普通螺纹几何参数误差对互换性的影响

从互换性的角度来看，螺纹的五个基本参数（即大径、小径、中径、螺距和牙型半角）对螺纹的互换性都有影响。这五个基本参数在加工过程中不可避免的都有一定的误差，不仅会影响螺纹的旋合性，还会影响连接的可靠性，从而影响螺纹的互换性。

普通螺纹旋合后大径和小径通常是有间隙的，相接触的部分是侧面，为了保证普通螺纹的可旋入性，内螺纹的大径和小径必须分别大于外螺纹的大径和小径，但是内螺纹的小径过大，外螺纹的大径过小，将减小螺纹的接触高度，影响连接的可靠性，所以必须规定内螺纹小径和外螺纹大径的上、下极限偏差，即对内、外螺纹顶径规定上、下极限偏差；而增大内螺纹的大径，减小外螺纹的小径既有利于可旋入性，又不减少螺纹的接触高度，所以只对内螺纹的大径规定下极限偏差、外螺纹的小径规定上极限偏差，即对内、外螺纹底径只规定一个极限偏差；并对外螺纹的牙底提出形状要求，以便牙顶和牙底间留有间隙，并满足力学性能要求。

普通螺纹的螺距误差、牙型半角误差和中径偏差不但影响螺纹的可旋入性，而且影响螺纹接触的均匀性与密封性等，是影响互换性的主要因素，下面着重介绍。

1.螺距误差对互换性的影响

螺距误差包括局部误差（ΔP）和累积误差（ΔPΣ），前者与旋合长度无关，后者与旋合长度有关。

为了讨论问题方便，假定内螺纹具有理想的牙型，外螺纹的中径及牙型半角与内螺纹相同，但螺距有误差，并假设外螺纹的螺距比内螺纹的大，假定在n个螺牙长度上，螺距累积误差为ΔPΣ。显然，在这种情况下，这一对螺纹因产生干涉而无法旋合，如图8-3所示。

图8-3　螺距误差

在实际生产中，为了使有螺距误差的外螺纹旋入理想的内螺纹，应把外螺纹中径减小一个数值fp。

同理，为了使有螺距误差的内螺纹旋入理想的外螺纹，应把内螺纹的中径加大一个数值fp，这个fp值称为螺距误差的中径补偿值（或称为螺距误差的中径当量）。

从△ABC中可以看出：

对于牙型角60α=°的普通螺纹：

由于ΔPΣ不论正或负都影响旋合性（只是干涉发生在左、右牙侧面的不同而已），故ΔPΣ应取绝对值。

2.牙型半角误差对互换性的影响

牙型半角误差是指实际牙型半角与理论牙型半角之差。它是螺纹牙侧相对于螺纹轴线的方向误差，它对螺纹的旋合性和连接强度均有影响。

假设内螺纹具有基本牙型，外螺纹中径及螺距与内螺纹相同，仅牙型半角有误差此时，内、外螺纹旋合时将发生干涉，不能旋合，如图8-4所示。为了保证旋合性，必须将内螺纹中径增大一个数值或将外螺纹的中径减小一个数值这个值是补偿牙型半角误差的影响而折算到中径上的数值，被称为牙型半角误差的中径补偿值。

在图8-4（a）中，外螺纹的则其牙顶部分的牙侧有干涉现象。在图8-4（b）中，外螺纹的则其牙根部分的牙侧有干涉现象。

图8-4（c）中，由△ABC和△DEF可以看出，当左、右牙型半角误差不相同时，两侧干涉区的干涉量也不相同。因此，中径补偿值应取平均值。根据任意三角形的正弦定理，可推导出：

图8-4　牙侧角偏差对旋合性的影响

3.中径误差对互换性的影响

螺纹中径在制造过程中不可避免会产生一定的误差，即单一中径对其公称中径之差。如果考虑中径的影响，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，反之则不能旋合。但如果外螺纹中径过小，内螺纹中径又过大，则会降低连接强度。所以，为了确保螺纹的旋合性，中径误差必须加以控制。

4.螺纹作用中径和中径合格性判断原则

1）作用中径（2mD，2md）

螺纹的作用中径是指在规定的旋合长度内，恰似包容实际螺纹的一个假想螺纹的中径。此假想螺纹具有基本牙型的螺距、半角及牙型高度，并在牙顶和牙底处留有间隙，以保证不与实际螺纹的大、小径发生干涉，故作用中径是螺纹旋合时实际起作用的中径。

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。这个增大了的假想中径称为外螺纹的作用中径2md。它等于内螺纹的实际中径与螺距误差及牙型半角误差的中径补偿值之和，即

同理，当内螺纹存在螺距误差及牙型半角误差时，只能与一个中径较小的外螺纹旋合，其效果相当于内螺纹的中径减小了。这个减小了的假想中径称为内螺纹的作用中径2mD。它等于内螺纹的实际中径与螺距误差及牙型半角误差的中径补偿值之差，即

显然，为了使相互结合的内、外螺纹能自由旋合，应保证2mD≥2md。

2）螺纹中径合格性的判断原则

对于普通螺纹来说，国家标准没有单独规定螺距和牙型半角公差，只规定了一个中径公差（TD2，Td2），通过中径公差同时限制实际中径、螺距及半角误差三个参数的误差，如图8-5所示。因此，中径公差是衡量螺纹互换性的一个重要指标。

图8-5　d2(D2)，d2m(D2m)与Td2(TD2)的关系

判断螺纹合格性的准则应遵循泰勒原则，即实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径，并且实际螺纹任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的中径。所谓最大实体牙型和最小实体牙型，是指螺纹中径公差范围内分别具有材料量最多和最少，且具有与基本牙型形状一致的螺纹牙型。

对于外螺纹：

对于内螺纹：