机械结构设计基础

1、机械结构设计基础王宏江常用金属材料与非金属材料钢钢 号应 用 举 例说 明Q195(Al，B1) 受轻载荷机件、铆钉、螺钉、垫片、外壳、焊件Q25l-A(A2)受力不大的铆钉、螺钉、轴、轮轴、凸轮、焊件、渗碳件Q235-A(A3)螺栓、螺母、拉杆、连杆、楔、轴、焊件Q235-B(C3)金属构造物中一般机件、拉杆、轴、焊件Q255-A(A4)重要的螺钉、拉杆、钩、楔、连杆、轴、销、齿轮Q275(C5)键、牙嵌离合器、链板、闸带、受大静载荷的齿轮、轴08F可塑性好的零件：管于、垫片、渗碳件10拉杆、卡头、垫片、焊件15渗碳件、紧固件、冲模锻件、化工贮器20杠杆、轴套、钩、螺丝钉、渗碳件与氰化件25

2、轴、辊子、连接器、紧固件中的螺栓、螺母30曲轴、转轴、轴销、连杆、横梁、星轮35曲轴、摇杆、拉杆、键、销、螺栓40齿轮、齿条、链轮、凸轮、轧辊、曲柄轴45齿轮、轴、联轴器、衬套、活塞销、链轮50活塞杆、轮轴、齿轮、不重要的弹簧55齿轮、连杆、扁弹簧、轧辊、偏心轮、轮圈、轮缘60叶片、弹簧30Mn螺栓、扛杆、制动板40Mn用于承受疲劳载荷零件：轴、曲轴、万向联铀器50Mn用于高负荷下耐磨的热处理零件：齿轮、凸轮、摩擦片60Mn弹簧、发条Q表示屈服点，数字表示屈服点数值，A、B等表示质量等级。括号内表示旧标准牌号碳素结构钢分类名称含锰量0.701.2的优质碳素钢优质碳素结构钢数字表示钢中平均含碳量

3、的万分数，例如“45”表示平均含碳量为0.45%。序号表示抗拉强度、硬度依次增加，延伸率依次降低常用金属材料与非金属材料钢钢 号应 用 举 例说 明15Cr渗碳齿轮、凸轮、活塞销、离合器20Cr较重要的渗碳件30Cr重要的调质零件：齿轮、轮轴、摇杆、螺栓40Cr较重要的凋质零件：齿轮、进气阎、辊子、轴45Cr强度及耐磨性高的轴、齿轮、螺栓18CrMnTi汽车上重要渗碳件：齿轮30CrMnTi汽车拖拉机上强度特高的渗碳齿轮40CrMnTi强度高、耐磨性高的大齿轮、主轴ZG230-450机座、箱体、支架ZG310-570齿轮、飞轮、机架分类名称“ZG”表示铸钢，数字表示屈服点及抗拉强度铸钢铬钢铬锰

4、钛钢合金结构钢前面两位数字表示钢中合碳量的万分数；合金元素以化学符号表示；合金元索含量小于15时仅注出元素符号合金结构钢常用金属材料与非金属材料铸铁名称牌号硬度应用举例说明HT100114-173机床中受轻负荷磨损无关重要的铸件，如托盘、把手、手轮等HT150132-197承受中等弯曲应力，摩擦面间压强高于500kPa的铸件，如机床底座、工作台、汽车变速箱、泵体、阀体、阀盖等HT200151-229承受较大弯曲应力要求保持气密性的铸件如机床立柱、刀架、齿轮箱体、床身、液压缸、泵体、阀体、皮带轮、轴承盖等HT250180-269承受较大弯曲应力要求保持气密性的铸件如气缸套、齿轮、机床床身、立柱、

5、齿轮箱体、液压缸、阀体等HT300207-313承受高弯曲应力、拉应力、要求高度气密件的铸件如高压油缸、阀体等HT350238-357轧钢滑板、炼焦柱塞等QT900-2280-360具有高强度、耐磨件、较高的弯曲疲劳强度，用于制造内燃机中的凸轮、拖拉机的齿轮、汽车中的螺旋锥齿轮等QT800-2245-335QT700-2225-305QT600-3190-270QT500-7170-230QT450-10 160-200QT400-15 130-180QT400-18 130-180韧性高，低温性能好且有一定的耐蚀性用于制作汽车拖拉机中的轮毂、壳体、离合器拨叉等球墨铸铁“QT”球墨铸铁代号。其

6、后第一组数字表示抗拉强度(单位为MPa)，第二组数字表示延伸率()“HT”灰铸铁代号。其后数字表示抗拉强度(单位为MPa）灰铸铁具有较高强度、耐磨性及一定的韧性。用于制作机床的轴、空压机、缸体、缸套等具有中等强度和韧性，用于制作内燃机中油泵齿轮、汽轮机的中汽缸隔板、水轮机阀门体等常用金属材料与非金属材料有色金属及合金常用金属材料与非金属材料有色金属及合金常用金属材料与非金属材料工程塑料常用的热处理和表面处理常用的热处理和表面处理金属表面处理工艺 机械制图断面图画法 移出断面的轮廓线用粗实线绘制，应尽量配置在剖切符号或剖切平面迹线的延长线上(图a) 重合断面的轮廓线用细实线绘制，当视图中的轮廓线

7、与重合断面的图形重叠时，视图中的轮廓线仍应连续画出，不可间断(图g、h) 机械制图简化表达 在装配图中，可用粗实线表示带传动中的带；用细点画线表示链传动中的链。必要时，可在粗实线或细点画线上绘制出表示带类型或链类型的符号 机械制图锥度表示方法标注用特征参数图 例fD,C,L fd,C,L 机械制图锥度表示方法fdx,C,Lx，L 标准圆锥 尺寸标注简化注法 各类孔可采用旁注和符号相结合的方法标注 尺寸标注简化注法 滚花可采用左图(简化后)的方法标注 尺寸标注简化注法 在不致引起误解时，零件图中的倒角可以省略不画，其尺寸也可简化标注 尺寸标注简化注法 对于锪平孔，也可采用简化标注常用螺纹的标记方

8、法 螺纹类别特征 代号普通螺纹M小螺纹S梯形螺纹Tr锯齿形螺纹B米制锥螺纹ZM60圆锥管螺纹NPT非螺纹密封的G管螺纹用螺纹圆锥外螺纹R密封的圆锥内螺纹Rc管螺纹圆柱内螺纹Rp自攻螺钉用螺纹ST螺纹表示法 普通螺纹梯形螺纹 螺纹表示法管螺纹普通螺纹副 螺纹表示法米制锥螺纹管螺纹副 齿轮件画法 圆轮齿轮圆锥齿轮齿条 蜗轮链轮 齿轮件画法花键及花键联结的画法和标注 矩形花键的画法与标注矩形花键联结的画法与标注 渐开线花键的画法与标注渐开线花键联结的画法与标注 画法图 例视 图剖 视 图示 意 图圆柱螺旋压缩弹 簧 截锥螺旋压缩弹 簧 圆柱螺旋拉伸弹 簧 圆柱螺旋扭转弹 簧 截锥涡卷弹簧 碟 形弹

9、簧 平面涡卷弹簧 弹簧的装配画法 中心孔符号 要 求符 号表示法示例说 明在完工的零件上要求保留中心孔 采用B型中心孔D2.5mmD18mm在完工的零件上要求保留在完工的零件上可以保留中心孔 采用A型中心孔D4mmD18.5mm在完工的零件上是否保留都可以在完工的零件上不允许保留中心孔 采用A型中心孔D1.6mmD13.35mm在完工的零件上不允许保留表面粗糙度定义评定轮廓的算术平均偏差RaRa在一个取样长度内，纵坐标值Z（x）绝均值的算术平均值 轮廓的最大高度RzRy在一个取样长度内，最大轮廓峰高Zp和最大轮廓谷深Zv之和的高度 表面粗糙度标注表面粗糙度符号、代号一般注在可见轮廓线、尺寸界线

10、、引出线或它们的延长线上。符号的尖端必须从材料外指向表面表面粗糙度代号中数字及符号的方向必须按图a、图b的规定标注，带有横线表面粗糙度符号应按图c的规定标注 表面粗糙度标注在同一图样上，每一表面一般只标注一次符号、代号，并尽可能靠近有关的尺寸线，见图a。当地位狭小或不便标注时，符号代号可以引出标注，如图d 表面粗糙度标注当零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求时，其符号、代号可在图样的右上角统一标，见e或图f。当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求时，对其中使用最多的一种符号可以统一标注在图样的右上角，并加注“其余”两字，见图a、图d 表面粗糙度标注为了简化标注方法或者标注位置受到限制时，可

11、以标注简化代号，也可采用省略的注法，但必须在标题栏附近说明这些简化符号、代号的意义 表面粗糙度标注中心孔的工作表面，键槽工作面，倒角、圆角的表面粗糙度代号，可以简化标注 表面粗糙度标注零件上连续表面及重复要素（孔、槽、齿等）的表面（图g、图h）和用细实线联接不连续的同一表面（图d），其表面粗糙度符号、代号只标注一次 表面粗糙度标注同一表面上有不同的表面粗糙度要求时，须用细实线画出其分界线，并注出相应的表面粗糙度代号和尺寸（图i） 需要规定表面粗糙度测量截面的方向时，其标注方法图j表面粗糙度标注齿轮、渐开线花键、螺纹等工作表面没有画出齿（牙）形时，其表面粗糙度代号可按图k、图m、图n的方式标注

12、需要将零件局部热处理或局部镀（涂）覆时，应用粗点划线画出其范围并标注相应的尺寸，也可将其要求注写在表面粗糙度符号长边的横线上 表面光洁度级别与表面粗糙度Ra系列值的对照 表面光洁度级别与表面粗糙度Rz系列值的对照 不同加工方法可能达到的表面粗糙度Ra值 不同加工方法可能达到的表面粗糙度Ra值不同加工方法可能达到的表面粗糙度Ra值不同加工方法可能达到的表面粗糙度Ra值不同加工方法可能达到的表面粗糙度Ra值常用加工方法可能达到的公差等级 常用Ra值的一般使用情况被测要素、基准要素的标注被测要素、基准要素的标注 项 目符 号项 目符 号项 目符 号被测要素的标注直接 理论正确尺寸 可逆要求 用字母

13、包容要求 延伸公差带 基准要素的标注 最大实体要求 自由状态(非刚性零件)条件 形位公差在图样上的标注方法 形位公差在图样上的标注方法形位公差在图样上的标注方法形位公差在图样上的标注方法形位公差在图样上的标注方法形位公差在图样上的标注方法机械结构设计机械零部件结构设计n功能要求n工作能力要求n工艺要求n材料要求n人体要求零件图的内容n一组图形：q用以正确、完整、清晰地表达零件的内、外形状和结构。包括视图、剖视图、断面图及其它规定、简化画法。n完整的尺寸：q正确、完整、清晰、合理地标注出制造、检验零件所将的全部尺寸。n技术要求：q用国家标准规定的符号、数字及文字说明零件在制造和检验过程中应达到的

14、各项技术要求，如尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度、材料的热处理与表面处理等。n标题栏：q在零件图的右下角，用于填写零件的名称、材料、重量、数量、绘图比例、图号、设汁等有关人员的签名及日期。轴轴柱塞柱塞 钻套钻套轴套类零件轴套类零件齿轮齿轮尾架端盖尾架端盖电机端盖电机端盖盘盖类零件盘盖类零件叉架类零件叉架类零件阀体阀体 支座支座 泵体泵体 箱体类零件箱体类零件主视图主视图俯视图俯视图左视图左视图C-CC-C剖面图剖面图D DE E铸造零件的工艺结构n拔模斜度：一般取1：101：50n铸造圆角：一般取R35n铸造壁厚：q为避免冷却不均匀产生内应力而造成的裂纹或缩孔铸件各部分的壁厚应尽量均匀，壁

15、厚的变化要缓慢过渡。n避免锐角连接q为防止金属局部积聚，应避免采用锐角式的倾斜筋和壁机械加工工艺结构n倒角和倒圆n退刀槽和砂轮越程槽机械加工工艺结构凸台和凹坑n重要尺寸必须直接注出重要尺寸必须直接注出，以保证设计，以保证设计要求要求。n避免注成避免注成封闭尺寸链封闭尺寸链，精度要求最低的一环不注。，精度要求最低的一环不注。n尽可能符合机械尽可能符合机械加工工序加工工序，便于，便于加工加工和和测量测量。n保证设计要求的前提下，便于保证设计要求的前提下，便于测量测量。 n标注毛坯面的尺寸时，在标注毛坯面的尺寸时，在同一方向同一方向上的上的多个毛坯面多个毛坯面，一一般只能有一个般只能有一个毛坯面毛坯

16、面与与加工面加工面有有联系尺寸联系尺寸，其他毛坯面，其他毛坯面则要以该毛坯面为基准标注。则要以该毛坯面为基准标注。n符合工艺要求。如轴承盖孔和半圆键键槽的尺寸标注符合工艺要求。如轴承盖孔和半圆键键槽的尺寸标注合理标注尺寸应注意的问题合理标注尺寸应注意的问题装配图的作用n进行机器或部件设计时，首先要根据设计要求画出装配图，用以表达机器或部件的结构和工作原理；然后根据装配图和有关参考资料，设计零件具体结构，画出各个零件图。n在生产过程中，根据装配图组织生产，将零件装配成部件和机器。n根据装配图了解机器的性能、结构、传动路线、工作原理及其安装、调整、维护和使用方法等。n装配图反映设计者的思想，因此也

17、是进行技术交流的重要文件。装配图的内容n一组视图：q用来表达装配图的结构、工作原理及各组成零件间的相互位置、装配关系、连接方式和重要零件的主要结构形状等。n必要的尺寸：q用来表达机器或部件的性能、规格、外形、大小、装配和安装所需的必要尺寸。n技术要求：q用文字或符号说明机器或部件在装配、安装、检验、调试和使用等方面的要求。n零件的序号：q在装配图中，应将各个零件技一定的顺序和方法进行编号，指明零件所在位置。n标题栏和明细栏：q在图纸的有下方应以一定的格式画出标题栏和明细栏。q标题栏是由机器或部件的名称及代号区、签字区、更改区和其它区组成；q明细栏是由零件序号、代号、名称、数量、材料、重量和备注

18、等内容组成。根据齿轮油泵装配图拆画的泵体零件图根据齿轮油泵装配图拆画的泵体零件图装配图的尺寸标注n性能(规格)尺寸n装配尺寸q配合尺寸q相对位置尺寸n安装尺寸n外形尺寸n其它重要尺寸装配图的技术要求n装配要求：q装配体在装配过程中需注意的事项及装配后装配体所达到的要求，如准确度、装配间隙、润滑要求等。n检验要求：q装配体基本性能的检验、实验及操作时的要求。n使用要求：q对装配体的规格、参数及维护、保养、使用时的注意事项及要求。 H8H8画装配图的方法和步骤画装配图的方法和步骤 在分析部件，确定视图表达方案的在分析部件，确定视图表达方案的基础上，按下列步骤画图。基础上，按下列步骤画图。 以滑动轴承为例。以滑动轴承为例。 根据部件的大小，视图数量根据部件的大小，视图数量, , 确定画图确定画图的比例、图幅大小，画出图框，留出标题栏的比例、图幅大小，画出图框，留出标题栏和明细栏的位置。和明细栏的位置。 确定图幅确定图幅 画各视图的主要基线。并在各视图之间留画各视图的主要基线。并在各视图之间留有适当间隔，以便标注尺寸和进行零件编号。有适当间隔，以便标注尺寸和进行零件编号。2. 2. 布布置置视视图图轴承座轴承座（被其它零件挡住的线可不画）（被其它零件挡住的线可不画）3. 3. 画画主主