常用零件画法

第五章 标准件(结构)与常用件的表达方法5-1 螺纹的基本知识及其表达方法 螺纹是零件上常见的结构，主要用于连接。如管路上面的管接头、手表后盖的安装、眼镜架、腿的固定、机械设备的固定、连接等，从大型机械设备到小型设备都广泛地采用了螺纹结构。螺纹结构的另一种应用是传动和调整机构，如螺纹千斤顶，通过丝杠的转动，达到提升重物的目的。又如机床上的丝杠和刀架之间的传动，也属于螺纹传动，丝杠轴向固定，刀架可以移动，不能转动（相当于螺母），通过丝杠的转动，达到刀架移动的目的；在调整机构中，螺纹的应用就更加广泛，如照相机的焦距调整机构，健身设备的拉杆张紧机构等。由于螺纹在设备中的广泛采用，为了设计、加工的方便，国家标准规定了螺纹的结构、画法等。一、 螺纹的基本概念螺纹的结构和尺寸是由牙型（截面形状）、大径（最大尺寸）、小径（最小尺寸）、螺距（相邻两个牙之间的距离）、线数（螺旋线的条数）、旋向（左旋或右旋）来决定的。1、螺纹牙型（GB/T 192 2003） 图5-1 三角形螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹（a）（b） 在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状称为牙型。它是由牙顶、牙底和牙侧面来构成的，并形成一定的牙型角。由于螺纹结构是常用的结构，因此标准中规定了各种常见螺纹的牙型角及牙型的表示方法。符合标准的螺纹我们称为标准螺纹，不符合标准的螺纹称为非标准螺纹。在工程设计中一般应采用标准螺纹。牙型为等边三角形的螺纹，称为普通螺纹，常用于连接。如图5-1a左端的螺纹，普通螺纹的牙型角为60，截面为正三角形。普通螺纹根据螺距的大小分为粗牙普通螺纹和细牙普通螺纹，对于给定的螺纹大径，粗牙螺纹只有一种,而细牙螺纹可有一种或若干种，如大径为10的螺纹，粗牙螺距为1.5，对应的细牙螺距分别为：1.25、1、0.75、0.5，粗牙螺纹一般用于连接，细牙螺纹一般用于调节机构，根据需要选择合理的螺距。普通螺纹的牙型代号用M表示。普通螺纹直径与螺距系列请参考附录三，最左一栏为工程直径（一般位螺纹大径），分为第一和第二系列，设计绘图时，一般应当优先选择第一系列。中间一栏为螺距，左侧为粗牙螺距，对于同一直径只有一个粗牙螺距，右侧为细牙螺距，一般有若干个，括号内的数据一般不用。最右侧为粗牙螺纹的中径和小径。细牙螺纹的小径可用辅录四的公式计算。牙型为梯形的螺纹，称为梯形螺纹，如图5-1a右端的螺纹。梯形螺纹的牙型角为30，截面为等腰梯形。梯形螺纹一般用于传动。梯形螺纹的牙型代号为Tr。牙型为锯齿形的螺纹，称为锯齿形螺纹。锯齿形螺纹的牙型角为33，其截面的一边与竖直线成30，另一边为3。锯齿型螺纹的牙型代号为B。管螺纹是牙型角为55的三角形螺纹，一般用于管路连接，如管接头、旋塞、阀门等。管螺纹分为用螺纹密封的管螺纹和非螺纹密封的管螺纹。用螺纹密封的管螺纹包括圆锥内螺纹(牙型代号Rc)、圆锥外螺纹（牙型代号R）和圆柱内螺纹（牙型代号Rp）、圆锥外螺纹（R）两种连接方式，必要时可以在连接的螺纹副内添加密封物（如生胶带），以保证连接的紧密型。非螺纹密封的管螺纹（牙型代号为G），螺纹位于圆柱面上（内表面或外表面），螺纹本身并不具有密封性能，要求密封时，必须在密封面间添加密封物（如垫片、密封胶等）。2、螺纹的大径、中径、小径（GB/T193 2003 ） (1)、大径与小径与外螺纹牙顶或内螺纹牙底重合的假想圆柱面的直径称为大径。与外螺纹牙底或内螺纹牙顶重合的假想圆柱面的直径称为小径。螺纹的大径用来表示螺纹的尺寸，一般称为公称尺寸。大径一般用d(或D)表示，小径一般用d1（或D1）表示。如图5-2 所示。(2)、中径中径是用于设计计算的直径，其值等于牙型上凸起和沟槽宽度相等的圆柱面的直径。通常用d2（或D2）表示。如图5-2 所示。图5-2 螺纹的直径（大径、中径、小径3、线数图5-3 螺纹的线数（a）单线 (b)多线（a）左旋 (b)右旋图5-4 螺纹的旋向线数是同一圆柱面上，形成螺纹的螺旋线的条数。沿一条螺旋线生成的螺纹称为单线螺纹，沿两条以上的螺旋线生成的螺纹称为多线螺纹。螺纹的线数又称为头数，通常用n表示。如图5-3所示,图5-3（a）为单线螺纹，5-3(b)为双线螺纹。4、导程与螺距导程是指同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，即螺纹旋转一周沿轴向移动的距离，通常用L表示。如图5-3（b）所示。螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点之间的距离，一般用P表示。如图5-3所示。导程L与螺距P及线数的关系为：L=nP。同一工程尺寸的螺纹，可以分为几种不同的螺距，螺距最大的螺纹称为粗牙螺纹，其余的称为细牙螺纹。对于普通螺纹，可以查阅书后的附录三。5、旋向螺纹的旋向有左旋和右旋之分，常用的是右旋螺纹。右旋螺纹不用表示，左旋螺纹用附加符号LH表示。如图5-4所示，螺杆不动，向右旋转螺母，螺母前进的是右旋，反之为左旋螺纹。内外螺纹通常是配合使用的，只有牙型、大径、线数、螺距、旋向相同的螺纹才能旋合在一起使用。在螺纹的各个要素中，螺纹的牙型、大径、螺距是决定螺纹的基本要素，通常称为螺纹的三要素。凡这三个要素均符合标准的螺纹称为标准螺纹。螺纹的牙型符合标准，而螺纹的大径、螺距不符合标准的螺纹称为特殊螺纹。牙型不符合标准的螺纹称为非标准螺纹。二、螺纹的规定画法（GB/T4459.1-1995） 螺纹是由空间曲线、曲面构成的，其真实的投影绘制比较困难，加工制造时也不需要它的真实投影，只需要牙型尺寸即可。因此标准中规定了螺纹的简化画法。1、 内、外螺纹的规定画法(1)、无论何种牙型的螺纹，螺纹的牙顶线用粗实线表示，牙底用细实线绘制，倒角或倒圆部分也应该绘出。在投影为圆的视图中，表示螺纹的细实线圆只画大约3/4圈，轴和孔上的倒角省略不画，如图5-5所示。为了绘图方便一般近似的取小径为大径的0.85倍，即d1=0.85d（或D1=0.85D）。图5-5 内外螺纹的画法(2)、内外螺纹的终止界线（简称终止线）用粗实线绘制。如图5-5和5-6a所示。(3)、在内外螺纹的剖视图中，剖面线应画到表示牙顶的粗实线为止，如图5-6a所示。(4)、在绘制不穿通的螺孔（称为盲孔）时，一般应将钻孔深度和螺孔深度分别绘出，其钻孔深度应比螺孔深度大0.5D,其中D为螺纹大径。（a）（b）图5-6 螺纹剖视图与不可见螺纹的画法(5)、对于不可见的螺纹，全部采用虚线绘制，如图5-6b所示。(6)、对于非标准螺纹，其牙型可以在视图中绘出一到两个，其牙型也可以采用局部放大图表示。其余按照标准螺纹规定的画法绘出。图5-7 螺纹孔相交时的画法（a）（b）(7)、螺纹孔与圆柱孔相交时，仅画出牙顶圆柱面与孔的交线（粗实线）；螺纹孔相交时，仅画出牙顶圆柱面的交线（粗实线），如图5-7所示。图5-8 部分螺纹的画法(8)、对于不完整的螺纹结构，如骑缝螺孔（零件上只有一半或更少的螺纹）或螺杆被切去一部分。在垂直于螺纹轴线的视图中，反映牙底的细实线圆弧与实线间应当空出一段距离。如图5-8所示。（9）、对于螺纹尾部的结构，其加工过程中会形成不完整的螺纹结构，国家标准规定采用与轴线成30的细实线绘制，也可以省略不画。如图5-5所示。图5-9 螺纹牙型表示法12、螺纹牙型表示法标准螺纹的牙型不用在图形中绘出，可以在尺寸标注中通过牙型的代号加以识别，例如普通螺纹的牙型代号为M。对于非标准螺纹，可以在图中采用局部剖视图画出两到三个螺纹的牙型，如图5-9所示。也可以采用局部放大图表示，如图5-10所示，在局部放大图中，标明牙型各部分的尺寸和技术要求。图5-10 螺纹牙型表示法22、 内外螺纹旋合的画法图5-11 内外螺纹旋合的画法只有当内、外螺纹的五项基本要素相同时，内、外螺纹才能进行连接。用剖视图表示螺纹连接时，旋合部分按外螺纹的画法绘制，未旋合部分按各自原有的画法绘制。如图511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。三、螺纹的标注由于各种螺纹都采用规定的统一画法，因此为区别各种不同的螺纹,对各种螺纹都必须用规定的方法进行标注，螺纹的标注分标准螺纹和非标准螺纹两种。1、 标准螺纹的标注国家标准（GB/T4459.1-95）规定,标准螺纹应在图上用相应的牙型代号来表示，如表5-1所示。(1)、普通螺纹的标注对于单线普通螺纹，标注格式为： 对于多线普通螺纹，标注格式为：表5-1 常用标准螺纹的规定符号螺纹种类特征（牙型）代号普通螺纹（及自攻锁紧螺钉用螺纹）M小螺纹S梯形螺纹Tr锯齿形螺纹B米制螺纹ZM60圆锥管螺纹NPT非密封用管螺纹G用螺纹密封的管螺纹圆锥外螺纹R圆锥内螺纹Rc圆柱内螺纹Rp自攻螺钉用螺纹ST（a）、对于粗牙普通螺纹，不标注螺距，如M16，表示为粗牙普通螺纹，螺距可以通过查阅标准获得。细牙螺纹必须标注螺距，如M16X1.25表示为细牙普通螺纹，螺距为1.25。（b）、单线螺纹，不标注线数，如M10；对于多线螺纹用Ph导程P(螺距)的标注方式表示,如M20XPh6P2。原来的国家标准标注方法有一些改变，将旋向标记放在螺距后面。导程及螺距的表示方法也有所区别，导程直接表示，螺距用P表示，标注时格式为：导程数值（P螺距数值）。上面M20XPh6P2的表示方法改为：M20X6(P2)表示。例如M14X6(P2) LH-7H-L表示普通螺纹，导程为6，螺距为2 ，是内螺纹孔，公差代号为7H，长旋合长度，左旋。在新的标准中，螺纹的线数一般不用标注，隐含在导程和螺距之中，如果要表示的话，可在后面增加括号说明（例如双线为two starts；三线为three starts；四线为four starts），标注的线数必须使用英文。上面的例子可以改为：M14XPh6P2( three starts)-7H-L-LH。（c）、对于右旋螺纹，不标注旋向，如M12X1,说明该螺纹大径为12，螺距为1，是细牙螺纹，旋向右旋。对于左旋螺纹则应标注旋向，在螺距后加注LH两个字母，如M12X1LH。（d）、螺纹公差带是说明螺纹各部分尺寸允许的尺寸偏差的大小（分为中径公差和顶径公差两种，仅给定两个直径的偏差），公差带由数字和字母组成，数字说明公差的精度等级，数字越大，精度越低，尺寸允许的变动量越大；字母说明公差相对于基本尺寸（中径或顶径）的位置，如果中径和顶径的公差相同，则仅标注一个。标注公差带符号时，中径在前，顶径在后。对于内螺纹，公差带代号为G、H,精度等级为4-7。对于外螺纹，公差带代号为e、f、g、h，精度等级为3-8。对于连接螺纹，一般不标注公差带代号。（e）、螺纹的旋合长度分为短、中、长三组，分别用S、N、L表示。一般情况下，可不加表注，按中等旋合长度考虑。普通螺纹的标注请看表5-2。（2）管螺纹的标注管螺纹的标注格式为：螺纹牙型代号 尺寸代号 公差等级旋向代号 。必须注意管螺纹标注时必须使用指引线进行标注，指引线从大径引出,如表5-2所示。公差等级代号：外螺纹分为A、B两个等级，内螺纹则不用标注公差等级代号。（3）、梯形螺纹的标注梯形螺纹的标注与普通螺纹的标注方法相类似，但所有梯形螺纹必须标注螺距，旋合长度只有中等（N）和长(L)两种，中等旋合长度符号N可以不标，标注方法见表5-2所示。如Tr36X6-8e表示所注结构为梯形螺纹，大径为36mm，螺距为6mm，中径和顶径的公差等级代号为8e，右旋，旋合长度为中等旋合长度。表5-2 螺纹种类及标注实例种类标注图例代号的定义说明普通粗牙螺纹细牙普通螺纹 非螺纹密封的管螺纹用螺纹密封的圆柱管螺纹用螺纹密封的圆锥管螺纹单线提醒螺纹多线提醒螺纹（4）、特殊螺纹的标注特殊螺纹是指牙型与标准螺纹的牙型相同，但螺距或直径不符合螺纹的标准。对于这类螺纹标注方法与标准螺纹的标注方法基本相同，仅在按一般螺纹标注的牙型代号前面加注“特”字。如图5-12所示.图5-12 螺纹牙型表示法2 螺纹标记示例： M20X2-5H-S M6-7g6g-L M8X1-LH(公差带代号和旋合长度代号被省略) M6X0.75-5h6h-S-LH M14XPh6P2-7H-L-LH 或M14XPh6P2(three starts)-7H-L-LH2、非标准螺纹的标注 对于非标准螺纹应当画出它的牙型，并注出所需要的尺寸及有关要求。如图5-10所示。三、螺纹结构的造型1、 螺旋增料或除料（a）（b）图5-13 螺纹结构的造型1在三维设计中，外螺纹和内螺纹都是螺旋面，造型可以用螺旋除料（或增料）来实现，首先作出牙型的草图，牙型的上边线可以高出轮廓，注意增料和除料的牙型相互颠倒，图5-13a中的草图为除料用草图，增料时应与该图形上下颠倒，画出螺旋轴线的长度，可以稍长，延伸到实体以外，实体内的部分则不能延长，如图5-13a左端的螺旋轴线所示。然后选择Solid Edge 特征工具栏上的螺旋除料按钮（或螺旋增料按钮），选择动态工具栏上的选择已画草图按钮，选择已画的牙型草图，打勾确定，选择螺旋的轴线及螺纹的起点，在动态工具栏上输入螺距，单击下一步，预览确定即可。2、 旋转除料采用螺旋增料或除料造型，完全符合螺纹的实际情况，但造型过程比较复杂，占用的资源较多，使得模型的旋转、显示等较慢，因此除了比较重要的零件，螺纹造型多采用旋转除料或增料。采用这样的造型方法，做出来的并不是螺纹，但从感觉上具有了螺纹的外观特征。如图5-14所示（a）图5-14 螺纹结构的造型2（b）3、虚拟螺旋造型这种造型方法不采用真实的增料或除料方法，而是将螺纹的有关数据记录在图形数据库中，在模型上显示的螺纹只是一种装饰线（如Solid Works和Inventor均采用这种方法），Solid Edge软件也采用这种方法，但不显示螺纹线，投影时将根据数据库中的记录自动添加螺纹线。大径通孔盲孔图5-15 孔选项对话框（螺纹孔造型） 在Solid Edge 软件中，为圆柱面添加螺纹结构可以选择特征工具栏上螺纹按钮，选择要生成螺纹的圆柱面（外圆柱面或内圆柱面），然后选择螺纹的偏移端，如图5-14所示应该选择圆柱的左端，输入偏移距离，确定即可。注意螺纹特征添加以后，不能显示螺纹。对于螺纹孔，无需使用上面的方法添加螺纹特征，可以直接使用孔特征生成螺纹孔。首先选择孔特征按钮，再选择草图参考平面，然后选择动态工具栏上的孔选项按钮，系统将弹出孔的选项对话框，如图5-15所示，在对话框中选择螺孔的大径，螺纹的长度、孔深、底孔角度，如果需要也可以将设定的参数起名存盘，以便下次使用。参数设定好以后，按下对话框的确定按钮，系统将自动显示螺纹的草图，用鼠标将草图放置到需要的地方，可以连续的放置若干个，施加必要的尺寸约束，结束草图绘制，选择孔的方向（一定为实体方向，否则不可能加工出螺纹），按下动态工具栏上的确定按钮，螺孔造型结束。注意如果为盲孔必须选择对话框右端的指定深度按钮，如果为通孔则需要按下贯穿全部或到下一表面按钮。螺纹长度与钻孔深度相同时，应选择对话框左下部的“同孔的长度”选择项。4、螺纹的投影图5-16 螺纹投影标准的选择在Solid Edge中，提供了若干种螺纹的投影标准，对于我国应选择与ISO相同的投影标准，如图5-16所示。在Solid Edge 工程图软件中选择菜单工具，即可弹出5-12所示的菜单。5-2 螺纹连接件带有标准的螺纹结构，起连接作用的零件称为螺纹连接件，常见的螺纹连接见表5-3，如螺钉、螺母、垫圈等。由于这类零件大量采用，国家标准中规定了这类零件的结构、尺寸，如螺钉类零件分为圆柱头螺钉、沉头螺钉等，尺寸有M3、M5等, 长度有20、25mm等，这类零件称为标准件，由专业化的工厂组织大规模生产。产品设计时尽量采用标准件，这样不必再加工这类零件，直接按照标准件的标记代号购买即可。因此对于每一种标准件，都有它的标记代号。一、 螺纹连接件的标记：螺纹标准件的标记格式为：名称 标准号尺寸代号-其它代号，如：螺钉GB/T65-2000-M515 ,表示该标准件为螺钉，按照GB/T65-2000 标准（圆柱头）制造，螺纹大径为5，公称长度为15。其中名称、标准年代号、及其前面的“-”号可以省略。其它代号表示产品形式、性能等级、表面处理等，标注时这些符号用“-”相连，如果产品标准中仅规定一种，允许全部或部分省略，例如上面的螺钉也可简化为：GB/T65 M515。必要时应当查阅有关的标准资料。常见的螺纹连接件有：螺栓连接-两个被连接件上均为光孔，直径大于螺纹的大径， 用螺母旋紧时产生的摩擦力，连接两个零件。双头螺柱连接-两端均为螺纹，一端旋入被连接件的螺纹孔中，另一连接件为光孔，直径大于螺蚊大径，用螺母旋紧来连接两个零件。螺钉连接-结构类似于螺栓，被连接件类似于螺柱连接中的被连接件，螺钉连接中没有螺母。平垫圈则用于连接时保护被连接件的表面，弹簧垫圈则用于防松。常用的连接件如表表5-3 常见螺纹连接件及其标记方法螺母 GB/T6170-2000-M8螺栓 GB/T5782-2000-M8X40(GB/T5782-2000)(GB/T67-2000)螺钉 GB/T67-2000-M8X25(GB/T6170-2000)(GB97.1-2002)GB97.1-2002-8-1405-6所示。二、螺纹连接件的画法螺纹连接件一般不需要单独画出它们的视图，但由于在连接中被广泛采用，因此在产品的装配图中画它的机会很多，手工绘图时可以通过查标准得到有关的尺寸进行绘图，也可以采用比例画法。计算机绘图时可以利用软件提供的标准件库直接提取即可。1、比例画法图5-17 螺钉螺母垫圈的比例画法根据螺纹的公称直径（大径d或D），按照与其近似的比例关系，计算出连接件的尺寸进行绘图。此种作图方法比较方便，在手工作图中被广泛采用，也可利用尺寸之间的比例关系，编写计算机绘图程序，用于在计算机绘图中绘制标准件。图5-17、5-18为几种常见标准件的比例画法。图5-20 图符预处理对话框（部分）图5-18 螺钉头部的比例画法2、查表画法根据标准件的标记，在相应的标准中查取有关尺寸作图。3、 软件提供的标准件库绘图在电子设计时代，这种方法已经被大量采用。选择CAXA电子图板图库提取图符弹出如下所示的对话框,如图5-19所示。在对话框的顶部选择标准件的大类（如螺栓和螺柱、螺母、轴承等），接着选择标准件的小类（如螺栓中的六角头螺栓或其它螺栓），在左侧的列表框中选择标准号，点击对话框底部的“下一步”，弹出下一级图符预处理对话框，如图5-20所示。在对话框选取大径d（如8），公称长度l(如20)，选择对话框底部的确定，在屏幕上指定插入点和旋转角，即可将所选的标准件画好。绘出的标准件作为一个图块（图形集合）来对待，以便于将来图块间的消隐处理。在Solid Edge 软件中，没有提供标准件，东北大学的欧磊科技公司开发了二、三维标准件库，利用该软件可以生成二、三维标准件，以便在Solid Edge 中进行装配。我们学习了编程语言以后也可以利用图形之间的关系，编写自己的应用程序，以方便绘图工作。图5-21 螺栓连接画法4、螺纹连接件的装配画法（1）、螺栓连接螺栓连接的通孔直径一般取螺纹大径的1.1倍，螺栓的长度可以按照被连接件的厚度加上垫圈、螺母厚度后再加上35mm，然后在标准中选择与之相近的长度值（大于计算数值）。如图5-21所示，螺栓的公称长度L1+2 +h+m+a。图5-22 螺柱连接的画法在螺栓连接中，注意：相互接触的表面画一条线，不接触的表面画两条线，间隙较小时可以采用夸大画法。另外注意螺栓的螺纹终止线位于被连接件的孔口以内。（2）、螺柱连接当两个被连接件之一较厚，不允许钻成通孔而难于采用螺栓连接；或因为拆卸频繁不宜采用螺钉连接时，可以采用螺柱连接。螺柱的旋入端长度bm随被连接件的材料而定，国家标准给出了四种规格，对应的标准为GB897900-88。bm=1d GB897-88，用于钢或青铜；bm=1.25 GB898-88，用于铸铁bm=1.5d GB899-88，用于铸铁；bm=2d GB900-88，用于铝合金或其它较软的材料。一般螺柱连接中，螺孔的深度应大于螺柱旋入端的长度bm，一般取bm+0.5d, 钻孔的深度取bm+d。螺柱的公称长度L不包括螺柱的旋入长度，如图5-22所示： L+ h + m + a 注意在螺纹连接中，平垫圈（GB97-85）的尺寸大于螺母的尺寸，而弹簧垫圈的尺寸小于螺母的尺寸。画图时注意：螺柱的大小径应与被连接件的螺孔大小径对齐。（3）、螺钉连接螺钉连接用途可以分为连接螺钉和紧定螺钉两类。连接螺钉一般用于受力不大而又不需要经常拆卸的零件连接中。它的两个连接件，较厚的加工出螺孔，较薄的加工出通孔（或沉孔，直径稍大于螺钉头和螺杆直径）。注意在连接螺钉的作图中：（1）、螺钉上的螺纹终止线应高于两个零件的结合面，如图5-19所示，表示螺钉有继续旋紧的余地，以保证连接紧固。（2）、圆柱头螺钉的头部与沉孔之间应有一定的间隙，如图5-23d所示。（3）、被连接件上的通孔大于螺钉的公称直径，作图时应有一定的间隙。（4）、对于具有一字型起子槽的螺钉，在平行螺钉轴线的所有视图中，槽的投影放正画在中间位置；在垂直螺钉轴线的视图中，槽的方向画成与水平线成45方向；槽的宽度可用加粗的粗实线（2倍的粗实线宽度）简化表示。紧定螺钉用来固定两个零件的相对位置，使它们不产生相对运动，如图5-24所示，欲将轴和轮毂固定在一起，可先在轮毂的适当位置加工出螺孔，然后将轮毂和轴装配在一起，以螺钉孔导向在轴上加工出锥坑，最后拧入螺钉紧定，即可限定轴和轮毂的轴向位置，使其不能产生轴向的相对移动和相对转动。图5-24 紧定螺钉的连接图5-23 螺钉连接的画法5-3 键、花键连接及其表达方法键主要用于连接轴及其轴上的零件（如皮带轮、齿轮），以传递扭矩，键作为一种零件被广泛使用，国家标准规定了键的种类、结构和尺寸，因此键也是一种标准件。花键是一种标准的结构，相当于一组键，与螺纹一样，可以将花键和轴、轮毂做成一体，生成花键轴和带花建的孔。一、 键及其连接常用的键有普通平键、半圆键、钩头楔键等。1、 普通平键（GB1096-2003）普通平键（GB1096-2003）分为三种结构形式，如图5-25所示（倒角或倒圆未画），A型为圆头普通平键，B型为方头普通平键，C型为单圆头普通平键。普通平键的主要结构尺寸为键宽b、键高h、键长L。普通平键的标记格式为：名称 键的形式 键宽b 键高h 键长L GB1096-2003,其中A型普通平键的形式A可以省略不住。(a) A型(b) B型(c) C型图5-25 普通平键 (GB1096-2003)例如A型普通平键，b=8，h=7,L=25, 标记为 键 8725 GB1096-2003，如为B型普通平键，尺寸同上，则标记为：键 B8725 GB1096-2003。除了普通平键外还有薄型普通平键，用于受力较小的连接，其国标代号为GB1657-2003, 结构同GB1096-2003相同，也分为A、B、C型。普通平键依靠的是键的两个侧面来传递动力。2、钩头楔键（GB1565-2003）钩头楔键（GB1565-2003）是另外一种结构的键，工作中依靠的是键顶的斜面（斜度为1：100）楔紧时产生的摩擦力来传递动力，缺点是楔紧键时，被连接的零件容易产生变形，用于速度较低的传动之中。楔键的主要尺寸也是键宽b和键的有效长度L,如图5-26所示（图中未画倒角，其余尺寸可查手册）。钩头楔键的标记与普通平键的标记格式相似（标准号不同）。如b=18、h=11、L=100的钩头楔键标记为：键 1811100 GB1065-2003。图5-26 钩头楔键3、半圆键（GB1099-2003）图5-27 半圆键（GB1099-2003）半圆键（GB1099-2003）是一种半圆形的键，如图5-27所示，工作时依靠键的两个侧面来传递扭矩，缺点是轴上的半圆键槽对轴的强度削弱较大，优点是安装时，键可以转动，对工件的加工误差可以有一定的补偿。半圆键的标记格式为：键 键宽b直径 国标号 如b=6、h=10、d=25、L=24.5的半圆键标记为：键 61025 GB1099-2003。4、 键槽键槽也是随键的标准公布的标准结构，图5-28a、b为轴与毂上的键槽的表示方法和尺寸标注方法，键槽的尺寸与轴和孔的直径相关，通过直径d可以在标准中查出槽的深度等尺寸，以及尺寸偏差数值。附表八给出的数据为t和t1,标注时需要换算成d-t和d+t。轴上键槽d-t尺寸的偏差一般为上偏差为0，下偏差为负值，毂上键槽d+t尺寸的偏差一般为下偏差为0，上偏差为正值。键槽加工如图5-29所示。利用CAXA电子图板的图库常见图形常见剖面图可以查出、画出对应的键槽的尺寸和图形。键槽的配合请参考书后的附录八（或有关的标准资料）。图5-28 键槽的表达与尺寸标注（b）（a）图5-29 键槽的加工5、键槽的造型轴上的键槽造型多采用拉伸除料的方法。普通平键的键槽，切除时的草图平面为与轴上的圆柱面相的平面，最好圆柱的轴线为基准轴线，这是参考平面就是平行于基本参考平面的平面。造型步骤为：首先选择拉伸除料（千万别选成增料），在选择动态工具栏上的平行平面按钮，选择要平行的基准参考平面，输入圆柱的半径，选择参考平面的方向，即可确定草图参考平面；然后根据键槽的尺寸，画出键槽的草图，施加尺寸约束，按下动态工具栏上的确定按钮，退出草图作图；输入键槽的深度，选择切除的方向，按钮动态工具栏上的“确定”即可完成键槽的造型。图5-30 半圆键槽的造型对于轴上的半圆键槽，一般直接选择基本参考平面作为草图参考平面，根据键槽尺寸画出草图（可以仅画一个圆），如图5-30所示，标注尺寸，退出草图，选择动态工具栏上的双向切除拉伸，输入键槽宽度即可。当然半圆键键槽也可以采用旋转切除来完成，但应做一个平行于轴端的参考平面，草图为矩形，矩形边的尺寸等于键槽的宽度和上图中圆的半径。6、键的连接作图图5-31 普通平键的连接图5-32 半圆键的连接图5-33 钩头楔键的连接图5-34 花键轴的画法由于键是标准件不需要画出它的零件图，只需在装配图中按装配图的画法画出即可。注意普通平键、半圆键的工作面为侧面，用一条线表示；顶部为非工作面，用两条线表示，应当留有一定的间隙，如图5-31、32所示。半圆键与普通平键的画法相同。钩头楔键的工作面为顶面和底面，图中用一条线表示；侧面为非工作面，用两条线表示，应当留有一定的间隙。如图5-33所示。二、花键及其连接图5-35 矩形花键孔的画法图5-36 矩形花键的连接画法花键的齿形有矩形花键(GB/T1144 2001)、渐开线齿形花键(GB/T3478.1 1995)。常用的是矩形花键。花键是直接将键做在轴和轮孔上，因而具有传递扭矩大、连接强度高、工作可靠、同轴度和导向性能好的优点，因此花键广泛用于机床、汽车等设备的变速机构上。1、矩形花键的画法( GB/T4459.3-2000 ) （1）、花键轴：在平行于花键轴线的视图中，如图5-34所示，大径用粗实线、小径用细实线绘制。花键工作长度的终止线和尾部工作长度的末端均用细实线绘制，并与轴线垂直，尾部线画成与轴线成30的细实线。在垂直于花键轴线的视图中可按5-34中的方法绘制，可以全部画出齿形，也可以画出部分齿形，其余按照重复结构的画法绘制。（2）、花键孔：在平行于花键轴线的剖视图中，如图5-35所示，大径、小径均用粗实线绘制。在垂直于花键轴线的视图中可按5-35中的方法绘制。（3）、矩形花键的连接画法：矩形花键的连接用剖视图表示时，其连接部分按照外花键的画法绘制，如图5-36所示。渐开线花键的画法与矩形花键的画法相同。2、矩形花键的标注花键应当注出大径、小径、宽度、工作长度，如图5-34和图5-35所示。矩形花键是标准的结构（GB1144-1987）,国家标准规定了它的标记代号，一般应采用代号标注方法。标注的格式为：齿数N小径d 大径D宽度B。例如623266 表示齿数为6，小径23、大径26、键宽为6的矩形花键。如果需要，在花键的代号上也可以标注公差代号，其中外花键的字母为小写，内花键的字母为大写，如623f726a116d11,表示外花键齿数为6，小径为23，公差带代号为f7；大径为26，公差带代号为a11；键宽为6，公差带代号为d11。623H726H106H11则表示的是内花键。在花键的连接装配图上标注的花键代号中，公差代号内花键在分子上，外花键在分母上,如上述一对花键副可以标注为：图5-37 花键在图中的标注方法 对于渐开线花键，外花键用EXT表示，内花键用INT表示。标注时需要加上标准代号。图5-37所示的是矩形花键和渐开线花键在图中的标注方法。5-4销及其连接销也是一种标准件，主要用于连接和定位。常用的有圆柱销、圆锥销和开口销等。用于定位用的圆柱销孔和圆锥销孔一般在装配时加工，在零件图标注上时应加注“配作”二字。圆锥销的公称直径是指圆锥小端的直径。圆柱销标准（GB/T119-2000）规定了四种结构形式（A、B、C、D），主要区别是直径的公差，其结构略有区别，定位时常用A型，可用锤子打入，B、C型装配时有间隙，可以直接用手装配，其中B型的间隙更小一些，D型圆柱销，装配时更紧一些，需要采用热胀冷缩法或采用压力装配。销的标记见表5-4所示。圆锥销主要用于定位，锥度为1：50，具有自锁作用，如自行车中轴与拐上的销钉，一般用锥子装配，装配后不会松动。表5-4 销的形式、特点即表及方法GB/T119.1-20006m630GB/T117-2000GB/T91-2000开口销一般用于螺钉连接中起放松作用，螺母采用特制的带孔六角螺母（GB6178-86）,螺杆也加工出孔，用开口销将螺杆和螺母连接起来，使其不能有相对转动，装配后将开口销掰开，使其不能脱落。图5-38 销及其连接的画法销的连接画法如图5-38所示。在计算机辅助设计中，一般直接从图库中调用即可。5-4 轴承及其表达方法轴承是用来支撑轴的，分为滑动轴承和滚动轴承两类。滚动轴承由于摩擦阻力小，结构紧凑在机械设计中被广泛采用。本节从标准件的观点，仅介绍滚动轴承及其画法。一、滚动轴承的结构及分类1、 滚动轴承的分类滚动轴承按承受载荷的方向分为三类：向心轴承-主要承受径向载荷，如深沟球轴承；推力轴承-主要承受轴向载荷，如推力球轴承；向心推力轴承-同时承受径向和轴向载荷。滚动轴承按照滚动体的类型可以分为：球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承。如果圆柱滚子的直径很小，则称为滚针轴承。2、滚动轴承的结构（a）球轴承（b）圆柱滚子轴承（c）圆锥滚子轴承（d）推力球轴承图5-39 轴承的结构GB/T276-1994 GB/T283-1994 GB/T297-1994 GB/T301-1995如图5-39所示，滚动轴承是一个部件，各类滚动轴承的结构一般由四部分组成，即内圈、外圈、滚动体、保持架（用来均匀隔开滚动体）。有些轴承是由以上几种零件组成的，如有的轴承可能没有保持架，有些轴承可能没有内圈等。二、滚动轴承的画法滚动轴承作为一种标准组件，不需要单独画出它的部件图，只需在应用它的装配图中画出。国家标准GB4459.7-1998规定了轴承的三种画法，即通用化法、特征画法、规定画法。其中通用画法和特征画法都属于简化画法，规定画法属于比例画法。同一图样中，只能采用一种画法。 (a) (b) (c) (d) 图5-40 轴承的通用画法 1、通用画法在剖视图中，如果不需要确切地表示滚动轴承的外形轮廓、载荷特性、结构特征时，可以采用通用画法。通用画法是采用矩形的线框（或与轴承外形轮廓相似的图形）表示轴承的轮廓，在线框中央用与边框不相交的十字线表示隔离圈和滚动体，在十字线的上下端用一小段粗实线表示内外圈有无档边，有线表示无挡边（如图5-40b表示外圈无挡边），无线表示有挡边，仅有一半线，表示有单挡边，如图5-40c表示内圈有单挡边。图5-40d表示轴承的一面有密封圈。2、特征画法特征画法是在轴承轮廓的矩形框内画出内外圈、滚子的结构要素符号，可以比较形象的表达滚动轴承的结构特征、载荷特征。滚动轴承的结构要素符号见表5-5所示。滚动轴承中的结构要素组合见表5-6。表5-5 轴承结构要素符号（轴承宽度B）结构要素符号说明应用长的粗实线,长度2/3B。表示不可调轴承的滚动体的轴线长的粗圆弧线表示可调心轴承的调心表面短的粗实线，上面的符号相交成90，长1/6B表示滚动体和位置圆滚动体球宽矩形圆柱滚子长矩形长圆柱滚子、表5-6 滚动轴承中的结构要素组合2、 规定画法必要时，可以按照GB4459.7-1998给定的比例进行绘图，在剖视图中可以一半按照特征画法，一半按照规定画法绘图。注意滚动体不画剖面线，其余各套圈（内圈、外圈）画成间隔、方向一致的剖面线,见表5-7。在不会引起误解的情况下，也可以不画剖面线。在垂直于轴承轴线的视图中，任何形式的滚动轴承都按照图5-41所示的特征画法进行绘图。图5-41 垂直轴线的视图上轴承画法GB4459.7-1998规定，在装配图中不需要表达轴承的形状和结构时，一般采用简化画法（通用画法、特征画法），必要时，在产品图样（装配图）、产品标准、产品样本、用户手册、使用说明书中采用规定画法。常见轴承的特征画法和规定画法的尺寸比例见表5-7，其余的轴承请查阅GB4459.7-1998。表5-7 常见滚动轴承的特征画法和比例画法的尺寸比例三、滚动轴承的代号标记方法（GB/T272-1993）滚动轴承的代号是由字母加数字表示滚动轴承的结构、尺寸、公差等级、技术性能的。滚动轴承的代号由前置代号、基本代号、后置代号组成。1、基本代号基本代号是滚动轴承代号的基础，表示轴承的类型、结构、尺寸。基本代号由轴承类型代号、尺寸系列代号、内径代号组成。（a）、轴承类型代号轴承类型代号用数字或字母按表5-8表示。在基本代号前、后加字母或数字表示该种类型轴承的不同结构。（b）、尺寸系列代号向心、推力轴承的尺寸系列代号由宽（高）度系列代号和直径系列代号各一位数字组成。向心轴承的宽度系列代号为8(特窄)、0（窄）、1（正常）、2（宽）、3（特宽3）、4（特宽4）、5（特宽5）、6（特宽6）之一；推力轴承的高度系列代号为7（特低）、9（低）、1（正常）、2（正常、双向）。直径系列代号为7(超轻7)、8（超轻8）、9（超轻9）、0（特轻用于向心轴承，超轻用于推力轴承）、1（特轻）、2（轻）、3（中）、4（重）、5（特重，只用于推力轴承）。如尺寸系列代号为17，表示宽（高）度系列代号为1，直径系列代号为7。宽度系列代号为1、0时，有时可以省略，具体哪类轴承可以省略，参见GB/T272-1993。表5-8 滚动轴承的类型代号代号轴承类型代号轴承类型0双列角接触球轴承7角接触轴承1调心球轴承8推力圆柱滚子轴承2调心滚子轴承和推力调心滚子轴承N圆柱滚子轴承3圆锥滚子轴承U外球面轴承4双列深沟球轴承QJ四点接触球轴承5推力球轴承6深沟球轴承 (c)、内径系列代号 内径系列代号根据直径的大小，编号方法不同，具体方法见表5-9。表5-9 滚动轴承内径系列代号及其示例轴承公称内径（mm）内径代号示例0. 610（非整数）500，以及22、28、32用内径的毫米数直接表示，在其与尺寸系列间用“/”分开深沟球轴承618/2.5，内径d=2.519（0整数）用内径的毫米数直接表示，对深沟球轴承角接触轴承7、8、9直径系列，在其与尺寸系列之间用“/”分开深沟球轴承625/5，内径d=510171012151700010203深沟球轴承6200，内径d=1020480（22、28、32除外）公称内径除以5的商数，商数为个位数的在商数左边加“0”调心滚子轴承23208，内径d=402、前置和后置代号轴承的前置代号和后置代号是轴承在结构、尺寸、公差、技术要求有改变时附加的补充代号，没有特殊要求时，前置和后置代号可以缺省。前置代号用字母表示，“L”表示可分离轴承的可分离内圈或外圈，“WS”表示推力圆柱滚子轴圈。后置代号由字母、数字组成，如后置代号：2Z/P6，2Z表示轴承两面带防尘罩，P6表示公差等级符合标准规定的6级。5-5 弹 簧一、 弹簧种类和参数(a) 圆柱弹簧(b) 板式弹簧(c) 蜗卷弹簧图5-42 弹簧的种类弹簧是机械常用的零件，具有储能、减震、调节等多种功能，弹簧的种类很多，常见的圆柱压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧，板弹簧，蜗卷弹簧等，如图5-42所示。本节仅以圆柱压缩弹簧的画法，其它弹簧的画法请查阅GB4459.4-2003。圆柱压缩弹簧的主要参数包括：簧丝直径d、弹簧中径D2、弹簧内径D1、弹簧外径D3、节距t、有效圈数n、总圈数n 。二、弹簧的画法(GB/T4459.4-2003)弹簧的真实投影很复杂，GB4458.4-1984规定了圆柱压缩弹簧的简化画法，如图5-43所示为弹簧的视图、剖视图和示意画法，主要原则是：（1）、在平行于弹簧轴线的视图中，各圈的轮廓线均应画成直线。（2）、有效圈数在4圈以上的可以只画每一端的12圈（支撑圈除外），中间用通过簧丝中心的点画线连接起来，且可以适当缩短图形的长度。（3）、弹簧均可按右旋弹簧画图，但左旋弹簧不论画成左旋还是右旋，必须指明旋向。（4）、螺旋压缩弹簧如要求两端并紧并磨平时，不论支撑圈数多少以及末端贴近情况如何，均按支撑圈为2.5圈画出。圆柱螺旋弹簧的作图步骤如图5-44所示。在CAXA 电子图板2000计算机绘图中，可以从图库中直接调用圆柱螺旋弹簧。方法与螺纹连接标准件相同，先选择弹簧的大类，再选择圆柱螺旋弹簧的小类（图库还有蝶形弹簧、其它弹簧），然后选择圆柱螺旋压缩弹簧（还有拉伸弹簧），按下对话框的“下一步”，选择簧丝直径、中径、圈数，按下“确定”即按规定可画出弹簧的投影图。 弹簧的三维造型，需要先做出草图包括截面，轴线，然后采用旋转增料的方法生成弹簧，弹簧的顶部可用一般的拉伸除料方法生成。在AutoDesk公司的Inventor软件中还可以生成图5-45 圆柱压缩弹簧零件图（a） 视图图5-43 弹簧的结构与画法（c）示意图（b）剖视图（a）（b）（c）（d）图5-44 圆柱压缩弹簧的作图步骤弹簧的并紧圈。弹簧属于常用件，加工时需要画出它的零件图,图中应包括视图、负荷变形图，还应注写有关的技术要求，如图5-45所示。三、圆柱弹簧在装配图中的画法图5-46 弹簧在装配图中的画法（a）（b）（c） 在装配剖视图中，弹簧后面的零件按不剖处理，可见轮廓线只画到弹簧钢丝的剖面轮廓线或中心线上，如图5-46所示；簧丝直径小于等于2mm时，簧丝的剖面可以涂黑，如图5-46b所示；簧丝直径小于1mm时，可以采用示意画法，如图5-46c所示。5-7 密 封 圈图5-47 密封圈的通用画法（a）（b）（c）密封圈是设备工作中起密封作用的零件，也是一种标准件部件，同轴承的画法相似分为通用化法、特征画法和规定画法（GB/T4459.6 1996 ）。一、 通用画法在剖视图中，不需要表达密封圈的确切结构，可以采用在矩形线框的中央画出与矩形边界不相交的十字交叉的对角线来表示，如图5-47a所示。如果需要表示密封的方向，则应在对角线符号的一端画出一个箭头，指向密封的一侧。如图5-47b所示。如果需要表示密封圈的外部轮廓，则可以画出其较详细的外部轮廓，并在其中央画出对角线符号，如图5-47c所示。通用画法应绘制在轴的两侧。二、特征画法特征画法也属于一种简化画法，是利用符号具体的表示密封圈的结构特点，密封表面的位置等。符号的含义如下：平行于密封表面的粗实线，表是密封圈具有静态密封功能的部分。或：长的粗实线，与轮廓成45，表示密封圈、防尘圈上具有动态密封功能的唇以及具有防尘、除尘功能的结构。或：短的粗实线，与上面两种符号成90,表示具有密封作用的次要结构，如副唇。或：短的粗实线，与相应的轮廓线成30，表示具有往复运动的动态密封结构要素。：短的粗实线，与相应的轮廓线平行，表示具有往复运动的静态密封结构。：T型密封结构，用于非接触式密封，如迷宫式密封。 ：U型密封结构，配合T型结构使用，用于非接触式密封。图5-49 轴用唇形密封圈的应用图5-48 密封圈的规定画法图5-51 带副唇的密封圈图5-50 Y型密封圈的应用 如图5-48所示，表示了几种结构的密封圈，其余的密封圈可查阅GB4459.4-1996。三、规定画法这种画法将密封圈分为两半，一半详细画出密封圈的结构，密封圈内部嵌入的金属骨架等元件画出剖面符号涂黑，另一半用特征画法画出，如图5-47所示。（由于特征画法和规定为画法的轮廓结构不同，因此表示结构的一部分仅画了一部分，这部分线在装配图中画到对应的轴和孔即可）。在装配图中采用规定画法时，其特征画法一侧，如果不会发生误会，表示密封圈的轮廓线也可以省略不画。 5-49、50、51为几种密封圈在装配图中的画法。5-8 齿轮齿轮是机械传动中广泛采用的传动零件，其齿形已经标准化，称为标准结构。通过齿轮可以将动力从一根轴传递到另一根轴，同时还可以改变转速和方向。由于其应用的广泛性，因此齿轮也称为常用件。(a)、圆柱齿轮(b)、圆锥齿轮(a)、蜗轮、蜗杆图5-52 齿轮的种类和结构齿轮的种类很多，根据其传动情况可以分为：圆柱齿轮（用于平行轴之间的传动）、圆锥齿轮（也称为伞齿轮，用于两相交轴之间的传动）、蜗轮和蜗杆（用于两个交叉轴之间的传动），如图5-52所示。一、圆柱齿轮图5-53圆柱齿轮的各部分名称常见的圆柱齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮。轮齿符合标准规定的称为标准齿轮，在标准齿轮的基础上，轮齿做一些改变的称为变位齿轮。本节仅介绍标准圆柱齿轮。1、 圆柱齿轮的结构（1）、基圆：标准圆柱齿轮的齿面为渐开线，生成渐开的圆称为基圆，用dj表示。（2）、齿顶圆：通过轮齿顶部的圆称为齿顶圆，直径用da表示。（3）、齿根圆：通过轮齿顶部的圆称为齿顶圆，直径用df表示。（4）、分度圆：标准齿轮轮齿上齿间、齿厚相等为之所在的圆，直径用d表示。（5）、齿厚和齿间：每个齿在分度圆上的弧长称为齿厚，用s表示，齿槽在分度圆上的弧长称为齿间，用e表示。对与标准圆柱齿轮，齿厚等于齿间，即s=e。（6）、齿高：分度圆将轮齿分为两个部分，从分度圆到齿顶的部分称为齿顶高，用ha表示；从分度圆到齿根部分称为齿根高，用hf表示；齿根高和齿顶高的和称为齿高用h表示，h=ha+hf。（7）、齿距：分度圆上相邻两齿对应点之间的距离称为齿距，用p表示。显然齿距等于齿厚加齿间，即p=e+s。如果齿轮有Z个齿，很显然，分度圆的周长等于齿距乘以齿数，即：d=pZ，或d=(p/)Z。令m=p/,则d=mZ。上式中的m称为齿轮的模数，它是设计、制造齿轮的一个重要参数，模数越大，齿厚就越大，齿轮的承载能力就越高。加工齿轮时，刀具是根据模数来进行选择的，为了便于加工和制造，模数已经标准化、系列化，渐开线圆柱齿轮的模数系列见表5-10所示，并尽量选用第一系列，括号内的数字尽量不用。表5-10 渐开线圆柱齿轮的模数系列见表第一系列1、1.25、1.5、2、2.5、3、4、5、6、8、12、16、20、25、32第二系列1.75, 2.25, 2.75,(3.25), 3.5,(3.75),4.5, 5.5,（6.5）,7, 9,（11）,14（8）、压力角：齿轮传动时，两个齿轮啮合点的速度、受力方向的夹角称为压力角，用表示，我国标准齿轮的压力角为20。只有模数和压力角相等的齿轮才能相互啮合和传动。因此模数、齿数、压力角是标准圆柱直齿轮的基本参数，其它参数均可由基本参数求出。齿轮主要参数的计算见表5-11所示。表5-11 标准直齿圆柱齿轮主要参数的计算公式名称代号计算公式分度圆直径dd=mZ基圆直径djdj=dcos齿顶高haHa=m齿根高hfHf=1.25m齿顶圆直径daDa=m(Z+2)齿根圆直径dfDf=m(Z-2.5)齿距pP=m齿厚sS=p/2=m/2中心距aA=m(Z1+Z2)/22、单个圆柱齿轮的画法(GB/T4459.2-2003)圆柱齿轮的轮齿是用在机床上用齿轮加工刀具加工出来的，由于齿形已经标准化，因此不需要画出它的真实投影，国家标准中给出了它的规定画法。如图5-54所示。图5-54 圆柱齿轮的画法（a）（b）（c）（1）、齿顶圆和齿顶线用粗实线表示；分度圆、分度线用点画线表示；齿根圆和齿根线用细实线表示，也可以省略不画。（2）、在剖视图中，当剖切平面通过齿轮的轴线时，无论是否剖切到轮齿，轮齿一律按不剖处理，齿顶线和齿根线都用粗实线表示。（3）、对于斜齿轮，