《画法几何与机械制图》课件第09章

第9章螺纹、常用标准件和齿轮9.1螺纹9.2常用螺纹紧固件9.3键和销9.4滚动轴承9.5弹簧9.6齿轮在图9-1所示“齿轮油泵零件分解图”中，螺栓、螺钉、螺母、垫圈、键、销是标准件，齿轮、泵体、泵盖等均为一般零件。本章将介绍螺纹和常用标准件的结构、规定画法、代号和标记，以及齿轮的结构、参数计算和画法等。图9-1齿轮油泵零件分解图

9.1螺纹

9.1.1螺纹的形成和结构

1.螺纹的形成

螺纹通常是车削而成的，图9-2所示为在车床上车削外螺纹和内螺纹的情况。图9-2螺纹的加工

2．螺纹的结构

1)螺纹的端部结构

为方便装配并防止螺纹端部损坏，常在螺纹的端部加工成规定的形状，如倒角、倒圆等，端部结构的图形表达如图9-3所示。图9-3螺纹的端部

2)螺纹的螺尾和退刀槽

在车削螺纹时，刀具接近螺纹末尾处需逐渐离开工作表面时(参见图9-2(a))，会出现一段不完整的螺纹，称为螺纹的收尾，简称螺尾，螺尾是一段不能正常工作的部分。因此，为了避免产生螺尾，可以预先在螺纹的末尾处加工出退刀槽，退刀槽结构的图形表达如图9-4所示。图9-4螺纹退刀槽9.1.2螺纹的要素

1)螺纹的牙型

在通过螺纹轴线的断面上，螺纹的轮廓形状称为螺纹牙型。常用的螺纹牙型有三角形、梯形、锯齿形等，如图9-5所示。(a)(b)(c)(d)(e)图9-5螺纹的牙型

2)螺纹的直径

(1)大径。与外螺纹牙顶或与内螺纹牙底重合的假想圆柱面的直径，称为螺纹的大径，如图9-6所示。

(2)小径。与外螺纹牙底或与内螺纹牙顶重合的假想圆柱面的直径，称为螺纹的小径，如图9-6所示。

(3)中径。假想在大径和小径之间有一圆柱面，圆柱面母线上螺纹牙型的凸起宽度与沟槽宽度相等，此圆柱面的直径称为螺纹中径，如图9-7所示。(a)外螺纹(b)内螺纹图9-6螺纹的大径和小径

图9-7螺纹的中径

3)螺纹的线数n

线数是指同一圆柱表面生成螺纹的条数。只有一条螺纹时称为单线螺纹；两条或两条以上在轴向等距分布的螺纹称为双线或多线螺纹，如图9-8所示。图9-8螺纹的线数、螺距和导程

4)螺距P和导程Ph

螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的距离，称为螺距，用P表示，如图9-6和图9-8所示。同一条螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点间的距离，称为导程，用Ph表示。单线螺纹的导程等于螺距，螺距、导程和线数之间的关系为Ph=nP，如图9-8所示。

5)旋向

螺纹分为右旋螺纹和左旋螺纹两种，如图9-9所示。图9-9螺纹的旋向9.1.3螺纹的规定画法

1.内、外螺纹的画法

螺纹的牙顶用粗实线表示，牙底用细实线表示，外螺纹的倒角和倒圆部分均应画出螺纹牙底线。在投影为圆的视图上，用3/4圈细实线圆弧表示牙底，螺纹终止线用粗实线表示。内螺纹和外螺纹的具体画法及说明见表9-1。

2.内、外螺纹旋合的画法

内、外螺纹旋合后其旋合部分按外螺纹画，其余部分仍按照各自的画法去画。内外螺纹旋合的具体画法及说明见表9-1。

3．螺纹孔相交的画法

图9-10(a)为两螺孔相交的画法，图9-10(b)为螺孔与圆柱孔相交的画法。(a)两螺孔相交(b)螺孔与圆柱孔相交

图9-10螺纹孔相交的画法

4．螺纹牙型的表示法

在需要表示螺纹牙型，并注出所需的尺寸及要求时，可按图9-11所示画成局部剖视图或局部放大图。(a)局部剖视图(b)局部放大图

图9-11螺纹牙型表示9.1.4螺纹的种类和标记

1．螺纹的种类

螺纹按其用途分，可分为连接螺纹和传动螺纹两大类。

2．螺纹的标记

不论是何种螺纹，国标所规定的画法是相同的，因此螺纹需要根据规定标记来加以区别。

1)普通螺纹

普通螺纹主要用来连接和紧固机器设备的零部件，普通螺纹的有关参数可查阅附表1或相关国家标准。普通螺纹标记的格式和内容如下：

2)管螺纹

在水管、油管、煤气管等连接管道中，常用英寸制管螺纹或英寸制锥管螺纹。常用的管螺纹有非螺纹密封的管螺纹和用螺纹密封的管螺纹。管螺纹的有关参数可查阅附表3或相关国家标准。

管螺纹标记的内容和格式如下：

3)梯形螺纹

梯形螺纹用来传递双向动力，如机床的丝杠。梯形螺纹的直径和螺距系列、基本尺寸，可查阅附表2或相关国家标准。

梯形螺纹标记的内容和格式如下：

4)锯齿形螺纹

锯齿形螺纹用来传递单向动力，如螺旋千斤顶中螺杆上的螺纹。锯齿形螺纹的直径和螺距系列、基本尺寸可查阅相关国家标准。

锯齿形螺纹标记的内容和格式如下：

5)螺纹副的标注

需要时，在装配图中应标注出螺纹副(内、外螺纹装配在一起)的标记，该标记应按照如下规定：普通螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的螺纹副，可将内、外螺纹的公差带代号用斜线分开，左边表示内螺纹公差带代号，右边表示外螺纹公差带代号即可，例如M20×2－6H/6g，标注方法如图9-12所示。其它螺纹副的标注参见GB/T4459.1—1995。图9-12螺纹副的标注

9.2常用螺纹紧固件

9.2.1常用螺纹紧固件及其规定标记

1.螺纹紧固件

螺纹紧固件也称螺纹连接件，就是运用一对内、外螺纹的连接作用来连接和紧固一些零件。如图9-13所示，图9-13常见螺纹紧固件

2．螺纹紧固件的规定标记

国家标准对螺纹紧固件有规定标记，其标记格式如下：

例如：

螺栓GB5780－2000M12×809.2.2常用螺纹紧固件的画法

因为螺纹紧固件是标准件，所以根据它们的规定标记，就可以从附表或有关标准中查到它们的结构形式和全部尺寸。对于在螺纹紧固件连接装配图中所用到的螺栓、双头螺柱、垫圈、螺母、螺钉等常用螺纹紧固件，一般采用按比例作图的方法，即这些螺纹紧固件的尺寸都按照与螺纹大径d或D成一定比例来确定，所以这种画法也称为比例画法。比例画法一般分为近似画法与简化画法两种，在画装配图时可以采用其中一种。9.2.3常用螺纹紧固件连接的装配图画法

画螺纹紧固件装配图应遵循装配图画法的一般规定：

(1)两零件接触表面画一条线，不接触表面画两条线。

(2)在剖视图中，相邻两个零件的剖面线方向应相反；同一个零件在不同视图中的剖面线方向和间隔必须一致。

(3)剖切平面通过紧固件的轴线或通过实心零件的轴线时，这些零件按不剖绘制，即画外形。

1．螺栓连接装配图的画法

1)画法

螺栓用来连接不太厚的、并允许钻成通孔的零件。螺栓连接由螺栓、螺母、垫圈组成，图9-14是用螺栓连接两块板的装配示意图。图9-15(b)、(c)是螺栓连接装配图的画法，一般主视图采用全剖视图，俯视图和左视图采用外形图。图9-14螺栓连接装配示意图图9-15螺栓连接装配图的画法

2)螺栓公称长度l的计算

螺栓公称长度l是在设计时需要确定的值，在注写螺栓规定标记时要用到。图9-16螺栓公称长度l的计算

【例9-1】用螺栓(GB/T5780—2000M12×l)、垫圈(GB/T97.1—200212)和螺母(GB/T6170—2000M12)，连接厚度δ1 = 20mm和δ2 = 30mm的两个零件，试求出螺栓的公称长度l，并写出螺栓的规定标记。

【解】由附表11和附表10查得h

=

2.5mm，mmax = 10.8mm，则螺栓的公称长度l应为

查附表4，当螺纹规格d =

M12时，l的商品规格范围是50～120mm，但并不是说在此区间的每一个尺寸都可以选择，还必须由l系列选出有产品生产的尺寸数值，由l系列可选取螺栓的公称长度l

=

70mm。

因此，螺栓的规定标记应为

螺栓GBT5780—2000M12 × 70

2．双头螺柱连接装配图的画法

1)画法

当两个被连接零件中，有一个太厚不能钻成通孔或不宜采用螺栓连接时，可采用双头螺柱连接。双头螺柱连接由双头螺柱、螺母、垫圈组成，图9-17是用双头螺柱连接两个零件的装配示意图。如图9-17所示，双头螺柱拧入被连接零件的一端称为旋入端；与垫圈、螺母连接的一端称为紧固端。图9-17双头螺柱连接装配示意图由图9-18(b)、(c)可知，在画双头螺柱连接的装配图时，可先计算螺柱的画图长度lh：

lh

= δ + 0.2d + 0.8d + 0.3d

式中：δ为已知，d为螺栓的螺纹大径。例如，当δ = 30mm、d = 16mm时，代入上式，即可得到螺柱的画图长度lh

=

50.8mm，取整数后，lh

=

51mm。图9-18双头螺柱连接装配图的画法

2)公称长度l的计算

双头螺柱的公称长度l是在设计时需要确定的值，在注写双头螺柱规定标记时要用到l。图9-19双头螺柱公称长度l的计算

【例9-2】用螺柱(GB/T899—1988M24 × l)、垫圈(GB/T93—198724)和螺母(GB/T6170—2000M24)，连接厚度δ =

45mm的零件和一块厚板零件，试求出螺柱的公称长度l，并写出螺柱的规定标记。

【解】由附表12和附表10查得h =

6mm，mmax

=

21.5mm，则螺柱的公称长度l应为

查附表5，当螺纹规格d =

M24时，从l(系列)可知当l≥79.7mm时，应选l =

80mm。

因此，双头螺柱的规定标应记为

螺柱GB/T899—1988M24 × 80

3．螺钉连接装配图的画法

1)连接螺钉连接的装配图画法

螺钉连接一般用于受力不大且不经常拆卸的地方。图9-20是常见的两种螺钉连接装配图的简化画法(螺钉用表9-7所示简化画法)。(a)开槽圆柱头螺钉连接(b)开槽沉头螺钉连接

图9-20螺钉连接装配图的简化画法

2)紧定螺钉连接的装配图画法

紧定螺钉主要用来防止两相配合零件之间发生相对运动。常用的紧定螺钉分为锥端、柱端和平端三种。图9-21紧定螺钉连接装配图近似画法

9.3键和销

9.3.1键

键是标准件。键的作用是连接轴和装在轴上的零件，如齿轮、带轮等，使它们一起转动，用以传递力和运动。常用的键有普通平键、半圆键和楔键，常用键的形式和标注方法如表9-8所示。

1.常用键连接及画法

1)普通平键连接

普通平键使用时，键的两侧面是工作面，连接时与键槽的两个侧面接触，键的底面也与轴上键槽的底面接触，因此在绘制键连接的装配图时，这些接触的表面画成一条线；键的顶面为非工作表面，连接时与孔上键槽的顶面不接触，应画出间隙，如图9-22(a)所示。普通平键有A型、B型、C型三种，普通平键及键槽的规格尺寸等可根据轴径大小查附表13或有关国家标准得到。

2)半圆键连接

半圆键形似半圆，可以在键槽中摆动，以适应轮毂键槽底面形状，常用于锥形轴端且连接负荷不大的场合，如图9-22(b)所示。

3)钩头楔键连接

钩头楔键的顶面有1:100的斜度，装配时需打入键槽内，它依靠键的顶面和底面与键槽的挤压而工作，所以它的顶面和底面与键槽接触，这些接触的表面在图中画成一条线；键的侧面为非工作表面，连接时与键槽的侧面不接触，应画出间隙，如图9-22(c)所示。图9-22常用的键连接的装配图画法

2．普通平键连接的键槽画法及尺寸标注

图9-23是普通平键连接的轴上键槽和轮毂上键槽的画法及尺寸标注，具体数值可查附表14或有关国家标准得到。(a)轴上键槽(b)轮毂上键槽图9-23普通平键轴上键槽和轮毂上键槽的画法及尺寸标注9.3.2销

销是标准件。销用来连接和固定零件，或在装配时起定位作用。常用的销有圆柱销、圆锥销和开口销(常和带孔螺栓和六角开槽螺母配合使用，防松止脱)。常用销的形式及标注方法见表9-9。圆柱销和圆锥销连接装配图的画法如图9-24所示。当剖切平面通过销的轴线时，销按不剖画。

(a)圆柱销连接(b)圆锥销连接图9-24圆柱销和圆锥销连接的画法

9.4滚动轴承

轴承分为滚动轴承和滑动轴承。轴承是常见的支承件，用来支承轴。滚动轴承是标准件，具有结构紧凑、摩擦阻力小、转动灵活、便于维修等特点，在机械设备中广泛应用。它一般由外圈、内圈、滚动体及保持架组成，见图9-25。图9-25滚动轴承的结构9.4.1滚动轴承的类型

滚动轴承按其所能承受的力的方向，可分为三种：

(1)向心轴承：主要承受径向力，如图9-25(a)所示的深沟球轴承；

(2)向心推力轴承：能同时承受径向力和轴向力，如图9-25(b)所示的圆锥滚子轴承；

(3)推力轴承：只能承受轴向力，如图9-25(c)所示的推力球轴承。9.4.2滚动轴承的代号和规定标记

滚动轴承的代号和分类可分别查阅GB/T272—1994和GB/T271—1994。

1)滚动轴承的基本代号

当游隙为基本组、公差等级为C级时，滚动轴承常用基本代号表示。滚动轴承的基本代号包括：轴承类型代号、尺寸系列代号、内径代号。

(1)轴承类型代号：用数字或字母表示，见表9-10。

(2)尺寸系列代号：由轴承的宽(高)度系列代号(一位数字)和外径系列代号(一位数字)左、右排列组成。

(3)内径代号：当10mm≤内径d≤495mm时，代号数字00、01、02、03分别表示内径d=10mm，d=12mm,

d=15mm和d=17mm；代号数字大于等于04，则代号数

字乘以5，即为轴承内径d的尺寸的毫米数值。

2)滚动轴承的规定标记

滚动轴承的规定标记为

滚动轴承基本代号标准编号9.4.3滚动轴承的画法

滚动轴承的画法包括简化画法和规定画法，其中简化画法又包括通用画法和特征画法，但在同一图样中一般只采用其中一种画法。无论采用哪种画法，在画图时应先根据轴承代号由相应国家标准查出其外径D、内径d和宽度

B、T后，按表9-11的比例关系绘制。

9.5弹簧

在机器或设备中弹簧的使用也很多。弹簧是标准件，可用来减震、夹紧、储能和测力等，其特点是当外力去除后能立即恢复原状。

弹簧的种类很多，常用的有螺旋弹簧和蜗卷弹簧等，如图9-26所示。图9-26常用的弹簧9.5.1圆柱螺旋压缩弹簧的规定画法

圆柱螺旋压缩弹簧的规定画法如图9-27和图9-28所示。(a)主视图为全剖视图(b)主视图为外形图图9-27圆柱螺旋压缩弹簧的规定画法(a)不画挡住部分零件轮廓(b)弹簧示意图画法图9-28圆柱螺旋压缩弹簧在装配图中的画法9.5.2圆柱螺旋压缩弹簧的术语、代号及尺寸关系

弹簧的参数及尺寸关系如图9-27(a)所示。

(1)材料直径d：制造弹簧的钢丝直径。

(2)弹簧直径：弹簧中径D为弹簧的平均直径；弹簧内径D1为弹簧的最小直径，D1=D－d；弹簧外径D2为弹簧的最大直径，D2=D + d。

(3)节距t：除支承圈外，两相邻有效圈截面中心线的轴向距离。

(4)圈数：有效圈数n为弹簧上能保持相同节距的圈数。支承圈数n2为使弹簧受力均匀，放置平稳，一般将弹簧的两端并紧、磨平。这些圈数工作时起支承作用，称为支承圈。支承圈一般有1.5圈、2圈、2.5圈三种，后两种较常见。总圈数n1是有效圈数与支承圈数之和，称为总圈数，即

n1=n+n2。

(5)自由高度H0：弹簧在不受外力作用时的高度，

H0=nt+(n2－0.5)d。

(6)展开长度L：制造弹簧时坯料的长度，

L=n1

。9.5.3圆柱螺旋压缩弹簧画图步骤示例

若已知弹簧的中径D、簧丝直径d、节距t、有效圈数n和支承圈数n2，先算出自由高度H0，然后按以下步骤作图：

(1)以D和H0为边长，画出矩形，如图9-29(a)所示；

(2)根据材料直径d，画出两端支承部分的圆和半圆，如图9-29(b)所示；

(3)根据节距t，画有效圈部分的圆，当有效圈数在4圈以上，可省略中间的几圈，如图9-29(c)所示；

(4)按右旋方向作相应圆的公切线并画剖面线，完成后的圆柱螺旋压缩弹簧如图9-29(d)所示。(a)画矩形(b)画支承圈(c)画有效圈(d)完成的图图9-29圆柱螺旋压缩弹簧的画图步骤9.5.4圆柱螺旋压缩弹簧的规定标记

弹簧的标记由类型代号、规格、精度代号、旋向代号和标准号组成，规定如图9-30所示。图9-30圆柱螺旋压缩弹簧的规定标记

9.6齿轮

齿轮的种类很多，图9-31是常见的三种齿轮传动形式：

(1)圆柱齿轮传动：用于两平行轴之间的传动，见图9-31(a)；

(2)锥齿轮传动：用于两相交轴之间的传动，见图9-31(b)；

(3)蜗轮蜗杆传动：用于两交叉轴之间的传动，见图9-31(c)。图9-31常见的齿轮传动9.6.1圆柱齿轮

圆柱齿轮按其齿线方向可分为直齿、斜齿和人字齿等。

1.圆柱齿轮各部分的名称和代号

以直齿圆柱齿轮为例，说明标准圆柱齿轮各部分的名称和代号，如图9-32所示。图中，下标1为主动齿轮，下标2为从动齿轮。图9-32直齿圆柱齿轮各部分的名称和代号

1)齿顶圆

2)齿根圆

3)分度圆

4)齿高、齿顶高和齿根高

5)齿距和齿厚

6)齿数

7)模数

8)齿形角

9)中心距

10)传动比

传动比i为主动齿轮的转速n1(单位为r/min)与从动齿轮的转速n2(单位为r/min)之比，即n1/n2。用于减速的一对啮合齿轮，其传动比i＞1，由n1z1 = n2z2可得

2．圆柱齿轮的规定画法

国家标准对圆柱齿轮的画法规定如下：

1)单个圆柱齿轮的画法

单个齿轮一般用全剖或不剖的非圆视图(主视图)和反映圆的端视图(左视图)这两个视图来表示，如图9-33(a)、(b)所示。(a)主视图(外形图和全剖视图)(b)左视图(c)斜齿(d)人字齿图9-33单个圆柱齿轮的画法

2)圆柱齿轮啮合的画法

两圆柱齿轮正确啮合时，它们的分度圆相切，分度圆此时也称做节圆。