1.螺纹的分类

螺纹有以下几种分类方法：

按用途分：联接螺纹、传动螺纹等；

按牙型分：三角形、梯形、矩形和锯齿形螺纹等；

按计制分：米制螺纹、英制螺纹；

按螺距粗、细分：粗牙螺纹和细牙螺纹；

按螺纹线方向分：右旋和左旋螺纹；

按螺旋线线数分：单线螺纹和多线螺纹；

按母体特点分：内、外圆柱螺纹和内、外圆锥螺纹等。

按用途和牙型大体分类如图7-1所示。常用螺纹的种类、代号和标注形式如表7-1所示。

表7-1 常用螺纹的种类、代号和标注形式

（续）

（续）

图7-1 按用途和牙型分类螺纹

2.螺纹术语

以图7-2所示的三角形螺纹为例，加以说明。

图7-2 三角形螺纹各部分名称

a）左旋内螺纹 b）右旋外螺纹

（1）螺纹直径 根据螺纹的结构特征，螺纹直径有如下几种。其中外螺纹用小写英文字母表示，内螺纹用大写英文字母表示。

1）公称直径。指螺纹的大径的基本尺寸。

①外螺纹大径d：指外螺纹顶径。

②内螺纹大径D：指内螺纹底径。

2）螺纹小径

①外螺纹小径d₁：指外螺纹底径。

②内螺纹小径D₁：指内螺纹孔径。

3）中径d₂、D₂。是一个假想圆柱的直径，指该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等（等于基本螺距的一半）的地方。同一规格的外螺纹中径d₂和内螺纹D₂的中径相等。

螺纹中径d₂、D₂是螺纹的重要尺寸参数，它们的尺寸精度直接反映了螺纹的配合精度。

（2）螺距P相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向垂直距离，是度量螺纹线间距大小的重要参数。

（3）导程L在多线螺纹的同一条螺纹线上，相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向垂直距离。

线数为n的多线螺纹导程和螺距的关系为

L=nP （7-1）

在单线螺纹中L=P

（4）牙型角α过螺纹轴线的截面内，相邻两牙侧之间的夹角。其中两半角α/2在径向截面内相等。

（5）螺纹升角φ在中径圆柱面上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面之间的夹角。也可描述为：将一导程的螺旋线在中径上的展开线与螺纹侧母线的垂直平面之间的夹角，如图7-3所示。因此螺纹升角φ可用下式计算

式中 φ——螺纹升角（°）；

d₂——螺纹中径（mm）；

n——多线螺纹的线数；

P——螺距。

螺纹升角φ反映了螺纹在中径处的倾斜程度，它随着螺纹直径的减小而增大。所以在车削螺纹时，也应考虑在小径处螺纹的倾斜变化状况。

图7-3 螺纹升角

3.普通螺纹

普通螺纹又称米制螺纹（公制螺纹），是应用广泛的一种三角形螺纹，一般牙型角为60°。普通螺纹分粗牙普通螺纹和细牙普通螺纹。它们直径和螺距关系都形成国标系列，其特点是公称直径相同的螺纹，螺距有粗细之分，以满足不同的使用要求。

（1）基本牙型 普通螺纹的基本牙型如图7-4所示。原始牙型是以螺距P为边的正三角形，中心点落在螺纹中径上，其原始高度为H，在抹去上部H/8和下部H/4后，形成普通螺纹为等腰梯形的基本牙型。

（2）螺纹标记

1）粗牙普通螺纹代号用字母“M”及公称尺寸表示，如M8、M16等。其螺距可由标准查得。

2）细牙普通螺纹代号用字母“M”及公称尺寸×螺距表示，如M10×1、M16×1.5等。

3）左旋螺纹在代号末尾加注“左”字，如M8左。M16×1左等。

图7-4 普通螺纹的基本牙型

（3）螺距标准 粗牙普通螺纹各公称直径相对应的螺距标准，如表7-2所示。

表7-2 常用粗牙普通螺纹螺距表

（4）基本计算

原始牙型高度为

所以，基本牙型高度为

那么，巾径为

=d-0.6495P （7-5）

小径为

d₁=d-2h=d-2×0.54125P

=d-1.0825P （7-6）

同理，内螺纹各部直径为

D=d（公称直径）

D₂=d₂

D₁=d₁

上面的各计算式都是经过推导而来，所以，只要理清运算过程，不必死记硬背，即可将各部尺寸计算出来。

例1：计算M36粗牙螺纹的基本尺寸。

解：查表7-2，螺距P=4mm

根据式（7-5）

d₂=d-0.6495P=（36-0.6495×4）mm=33.402mm

根据式（7-4）

h=0.54125P=0.54125×4mm=2.165mm

根据式（7-6）

d₂=d-1.0825P=（36-1.0825×4）mm=31.67mm

4.英制螺纹

英制螺纹曾是过去的计制，目前在英国等地仍有广泛的应用。在我国，只有在制造或维修进出口设备时应用。

（1）基本牙型 英制螺纹也是三角形螺纹的一种，基本牙型如图7-5所示。它与普通米制螺纹的区别是，牙型角α=55°，基本尺寸用英寸（in）表示，螺纹的粗细程度以在1英寸中螺纹的牙数n表示，公称直径是内螺纹的大径D，在螺纹的牙顶和牙底各有和的配合间隙。由于目前测量英制尺寸的量具很少，所以为便于操作，一般将英寸标注的尺寸换算成米制单位。

图7-5 英制螺纹的基本牙型

英制螺纹一般用公称直径和每英寸内的牙数n表示，如公称直径为3/4in，1in内牙数为10的英制螺纹一般表示为

3/4in（1in内10牙）

（2）螺距规定 英制螺纹各公称直径相对应的每英寸内的牙数，如表7-3所示。

表7-3 常用英制螺纹每英寸内的牙数

（3）基本计算 英制单位和米制单位的换算关系为

1in=25.4mm （7-7）

所以，当在1英寸中螺纹的牙数为n时，换算成米制时螺距为

1）求三角形原始高度H。由于牙型角α=55°，牙型半角α/2=27.5°

2）求工作高度h。原始高度H的中心在螺纹中径上，分别在牙型上部和下部分别抹去和，形成等腰梯形的螺纹牙型，则工作高度为

其中

3）求外螺纹牙型高度h₁

4）求螺纹中径d₂

d₂=D-（h+c′） （7-14）

5）求外螺纹大径d

d=d₂+h （7-15）

6）求外螺纹小径d₁

d₁=d-2h₁ （7-16）

7）求内螺纹中径D₂

D₂=d₂

8）求内螺纹小径D₁

D₁=d₂-h （7-17）

9）求螺纹升角φ根据式（7-2）

英制三角螺纹基本尺寸和计算公式见表7-4。

表7-4 英制三角螺纹基本尺寸和计算公式

例2：计算3/4in中n=10牙的英制螺纹各部尺寸。

解：根据式（7-8）

根据式（7-9）

H=0.96049P=0.96049×2.54mm=2.44mm

根据式（7-11）和式（7-12）

c′=0.075P+0.05=（0.075×2.54+0.05）mm=0.24mm

e′=0.148P=0.148×2.54mm=0.376mm

根据式（7-10），工作高度

(www.daowen.com)

根据式（7-13），外螺纹牙型高度

根据式（7-14），螺纹中径

d₂=D-（h+c′）=[25.4×3/4-（1.318+0.24）]mm=17.492mm

根据式（7-15），外螺纹大径

d=d₂+h=（17.492+1.318）mm=18.81mm

根据式（7-16），外螺纹小径

d₁=d-2h₁=（18.81-2×1.506）mm=15.798mm

根据式（7-17），内螺纹小径

D₁=d₂-h=（17.492-1.318）mm=16.174mm

根据式（7-2），螺纹升角

查表得：φ=2.65°。

在计算英制螺纹时，必须注意统一计量单位，将英制尺寸全部换算成米制尺寸，不可混用。

5.管螺纹

管螺纹多应用于输送气体或液体的管道中的管接头、旋塞及其他附件上。根据结构形式，管螺纹可分圆锥管螺纹和圆柱管螺纹两类。现介绍常见的几种管螺纹。

（1）55°圆锥管螺纹 圆锥管螺纹的螺纹副本身具有密封性，是应用最广的管螺纹。圆锥管螺纹的基本牙型如图7-6所示。螺纹的母体是圆锥形，其锥度为1∶16，圆锥半角φ=1.79°，牙型角α=55°。螺距P由每英寸内的牙数n换算出。牙顶及牙底均为r的圆弧形。螺纹的尺寸代号是管子孔径的英寸公称直径。

图7-6 圆锥管螺纹的基本牙型

1）圆锥管螺纹术语

①基准直径。内螺纹或外螺纹的基本大径。

②基准平面。垂直于螺纹轴线，具有基准直径的平面，即在密封配合时，内螺纹大端面终止的最佳密封位置，简称基面。

③基准距离。从基准平面到外螺纹小端的距离，简称基距。

④有效螺纹长度。包括完整螺纹和不完整螺纹两部分。

2）基本尺寸。螺纹的基准直径即螺纹的大径（d=D），它不等于公称直径，可由表7-5查得。其他尺寸也都在基准平面内测量，如图7-7所示，都可以用以下计算式算出。

①螺距。由每英寸内的牙数n注出。各尺寸代号与每英寸内的牙数可由表7-5查得。换算成米制单位的螺距：

②原始三角形高度H=0.96024P。

③牙型高度h=0.64033P。

④中径D₂=d₂=D（d）-h。

⑤小径D₁=d₁=D（d）-2h。

⑥圆弧半径r=0.13733P。

图7-7 基准平面的位置及有效长度

表7-5 用螺纹密封的管螺纹基本尺寸

3）螺纹标记。55°圆锥管螺纹的标记是在尺寸代号的前面加注螺纹特征代号。尺寸代号用管子孔径的英寸公称直径表示，螺纹特征代号分R_c、R、R_p，其标记示例为

R_c——圆锥内螺纹，R_c5/8；

R——圆锥外螺纹，R5/8；

R_p——圆柱内螺纹，R_p5/8。

当螺纹为左旋时，尺寸代号后加注“LH”，如。

当内、外螺纹相互配合时，内外螺纹的标记用斜线分开，左边表示内螺纹，右边表示外螺纹。如：

圆锥内螺纹与圆锥外螺纹配合：R_c5/8∕R5/8；

圆柱内螺纹与圆锥外螺纹配合：R_p5/8∕R5/8。

例3：螺纹代号为R21/2的圆锥外螺纹，1″=11牙，试计算各部尺寸。

解：

H=0.96024P=0.96024×2.309mm=2.217mm

h=0.64033P=0.64033×2.309mm=1.479mm

查表7-5得：d=75.184mm

d₂=d-h=（75.184-1.479）mm=73.705mm

d₁=d-2h=（75.184-2×1.479）mm=72.226mm

r=0.13733P=0.13733×2.309mm=0.317mm

（2）55°圆柱管螺纹 圆柱管螺纹的母体形状是圆柱形，螺纹副本身不具有密封性，必要时可在密封面添加密封物后压紧，也可具有密封作用。

1）螺纹的基本牙型。55°圆柱管螺纹的基本牙型如图7-8所示。牙型角α=55°，螺距P以1in（25.4mm）内的牙数确定。牙顶和牙底均为r的圆弧形。螺纹的尺寸代号也是指管子孔径的英寸公称直径。

图7-8 圆柱螺纹的基本牙型

2）螺纹标记。55°圆柱管螺纹的标记由螺纹特征代号和尺寸代号组成。螺纹特征代号用字母G表示；螺纹的尺寸代号是指管子孔径的英寸公称直径表示。如G3/4（19.05mm）、G11/2（38.1mm）等。

当螺纹为左旋时，在标记的末尾加注“LH”，如G3/4（19.05mm）-LH等

3）基本尺寸。55°圆柱管螺纹的公称直径，也是指管子的英寸孔径，所以公称直径并不是螺纹大径，螺纹大径可查阅表7-5，其他基本尺寸用以下算式算出：

①螺距P。由每英寸内的牙数n注出，各尺寸代号相对应的牙数n与圆锥管螺纹相同，也可由表7-5查得。换算成米制单位的螺距

②原始三角形高度：H=0.96049P。

③牙型高度：h=0.64033P。

④中径：D₂=d₂=D（d）-h。

⑤小径：D₁=d₁=D（d）-2h。

⑥圆弧半径：r=0.13733P。

例4：尺寸代号为3/4的55°圆柱管螺纹（外螺纹），求各部尺寸。

解：由表7-5查得

每in牙数n=14，螺纹大径d=26.441mm

H=0.96049P=0.96049×1.814mm=1.742mm

h=0.64033P=0.64033×1.814mm=1.162mm

d₂=d-h=（26.441-1.162）mm=25.279mm

d₁=d-2h=（26.441-2×1.162）mm=24.117mm

r=0.13733P=0.13733×1.814mm=0.249mm

6.梯形螺纹

梯形螺纹多用于传递动力或改变运动状态，如通过丝杆的梯形螺纹将旋转运动改变成滑板的直线运动，并将旋转动力传递给刀架的移动等。

梯形螺纹有米制和英制两种，牙型角分别为30°和29°。由于英制梯形螺纹在我国目前应用较少，现只介绍30°牙型角的米制梯形螺纹。

（1）基本牙型30°梯形螺纹的基本牙型如图7-9所示，公称直径为外螺纹的大径。它的代号用字母“Tr”和公称直径×螺距表示，单位均为mm。左旋螺纹应在代号后加注“LH”，如：Tr36×6、Tr24×5LH等。

图7-9 梯形螺纹牙型

（2）基本计算30°梯形螺纹的各部分名称、代号和计算公式见表7-6。

表7-6 梯形螺纹的各部名称、代号和计算公式 （单位：mm）

例5：计算Tr24×5内、外螺纹的基本尺寸。

解：已知d=24mm，P=5mm

根据表7-6

a_c=0.25mm

h=H=0.5P+a_c=（0.5×5+0.25）mm=2.75mm

d₂=D₂=d-0.5P=（24-0.5×5）mm=21.5mm

d₁=d-2h=（24-2×2.75）mm=18.5mm

D=d+2a_c=（24+2×0.25）mm=24.5mm

D₁=d-P=（24-5）mm=19mm

W=0.3669-0.536a_c=（0.366×5-0.536×0.25）mm=1.696mm

其中W=1.699mm为梯形螺纹车刀的刀尖宽度。

7.矩形螺纹

矩形螺纹俗称方牙螺纹，主要用于传递有压力载荷的机构，如摩擦压力或台虎钳等具有施压作用的传动丝杠。

（1）基本牙型 矩形螺纹的基本牙型如图7-10所示，由于矩形螺纹的理论牙型呈正方形，所以又称为方牙螺纹。它是一种非标准螺纹，公称直径是外螺纹的直径d，它的标记方法是直接用矩形和公称直径×螺距表示，如矩形40mm×6mm等。

图7-10 矩形螺纹的基本牙型

（2）基本计算 矩形螺纹各部名称、代号和计算公式见表7-7。

表7-7 矩形螺纹各部尺寸、代号和计算公式

例6：计算矩形30mm×6mm丝杠的各部尺寸。

解：已知螺纹的公称直径d=30mm，螺距P=6mm，根据表7-7

h₁=0.5P+a_c=（0.5×6+0.15）mm=3.15mm（取a_c=0.15mm）

d₁=d-2h₁=（30-2×3.15）mm=23.7mm

b=0.5P+0.03=（0.5×6+0.03）mm=3.03mm

a=P-b=（6-3.03）mm=2.97mm

8.锯齿形螺纹

锯齿形螺纹主要用于有单边压力荷载的机构，如锯床夹料的螺纹丝杠等。

（1）基本牙型 锯齿形螺纹的基本牙型如图7-11所示，两侧的牙型角分别为3°和30°，整体呈一边倒的锯齿状，公称直径为d、D。

图7-11 锯齿形螺纹的基本牙型

（2）基本计算 锯齿形螺纹各部名称、代号和计算公式见表7-8。

表7-8 锯齿形螺纹各部名称、代号和计算公式

例7：计算公称直径为36mm，螺距为6mm的锯齿形螺纹的各部尺寸。

解：已知D=d=36mm，P=6mm，则

H=1.5878P=1.5878×6mm=9.523mm

a_c=0.1178P=0.1178×6mm=0.707mm

H₁=0.75P=0.75×6mm=4.5mm

h₃=H₁+a_c=（4.5+0.707）mm=5.207mm

d₂=D₂=d-H₁=（36-4.5）mm=31.5mm

d₃=d-2h₃=（36-2×5.207）mm=25.586mm

D₁=d-2H₁=（36-2×4.5）mm=27mm

W=0.26384P=0.26384×6mm=1.583mm

R=0.1243P=0.1243×6mm=0.746mm