第11章-典型零部件设计及相关知识

1、·167·第11章 典型零部件设计及相关知识在工业生产中，设备及产品的制造，一般都要先进行设计，画出其图样，然后根据图样进行加工和装配。制造时需要一套完整的机械图样，包括装配图和零件图。这种表达机器及其零部件的结构形状、尺寸、公差、材料及加工精度、检验、装配等技术要求的图样称为机械图样。机械样图也是工程界进行技术交流的重要技术文件，所以有被喻为“工程界的技术语言”。11.1普通螺栓联接设计螺纹紧固件联接的基本形式有螺栓连接、双头螺柱连接和螺钉连接，如图11-1所示。图11-1 螺纹紧固件连接11.1.1案例介绍及知识要点采用M16六角头螺栓（GB/T 5782-2000）连

2、接两块厚度各为25mm的钢板，螺母与钢板间加装平垫圈(GB/T97.1-2002)，如图11-2所示。图11-2普通螺栓联接装配示意图知识点² 螺纹基本概念² 普通螺栓联接设计11.1.2 设计过程1. 垫圈16 GB/T97.1-2002(1) 由GB/T97.1-2002中查得：规格为16的垫圈的内径、外径、厚度，如图11-3所示。图11-3 垫圈(2) 垫圈造型过程见表11-1。表11-1 垫圈造型过程A：创建毛坯B：打孔2. 螺母M16 GB/T6170-2000(1) 由GB/T6170-2000中查得：螺纹规格、六角头宽度、厚度，如图11-4所示。图11-4 螺

3、母(2) 螺母造型过程见表11-2。表11-2 螺母造型过程A：创建毛坯B：布尔求交创建倒角C：创建螺孔3. 螺栓M16 GB/T5782-2000(1) 由GB/T6170-2000中查得：螺纹规格、六角头宽度、厚度，螺栓长度，取，如图11-5所示。图11-5 螺栓 (2) 螺栓造型过程见表11-3。表11-3 螺栓造型过程A：创建螺栓头B：创建螺杆C：添加螺纹4. 紧固件通孔和沉头座设计GB/T152.4-1988(1) 由GB/T152.4-1988中查得：通孔直径，沉头座直径，锪平。(2) 平板造型过程见表11-4。表11-4 平板造型过程A：创建基体B：创建紧固件通孔和沉头座C：创建

4、工程图5. 创建装配工程图完成装配工程图见表11-5。表11-5 装配工程图过程A：装配图B：普通螺栓联接工程图11.1.3步骤点评步骤2：螺母毛坯创建采用多实体建模，求交，如图11-6所示。图11-6螺母毛坯创建过程11.1.4 知识总结螺纹的形成及其工艺结构在圆柱表面上沿着螺旋线所形成的，具有规定牙型的连续凸起和沟槽称为螺纹。螺纹是零件上最常见的结构。在圆柱外表面上形成的螺纹叫做外螺纹；在圆柱内表面上形成的螺纹叫做内螺纹。1. 加工方法 生产实际中螺纹通常是在车床上加工的，工件等速旋转，同时车刀沿轴向等速移动，即可加工出螺纹，如图11-7所示。图11-7 车削加工螺纹(a) 加工外螺纹 (

5、b) 加工内螺纹用板牙或丝锥加工直径较小的螺纹，俗称套扣或攻丝，如图11-8所示。 图11-8 套扣或攻丝(a) 套扣 (b) 攻丝2. 螺纹的基本要素螺纹由牙型、直径(大径、小径、中径)、螺距和导程、线数和旋向五要素确定。（1）牙型 通过螺纹轴线剖开，螺纹断面的轮廓形状称为螺纹牙型。常见的螺纹牙型有三角形(60°、55°)、梯形、锯齿形、矩形等，如图11-9所示。图11-9 常用标准螺纹的牙型（2）直径 螺纹的直径如图11-10所示。大径（或）：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱面的直径，内螺纹的大径表示，外螺纹的大径用表示。小径（或）：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的

6、假想圆柱面的直径，内螺纹的小径表示，外螺纹的小径用表示。中径（或）：牙型上沟槽和凸起宽度相等的圆柱面的直径，内螺纹的中径表示，外螺纹的中径用表示。注意：公称直径是代表螺纹尺寸的直径，指螺纹大径的基本尺寸。图11-10 螺纹的直径（3） 线数形成螺纹的螺旋线条数称为线数，线数用字母n表示。沿一条螺旋线形成的螺纹称为单线螺纹，沿两条以上螺旋线形成的螺纹称为多线螺纹，如图11-11所示。 图11-11 单线螺纹和双线螺纹（4） 螺距和导程相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离称为螺距，螺距用字母P表示；同一螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离称为导程，导程用字母表示，如图11-10所示。

7、线数、螺距和导程的之间的关系为：。（5） 旋向螺纹分为左旋螺纹和右旋螺纹两种。顺时针旋转时旋入的螺纹是右旋螺纹；逆时针旋转时旋入的螺纹是左旋螺纹，如图11-12所示；工程上常用右旋螺纹。图11-12 螺纹的旋向3. 螺纹的标注螺纹的规定画法不能表达出螺纹的种类和螺纹的要素，因此在图中对标准螺纹需要进行正确的标注，规定标记注写在尺寸线或尺寸线的延长线上，尺寸线的箭头指在螺纹大径上。（1）普通螺纹标注普通螺纹标注，如图11-13所示。其标记格式为：M公称直径×螺距P（或导程/线数）、旋向公差带代号旋合长度代号 (a) (b) (c)图11-13普通螺纹的标注(a) 粗牙普通外螺纹，大径1

8、0，查表知螺距2.5，右旋，中径公差带代号5g，顶径公差带代号6g，短旋合长度。(b) 细牙普通外螺纹，大径36，螺距2，右旋，中径公差带和顶径公差带均为6g，中等旋合长度。(c) 细牙普通内螺纹，大径24，螺距1，右旋，中径公差带和顶径公差带均为6H，中等旋合长度。说明：粗牙螺纹不注螺距；右旋不注旋向，左旋注LH；公差带代号中，中径公差带代号注在前，顶径公差带代号注在后，两者相同时只注一个；旋合长度分为短、中、长三组，代号分别为S、N、L，其中中等旋合长度代号省略不注。（2）管螺纹标注管螺纹标注，如图11-14所示。其标记格式为：特征代号、 尺寸代号公差等级代号旋向代号 (a) (b)图11

9、-14管螺纹的标注(a) 非螺纹密封的管螺纹，尺寸代号1，外螺纹的公差等级为A级，右旋；外螺纹公差等级代号有A、B两种，内螺纹公差等级仅一种，而不标代号。(b) 用螺纹密封的管螺纹，尺寸代号3/4，右旋，内、外螺纹均为圆锥螺纹。注意：管螺纹的尺寸代号并不是指螺纹大径，也不是管螺纹本身任何一个直径，其大径和小径等参数可从有关标准中查出。 55°用于螺纹密封的管螺纹。表示圆柱内管螺纹；表示与圆柱内管螺纹配合的圆锥外管螺纹；表示圆锥内管螺纹； 表示圆锥内管螺纹配合的圆锥外管螺纹。 55°非螺纹密封的内外管螺纹特征代号为。表示圆柱内管螺纹；表示圆柱外管螺纹。(3) 梯形螺纹梯形螺纹

10、标注，如图11-15所示。其标记格式为：Tr公称直径×螺距P（或导程/线数）、旋向公差带代号旋合长度代号 图11-15 梯形螺纹的标注梯形螺纹，公称直径为40，导程14，螺距7，双线，右旋，中径公差带代号为7H。(4) 锯齿形螺纹锯齿形螺纹标注，如图11-16所示。其标记格式为：B公称直径×螺距P（或导程/线数）、旋向公差带代号旋合长度代号 图11-16 锯齿形螺纹的标注锯齿形螺纹，大径为32，螺距6，单线，左旋，中径公差带代号为7e。11.1.5 知识总结常用螺纹紧固件的种类和标记常用螺纹紧固件有螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母和垫圈。它们的结构、尺寸都已分别标准化，称为标准件

11、，使用或绘图时，可以从相应标准中查到所需的结构尺寸。表11-6中列出了常用螺纹紧固件的种类与标记。表11-6 螺纹紧固件的标记和画法名称及国标号图 例标 记 及 说 明六角头螺栓A和B级（GB/T57822000）螺栓 GB/T 5782 M12×60表示A级六角头螺栓，螺纹规格d=M12，公称长度l=60mm双头螺柱（bm=1.25d）（GB/T8981988）螺柱 GB/T 898 M12×50表示B型双头螺柱，两端均为粗牙普通螺纹，螺纹规格d=M12，公称长度l=50mm开槽沉头螺钉（GB/T 682000）螺钉 GB/T 68 M10×60表示开槽沉头螺钉

12、，螺纹规格d=M10，公称长度l=60mm开槽长圆柱端紧定螺钉（GB/T 751985）螺钉 GB/T 75 M5×25表示开槽长圆柱端紧定螺钉，螺纹规格d=M5，公称长度l=25mm1型六角螺母A和B级（GB/T 61702000）螺母 GB/T 6170 M12表示A级1型六角螺母，螺纹规格D=M121型六角开槽螺母A和B级（GB/T 61782000）螺母 GB/T 6178 M16表示A级1型六角开槽螺母，螺纹规格D=M16平垫圈A级（GB/T 97.12002）垫圈 GB/T 87.1 12140HV表示A级平垫圈，公称尺寸（螺纹规格）d=12mm，性能等级为140HV级标

13、准型弹簧垫圈（GB/T 931987）垫圈 GB/T 93 20表示标准型弹簧垫圈，规格（螺纹大径）为20mm 11.1.6随堂练习1. 用M16双头螺柱（GB/T 898-1988）连接厚度为25mm的钢板和一个很厚的铸铁零件，采用弹簧垫圈(GB/T93-1987)放松，如图11-17所示。图11-17 双头螺柱联接2. 分别采用M16开槽盘头螺钉（GB/T 69-2000）和M16开槽沉头螺钉（GB/T 68-2000）联接厚度为25mm的钢板和一个很厚的铸铁零件，如图11-18所示。图11-18 螺钉连接的比例画法11.2 轴套类零件设计11.2.1案例介绍及知识要点铣刀头轴如图11-1

14、9所示，因轴的左端有销孔，其位置与键槽位置在一个公共对称面上，轴右端为了承受铣刀在工作中的强大扭矩，在轴的上下对称位置设有两个键槽。图11-19 铣刀头轴知识点² 内外螺纹连接画法。² 常用螺纹紧固件的画法。² 螺钉连接画法。² 装配图的一般画法。11.2.2设计理念(1) 蜗轮轴径向主要尺寸和基准，如图11-20所示。图11-20蜗轮轴径向主要尺寸和基准(2) 蜗轮轴轴向主要尺寸和基准。图11-21蜗轮轴轴向主要尺寸和基准(3)根据设计和工艺的要求，这类零件常带有轴肩、键槽、螺纹、挡圈槽 、退刀槽、中心孔等结构。为去除金属锐边，并便于轴上零件装配，轴的

15、两端均有倒角。(4) 这类零件常在车床和磨床上加工，选择主视图时，多按加工位置将轴线水平放置。主视图的投射方向垂直于轴线。(5) 设计时一般将小直径的一端朝右，以符合零件最终加工位置；平键键槽朝前、半圆键键槽朝上，以利于形状特征的表达。(6) 常用断面、局部剖视、局部视图、局部放大图等图样画法表示键槽、退刀槽和其他槽、孔等结构。建模步骤见表11-7。表11-7 轴类建模步骤A：对称拉伸B：直至选定对象C：给定拉伸值D：完全贯通E：完全贯通A：对称拉伸B：直至选定对象C：给定拉伸值D：完全贯通E：完全贯通11.2.3 操作步骤1. 新建文件 新建文件“Axis”。2. A部分11.2.4 知识总

16、结轴类尺寸标注轴类零件大多都是回转体，因此主要是标注直径和轴向长度尺寸，标注尺寸时，应特别注意有配合关系的部分。当各轴段直径有几段相同时，都应逐一标注不得省略。即使是圆角和倒角，也应标注无遗，或者在技术要求中说明。标注长度尺寸时首先应选取好基准面，并尽量使尺寸的标注反映加工工艺要求，不允许出现封闭的尺寸链，避免给机械加工造成困难。标注轴向尺寸时应以工艺基准面作为标注轴向尺寸的主要基准面，如图11-1所示，其主要基准面选择在轴肩I-I处，它是大齿轮的轴向定位面，同时也影响其他零件在轴上的装配位置。只要正确定出轴肩I-I的位置，各零件在轴上的位置就能得到保证。图11-1 转轴图11-2所示为齿轮轴

17、的实例，它的轴向尺寸主要基准面选择在轴肩I-I处，该处是滚动轴承的定位面，图上用轴向尺寸确定这个位置的。图11-2 齿轮轴11.2.5 知识总结轴类标注尺寸公差(1) 安装传动零件（齿轮、蜗轮、带轮、链轮等），轴承以及其它回转体与密封装置处轴的直径公差。公差值按装配图中选定的配合性质从公差配合中查出。(2) 键槽的尺寸公差。键槽的宽度和深度的极限偏差按键联接标准规定从有关资料中查出。(3) 轴的长度公差。在减速器中一般不作尺寸链的计算，不必标注长度公差。11.2.6 知识总结轴类标注几何公差 1. 形位公差推荐项目在轴的零件工作图上，应标注必要的形位公差，以保证减速器的装配质量及工作

18、性能。表6.1列出了轴上应标注的形位公差项目及其对工作性能的影响，供设计时参考。表11-1   轴的形位公差推荐项目内容项目等级对工作性能影响形状公差与轴承配合表面的圆度或圆柱度67影响轴承与轴配合的松紧及对中性，会改变轴承内圈跑道的几何形状，缩短轴承寿命。 与传动轴孔配合的圆度或圆柱度78影响传动件与轴配合松紧及对中性位置公差轴承配合表面对轴线的圆跳动68影响传动件及轴承的运转偏心轴承定位端面对轴线的圆跳动68影响轴承定位及受载均匀性传动件轴孔配合表面对轴线的圆跳动68影响齿轮等传动件的正常运转传动件定位端面对轴线的圆跳动68影响齿轮等传动件的定位及受

19、载均匀性键槽对轴线的对称度(要求不高时不注)79影响键受载的均匀性及装拆的难易程度。2. 形位公差值的推荐根据传动精度和工作条件等，可估算出以下几方面的形位公差值：(1) 配合表面的圆柱度 与滚动轴承或齿轮等配合的表面，其圆柱度公差约为轴径公差的。 与联轴器和带轮等配合的表面，其圆柱度公差约为轴径公差的(0.60.7)倍。(2) 配合表面的径向圆跳动 轴与齿轮、蜗轮轮毂的配合部位相对滚动轴承配合部位的径向圆跳动可按表6.2确定。表11-2      轴与齿轮，蜗轮配合部位的径向圆跳动齿轮（蜗轮等）精度等级67、89轴在安装轮毂部位的径向圆跳动圆

20、柱齿轮和圆锥齿轮2IT32IT42IT5蜗杆、蜗轮2IT52IT6注: IT为轴配合部分的标准公差值见附表1.2。 轴与联轴器、带轮的配合部位相对滚动轴承配合部位的径向圆跳动可按表6.3确定。表11-3 轴与联轴器、带轮配合部位的径向圆跳动转速（r/min）300600100015003000径向圆跳动度（mm）0.080.040.0240.0160.008 轴与两滚动轴承的配合部位的径向圆跳动，其公差值：对球轴承为IT6；对滚子轴承为IT5。 轴与橡胶油封部位的径向圆跳动：轴转速n500r/min,，取0.1mm；轴转速n<5001000r/min，取0.07mm；轴转速n>10

21、00500r/min，取0.05mm；n.>15003000r/min，取0.02mm.。(3) 轴肩的端面圆跳动 与滚动轴承端面接触：对球轴承约取（12）IT5；对滚子轴承约取（12）IT4。 齿轮、蜗轮轮毂端面接触：当轮毂宽度l与配合直径d的比值l/d<0.8时，可按表6.4确定端面圆跳动；当比值l/d0.8时，可不标注端面圆跳动。表11-4 轴与齿轮、蜗轮轮毂端面接触处的轴肩端面圆跳动齿轮（蜗轮等）精度等级67,89轴肩的端面圆跳动2IT32IT42IT5(4) 平键键槽两侧面相对轴中心线的对称度 对称度公差约为轴槽宽度公差的2倍。按以上推荐确定的形位公差值，应圆整

22、至附表1.10和附表1.11中相近的标准公差值，也可以根据选定的轴面精度等级由附表1.10和附表1.11直接查取。 11.2.7 知识总结轴类表面粗糙度 轴的各个表面都要加工，与轴承相配合表面及轴肩端面粗糙度的选择参考表6.5选择；其它表面粗糙度数值可按表6.6推荐的选择。表6.5     配合面的表面粗糙度值轴或轴承座直径mm 轴或外壳孔配合表面直径公差等级IT7IT6IT5表面粗糙度等级/µm超过到RzRa RzRaRzRa磨车磨车磨车 808050010161.61.63.23.26.3100.81.61.63.246

23、.30.40.80.81.6端面253.26.3253.26.3101.63.2注：1 与/P0/P6(/P6x)级公差轴承配合的I轴，其公差等级一般为IT6，外壳孔一般为IT7。    2 IT为轴配合部分的标准公差值见附表1.2。                             

24、;                               表6.6    轴加工表面粗糙度Ra推荐数值加工表面表面粗糙度Ra值（µm）与传动件及联轴器等轮毂相配合的表面1.60.4与向心轴承配合轴颈和外壳孔的表面见表轴承与传动件及联轴器相配合的轴肩表面3

25、.21.6平键键槽3.21.6(工作面)，6.3(非工作面)与轴承密封装置相接触的表面毡封油圈橡胶油封间隙及迷宫式与轴接触处的圆周速度（m/s）3.21.6 3>35>5103.21.60.80.40.40.2螺纹牙工作面0.8（精密精度螺纹）,1.6（中等精度螺纹）其他表面6.33.2(工作面)，12.56.3(非工作面)11.2.8 知识总结轴类技术要求(1) 热处理要求，如热处理方法、热处理后的硬度，碳渗深度及淬火深度等。(2) 对加工的要求，如是否要保留中心孔，若需保留，应在零件图上画出或说明。(3) 对未注明的圆角倒角的说明。(4) 对线性尺寸未注公差和未注几何

26、公差的要求。(5) 对个别部位的修饰加工的要求。(6) 对较长的轴进行毛坯校直的要求。11.2.5 随堂练习11.3 盘盖类零件设计11.3.1案例介绍及知识要点铣刀头上的端盖如图11-19所示，主要在车床上加工，包括有凸缘、内孔、毛毡密封槽（标准结构）等结构。图11-1千斤顶装配示意图知识点² 内外螺纹连接画法。² 常用螺纹紧固件的画法。² 螺钉连接画法。² 装配图的一般画法。11.3.2 设计理念(1) 主体部分常由回转体组成，轴向尺寸小，径向尺寸大，一般有一个端面是与其他零件联结的重要接触面。(2) 为了与其他零件连结，常设有光孔、键槽、螺孔、止口

27、、凸台等结构，其中有些结构为标准规定尺寸，如键槽。(3) 圆盘形盘盖主要在车床上加工，设计时一般按加工位置原则将轴线水平放置。对于加工时并不以车削为主的箱盖，可按工作位置放置。底座建模步骤见表11-1。表11-1盘盖类建模步骤A：对称拉伸B：直至选定对象C：给定拉伸值D：完全贯通E：完全贯通11.3.3 操作步骤1. 新建文件 新建文件“Axis”。2. A部分11.3.4 知识总结孔标注（GB/T 4459.11995）常见结构要素的尺寸注法及简化注法（螺纹是零件上常见的一种结构，有外螺纹和内螺纹两种，一般成对使用，成对使用的螺纹称为螺纹副。起联接作用的螺纹称联接螺纹，常用的有普通螺纹和管螺

28、纹；起传动作用的螺纹称传动螺纹，常用的有梯形螺纹。螺纹的制造都是根据螺旋线形成原理而得到的。车削螺纹的情况如图11-所示，工件绕轴线做等速回转运动，刀具沿轴线做等速移动且切入工件一定深度即能切削出螺纹。手工加工内螺纹的一种方法，先用钻头钻孔，再用丝锥攻螺纹，如图11-1所示。钻孔深度应深于螺纹长度。 图11.1 车削加工外螺纹 图11.2 手工加工内螺纹1 螺纹的基本要素螺纹由牙型、直径(大径、小径、中径)、螺距和导程、线数和旋向五要素确定。（1）牙型 通过螺纹轴线剖开，螺纹断面的轮廓形状称为螺纹牙型。常见的螺纹牙型有三角形(60°、55°)、梯形、锯齿形、矩形等，见表11

29、- 所示。表11-1 常用标准螺纹的牙型及代号螺纹类别牙型外形图特征代号说明连接螺纹普通螺纹三角形M分粗牙和细牙两种，当螺纹大径相同时，细牙螺纹的螺距和牙型高度比粗牙螺纹小；粗牙螺纹适用于一般机件的连接，细牙螺纹适用于薄壁件或紧密件的连接。非螺纹密封管螺纹G用于连接管路零件；外螺纹公差等级代号有A、B两种，内螺纹公差等级仅一种。螺纹密封管螺纹Rc RpR 用于连接管路零件；圆锥内螺纹螺纹特征代号Rc；圆柱内螺纹特征代号Rp；圆锥外螺纹特征代号R。60°圆锥管螺纹NPT用于汽车、航空、机床行业的中、高压液压、气压系统中。传动螺纹梯形螺纹等腰梯形Tr 用于传递运动或动力。锯齿形螺纹锯齿形

30、B 用于传递单向动力。（2）直径 螺纹的直径如图11-所示。大径（或）：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱面的直径，内螺纹的大径表示，外螺纹的大径用表示。小径（或）：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱面的直径，内螺纹的小径表示，外螺纹的小径用表示。中径（或）：牙型上沟槽和凸起宽度相等的圆柱面的直径，内螺纹的中径表示，外螺纹的中径用表示。注意：公称直径是代表螺纹尺寸的直径，指螺纹大径的基本尺寸。图11.3 螺纹的直径（3） 线数形成螺纹的螺旋线条数称为线数，线数用字母n表示。沿一条螺旋线形成的螺纹称为单线螺纹，沿两条以上螺旋线形成的螺纹称为多线螺纹，如图11.4所示。 图11.4 单线螺

31、纹和双线螺纹（4） 螺距和导程相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离称为螺距，螺距用字母P表示；同一螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离称为导程，导程用字母表示，如图11.4所示。线数、螺距和导程的之间的关系为：。（5） 旋向螺纹分为左旋螺纹和右旋螺纹两种。顺时针旋转时旋入的螺纹是右旋螺纹；逆时针旋转时旋入的螺纹是左旋螺纹，如图11.5所示；工程上常用右旋螺纹。图11.5 螺纹的旋向2. 螺纹的规定画法螺纹一般不按真实投影作图，而是采用机械制图国家标准规定的画法以简化作图过程。 外螺纹的画法在投射方向垂直于轴线的视图上，牙顶（大径）用粗实线表示，牙底（小径）用细实线表示。小径一般近

32、似地取大径的0.85倍绘制，可见的螺纹终止线用粗实线表示，牙底的细实线应画入倒角内。在投影为圆的视图上，牙顶圆用粗实线画出，牙底用约3/4圈细实线圆表示，倒角圆省略不画。剖面线要画到粗实线上。 内螺纹的画法若零件螺孔没有剖切，螺纹的投影不可见时，所有图线均画成细虚线；内螺纹通常采用剖视图表达，在投射方向垂直于轴线的视图上，牙底（大径）用细实线表示，牙顶（小径）和螺纹终止线用粗实线表示，且小径取大径的0.85倍，注意剖面线应画到粗实线。在投影为圆的视图上，牙底画约3/4圈的细实线圆，牙顶圆用粗实线画出，倒角圆省略不画。注意绘制盲孔螺纹时，一般将钻孔深度和螺孔深度分别画出。表5-2 内、外螺纹的画

33、法表达情况外螺纹的画法内螺纹的画法通孔内螺纹盲孔内螺纹不不 剖 时时剖 切 时 螺纹连接（螺纹副）的画法未剖时，旋合部分的所有图线均画细虚线，其余部分按照各自规定画法绘制，如图5.6（a）所示。剖开时，螺纹旋合部分按外螺纹绘制，其余按照各自规定画法绘制，如图5.6（b）所示。画图时必须注意：表示内、外螺纹大径的细实线和粗实线，以及表示内、外螺纹小径的粗实线和细实线应分别对齐；在剖切平面通过螺纹轴线的剖视图中，实心螺杆按不剖绘制。图5.6 螺纹连接（螺纹副）的画法3. 螺纹的标注螺纹的规定画法不能表达出螺纹的种类和螺纹的要素，因此在图中对标准螺纹需要进行正确的标注。普通螺纹和梯形螺纹从大径处引出

34、尺寸线，按标注尺寸样式进行标注，其标注的具体项目和格式如下：单线：螺纹特征代号 公称直径×螺距 旋向中径公差带代号 顶径公差带代号旋合长度代号多线：螺纹特征代号 公称直径×导程（P螺距） 旋向中径公差带代号旋合长度代号普通螺纹的螺纹代号用字母“M”表示，梯形螺纹的螺纹代号用字母“Tr”表示，锯齿形螺纹的特征代号用字母“B”表示。普通粗牙螺纹不必标注螺距，普通细牙螺纹必须标注螺距。公称直径、导程和螺距数值的单位为mm。右旋螺纹不必标注，左旋螺纹应标注字母“LH”。中径公差带代号和顶径公差带代号由表示公差等级的数字和字母组成；大写字母代表内螺纹，小写字母代表外螺纹，梯形和锯齿形

35、螺纹只标注中径公差带。普通螺纹的旋合长度分为短、中、长三组，其代号分别是S、N、L。若是中等旋合长度，其旋合代号N可省略。管螺纹的标记必须标注在大径的引出线上。注意，管螺纹的尺寸代号并不是指螺纹大径，也不是管螺纹本身任何一个直径，其大径和小径等参数可从有关标准中查出。管螺纹标注的格式如下：螺纹密封管螺纹： 螺纹特征代号 尺寸代号 旋向代号非螺纹密封管螺纹：螺纹特征代号 尺寸代号 公差等级代号 旋向代号具体标注见表5-3常用标准螺纹的标注。表5-3 常用标准螺纹的标注螺纹类型标注示例说明连接螺纹普通螺纹粗牙普通外螺纹，大径10，查表知螺距2.5，右旋，中径公差带代号5g，顶径公差带代号6g，短旋

36、合长度。细牙普通外螺纹，大径36，螺距2，右旋，中径公差带和顶径公差带均为6g，中等旋合长度。细牙普通内螺纹，大径24，螺距1，右旋，中径公差带和顶径公差带均为6H，中等旋合长度。非螺纹密封管螺纹非螺纹密封的管螺纹，尺寸代号1，外螺纹的公差等级为A级，右旋；外螺纹公差等级代号有A、B两种，内螺纹公差等级仅一种，而不标代号。螺纹密封管螺纹用螺纹密封的管螺纹，尺寸代号3/4，右旋，内、外螺纹均为圆锥螺纹。传动螺纹梯形螺纹梯形螺纹，公称直径为40，导程14，螺距7，双线，右旋，中径公差带代号为7H。锯齿形螺纹锯齿形螺纹，大径为32，螺距6，单线，左旋，中径公差带代号为7e。11.1.6 知识总结常用

37、螺纹紧固件的种类和标记常用螺纹紧固件有螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母和垫圈。它们的结构、尺寸都已分别标准化，称为标准件，使用或绘图时，可以从相应标准中查到所需的结构尺寸。表5-4中列出了常用螺纹紧固件的种类与标记。表5-4 螺纹紧固件的标记和画法名称及国标号图 例简 化 画 法标 记 及 说 明六角头螺栓A和B级（GB/T57822000）螺栓 GB/T 5782 M12×60表示A级六角头螺栓，螺纹规格d=M12，公称长度l=60mm双头螺柱（bm=1.25d）（GB/T8981988）螺柱 GB/T 898 M12×50表示B型双头螺柱，两端均为粗牙普通螺纹，螺纹规格d=M

38、12，公称长度l=50mm开槽沉头螺钉（GB/T 682000）螺钉 GB/T 68 M10×60表示开槽沉头螺钉，螺纹规格d=M10，公称长度l=60mm开槽长圆柱端紧定螺钉（GB/T 751985）螺钉 GB/T 75 M5×25表示开槽长圆柱端紧定螺钉，螺纹规格d=M5，公称长度l=25mm1型六角螺母A和B级（GB/T 61702000）螺母 GB/T 6170 M12表示A级1型六角螺母，螺纹规格D=M121型六角开槽螺母A和B级（GB/T 61782000）螺母 GB/T 6178 M16表示A级1型六角开槽螺母，螺纹规格D=M16平垫圈A级（GB/T 97.1

39、2002）垫圈 GB/T 87.1 12140HV表示A级平垫圈，公称尺寸（螺纹规格）d=12mm，性能等级为140HV级标准型弹簧垫圈（GB/T 931987）垫圈 GB/T 93 20表示标准型弹簧垫圈，规格（螺纹大径）为20mm 11.1.3 知识总结常用螺纹紧固件及连接图画法螺纹紧固件连接的基本形式有螺栓连接、双头螺柱连接和螺钉连接，如图5.7所示。图5.7 螺纹紧固件连接1. 螺栓连接螺栓用来连接两个不太厚并能钻成通孔的零件，并与垫圈、螺母配合进行连接，如图5.7（a）所示。（1）螺栓连接中的紧固件画法 螺栓连接的紧固件有螺栓、螺母和垫圈，紧固件一般用比例画法绘制。所谓比例画法就是以

40、螺栓上螺纹的公称直径为主要参数，其余各部分结构尺寸均按与公称直径成一定比例关系绘制，其尺寸比例关系如图5.8所示。图5.8 螺栓、螺母和垫圈的比例画法（2）螺栓连接的画法用比例画法画螺栓连接的装配图时，应注意以下几点：1）两零件的接触表面只画一条线，并不得加粗。凡不接触的表面，不论间隙大小，都应画出间隙（如螺栓和孔之间应画出间隙）。2）剖切平面通过螺栓轴线时，螺栓、螺母、垫圈可按不剖绘制，仍画外形。必要时，可采用局部剖视。3）两零件相邻接时，不同零件的剖面线方向应相反，或者方向一致而间隔不等。4）螺栓长度L12垫圈厚度螺母厚度（0 .30.4）d ，选取与估算值相近的标准长度值作为L值。5）

41、被连接件上加工的螺栓孔直径稍大于螺栓直径，取1.1d。螺栓连接的比例画法如图5.9所示。图5.9 螺栓连接比例画法2. 双头螺柱连接当两个被连接件中有一个很厚，或者不适合用螺栓连接时，常用双头螺柱连接。双头螺柱两端均加工有螺纹，一端与被连接件旋合，另一端与螺母旋合，如图5.7（b）所示。常见的双头螺柱连接的紧固件有螺柱、螺母和弹簧垫圈；双头螺柱连接的比例画法见图5.11所示，绘制双头螺柱的装配图时应注意以下几点：（1）旋入端的螺纹终止线应与结合面平齐，表示旋入端已经拧紧。（2）旋入端的长度bm要根据被旋入件的材料而定，被旋入端的材料为钢时，bm = 1d ；被旋入端的材料为铸铁或铜时，bm =

42、 1.25d1.5d ；被连接件为铝合金等轻金属时，取bm = 2d。（3）旋入端的螺孔深度取bm0.5d，钻孔深度取bmd。（4）螺柱的有效长度L垫圈厚度螺母厚度（0.30.4）d，然后选取与估算值相近的标准长度值作为L值。图5.10 双头螺柱连接比例画法3. 螺钉连接螺钉连接一般用于受力不大又不需要经常拆卸的场合，如图5.7（c）所示。用比例画法绘制螺钉连接，其旋入端与螺柱相同，被连接板的孔部分画法与螺栓相同，被连接板的孔径取1.1d。螺钉的有效长度L=bm，并根据标准校正。画图时注意以下两点：（1）螺钉的螺纹终止线不能与结合面平齐，而应画在被连接板的范围内。（2）具有沟槽的螺钉头部，在主

43、视图中应被放正，在俯视图中规定画成45°倾斜。螺钉连接的比例画法见图5.11所示图5.11 螺钉连接的比例画法10.1.6随堂练习操作提示：按长、宽、高三个方向标注定形、定位尺寸，如图10-27所示，箱盖前后对称，左右除长方形凸台和加油孔外也基本对称，所以在长度和宽度方向均以对称平面为基准，在俯视图上标注出四个沉孔的中心距90和102，由于长方形凸台偏居左方，因此标注凸台对称面的定位尺寸25，再以凸台对称面为辅助基准，标注螺孔的定位尺寸30和50，加油孔尺寸20和40；箱盖底面与箱体接触，因此高度方向的设计和测量基准均为底面，由此标注出箱盖高度8，凸台高度10和箱盖内面高度3。11.

44、4 叉架类零件设计11.2.1案例介绍及知识要点支架如图10-28b所示，它由空心半圆柱带凸耳的安装部分、“T”型连接板和支承轴的空心圆柱等构成。图10-9曲轴活塞连杆机构知识点² 创建运动付旋转副、滑动副。11.2.1设计理念(1) 由于安装基面与连接板倾斜，考虑该件的工作位置可能较为复杂，故将零件按放正位置摆放，选择最能反映零件各部分的主要结构特征和相对位置关系的方向设计，即零件处于连接板水平、安装基面正垂、工作轴孔铅垂位置。(2) 选择安装基面、工作轴孔轴线、零件的对称面等作为尺寸基准，如图10-33所示。支架长度方向以支承轴孔的轴线为基准，标注尺寸115、23；高度方向以零件

45、的基本对称面为基准，标注尺寸55、角度定位45°；宽度方向以前后对称面为基准标注尺寸64。图10-3310.2.2 操作步骤1. 打开文件 打开文件“crankshaft_piston”。2. 启动NX运动仿真模块选择【开始】【运动仿真】命令，出现【运动仿真导航器】，并显示代表装配主模型的单个节点。选择装配主模型节点，单击MB3，选择【新建仿真】命令，出现【环境】对话框，在【分析类型】组中，选择【动力学】单选按钮，在【组件选项】组中，选择【基于组件的仿真】复选框，默认名字为motion_1，并自动加运动仿真导航器窗口。3. 创建连杆(1) 单击【运动】工具栏上的【连杆】按钮，出现【连

46、杆】对话框，选择支撑块Engineblock，在【质量属性选项】下列列表中选择【自动】选项，在【设置】组中，选中【固定连杆】复选框，【名称】改为“Engineblock”，单击【应用】按钮。(2) 选择活塞poston，在【设置】组中，取消【固定连杆】复选框，【名称】改为“poston”，单击【应用】按钮。(3) 选择连杆conrod，【名称】改为“conrod”，单击【应用】按钮。(4) 选择曲柄crankshaft，【名称】改为“crankshaft”，单击【确定】按钮，退出【连杆】对话框。4. 创建运动副(1) 单击【运动】工具栏上的【运动副】按钮，出现【运动副】对话框，打开【定义】选项

47、卡，在【类型】下拉列选中选择【旋转副】选项，在【操作】组中，激活【选择连杆】，选择曲柄crankshaft，【指定原点】选择曲柄轴的中心，【指定方位】选择平行于轴线方向，【名称】为J002，如图10-5所示，选择【驱动】选项卡，在【旋转】组，选择【恒定】选项，在【初速度】文本框输入60，如图10-10所示，单击【应用】按钮。图10-10创建运动副(2) 在【操作】组中，激活【选择连杆】，选择曲柄crankshaft，【指定原点】选择曲柄轴的中心，【指定方位】选择平行于轴线方向，在【基本】组中，选中【啮合连杆】选项，激活【选择连杆】，选择连杆conrod，【指定原点】选择连杆的中心，【指定方位】

48、选择平行于轴线方向，【名称】为J003，如图10-11所示，单击【应用】按钮。 图10-11创建运动副(3) 在【操作】组中，激活【选择连杆】，选择连杆conrod，【指定原点】选择连杆的中心，【指定方位】选择平行于轴线方向，在【基本】组中，选中【啮合连杆】选项，激活【选择连杆】，选择活塞poston，【指定原点】选择活塞的中心，【指定方位】选择平行于轴线方向，【名称】为J004，如图10-12所示，单击【应用】按钮。图10-12创建运动副(4) 在【类型】下列列表中选择【滑动副】选项，在【操作】组中，激活【选择连杆】，选择活塞poston，【指定原点】选择活塞的中心，【指定方位】选择平行于轴

49、线方向，在【基本】组中，选中【啮合连杆】选项，激活【选择连杆】，支撑块Engineblock，【指定原点】选择支撑块的中心，【指定方位】选择平行于轴线方向，【名称】为J005，如图10-13所示，单击【确定】按钮。 图10-13创建运动副5. 新建解算方案单击【运动】工具栏上的【解算方案】按钮，出现【解算方案】对话框，在【解算方案类型】组中，在【解算方案类型】下拉列表中选择【常规驱动】选项，在【分析类型】下拉列表中选择【运动学/动力学】选项，设置【时间】为6，【步数】为50，选中【通过按“确定”进行解算】选项，其余选项默认，单击【确定】进行求解。6. 动画演示 在【运动仿真】工具栏单击【动画】

50、命令，打开【动画】对话框，单击【动画控制】按钮，演示运动仿真，观察各部件之间的运动。7. 保存并关闭所有文件。10.2.3 知识总结运动副(一)为一个运动机构指定各部分的连杆后，并不能使机构运动，此时的连杆是相互独立的，必须为连杆与连杆指定一定的运动关系，即运动副。创建运动副的过程可看为减少机构各部件自由度的过程。当运动副创建之后，运动副会限制每个连杆六个自由度中的一个或几个，达到使连杆按照既定的运动轨迹运动的目的。【运动副】对话框选项说明：【指定原点】：指定运动副在连杆上的位置，旋转副的原点是指连杆与连杆或者连杆与机架连接的关键点，连杆将在此点与连杆或机架绕轴旋转。【指定方位】：指定运动副在

51、连杆上的方向，旋转副的方向指的是连杆旋转的轴的方向，连杆方位可以按照右手螺旋法则进行自定义和编辑。【显示比例】：运动副符号在图形区所显示的大小比例。【名称】：为每个运动副指定不同的名称以保存设计意图。【驱动】：为运动副指定一个运动方法，使该运动副成为主动件。可以添加驱动的运动副为：旋转副，滑动副，圆柱副。【恒定】：给运动副添加一个恒定的驱动。主要用于旋转驱动、线性驱动和二者的结合的情况。【简谐】：给运动副添加一个跟位移成正比所受的力，并且总是指向平衡位置。它是一种周期性运动。【函数】：给运动副添加一个一般的驱动，这个驱动是根据方程而变化。函数驱动可以精确地控制连杆在某一时间段的运动轨迹。【关节

52、运动】：用于连杆精确地分步运动。通过计算设定关节运动的每步的步长和步数参数，可以很精确的找到机构的特殊位置。1. 旋转副旋转副可以实现两个相连接件绕同一轴作相对的转动，旋转副分两种：一种为一个连杆绕着固定在机架上的轴旋转，如图10-14所示；另一种是两个连杆绕着同一个轴作相对旋转，如图10-15所示。旋转副对连杆约束5个自由度，但在旋转副的轴线方向对连杆没有自由度的约束。 图10-14固定旋转副 图10-15 相对运动旋转副2. 滑动副滑动副可以实现两个相连接件互相接触并保持着相对的滑动，滑动副分两种：一种是两个连杆做相对的滑动，如图10-16所示；另一种是一个连杆在静止的表面上做滑动，比如：

53、箱子在轨道上的滑动，如图10-17所示。滑动副对连杆约束5个自由度，只允许两个连杆沿着一条轴线相互移动。 图10-16 相对滑动副 图 10-17 固定滑动副3. 柱面副柱面副可以实现两个连杆沿着一条轴线滑动和旋转运动，柱面副有两种：一种是两个连杆做相对的滑动和旋转运动，如图10-18所示；另一种是一个连杆在静止的表面上做滑动和旋转运动，如图10-19所示。柱面副对连杆约束4个自由度，允许连杆沿着轴线做相对的滑动和旋转运动。 图10-18 相对运动柱面副 图 10-19 固定柱面副4. 螺旋副的介绍螺杆副实现了一个连杆绕另一个连杆（或机架）作相对的螺旋运动，螺旋副有两种：一种是一个连杆相对于另

54、一个连杆做轴向的旋转和轴向的移动，如图10-20所示；另一种是一个连杆相对于机架做轴向的旋转和轴向的移动，如图10-21所示。螺旋副对连杆自由度的约束在使用不同的解算器时是不同的：Adams解算器：一个螺旋副对连杆约束1个自由度；RecurDyn解算器：一个螺旋副对连杆约束5个自由度。 图10-20 相对运动螺旋副 图10-21 固定螺旋副10.2.4 随堂练习创建四连杆机构 图14-16 Fourbar 11.5 箱体类零件设计11.5.1案例介绍及知识要点铣刀头座体图10-35b所示，座体大致由安装底板、连接板和支承轴孔组成。图10-22万向节运动机构知识点² 创建运动付万向节。

55、11.5.310.3.2 操作步骤1. 打开文件 打开文件“Universal joint”。2. 启动NX运动仿真模块选择【开始】【运动仿真】命令，出现【运动仿真导航器】，并显示代表装配主模型的单个节点。选择装配主模型节点，单击MB3，选择【新建仿真】命令，出现【环境】对话框，在【分析类型】组中，选择【动力学】单选按钮，在【组件选项】组中，选择【基于组件的仿真】复选框，默认名字为motion_1，并自动加运动仿真导航器窗口。3. 创建连杆(1) 单击【运动】工具栏上的【连杆】按钮，出现【连杆】对话框，选择支撑块Bracket，在【质量属性选项】下列列表中选择【自动】选项，在【设置】组中，选中【固定连杆】复选框，【名称】改为“Bracket”，单击【应用】按钮。(2) 选择Yoke_male、连接sha