В машиностроении наибольшее распространение получили метрические крепежные резьбы. ГОСТ 9150-81 нормирует их профиль, который представляет собой равносторонний треугольник с углом α при вершине 60⁰ и исходной высотой H (рисунок 93). Номинальный профиль, общий для наружной (болта) и внутренней резьбы (гайка), получается путем среза вершин витков по наружному диаметру на H/8 и по внутреннему диаметру H/4.

Рисунок 93 – Номинальный профиль метрической резьбы

Основными параметрами профиля метрической резьбы являются:

H- высота исходного равностороннего треугольника;

Н₁ – рабочая высота профиля

d = D - номинальные значения наружных диаметров болта и гайки;

d₁ = D₁ - номинальные значения внутренних диаметров болта и гайки;

d₂ = D₂- номинальные значения средних диаметров болта и гайки;

d₃ - величина внутреннего диаметра по дну впадин;

α- угол профиля резьбы (α = 60⁰);

P - шаг резьбы (P_n = P × n - ход многозаходных резьб; n -число заходов);

R - радиус скругления дна впадины резьбы болта;[1]

За номинальный диаметр метрической резьбы условно принимают ее наружный диаметр. Номинальный размер указывается в обозначении после буквы М. Например М10, М32 и т.д. Установлено три ряда номинальных значений метрических резьб в интервале от 0,25 до 600.

Средний диаметр является основным и представляет собой диаметр воображаемого, соосного с резьбой круглого цилиндра, каждая образующая которого пересекает профиль так, что ее отрезки, образованные при пересечении с канавкой, равны половине нормального шага P.

Шаг резьбы P есть расстояние по линии, параллельной оси резьбы между средними точками ближайших одноименных боковых сторон профиля резьбы, лежащими в одной осевой плоскости по одну сторону от оси резьбы (ГОСТ 11708-82). Метрическая резьба для диаметров от 1 до 68 мм предусматривает набор шагов. Наибольший из этого набора называют крупный шаг, а остальные - мелкие. Резьбы с диаметрами свыше 68 мм до 600 мм имеют только мелкие шаги и назначаются в тонкостенных деталях ограниченной длиной свинчивания для повышения прочности в условиях толчкообразных и вибрационных нагрузок.

Величина мелкого шага указывается после номинала. Например: М10×1. Величина крупного шага не указывается.

Угол профиля α - угол между смежными боковыми сторонами резьбы в плоскости осевого сечения.

Номинальные размеры метрической резьбы указываются на чертежах по следующей схеме:

М      ×        

   - числовая величина номинального диаметра;

 - числовое значение шага

    -

условное обозначение направления витков; левые резьбы обозначаются буквами LH, а для правых обозначение - отсутствует.

Для многозаходных метрических резьб после номинального диаметра указывается величина хода, а затем в скобках - величина шага (М 24 × 3 (Р1) – трехзаходная метрическая резьба).

Взаимозаменяемость крепежных метрических резьб.

Условие свинчиваемости

Взаимозаменяемость метрической резьбы определяется двумя факторами:

а) способностью свинчиваться на заданной длине свинчивания l;

б) обеспечением при этом необходимой прочности соединения.

Основным параметром, влияющим на взаимозаменяемость резьб является боковой зазор. Он представляет собой разность между средними диаметрами резьбы гайки и болта.

,

т.е. боковой зазор определяется как разность средних диаметров по перпендикуляру к оси резьбы.

Чем больше боковой зазор, тем выше способность резьбы к свинчиванию, но тем меньше прочность резьбового соединения.

На способность деталей свинчиваться существенное влияние оказывает погрешность шага резьбы и угла профиля.

Предположим, что болт имеет теоретически точный профиль с шагом P. Гайка имеет шаг P_г< P. Свинчивание обеспечивается на длине l. На большей длине происходит наложение профилей, свинчивания не будет. При увеличении среднего диаметра гайки на величину произойдет свинчивание.

Рисунок 94 – Диаметральная компенсация погрешностей шага резьбы

Предположим, что у болта теоретический профильный угол a/2, а у гайки профильный угол нестандартный. Так как профильные углы у гайки и болта разные, то произойдет наложение профилей, и свинчивание происходить не будет. Увеличение D₂ на величину обеспечит свинчивание.

Рисунок 95 – Диаметральная компенсация погрешностей угла профиля

Обе погрешности - шага p и угла профиля a могут быть компенсированы. Рассмотрим участок резьбовой пары с посадкой  вблизи среднего диаметра и поставим вопрос, будет ли свинчиваться эта резьбовая пара, если средний диаметр болта выполнен по наибольшему предельному размеру, а гайки по наименьшему, т.е. эти диаметры равны.

При изготовлении, как болт, так и гайка имеют какие–то погрешности шага резьбы и угла профиля, поэтому ответ на поставленный вопрос – отрицательный. Чтобы в рассмотренном примере не допустить подъема профиля резьбы болта выше номинального профиля гайки ниже номинального, необходимо, очевидно, произвести для болта некоторое искусственное занижение его, а для гайки – завышение. Эти занижение и завышение, так называемые диаметральные компенсации, призваны скомпенсировать отклонения половины угла профиля и шага. Поэтому принято различать два понятия: собственно средний диаметр, т.е. диаметр без рассмотренных погрешностей, и приведенный средний диаметр, учитывающий отклонения. Приведенный средний диаметр болта равен

,

где  и  - компенсационные зазоры болта.

Для гайки

,

где  и  - компенсационные зазоры гайки.

Несмотря на то, что погрешности шага и угла профиля существенно влияют на свинчивание резьбы, они не нормируются и их контроль при изготовлении резьбы не предусматриваются (кроме резьб с натягом и резьб переходных посадок).