螺距、右旋和中（N）等旋合长度在规定标记中省略标注。其标注形式顺序如下：  由上述规定标记可知：(a)表m该螺纹为粗牙普通螺纹，公称直径为10mm，右旋，外螺纹中径公差带为6g，旋合长度为N组；(b)表示螺纹为细牙普通螺纹，公称直径为20mm，螺距为2mm，左旋，内螺纹中径、 小径公差带皆为7H，旋合长度为L组。
(2)梯形螺纹的规定标记： 梯形螺纹的规定标记与普通螺纹的规定标记略有区别：其中螺纹代号是由表示梯形螺纹特征代号的字母Tr，表示梯形螺纹直径(指外螺纹大径)×螺距及旋向代号三方面内容构成。梯形螺纹公差带代 号是指内、外螺纹的中径公差带。长度仅有中(N)、长(L)两组。为了使螺纹标记简单醒目，当选用梯形螺纹为右旋和中(N)旋合长度时，在规定标记中可省略标注。但选用梯形螺纹为左旋时，必须标注出 旋向代号：“LH”。 其标注形式如下：
(a)单线螺纹 (b)多线螺纹 由上述规定标记可知：(a)表示该螺纹为单线梯形螺纹，公称直径为16mm，螺距为4mm，右旋，中径公差带为7H，旋合长度为N组；(b)表示螺纹为双线梯形外螺纹，公称直径为24mm，导程为10mm，螺 距为5mm，左旋，中径公差带为7e，旋合长度为L组。
(3)圆柱管螺纹的规定标记：  圆柱管螺纹的规定标记由螺纹特征代号、公称直径、公差带代号组成。其中圆柱管螺纹种类用字母G表示；公称直径是指外螺纹管子的孔径。公差等级代号：对外螺纹分A、B两中省略标注；当选用 圆柱管螺纹为左旋时，必须标出旋向代号“LH”。其标注形式如下：  由上述规定标记可知：(a)表示该螺纹为圆柱管螺纹的内螺纹，公称直径是指外螺纹管子的孔径为1in,右旋;纹；(b)表示螺纹为圆柱管螺纹的外螺纹，公称直径是指外螺纹管子的孔径11/2in ,公 差等级为A级，左旋螺纹。
1.4.2 规定标记在螺纹图样上的注法 (1)公制螺纹的标记必须注在螺纹的大径上,如图2-17所示。          2-17 螺纹的标注 (2)英制管螺纹、锥管螺纹及锥螺纹因其公称直径是管子的通孔直径而不是螺纹大径，因此应从螺纹外径上用指引线引出标注(图2-18，a、b、c)，而不能按图2-18(d)的方法标注。    
(a) (b) (c) (d) 图2-18 管螺纹的标注 (3)特殊螺纹的标注见图2-19。非标准螺纹则必须画出牙型，并标注出与结构有关的全部尺寸(图2-20)。             图2-19 特殊螺纹的标注  图2-20 非标准螺纹的标注  (4)旋合螺纹的标注  1)普通螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹以及其余大多数螺纹(管螺纹除外)在旋合连接的装配图中的标注，由&内、外螺纹的公差代号相同，所以共用一个螺纹代号标出。但内外螺纹的公差代号，则需分别记出， 且用斜线分开，前面是内螺纹公差带代号，后面是外螺纹公差带代号，如M16-6H/6g、Tr40×7-6H/5g等。 在图样中的标注如图2-21所示。  2)管螺纹 (包括&柱管螺纹和圆锥管螺纹) 的旋合装配形式有三种，且圆锥管螺纹的锥度很小，装配形式很难从图样画法上确定，所以旋合管螺纹的内、外旋合尤为重要。国家标准规定管螺纹在旋合装配时 必须将内、外螺纹的标记均注出，且用斜线分开(内螺纹在前，外螺纹在后)。管螺纹旋合装配时，在图样上的标注如图2-16(a)及图2-22所示。      
 图2-21 旋合螺纹的标注 图2-22 旋合管螺纹的标注 2."纹紧固件2.1常用螺纹紧固件及其画法
    螺纹紧固件包括螺纹、螺钉、双头螺柱、螺母、垫圈等。常见的螺纹紧固件如图2-23所示。通常根据螺纹紧固件的主要尺寸和标记，在相应的标准手册即可查出该零件的祥图及全部尺寸。   

六角头螺栓 双头螺柱 螺钉 

 

     

圆柱头螺钉 开槽沉头螺钉 开槽锥端紧定螺钉      

平垫圈 弹簧垫圈 六角螺母  图2-23 常用螺纹紧固件 (1)螺 栓    5栓由带有螺纹的圆柱杆和棱形的头部组成，头部为六棱柱的称为六角头螺栓。常用的六角头螺栓的有关尺寸、画法和标记形式如附表5所列。图2-24为螺栓的比例画法。     2-24 螺栓的画法(2)螺 母
    螺母有六角形、方形、六角开槽等多种形式，圆柱孔内刻有螺纹。常用的六角螺母的有关尺寸、画法和标记形式如附表6所列。图2-25为螺母的比例画法。    

  2-25 螺母的画法 

(3)垫 圈 垫圈有平垫圈、弹簧垫圈等。平垫圈可保护被连接件表面，弹簧垫圈则具有防松作用。常用的平垫圈和弹簧垫圈的有关尺寸、画法和标记形式如附表7、8所列。             
 (a)平垫圈 (b)弹簧垫圈 2-26 垫圈的比例画法(4)双头螺柱    双头螺柱是圆柱杆两头均刻有螺纹的紧固件。bm端旋入被连接件的螺孔内、称为旋入金属端；b端与螺母旋合，称为旋入螺母端。双头螺柱常用于被连接件之一较厚的情况。双头螺柱旋入金属 端bm由被旋入的零件材料强度确定，因此有相应的国家标准： 零件材料是钢或青铜时 bm=1d(GB898-88) 零件材料是铸铁时 bm=1.25d(GB898-88) 零件材料强度在铸铁与铝之间时 bm=1.5d(GB899-88) 零件材料强度是纯铝时 bm=2d(GB900-88) 双头螺柱的画法和标记方法如附表9所示。               
 2-27 双头螺柱的比例画法  (5)螺 钉 将螺钉穿过被连接件的通孔，再旋紧到另一连接件的螺孔内，这样就把被连接的零件连接起来。这种连接形式适用于受力不大且又不常拆卸的场合 螺钉的种类很多，按螺钉的用途分为连接螺钉和紧定螺钉。按头部形状分，常用的有开槽盘头螺钉、p槽沉头螺钉、十字槽盘头螺钉等。它们的有关尺寸、画法和标记形式如附表10、 附表11、附表12、附表13所列。紧固件通孔及沉孔尺寸如附表14所示。               
 2-28 螺钉头的比例画法2. 2螺纹紧固件的装配画法     常用的螺纹连接形式有螺栓连接、双头螺柱连接和螺钉连接三种形式。螺纹紧固件的装配画法，应t守以下装配画法的3条基本规定。 (1)两零件接触表面画一条线，不接触表面画两条线。 (2)两邻接零件的剖面线方向应相反，或者方向一致，间隔不等。各视图上同一零件的剖面线方向和间隔应保持一致。  (3)对于紧固件和实心零件(如螺钉、螺栓、螺母、垫圈、键、销、球、轴等)，若剖切平面通过它们的基本轴线时，则这些零件均按不剖绘制，仍画外形；需要时，可采用局部剖视。 螺纹紧固件在装配画法中一般均采用比例画法。 (1)螺栓连接 螺栓穿过被连接零件的通孔，然后套上圈,再旋紧螺母如图2-29所示，这样就把被连接的零件连接起来。这种连接形式适用于被连接零件不太厚的情况。                   
(c) 图2-29 螺栓连接(观看动画) 螺栓的公称长度L按下式计算，然后选用相近的标准系列长度。L=h1+h2+h+m+a式中 h1、h2—被连接件的厚度； h—垫圈的厚度； m—螺母的厚度； a—螺栓伸出螺母的长度，一般选a=0.3d。 图2-30是螺栓连接的简化画法。             
       

2-30 螺栓装配图的简化画法
(2)双头螺柱连接 先将双头螺柱的旋入端bm全部旋入被连接件的螺孔中，然后将另一个被连接件的通孔套在双头螺柱上，再套上垫圈、旋紧螺母，这样就把被连接的零件连接起来。这种连接形式适用于被连接件较厚 而另一个被连接件不太厚的情况。

        
     (d)补画俯视图 图2-31 双头螺柱连接(观看动画) 双头螺柱的公称长度L按下列公式计算，然后选用相近的标准系列长度： L=δ+h+m+a画双头螺柱的装配图时，把以上各部分尺寸从有关标准中查出后逐个画出，可省去所有倒角，其 画图步骤参看图2-31。 为了简化绘图过程，通常采用简化画法，如下图所示。                  
      y2-32 双头螺柱连接的简化画法(3)螺钉连接
    螺钉的公称长度也是按与螺栓、双头螺柱相类似的方式计算出，再选用相近的标准系列长度。 下图为螺钉的装配图的简化画法。在俯视图中，螺钉槽画成倾斜45°的粗实线，当槽宽小于或等于2时可涂黑，在左视图、主视图中开槽位置画在对称轴线处。如图2-33所示。 

(a)开槽沉头螺钉 (b)开槽圆柱头螺钉 图2-33 螺钉联结装配图的画法(观看动画) 紧定螺钉根据其尾端的形状可有多种型式，如开槽锥端紧定螺钉和开槽长圆柱端紧定螺钉等。使用时，螺钉拧入一个零件的螺孔中，并将其尾端压在另一个零件的凹坑或插入另一零件的小孔 中，/要作用是固定两个零件的相对位置。图2-34为开槽锥端螺钉联结装配图的画法。                 
图2-34 开槽紧定螺钉联结装配图的画法    在绘制螺纹连接装配图的过程中，当剖切平面通过螺杆的轴线时，螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母和垫圈，均按未剖画出其外形。两被连接件的剖面线方向应相反或间距不同画出，而且剖面线应画到 相关粗实线处；不通孔的底部规定画120°锥角.