1.螺纹的形成和种类

（1）螺纹的形成

①螺旋线。螺旋线是沿着圆柱或圆锥表面运动的点的轨迹，该点的轴向位移和相应的角位移成定比，如图5-50所示。

图5-50　螺纹的形成

（a）圆柱螺旋线；（b）圆锥螺旋线

②螺纹。螺纹是在圆柱或圆锥表面上，沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续凸起，如图5-51、图5-52所示。凸起是指螺纹两侧面间的实体部分，又称为牙。在圆柱表面上所形成的螺纹称为圆柱螺纹，如图5-51（a）、图5-52（a）所示；在圆锥表面上所形成的螺纹称为圆锥螺纹，如图5-51（b）、图5-52（b）所示。

图5-51　外螺纹

（a）圆柱外螺纹；（b）圆锥外螺纹

图5-52　内螺纹

（a）圆柱内螺纹；（b）圆锥内螺纹

（2）螺纹的种类

螺纹的种类较多。在圆柱或圆锥外表面上所形成的螺纹称为外螺纹；在圆柱或圆锥内表面上所形成的螺纹称为内螺纹。按螺纹的旋向不同，顺时针旋转时旋入的螺纹称为右旋螺纹，逆时针旋转时旋入的螺纹称为左旋螺纹。螺纹的旋向可以用右手定则来判定。如图5-53（a）所示，伸展右手，掌心对着自己，四指并拢与螺杆的轴线平行，并指向旋入方向，若螺纹的旋向与大拇指的指向一致则为右旋螺纹，反之则为左旋螺纹。一般常用右旋螺纹。按螺旋线的数目不同，又可分成单线螺纹（沿一条螺旋线所形成的螺纹）和多线螺纹（沿两条或两条以上的螺旋线所形成的螺纹，该螺旋线在轴向等距分布）。图5-53（a）所示为单线右旋螺纹，图5-53（b）所示为双线左旋螺纹，图5-53（c）所示为三线右旋螺纹。

图5-53　螺纹的旋向和线数

（a）单线右旋螺纹；（b）双线左旋螺纹；（c）三线右旋螺纹

在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状称为螺纹牙型。按螺纹牙型不同，常用的螺纹有三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹，如图5-54所示。

图5-54　螺纹的牙型

（a）三角形；（b）矩形；（c）梯形；（d）锯齿形

2.螺纹的应用

螺纹在机械中的应用主要有连接和传动。因此，按其用途可分成连接螺纹和传动螺纹两大类。

（1）连接螺纹

连接螺纹内、外螺纹相互旋合而形成的连接称为螺纹副。

连接螺纹的牙型多用三角形，而且多用单线螺纹，因为三角形螺纹的摩擦力大、强度高、自锁性好。

应用最广的是普通螺纹，其牙型角为60°，同一直径按螺距大小可分为粗牙和细牙两类。一般连接采用粗牙普通螺纹。细牙普通螺纹用于薄壁零件或使用粗牙对强度有较大影响的零件，也常用于受冲击、振动或载荷交变的连接和微调机构的调整。细牙螺纹比粗牙螺纹的自锁性好，螺纹零件的强度削弱较少，但容易滑扣。

用于管路连接螺纹的为管螺纹。管螺纹的牙型角为55°，有非螺纹密封的螺纹副和用螺纹密封的螺纹副两类。非螺纹密封的螺纹副，其内螺纹和外螺纹都是圆柱螺纹，连接本身不具备密封性能，若要求连接后具有密封性，可压紧被连接件螺纹副外的密封面，也可在密封面间添加密封物。用螺纹密封的螺纹副有两种连接形式：用圆锥内螺纹与圆锥外螺纹连接，用圆柱内螺纹与圆锥外螺纹连接。这两种连接方式本身都具有一定的密封能力，必要时也可以在螺纹副内添加密封物，以保证连接的密封性。

（2）传动螺纹

用于传动的螺纹有矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。

①矩形螺纹。牙型为正方形，螺纹牙厚等于螺距的1/2；传动效率高但对中精度低，牙根强度弱。矩形螺纹精确制造较为困难，螺旋副磨损后的间隙难以补偿或修复，主要用于传力机构中。

②梯形螺纹。牙型为等腰梯形，牙型角α=30°，如图5-55所示，是传动螺纹的主要形式，广泛应用于传递动力或运动的螺旋机械中。梯形螺纹牙根强度高，螺旋副对中性好，加工工艺性好，但与矩形螺纹相比效率略低。

图5-55　梯形螺纹基本牙型

D—内螺纹大径（公称直径）；d—外螺纹大径（公称直径）；D2—内螺纹中径；d2—外螺纹中径；D1—内螺纹小径；d1—外螺纹小径；P—螺距；H—原始三角形高度；H1—基本牙型高度

③锯齿形螺纹。牙侧的牙侧角（在螺纹牙型上牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角）为3°，非承载牙侧的牙侧角为30°，如图5-56所示。锯齿形螺纹综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点。其外螺纹的牙根有相当大的圆角，以减小应力集中。螺旋副大径处无间隙，便于对中。锯齿形螺纹广泛应用于单向受力的传动机构中。

3.普通螺纹的主要参数

普通螺纹的基本牙型如图5-57所示。

普通螺纹的主要参数有大径、小径、中径、螺距、导程、牙型角和螺纹升角等7个。

图5-56　锯齿形螺纹

D—内螺纹大径（公称直径）；d—外螺纹大径（公称直径）；D2—内螺纹中径；d2—外螺纹中径；D1—内螺纹小径；d1—外螺纹小径；P—螺距；H—原始三角形高度；H1—内螺纹牙高；h1—外螺纹牙高

图5-57　普通螺纹的基本牙型

D—内螺纹大径（公称直径）；d—外螺纹大径（公称直径）；D2—内螺纹中径；d2—外螺纹中径；D1—内螺纹小径；d—外螺纹小径；P—螺距；H—原始三角形高度

（1）大径

普通螺纹的大径是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径，如图5-58所示。内螺纹的大径用代号D表示，外螺纹的大径用代号d表示。螺纹的公称直径是指代表螺纹尺寸的直径，普通螺纹的公称直径是大径（D，d）。

（2）小径

普通螺纹的小径是指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径，如图5-59所示。内螺纹的小径用代号D1表示，外螺纹的小径用代号d1表示。

（3）中径

普通螺纹的中径是指一个假想圆柱的直径，该圆柱的素线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方，该假想圆柱称为中径圆柱，如图5-59所示。

图5-58　普通螺纹的大径、小径和中径

（a）外螺纹；（b）内螺纹

内螺纹的中径用代号D2表示，外螺纹的中径用代号d2表示。

（4）螺距

螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，如图5-59所示，用代号P表示。

（5）导程

导程是指同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，如图5-59所示，用代号Ph表示。

单线螺纹的导程就等于螺距，多线螺纹的导程等于螺旋线数与螺距的积。

（6）牙型角及牙侧角

牙型角是指螺纹牙型上，两相邻牙侧间的夹角，如图5-60所示，用代号α表示。

图5-59　螺距与导程

图5-60　普通螺纹牙型角α

普通螺纹的牙型角α=60°。牙型半角是牙型角的一半，用代号α/2表示。牙侧角是指在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角，如图5-61所示。螺纹的两牙侧角用代号α1、α2表示。对于普通螺纹，两牙侧角相等并等于螺纹半角，即

（7）螺纹升角

螺纹升角又称导程角，普通螺纹的螺纹升角是指在中径圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角，如图5-62所示，用代号φ表示。(www.daowen.com)

图5-61　牙侧角

图5-62　螺纹升角

4.螺纹代号与标记

螺纹的标注

（1）普通螺纹代号与标记

①普通螺纹代号。普通螺纹用字母M及公称直径表示；细牙普通螺纹用字母M及公称直径×螺距表示。当螺纹为左旋时，在螺纹代号之后加“LH”字。例如：

M24表示公称直径为24mm的粗牙普通螺纹；

M24×1.5表示公称直径为24mm、螺距为1.5mm的细牙普通螺纹，粗牙螺纹的螺距可省略不注；

M24×1.5LH表示公称直径为24mm、螺距为1.5mm、方向为左旋的细牙普通螺纹。

②普通螺纹标记。螺纹的完整标记由螺纹代号、螺纹公差带代号和螺纹旋合长度代号所组成。

螺纹公差带代号包括中径公差带代号与顶径（指外螺纹大径和内螺纹小径）公差带代号。公差带代号由表示其大小的公差等级数字和表示其位置的字母所组成，例如6H、6g等。其中“6”为公差等级字，“H”或“g”为基本偏差代号。

螺纹公差带代号标注在螺纹代号之后，中间用“-”分开。如果螺纹的中径公差带与顶径公差带代号不同，则分别注出，前者表示中径公差带，后者表示顶径公差带。如果中径公差带与顶径公差带代号相同，则只标注一个代号。例如：

内、外螺纹装配在一起，其公差带代号用斜线分开，左边表示内螺纹公差带代号，右边表示外螺纹公差带代号。例如：

螺纹旋合长度是指两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度，如图5-63所示。螺、纹的旋合长度分为三组，分别称为短旋合长度、中等旋合长度和长旋合长度，其代号分别为S、N、L。

图5-63　螺纹旋合长度

在一般情况下，不标注螺纹旋合长度，使用时按中等旋合长度确定。必要时，在螺纹公差带代号之后加注旋合长度代号S或L，中间用“-”分开，有特殊需要时，可注明旋合长度的数值，中间用“-”分开。例如：

（2）管螺纹的标记

①用螺纹密封的管螺纹的标记。用螺纹密封的管螺纹的标记由螺纹特征代号和尺寸代号组成。螺纹特征代号有3个：字母Rc表示圆锥内螺纹；字母Rp表示圆柱内螺纹；字母R表示圆锥外螺纹。当螺纹为左旋时，在尺寸代号后加注LH分开。内、外螺纹装配在一起时，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。其标记示例如下：

②非螺纹密封的管螺纹的标记。

非螺纹密封的管螺纹的标记由螺纹特征代号、尺寸代号和公差等级代号组成。螺纹特征代号用字母G表示。螺纹公差等级代号，对外螺纹分A、B两级，对内螺纹则不标记。当螺纹为左旋时，在公差等级代号后加注“LH”，用“-”分开。当内、外螺纹装配在一起时，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。其标记示例如下：

（3）梯形螺纹的代号与标记

①梯形螺纹代号符合GB/T5796.1—1986标准的梯形螺纹用“Tr”表示。单线螺纹尺寸规格用“公称直径×螺距”表示；多线螺纹用“公称直径×导程（P螺距）”表示。当螺纹为左旋时，在尺寸规格之后加注“LH”。示例如下：

②梯形螺纹的标记由梯形螺纹代号、公差带代号及旋合长度代号组成。

梯形螺纹的公差带代号只标注中径公差带（由表示公差等级的数字及公差带位置的字母组成）。

旋合长度分N、L两组。当旋合长度为N组时，不标注组别代号N；当旋合长度为L组时，应将组别代号L写在公差带代号后面，并用“-”隔开。有特殊需要时可用具体旋合长度数值代替组别代号L。

梯形螺旋副的公差带要分别注出内、外螺纹的公差带代号。前面的是内螺纹公差带代号，后面的是外螺纹公差带代号，中间用斜线分开。

标记示例：

内螺纹：Tr40×7-7H；

外螺纹：Tr40×7-7e；

左旋外螺纹：Tr40×7LH-7e；

螺旋副：Tr40×7-7H/7e；

旋合长度为L组的多线外螺纹：Tr40×17（P7）-8e-L；

旋合长度为特殊需要的外螺纹：Tr40×7-7e-140。

5.螺纹的公差与检测

（1）螺纹的公差

螺纹公差的基本结构是由公差等级系列和基本偏差系列组成的。公差等级代表公差带的大小，基本偏差代表公差带的位置，两者组合可得到各种螺纹公差带。螺纹公差带与旋合长度组成螺纹精度等级，螺纹精度分为精密、中等和粗糙三级。根据使用要求，可以组合成各种所需的公差带。但在实际生产中，为了减少刀具、量具的规格和数量，国家标准对螺纹的公差带进行了限制，见有关标准。

选用时，通常按下列情况考虑。

精密级：用于精密螺纹，要求配合性质变动较小时采用。中等级：一般用途。

粗糙级：对精度要求不高，或制造较困难时采用。

（2）螺纹的检测

螺纹的检测方法可分为综合检测和单项检测两类。

①综合检测。综合检测一次能同时检测螺纹几个几何参数。在成批生产中，通常利用螺纹极限量规检验普通螺纹。如图5-64所示的光滑卡规用来检验螺栓的大径，通端螺纹环规用来检验螺栓作用中径和螺栓小径的最大极限尺寸。为了达到综合检验的目的，通端螺纹环规应有完整牙型（具有理想牙型），其螺纹长度与被检螺纹旋合长度相当。

图5-64　检验螺栓用的极限量规

合格的螺栓都要被通端螺纹环规顺利地旋入，这样就保证了螺栓的作用中径及螺栓小径都不超过它们各自的最大极限尺寸。止端螺纹环规只用来检验螺栓实际中径是否超过螺栓中径的最小极限尺寸，合格的螺栓不应被止端螺纹环规所旋合，但允许它旋入一部分，旋合量应不超过两个螺距；对于螺纹长度等于或小于三个螺距的螺栓，不应完全旋合通过。为了避免螺距误差及牙型半角误差对实际中径的影响，止端螺纹环规采用截短牙型，并具有较少的螺纹圈数。同样，如图5-65所示的光滑塞规用来检验螺母的小径。通端螺纹塞规用来检验螺母作用中径和螺母大径的最小极限尺寸，采用完整牙型和与旋合长度相当的螺纹长度。止端螺纹塞规只用来控制螺母实际中径的一个参数，采用截短牙型和较少的螺纹圈数，其旋合量要求与螺纹环规相同。

图5-65　检验螺母用的极限量规

②单项检测。单项检测每次只检测螺纹的某一个参数，主要用来测量螺纹刀具、螺纹量规以及高精度的螺纹工件。在分析螺纹加工工艺时也应采用单项检测。

a.用螺纹百分尺测量外螺纹中径。螺纹百分尺的结构如图5-66所示，与普通千分尺相似，只是它的两个测量头形状不同，且可以根据被测外螺纹螺距范围而选用不同尺寸的V形和圆锥形测量头。由于测量头是根据标准牙型角和标准螺距制造的，当被测工件存在螺距和牙型半角误差时，测量头与被测工件不能很好接触，测量得到的实际中径误差较大（其测量误差为0.05~0.2mm）。所以，螺纹百分尺只能用于工序检验或低精度外螺纹的测量，而不能用于精密测量。

b.三针量法测量中径。三针量法是一种间接测量法。如图5-67所示，将三根直径相等的精密量针放在被测螺纹槽中，用接触式量仪或测微量具测出尺寸M，根据已知的螺距P、牙型半角α/2和量针直径d0可计算出螺纹实际中径d2实际，对于普通螺纹，α=60°，则

图5-66　螺纹百分尺

1—尺架；2—V形测量头；3—锥形测量头；4—测微螺杆；5—固定套筒；6—外套筒

图5-67　三针量法测量中径

对于梯形螺纹，α=30°，则

为了消除牙型半角误差对测量结果的影响，应选择最佳量针，使其在牙廓侧面的中径处接触，若最佳量针的直径为d0最佳，螺距为P，则其计算公式如下：

对于普通螺纹，α=60°，则d0最佳=0.577P。

对于梯形螺纹，α=30°，则d0最佳=0.518P。

测量时应根据被测螺纹螺距选用最佳三针直径。三针精度有0、1两级。

三针量法的优点是测量精度高，应用也较方便，故在生产中常用来测量精密螺纹（丝杠、螺纹塞规等）的中径。