外螺纹设计的时候,大家一般都是按照标准确定螺纹的大径,中径和小径的相关尺寸和公差,
因为大家都是按照标准要求来加工螺纹,不管是搓丝,还是以前的螺纹车削,一下子提出这个问题,螺丝君脑子里面还真一时无法回答。
一时没有想出结果,仅仅给了一个标准号GB/T 197,作为回复了。
虽然,回复了问题,但是,总归感觉回答的不是很缜密,其实标准中,给的是一个螺纹的最小削平高度和最大削平高度。
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螺纹牙底的标准要求
根据GB/T 197 的标准,目前最新版本是2018版本,相比于2003版本,还有一些变化,增加了一些内容,大家有兴趣可以对最新版本进行一些研究。
下面,主要分析螺纹牙底的具体尺寸要求。
原则上螺纹加工要求,内外螺纹牙底,实际轮廓上的任何点都不应超过按照螺纹基本牙型和公差带位置所确定的最大实体牙型要求,外螺纹牙底轮廓如下图:
螺纹牙底圆弧半径不应小于0.125p。
特别对于高强度螺栓必须要满足该项要求,因为螺纹类似一个尺寸突变的,带台阶的形状,在受力后会存在较大的应力集中,如果牙底没有足够的圆弧,螺栓螺纹受到疲劳载荷时候就会容易产生疲劳断裂。
因此,螺纹牙底圆弧半径0.125p是螺纹牙底圆弧的最小半径要求,这也是标准中的最小牙底圆弧的要求。
外螺纹牙底的最大削平高度Cmax,按照下式进行计算:
该最大削平高度Cmax,是在外螺纹最大小径d3max的位置处,采用两个满足标准要求的最小圆弧半径Rmin=0.125p的圆弧,通过螺纹最大实体牙侧与通端环规小径圆柱的角度,并且与螺纹最小实体牙侧相切所得到的尺寸。
上述描述的意思是:最大削平高度按照最小圆弧尺寸Rmin=0.125p,采用两段圆弧组合而成,这在螺纹的牙底会出现两段圆弧形成牙底。
同时,标准给出要求,在进行应力截面积计算时候是以CAS=H/6的削平高度作为外螺纹小径d3的尺寸,同时应力截面积也是以该尺寸作为计算尺寸。
标准建议,以CAS=H/6作为牙底圆弧的削平尺寸,根据上面的图形可以看出,该三角形为直角三角形,三角形的角度为60°,所以,斜边长度为2Rmax,削平高度CAS=Rmax。
由于标准建议的削平高度是H/6,因此,最大的圆弧半径就是该削平高度相应的圆弧,也就是最大圆弧半径Rmax=H/6≈0.1443p。
从上面分析可以看出:圆弧采用整个圆弧的螺纹牙底,牙底圆弧的半径R都是与削平高度相等。
根据上面的说明,对于最小圆弧半径Rmin的时候,最小削平高度Cmin=Rmin,而Rmin=0.125p≈H/7。
具体,可以参见下面的图示:
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螺丝君的总结
通过上面的分析可以看出:
- 米制螺纹的牙底圆弧最小半径是标准要求,可以从标准直接查出,最小标准圆弧半径Rmin=0.125p≈H/7.
- 最大圆弧半径为Rmax≈0.1443p=H/6.
- 牙底圆弧最小削平高度Cmin=H/7.
- 最大削平高度为Cmax,按照标准中相应的公式进行计算,但此时,牙底需要采用两段该半径的圆弧连接起来。
- 应力截面积削平半径CAS=H/6≈0.1443p,该削平高度为最大牙底圆弧半径,也是计算螺纹应力截面积需要的尺寸。
- 螺纹应力截面积根据螺纹的基本中径d2和螺纹小径d3进行计算,螺纹小径d3就是按照削平高度为H/6作为依据的螺纹圆弧小径处尺寸,该螺纹小径d3实际上满足螺纹尺寸公差的一个小径中间值,实际最大值是按照最大削平尺寸Cmax进行确定,最小尺寸是按照最小削平尺寸Cmin确定。
以上,就是对螺纹牙底圆弧最小圆弧半径和最小圆弧半径的分析,希望能够解开大家的疑惑。
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