第二十章 机械零件的构形与表达(一)2013

1、20.1、机械零件的概念20.2、机械零件的二维表达1、基本概念20.1、机械零件的概念2、零件与组合体的区别3、机械零件的构形分析1、基本概念机械零件： 组成机器的最小加工单元称为零件。 轴类 轮盘类 箱体类 叉架类 标准件根据零件的作用及其结构,通常分为以下几类：2)机械零件分类1、基本概念2、零件与组合体的区别组合体： 从实际物体中抽象出来的几何模型，单纯从几何角度考虑问题，分析所包含的基本几何体，组合方式等。零件： 具备一定的实际功能，同时要考虑设计、加工、安装、使用等因素。组合体组合体分析举例说明组合体与零件的区别：2、零件与组合体的区别2）倒角：装配时起导引作用；去毛刺、避免划伤人

2、手。1）铸造圆角： 工艺因素。实际零件2、零件与组合体的区别3）加油孔：润滑。4）螺栓孔：安装。2、零件与组合体的区别 5）、减少机加工面积：降低加工成本。2、零件与组合体的区别 零件不能单纯从几何角度去构形,要考虑零件在机器中的地位和作用 。结论：零件在使用、维护中有哪些因素要考虑等。 在零件设计的实际过程中，除了考虑上述问题外，还应考虑强度、刚度和经济性等问题。进行零件构形设计必须了解：零件的形状与其加工过程、加工方法有何关系。零件之间通常有哪些装配关系。2、零件与组合体的区别3、机械零件的构形分析1) 零件的组成部分分析 尽管零件的形状各式各样，但大体上总可以把它们分成三大组成部分：工作

3、部分：使零件满足一定的功能要求 安装部分：与其它零件联接、装配。连接部分：连接工作部分和安装部分。 （1）箱体类零件 齿轮泵泵体 3、机械零件的构形分析（2）叉架类零件支架工作部分安装部分连接部分3、机械零件的构形分析（3）轮盘类零件齿轮3、机械零件的构形分析安装部分（装轴承）工作部分其余可看作连接部分（4）轴类零件齿轮轴3、机械零件的构形分析1、零件图的作用与内容2、零件图的视图选择7、零件的表面粗糙度20.2、机械零件的二维表达4、典型零件的视图表达5、零件的结构工艺性在零件图上的体现6、零件图的尺寸标注3、画零件图的步骤和方法零件图: 表达零件的图样称为零件图。理论基础：正投影法（1）零

4、件图的作用: 零件图是制造和检验零件的依据。零件图是设计部门提交给生产部门的重要技术文件。 1、零件图的作用与内容（2）零件图的内容:（a） 一组视图：表达零件的结构形状。（b）完整的尺寸：确定各部分的大小和位置。（c）技术要求：加工、检验达到的技术指标。（d） 标题栏：零件名称、数量、材料及必要签署。1、零件图的作用与内容例1：轴套零件一个视图即可 1025 182、零件图的视图选择问题：为什么需要进行视图选择？2、零件图的视图选择例2：柱塞泵泵体：一组视图 应具体分析需表达的零件，采用的视图表达方案。结论： 零件的表达方案取决于零件的功用及结构形状，因零件而异。2、零件图的视图选择(a)完

5、全: 零件各部分的结构、形状及其相对位置表达完全且唯一确定。(b)正确: 视图之间的投影关系及表达方法要正确。(c)清楚: 所画图形要清晰易懂。（1）视图选择的要求:对“语言”的要求：确切、清晰、简练。视图选择2、零件图的视图选择(a) 分析零件（2）视图选择的方法及步骤 功用： 零件的作用及工作原理；各部分结构的作用；零件在机器或部件中的工作位置和安装形式。加工方法： 零件在各加工工序中的加工位置。 零件结构：零件的内外结构形状特征。 2、零件图的视图选择主视图是零件图的核心。(b)选主视图零件的安放位置：投射方向：加工位置（轴、盘类）工作位置(支架、壳体类）清楚地表达零件的形状、结构特征及

6、各结构之间的相互位置关系 。2、零件图的视图选择需要确定工作位置:零件在机器中安装和工作的位置。主视图的位置和工作位置一致，便于想象零件的工作状况，有利于阅读图样。轴承座功用图端盖 轴承齿轮轴轴承座轴承座2、零件图的视图选择加工位置：零件加工时在机床上的装夹位置。 主视图的位置和加工位置一致，加工时，看图方便，可减少差错。 加工轴工件旋转车床车刀移动2、零件图的视图选择投射方向： 选择投射方向时，应使主视图最能反映零件的形状特征，即在主视图上尽量多的反映出零件内外结构形状及它们之间的相对位置关系。举例：2、零件图的视图选择(c)选其它视图 首先考虑表达主要形体的其它视图，再补全次要形体的视图。

7、做到：表达完整，唯一确定。(d)方案优化在多种方案中比较，择优。进一步做到：易于读懂。2、零件图的视图选择零件视图方案选择举例：放气机构阀盖2、零件图的视图选择（1） 分析零件：工作原理 2、零件图的视图选择航空发动机的喘振（压气机的喘振）影响发动机的性能, 甚至造成发动机的严重损坏，危害性大喘振指非正常工况下气流沿压气机轴线方向发生的低频率、高振幅的气流振荡现象。解决方案之一：使用放气系统放气阀盖（1） 分析零件：工作原理 高压油放气口渗漏油排放口2、零件图的视图选择分析零件：各部分结构、功用工作部分：容纳支承弹簧、活塞轴。与阀体联接部分2、零件图的视图选择与出油管联接部分分析零件：各部分结

8、构、功用2、零件图的视图选择机加工面：保证与螺纹联接件有良好接触。去除多余金属。分析零件：各部分结构、功用2、零件图的视图选择铸造圆角壁厚均匀2、零件图的视图选择分析零件：各部分结构、功用斜面：给管子让出空间。2、零件图的视图选择分析零件：各部分结构、功用(5)(2)选主视图：备选方案(6)2、零件图的视图选择(4)(1)(2)(3)视图？剖视？根据工作位置：轴线水平根据结构层次：确定投影方向垂直于轴线2、零件图的视图选择(3)选其他视图 左视图：表达阀盖与阀体的联接部分。右视图：出油孔与主体相对位置。二者协调：确定各自的表达重点。2、零件图的视图选择主视图外形局部视图：进一步表达出油孔。局部

9、剖视：表达斜面。2、零件图的视图选择局部剖视：表达连接孔。断面图：进一步表达出油孔。2、零件图的视图选择方案1： 完全、正确；但零乱，整体形象差，不利于读图2、零件图的视图选择方案2：在表达完全、正确的基础上，做到易于读懂（4)方案优化2、零件图的视图选择关于选择主视图问题的进一步的讨论： 选主视图的原则要视零件的结构特点灵活运用，不可一概而论。2、零件图的视图选择齿轮泵泵体主视图选择：剖视（符合“一般”原则）。2、零件图的视图选择电磁阀体主视图选择：剖视（符合“一般”原则）2、零件图的视图选择另一例：齿轮泵泵体2、零件图的视图选择主视图选择选外形。（不符合“一般”原则）2、零件图的视图选择二

10、个方向均可，各有表达侧重点，有待与其他视图配合。蜗轮减速箱箱体 2、零件图的视图选择 例如画端盖的零件图（1）画图前的准备（a）了解零件的用途、结构特点、材料及相应的加工方法。（b）分析零件的结构形状，确定零件的视图表达方案。（2）画图方法和步骤：（a）定图幅 根据视图数量和大小,选择适当的绘图比例，确定图幅大小。3、画零件图的步骤和方法（c）布置视图 根据各视图的轮廓尺寸，画出确定各视图位置的基线。（b）画出图框和标题栏 画图基线包括:标 题 栏图框图幅对称线、轴线、某一基面的投影线。注意：各视图之间要留出标注尺寸的位置。3、画零件图的步骤和方法（d）画底稿 先定位置，后定形状；步骤：按投影

11、关系，逐个画出各个形体。先画主要轮廓，后画细节。3、画零件图的步骤和方法（e）描粗 检查无误后，描粗并画剖面线。 标注尺寸、表面粗糙度、尺寸公差等，填写技术要求和标题栏。4 49926263434505075759292626252521:101:102 212.512.53.23.23.23.26.36.36.36.3其余其余未注圆角未注圆角R3R3标标 题题 栏栏（f）完成零件图3、画零件图的步骤和方法（1）轴类零件（a） 分析形体、结构 由于轴上零件的固定及定位要求，其形状为阶梯形，并有键槽。（b）选择主视图（c） 选择其它视图用断面图表达键槽结构投射方向:安放位置：加工位置，水平放置。

12、4、典型零件的视图表达（2）轮盘类零件：以端盖为例（a） 分析形体、结构（b） 选择主视图（c）选择其它视图 轮盘类零件主要由不同直径的同心圆柱面所组成，其厚度相对于直径小得多，成盘状，周边常分布一些孔、槽等。通常采用全剖视图。 用左视图表达孔、槽的分布情况。安放位置：符合加工位置，轴线水平放置。投射方向：垂直于轴线A4、典型零件的视图表达4 49926263434505075759292626252521:101:102 212.512.53.23.23.23.26.36.36.36.3其余其余未注圆角未注圆角R3R3标标 题题 栏栏4、典型零件的视图表达（3）支架类零件轴承座（a） 分析零

13、件功用：支承轴及轴上零件。结构：分析四部分主要形体的相对位置关系。形体：轴承孔、底板、支撑板、肋板等。支撑板外侧及肋板左右两面与轴承孔外表面相交等。轴承孔肋 板支撑板底 板装油杯孔螺钉孔轴承座功用图端盖 轴承齿轮 轴轴承座轴承座4、典型零件的视图表达（b）选择主视图 零件的安放位置轴承座的工作位置。 投射方向主视图 主视图表达了零件的主要部分：轴承孔的形状特征，各组成部分的相对位置，三个螺钉孔，凸台也得到了表达。4、典型零件的视图表达（c） 选其它视图 C向局部视图表达上面凸台的形状。视图方案一 选择移出断面表达支撑板断面及肋板断面的形状。CCAABBDDBBAA还需选择什么视图呢？ 选全剖的

14、左视图,表达轴承孔的内部结构及肋板形状。 选择 D向视图表达底板的形状。4、典型零件的视图表达4、典型零件的视图表达（d）方案比较、优化视图方案二: 将方案一的主视图和左视图位置对调。 俯视图前后方向较长，图纸幅面安排欠佳。 俯视图选用BB剖视表达底板与支撑板断面及肋板断面的形状。 C向局部视图表达上面凸台的形状。BCCAAAAB4、典型零件的视图表达视图方案三俯视图采用B-B剖视图，其余视图同方案一。比较分析三个方案后，得出结论：选第三个方案较好（4）箱体类零件： 以蜗轮减速箱箱体为例4、典型零件的视图表达方案一 向主视图用全剖视图俯、左视图均采用半剖视图，兼顾内、外形表达。左视图用简化画法

15、表达前、后端面螺孔分布情况。“C向”局部视图采用简化画法表达安装部分底板的凹槽。4、典型零件的视图表达方案二向向向六个视图和剖视图以及一个重合剖面图。整个方案视图数量较多，显得零散，不够简便。 4、典型零件的视图表达方案三 向向主、左视图分别采用全剖视图和局部剖视图，清楚地表达了箱体的内腔结构俯视图采用半剖视图，进一步表达箱体的内腔结构，其中虚线表达安装部分底板的凹槽，节省了一个局部视图。 4、典型零件的视图表达5、零件的结构工艺性在零件图上的体现零件图上应反应加工工艺对零件结构的各种要求（1）铸造圆角过渡线 铸造圆角使得铸件表面相贯线变得不明显，为区别不同表面，以过渡线的形式画出（a）两个不

16、等径的圆柱面相交（b）两等直径圆柱相交切点附近断开 铸造圆角（c）平面与平面、平面与曲面过渡线画法A过渡圆弧与A处圆角弯向一致5、零件的结构工艺性在零件图上的体现 当斜度较大时，应在图中表示出来，其它视图允许只按小端画出。（2）拔模斜度 铸造用木模通常为13；金属模用手工造型时12；用机械造型时为0.51绘制零件图时，拔模斜度在图上一般不必画出，而在技术要求中用文字说明 5、零件的结构工艺性在零件图上的体现加工制造零件所需的全部尺寸。零件表面的粗糙度要求。 有关零件在加工、检验过程中应达到的其他一些技术指标，如材料的热处理要求等，通常作为技术要求写在标题栏上方的空白处。 在零件图上需标注如下内

17、容：尺寸公差和形状位置公差。6、零件图的尺寸标注图形确定零件结构形状、尺寸确定零件大小（1）零件图尺寸标注的要求6、零件图的尺寸标注正确、完整、清晰、合理（a）正确选择尺寸基准（b）标注尺寸要考虑加工、测量、装配的要求（c）标注尺寸要考虑设计要求（2）满足合理性的措施 （3）具体事项6、零件图的尺寸标注6、零件图的尺寸标注6、零件图的尺寸标注 工艺基准长度基准高度、宽度基准 长度辅助基准 标注合理 按尺寸36mm定退刀槽的位置, 加工退刀槽尺寸4mm 用车刀加工18mm的外圆和轴端倒角加工退刀槽加工外圆C、标注尺寸应符合加工顺序6、零件图的尺寸标注标注不合理标注合理 标注不合理尺寸C不便于测量

18、 A、C便于测量D、标注尺寸应便于测量 6、零件图的尺寸标注 标注不合理三个非加工面B、C和D都与加工面A有联系,那么在加工A面时,就很难同时保证三个联系尺寸8,34和42的精度标注合理 沿铸件的高度方向有三个非加工面B、C 和D，其中只有B 面与加工面A有尺寸8的联系，是合理的E、同一个方向只能有一个非加工面与加工面联系6、零件图的尺寸标注1.调 质 220-250HB；2.未 注 圆 角 R1。技 术 要 求数 量比 例审 核 主 轴制 图图 号材 料（ 校 名 ）高 度 方 向 尺 寸 基 准宽 度 方 向 尺 寸 基 准长 度 方 向 主要 尺 寸 基 准6、零件图的尺寸标注（a）轴类

19、举例（4）典型零件选尺寸基准及标注：轴类、轮盘类、叉架类、箱体类轴向主要基准A 设计基准 高度、宽度方向基准 设计基准工艺基准 轴向辅助基准B 工艺基准轴、套类零件的尺寸基准6、零件图的尺寸标注6、零件图的尺寸标注6、零件图的尺寸标注（b）轮盘类6、零件图的尺寸标注6、零件图的尺寸标注6、零件图的尺寸标注轴向以左端面为设计基准，右端面为辅助基准6、零件图的尺寸标注6、零件图的尺寸标注（c）叉架类6、零件图的尺寸标注工艺基准E 长度基准 BD 高度基准宽度基准 ABCDABCD6、零件图的尺寸标注（d）箱体类6、零件图的尺寸标注联轴器壳体该回转轴为长度基准。对称面为宽度基准支撑面为高度基准上端面

20、为高度方向辅助基准联轴器尺寸标注分析6、零件图的尺寸标注6、零件图的尺寸标注7、表面粗糙度的概念及其注法（1）表面粗糙度的概念 表面粗糙度是指零件的加工表面上具有的较小间距和峰谷所形成的微观几何形状误差。（2）评定表面粗糙度的参数 轮廓算术平均偏差Ra 微观不平度十点高度Rz 轮廓最大高度Ry优先选用轮廓算术平均偏差RaL L（3）轮廓算术平均偏差RaR Ra a= = y(x) dx y(x) dx1 1L L0 0L LR Ra a= = y yi i1 1L Li=1i=1n n 近似为:YX X7、表面粗糙度的概念及其注法（4）微观不平度十点高度RzL Ly yp1p1y yp2p2y

21、 yp3p3y yp4p4y yp5p5y yv4v4y yv1v1y yv2v2y yv3v3y yv5v5yypipiyyvivii=1i=1i=1i=15 55 5Rz=Rz=5 5Ypi最大轮廓峰高Yvi最大轮廓谷深（3）轮廓最大高度RyL LR Rp pR Ry yR Rm mY YX XY YX X7、表面粗糙度的概念及其注法（5）表面粗糙度代（符）号及其注法(a)表面粗糙度代号表面粗糙度代号表面粗糙度符号表面粗糙度参数其它有关规定7、表面粗糙度的概念及其注法7、表面粗糙度的概念及其注法（b）表 面 粗 糙 度 符 号用任何方法获得的表面（单独使用无意义）用去除材料的方法获得的表面

22、用不去除材料的方法获得的表面横线上用于标注有关参数和说明符 号 意义及说明表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求7、表面粗糙度的概念及其注法（c）表面粗糙度参数:表面粗糙度参数的单位是 m。 注写Ra时，只写数值; 注写Rz、Ry时，应同时注出Rz、Ry和数值。例如：3.2 用任何方法获得的表面, Ra的上限值为3.2 m。 只注一个值时，表示为上限值；注两个值时，表示为上限值和下限值。3.21.6 用去除材料的方法获得的表面, Ra的上限值为3.2 m，下限值为1.6 m。Ry3.2 用任何方法获得的表面, Ry的上限值为3.2 m。7、表面粗糙度的概念及其注法 用去除材料的方法获得的表面,

23、Ra的上限值为3.2 m，加工方法为铣制。铣3.23.2max1.6min 用去除材料的方法获得的表面, Ra的 最大值为3.2 m，最小值为1.6 m。（a） 当标注上限值或上限值与下限值时，允 许实测值中有16%的测值超差。（b）当不允许任何实测值超差时，应在参数 值的右侧加注max或同时标注max和min。例如：（6）说明：7、表面粗糙度的概念及其注法(7) 表面粗糙度代(符号)在图样上的标注方法 在同一图样上每一表面只注一次粗糙度代 号，且应注在可见轮廓线、尺寸界线、引 出线或它们的延长线上，并尽可能靠近有 关尺寸线。 当零件的大部分表面具有相同的粗糙度要 求时，对其中使用最多的一种，

24、代（符） 号，可统一注在图纸的右上角。并加注 “其余”二字。7、表面粗糙度的概念及其注法 在不同方向的表面上标注时，代号中的数 字及符号的方向必须下图的规定标注。 代号中的数字方向应与尺寸数字的方向 一致。 符号的尖端必须从材料外指向表面。 7、表面粗糙度的概念及其注法(8)标注示例7、表面粗糙度的概念及其注法(9)Ra数值选用精加工:磨、镗、拉、抛光非配合面：螺栓光孔、倒角、静配合面：端盖与箱体端面接触动配合面：轴承与转轴接触7、表面粗糙度的概念及其注法 外圆柱表面的加工方法及加工精度序号加 工 方 法经济精度经济粗糙度Ra适 用 范 围1粗车IT111312.550适用于淬火钢以外的各种金

25、属2粗车-半精车IT8103.26.33粗车-半精车-精车IT780.81.64粗车-半精车-精车-滚压（或抛光）IT7800.250.25粗车-半精车-磨削IT780.40.8主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜加工有色金属6粗车-半精车-粗磨-精磨IT670.10.47粗车-半精车-粗磨-精磨-超精加工（或轮式超精磨）IT500.120.18粗车-半精车-精车-精细车（金刚车）IT6700.250.4主要用于要求较高的有色金属加工9粗车-半精车-粗磨-精磨-超精磨（或镜面磨）IT5以上000.6 00.25极高精度的外圆加工10粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨IT5以上000.6 0.1

26、7、表面粗糙度的概念及其注法 在图样上，从标注表面光洁度、表面粗糙度到现在的标注表面结构参数经历了三个不同阶段，表面粗糙度标注也更新了3个版本（8393、932006、2006到目前）。 新标准GB/T 1312006产品几何技术规范（ GPS ) 技术产品文件中表面结构的表示法GPS概述 GPS是产品几何技术规范（Geometrical Product Specification and Verification）的简称。它是所有几何产品的几何量技术规范，覆盖了从宏观到微观的产品几何特征，涉及从产品开发、设计、制造、验收、使用以及维修、报废等产品生命周期的全过程。它是一套关于产品几何参数的完

27、整技术标准体系，包括工件尺寸、几何形状和位置以及表面特征等诸方面的标准。表面结构的图样表示法 GB/T 131 -2006新标准是等同采用了ISO 1302: 2002 产品几何技术规范（GPS） 技术产品文件中表面结构的表示法而制定的，它规定了在技术产品文件中表面结构的标注规则，在表面结构技术领域建立了一个比旧标准更加完善、更加明确、更加先进的图样标注体系。表面结构: 表面粗糙度、 表面波纹度、 表面缺陷、 表面纹理 表面几何形状的总称。基准线LnLLLL（1）表面粗糙度形成 零件经过加工，在其表面形成许多高低不平的凸峰和凹谷，这种峰和谷所组成的微观几何形状误差称为表面粗糙度。 表面粗糙度与加工方法、刀刃形状和切削用量等各种因素都有密切关系。是评定零件表面质量的一项重要技术指标，对零件的配合、耐磨性、抗腐蚀性以及密封性等有显著影响，是零件图中不可缺的一项技术指标。零件表面所具有的微小峰谷的不