机械制图第8章标准件与常用件

第8章标准件与常用件8.1螺纹8.2螺纹紧固件8.3键和销8.4齿轮8.5弹簧8.6滚动轴承8.1螺纹当动点A沿圆柱（或圆锥）面上的一条母线等速上升，而该母线又同时绕圆柱（或圆锥）轴线作等速转动时，点A在此圆柱（或圆锥）面上的运动轨迹称为螺旋线，如图（a）所示。8.1.1螺纹的形成1.螺旋线将圆柱表面展开，该螺旋线随之成为一直线，如图（b）所示。2．螺纹的形成螺纹是根据螺旋线的形成原理，由一平面图形（如三角形、矩形、梯形等）沿圆柱表面上的螺旋线运动形成的具有相同剖面的连续凸起和沟槽。其中，凸起部分的顶端称为牙顶；凹槽部分的底部称为牙底。在圆柱外表面形成的螺纹，称为外螺纹；在圆柱内表面形成的螺纹，称为内螺纹，如下图所示。3．螺纹的加工方法螺纹的加工方法很多，一般采用机床（如车床、滚丝机等）进行机械加工，也可以用工具（如丝锥、板牙等）进行手工加工。8.1.2螺纹的要素螺纹的要素包括牙型、直径、线数、螺距和旋向。只有这五个要素完全相同的内、外螺纹才能旋合。1．牙型牙型是指通过螺纹轴线的剖面上的轮廓形状。常见的牙型有三角形（60°、55°）、梯形和锯齿形等，如下图所示。2．螺纹直径螺纹的直径包括大径、小径和中径。大径：是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，内、外螺纹的大径分别用D和d表示。小径：是指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径，内、外螺纹的小径分别用D1和d1表示。中径：是指母线通过牙型上凸起宽度和沟槽宽度相等的假想圆柱面的直径，内、外螺纹的中径分别用D2和d2表示。代表螺纹尺寸的直径称为公称直径，一般指螺纹大径的基本尺寸。3．线数线数是指在同一圆柱表面上车制螺纹的条数，用n表示。螺纹有单线和多线之分。其中，单线螺纹是指沿一条螺旋线形成的螺纹；多线螺纹是指沿两条或两条以上螺旋线形成的螺纹，如下图所示。4．螺距和导程螺距：是指螺纹相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离，用P表示。导程：是指同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，用Ph表示。螺距P、导程Ph和线数n的关系如下：单线螺纹：Ph=P；多线螺纹：Ph=nP5．旋向按旋转方向的不同，螺纹有右旋和左旋两种。其中，右旋螺纹是指沿旋进方向看顺时针方向旋入的螺纹；左旋螺纹是指逆时针旋入的螺纹，其判别方法如下图所示。工程上常用右旋螺纹。螺纹的旋向右旋螺纹左旋螺纹1．按标准化程度来分类在国家标准中，将决定螺纹结构规格最基本的要素——牙型、大径和螺距称为螺纹三要素。根据螺纹三要素符合国标的不同情况，将螺纹分为标准螺纹、特殊螺纹和非标准螺纹三种。标准螺纹：是指牙型、大径和螺距都符合国家标准规定的螺纹。只要知道了此类螺纹的牙型和大径，即可从有关标准中查出该螺纹的全部尺寸。特殊螺纹：是指牙型符合标准规定，直径和螺距均不符合标准规定的螺纹。非标准螺纹：是指牙型、直径和螺距均不符合标准规定的螺纹。8.1.3螺纹的种类2．按照用途来分类螺纹按用途的不同可分为连接螺纹和传动螺纹两大类，如下表所示。1．外螺纹的画法（1）外螺纹不论其牙型如何，螺纹的牙顶线（大径）用粗实线画；牙底线（小径）用细实线画；小径在非圆视图中应画出倒角或倒圆。（2）在垂直于螺纹轴线的投影面的视图中，表示螺纹大径的圆用粗实线画；表示螺纹小径的圆用细实线画约3/4圈；表示倒角圆省略不画，如下图所示。8.1.4螺纹的画法（3）完整螺纹的终止界线在视图中用粗实线画出；在剖视图中则按右图所示画法绘制，剖面线必须画到粗实线为止。（4）当需要表示螺尾时，尾部的牙底线用与轴线成30°角的细实线绘制，如右图所示。2．内螺纹的画法（1）内螺纹通常用剖视图绘制。在非圆的视图中，螺纹大径用细实线画出；小径用粗实线画出；螺纹终止线用粗实线画出；剖面线画到粗实线处，如下图所示。（2）在投影为圆的视图上，表示螺纹大径的圆用细实线画约3/4圈；表示螺纹小径的圆用粗实线画；倒角圆省略不画，如下图所示。（3）绘制不通孔的螺孔时，应将钻孔深度和螺孔深度分别画出，一般钻孔深度比螺孔深（0.2～0.5）D，并且钻孔底部的锥角应为120°，如右图所示。（4）不可见螺纹的所有图线用虚线绘制，如右图所示。（5）内螺纹中螺尾的画法同外螺纹中螺尾的画法相同。3．内、外螺纹连接的画法内外螺纹连接时一般采用剖视图绘制。内、外螺纹的旋合部分按外螺纹绘制；未旋合部分仍按各自的画法绘制，如下图所示。画图时应注意，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均应分别对齐。4．螺纹牙型的画法标准螺纹一般不需要画出牙型，但当需要表示螺纹的牙型时，则按图（a）和图（b）所示画法绘制；非标准螺纹需要画出牙型，一般用局部剖视图或局部放大图表示，如图（c）所示。8.1.5螺纹的标记及标注1．普通螺纹普通螺纹是最常用的螺纹，牙型为等边三角形，牙型角为60°。根据螺距的大小，普通螺纹有粗牙和细牙之分，在螺纹公称直径（大径）相同的情况下，细牙普通螺纹的螺距比粗牙普通螺纹的螺距小。普通螺纹的标记由螺纹代号、公差带代号和旋合长度代号三部分组成，每部分代号用横线隔开。其中，螺纹代号又由螺纹特征代号、公称直径、螺距（或导程/线数）和旋向四部分组成；公差带代号是用来说明螺纹加工精度的，由中径公差带代号和顶径公差带代号组成；旋合长度代号是衡量螺纹质量的重要指标。普通螺纹的标记格式和内容如下：螺纹特征代号(M)公称直径×螺距(导程/线数)旋向中径和顶径公差带代号－旋合长度代号长：L中等：N短：S－用M表示细牙需要进行标注左旋LH标注普通螺纹时，尺寸界线应从螺纹大径处引出，其标注示例如下表所示。2．管螺纹螺纹特征代号尺寸代号（查阅附表）旋向代号－（1）用螺纹密封的管螺纹螺纹特征代号尺寸代号旋向代号－公差等级代号圆锥外螺纹用“R”表示；圆锥内螺纹用“Rc”表示；圆柱内螺纹用“Rp”表示（2）非螺纹密封的管螺纹圆锥外螺纹用“G”表示外螺纹的公差等级代号有A级和B级两个等级，内螺纹只有一种标注管螺纹时，应采用引线标注的形式，且引线从螺纹大径处引出，其标注示例如下表所示。螺纹特征代号公称直径×螺距(导程/线数)旋向中径公差带代号－旋合长度代号长：L中等：N－3．梯形和锯齿形螺纹梯形和锯齿形螺纹的标注8.2螺纹紧固件8.2.1螺纹紧固件的基本知识及其规定标记1．螺纹紧固件的基本知识螺纹紧固件是指利用内、外螺纹的旋合作用来连接和紧固一些零部件的零件。螺纹紧固件的种类很多，常用的螺纹紧固件有螺栓、螺柱、螺钉、螺母和垫圈等，如下图所示。2．螺纹紧固件的规定标记在机械设计中，不需要单独绘制它们的图样，只需标注其规定标记即可。螺纹紧固件的规定标记由产品名称、标准编号、螺纹规格（或公称直径）、其他直径或特性、公称长度（规格）、螺纹长度或杆长、产品形式、性能等级或硬度或材料、产品等级、扳拧形式、表面处理等部分组成。例如，螺纹规格为M12，公称直径为80mm，性能等级为8.8级，表面经过镀锌钝化的六角头螺栓的完整标记为：螺栓GB/T5782－2000M12×80－8.8－Zn·D在对螺纹紧固件进行标记时，经常会对标记格式进行简化，简化原则有以下几点：（1）名称（如螺栓、垫圈等）、国家标准（如GB/T）和发布顺序号（如5782）不允许省略；标准年代号（如2000）可以省略。（2）当产品标准中只规定了一种产品形式、性能等级或硬度，或材料、产品等级、扳拧形式、表面处理时，允许在标记时将以上内容省略。（3）当产品标准中规定了两种以上的产品形式、性能等级或硬度，或材料、产品等级、扳拧形式、表面处理时，在标记时可省略其中的一种。常见的螺纹紧固件标记示例如下表所示。8.2.2螺纹紧固件连接形式及其装配画法螺纹紧固件的连接形式有螺栓连接、双头螺柱连接和螺钉连接三种。它们的作用是将两个零件紧固在一起，属于可拆卸连接。1．螺栓连接螺栓连接用于连接两个较薄且都能钻出通孔的零件。连接时，先将螺栓的杆身穿过两个零件的通孔，然后套上垫圈，再拧紧螺母。绘制螺栓及螺栓连接时一般采用两种方法螺栓连接装配示意图在画螺栓连接时，应注意以下几点：（1）为防止损伤螺栓的螺纹，被连接零件的通孔直径应比螺纹大径d略大些，画图时一般取1.1d。（2）螺栓上的螺纹终止线应画至上部零件的通孔内，以保证拧紧螺母时有足够的螺纹长度。（3）螺栓长度L按下式计算：L=δ1+δ2+h+m+a式中：δ1、δ2——被连接零件的厚度；h——垫圈厚度（h=0.15d）；m——螺母厚度（m=0.8d）；a——螺栓伸出螺母长度（a=0.3d）。按上式计算出螺栓的长度后，还应根据螺栓的标准长度系列取与计算值最接近的标准长度。在装配图中画螺纹紧固件时应注意以下几点（示意图如右图所示）：（1）如两零件相邻表面接触时，接触部分只画一条线。（2）画剖视图时，相邻零件的剖面线的方向应相反，如果两相邻零件的剖面线方向相同，则应使它们的间隙不同。（3）当剖切平面通过螺纹紧固件的轴线时，它们均按照未剖切绘制。（4）螺纹紧固件上的倒角和退刀槽等工艺结构均可省略不画。2．螺柱连接螺柱连接又称为双头螺柱连接，适用于一个不易钻出通孔的较厚零件和另一个需要钻出通孔的较薄零件的连接。画螺柱连接时，应注意以下几点：（1）旋入端的螺纹终止线应与两被连接件的接触面平齐，以示旋入端已拧紧。（2）旋入端长度bm与被旋入零件的材料有关：铜和青铜bm=d；铸铁bm=1.25d或bm=1.5d；铝合金bm=2d。（3）零件上的螺孔深度应大于旋入端长度。（4）弹簧垫圈开槽宽0.1d，与水平线成60°角并向左倾斜。（5）螺柱的有效长度L按下式计算：L=δ+h+m+a式中：δ——通孔零件的厚度；h——垫圈厚度（h=0.15d）；m——螺母厚度；a——螺柱伸出螺母长度（a=0.3d）。螺栓连接的装配示意图螺栓连接的画法3．螺钉连接螺钉一般用于连接受力不大且又不经常拆装的零件，其比例画法如下图所示。连接时，较薄的零件钻出通孔，另一个较厚的零件加工出螺孔，且螺孔深度应大于旋入螺纹的深度。螺钉连接时，不用螺母和垫圈，而是将螺钉直接拧入零件的螺孔内，依靠螺钉头部压紧零件，如左图所示。画螺钉连接时，应注意以下几点：（1）螺钉的螺纹终止线必须超过两被连接件的结合面，以保证螺钉旋入并压紧。（2）不穿通的螺纹孔可不画出钻孔的深度，仅按有效螺纹部分的深度画出。（3）不论螺钉旋到什么位置，画螺钉头部开槽的规定都为：采用带一字槽的螺钉连接时，在投影为非圆的视图中，其槽口面对观察者；在投影为圆的视图上，一字槽按45°角的方向画出；当一字槽槽宽≤2mm时，可涂黑表示。（4）螺钉的有效长度L应按下式计算：L=δ+bm式中：δ——通孔零件的厚度；bm——螺钉旋入长度。4．螺栓、螺柱、螺钉连接的简化画法国家标准规定，螺纹紧固件在装配图中可采用简化画法，如下图所示。8.3键和销8.3.1键及其连接1．键的种类及标记键的种类很多，常用的键有普通平键、半圆键、钩头楔键三种，如下图所示。键用来连接轴和装在轴上的齿轮或带轮等传动件，使轴和轮一起转动，如右图所示。普通平键是应用最广的键，它分为A型（圆头）、B型（平头）和C型（单圆头）三种，如图（a）所示。其中，又以A型平键应用最为普遍。键的标记由标准件的名称、型号、规格尺寸和国家标准代号四部分组成。其中，规格尺寸由键宽×键长组成（由于键宽确定后，键高也随之确定了，因此规格尺寸由键宽×键长组成）。常用键的标记示例如下表所示。2．键槽的画法及标注在轴和轮上加工键槽的方法有很多种，常见的加工方法如下图所示。键槽的画法和标注方法3．键连接的画法（1）普通平键连接的画法普通平键的两侧面为工作面，上、下两面为非工作面。连接时，键的两侧面与键槽两侧面接触，因此在装配图中画成一条线；键的上面与轮上的键槽之间有间隙，在装配图中画成两条线，如下图所示。（2）半圆键连接的画法半圆键具有自动调位的优点，常用于轻载和锥形轴的连接。半圆键连接的画法与普通平键的画法相似，如下图所示。（3）钩头楔键连接的画法钩头楔键的顶面有1:100的斜度，它是靠顶面与底面的接触受力而传递扭矩的。故其上下两面为工作面，两侧面