机械制图（七）产品的零件图、装配图

第一节 标准件和常用件     

    在机器或仪器中，有些大量使用的机件，如螺栓、螺母、螺钉、键、销、轴承等，它们的结构和尺寸均已标准化，称为标准件。还有些机件，如齿轮、弹簧等，它们的部分参数已标准化，称为常用件。本章将分别介绍这些机件的结构、画法和标注方法。

一、 螺纹及螺纹紧固件

    螺纹是零件上常用的一种结构，如各种螺钉、螺母、丝杠等都具有螺纹结构。螺纹的主要作用是连接零件或传递动力。
    1．螺纹的基本知识
    叠加式组合体一般是由几个简单的立体叠合而成。如图5-1a 所示的支架可以分析为由底板、支承板、圆柱筒和肋板四部分叠加而成。
    （1）螺纹的形成
螺纹是根据螺旋线形成的原理而制作出来的。如图7-1所示，当一动点M沿圆柱面的母线AB作等速直线运动，同时该母线又围绕圆柱轴线作等角速回转运动，则动点M运动的轨迹即为圆柱螺旋线。
                                 
                              图7-1 圆柱螺旋线的形成
    在车床上车削螺纹，是常见的形成螺纹的一种加工方法。如图7－2所示，将工件装夹在与车床主轴相连的卡盘上，使它随主轴作等速旋转，同时使车刀沿主轴轴线方向作等速移动，当车刀切入工件达一定深度时，就在工件表面上车制出螺纹。在圆柱体外表面上的螺纹叫外螺纹，在圆柱孔内表面上的螺纹叫内螺纹。
                       
                             图7-2 在车床上加工螺纹
                          a）加工外螺纹 b）加工内螺纹
    （2）螺纹的基本要素
    螺纹的基本要素主要是牙型、直径、螺距、线数和旋向等。其意义分述如下：
    1)螺纹牙型
    螺纹牙型是指螺纹件轴向剖面的轮廓形状。常用的有三角形、梯形、锯齿形等。
    2)直径
    螺纹的直径有三个：大径(d、D)、小径(d1、D1)和中径(d2、D2)。
    螺纹的大径：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(图7－3)，即螺纹的最大直径。螺纹的大径通常又称为规格尺寸或公称直径（管螺纹除外）

    螺纹的小径：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，即螺纹的最小直径。
    螺纹的中径：是指螺纹的牙齿厚度与牙槽宽度相等处的假想圆柱面的直径，它近似或等于螺纹的大径和小径的平均值。
    3)线数n
    螺纹有单线和多线之分。在同一螺纹件上只有一条螺纹的叫单线螺纹(图7－4a)，在同一螺纹件上有几条螺纹的叫多线螺纹。如图7－4b为一段双线螺杆，在它上面做了两条螺纹。一般连接用的螺钉，车床上的传动丝杠等都是单线螺纹，而摩擦压力机的螺杆是多线螺纹。
    4)导程s和螺距p
    导程：在车制螺纹时，工件旋转一周刀具沿轴线方向移动的距离叫导程，即同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。
     螺距：是螺纹件上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。单线螺纹的螺距等于导程(图7－4a)；如果是双线螺纹，由图7－4b可知，一个导程包括两个螺距，则螺距＝导程/2；若是三线螺纹，螺距＝导程/3。因此，螺距和导程之间的关系可以用下式表示：螺距＝导程/线数。
    5)旋向
    是指螺纹旋进的方向。螺纹有右旋与左旋之分(图7－5)。按顺时针方向旋进的螺纹称为右旋螺纹，按逆时针方向旋进的螺纹称为左旋螺纹。
    在上述五项要素中，改变其中任何一项，都会得到不同规格的螺纹。因此，相互旋合的内、外螺纹这五项要素必须相同。
    为了便于设计和制造，国家标准规定了一些标准的牙型、大径和螺距。凡是这三项都符合国家标准的称为标准螺纹；牙型符合标准而大径或螺距不符合标准的称为特殊螺纹；牙型不符合标准的称为非标准螺纹(如矩形螺纹)。
    螺纹按其真实投影来画比较麻烦，实际上也没有必要。因此，制图标准对螺纹（外螺纹和内螺纹）画法作了如下规定：
    （1）外螺纹的规定画法
    1)外螺纹不论其牙型如何，在平行于螺杆轴线的投影面的视图上，螺纹的牙顶线（表示大径的直线）用粗实线表示，牙底线（表示小径的直线）用细实线表示；螺杆轴端的倒角和倒圆部分也应画出。图7－6所示。
    2)在垂直于螺纹轴线的投影面的视图上，螺纹的牙顶圆（表示大径的圆）用粗实线表示，表示牙底圆（表示小径的圆）的细实线只画约3/4圈（画图时一般可近似地取d1≈0.85d）；此时螺杆上的倒角投影省略不画。如图7-6所示。
                            a）外形 b）一般画法
    3) 有效螺纹的终止界线(简称螺纹终止线)用粗实线表示，其画法如图7－6所示。
    4）螺纹的收尾部分（称为螺尾）在图上一般不画。
    （2）内螺纹的规定画法
    1)内螺纹不论其牙型如何，在平行于螺孔轴线的投影面的剖视图中，牙顶线（表示小径的直线）用粗实线表示，牙底线（表示大径的直线）用细实线表示；在剖视图或断面图中剖面线都必须画到粗实线；螺孔上的倒角和倒圆部分也应画出。如图7-7所示。
                            a）外形 b）剖视图画法
    2)在垂直于螺纹轴线的投影面的视图上，螺纹的牙顶圆（表示小径的圆）用粗实线表示（画图时可近似地取D1≈0.85D），牙底圆（表示大径的圆）用细实线表示，且只画约3/4圈。此时螺孔上的倒角投影省略不画,如图7-7所示。
    3)螺尾一般省略不画。
    4)绘制不穿通的螺纹孔时，一般应将钻孔深度与螺纹部分的深度分别画出，并标上尺寸(图7－8)。加工不穿通的螺孔时，先按螺纹小径钻孔，后用丝锥攻丝(图7－8b)。钻头的锥顶角一般做成118°，在孔底部形成118°的锥顶角。画图时此角按120°画出，但不必标注尺寸。如图7－8a所示。
                            a）钻孔深度 b）攻丝深度
    5）螺孔不剖开时，不可见螺纹的所有图线均按虚线绘制，如图7－9所示。
                            图7-9 不剖时内螺纹的画法
    （3）螺纹联接的画法(图7－10)
    以剖视图表示内、外螺纹的连接，旋合部分按外螺纹的画法绘制，其余部分均按各自的画法绘制，如图7－10所示。画图时应注意：表示内、外螺纹牙顶的粗实线和牙底的细实线必须对齐；当画螺纹联接部位的断面图时，在断面图上两紧固件的剖面线方向应相反，如图7-10b中A-A所示。
                         图7-10 剖视图中螺纹联接的画法
                             a）通孔 b）不通孔
    如图7-11所示，为不通孔时螺纹联接的画法，注意螺孔底部的绘制。
    （4）螺纹牙型的表示方法
    当需要表示螺纹牙型时，可采用局部剖视图或局部放大图绘制(图7－12)。
          
                               图7-12 螺纹牙型表示法
                        a）梯形外螺纹 b）梯形内螺纹 c）矩形螺纹

    2.螺纹的标注
    螺纹的种类很多，但规定画法却相同，在图上对标准螺纹只能用螺纹代号或标记来区别它们的不同。普通螺纹、梯形螺纹及管螺纹的标注方法如下：
    (1) 普通螺纹的标注
    普通螺纹的完整标记由螺纹规格代号、螺纹公差代号及螺纹旋合长度代号三部分组成，其格式为：
    螺纹规格代号—螺纹公差带代号—螺纹旋合长度代号
    牙型代号 公称直径 × 螺距 旋向－中径公差带代号 顶径公差带代号－ 旋合长度代号
    1)普通螺纹的牙型代号为“M”,公称直径指螺纹大径。
    螺纹副(内、外螺纹旋合在一起）标记中的内、外螺纹公差带代号用斜线分开，斜线前后分别表示内、外螺纹公差带代号。例如M20×2－6H/6g。
    2)旋合长度是指内、外螺纹旋合在一起的有效长度，普通螺纹的旋合长度分为三组，分别称为短旋合长度、中旋合长度和长旋合长度，相应代号为S、N、L。相应的长度可根据螺纹公称直径及螺距从标准中查出。当为中旋合长度时，“N” 省略标注。
    3)普通螺纹精度等级：根据螺纹的公差带和短、中、长三组旋合长度，螺纹的精度又分为精密级、中等级和粗糙级三种。在一般情况下多采用中等级。

                            表7-1 普通螺纹的标注
    (2) 梯形螺纹的标注
    梯形螺纹的完整标注的内容和格式为：
    螺纹代号 - 中径公差带代号 - 旋合长度代号
    其中螺纹代号内容：Tr 公称直径 × 导程（螺距） 旋向
    梯形螺纹的标注见表7-2。
                            表7-2 梯形螺纹的标注

    3.螺纹紧固件及其比例画法
    (1) 常用的螺纹紧固件有螺栓、螺柱、螺钉、螺母、垫圈等。这些零件的尺寸都已标准化，在技术文件上只须注出其标记即可。
    (2) 螺纹紧固件的比例画法
    设计机器时，经常会用到螺栓、螺母、垫圈等螺纹紧固件，它们的各部分尺寸可以从相应的国家标准中查出，由螺栓的螺纹规格尺寸d、螺母的规格尺寸D、垫圈的公称尺寸d，按d或D进行比例折算，得出各部分尺寸后按近似画法绘制。
    1)六角头螺栓。六角头头部系由六棱柱经倒角30°而形成，故每个棱面上均产生双曲线)，这些曲线可由圆弧代替(图7－13)。画法步骤如下：

                          图7-13 六角头部曲线的近似画法
    ①画出六棱柱的投影。
    ②以R＝1.5d为半径画弧与顶面的投影相切，并与右边两棱线交于1、2两点。
    ③由2点做水平线，与相邻的棱线交于3点，平分线段2－3得点4。
    ④以点4为圆心，4点至1点的距离为半径画弧1点至5点，最后过点5作30°的倒角线。左边一段曲线画法与此相同。
    六角头螺栓的各部分尺寸与螺纹大径d的比例关系如图7－14a所示。
    (2)六角头螺母。六角头螺母各部分尺寸与螺纹大径D的比例关系如图7－14b所示。表面交线的画法与六角头螺栓头部的画法相同。
    (3)垫圈。垫圈各部分尺寸按与它相配的螺纹紧固件的大径d的比例关系画出(图7－14c)。
    (4)双头螺柱。双头螺柱的外形可按图7－14d的简化画法给制。各部分尺寸与大径d的比例关系如图中所示。
                        图7-14 单个螺纹紧固件的比例画法
                        a）螺栓 b）螺母 c）垫圈 d）螺柱

    4.螺纹紧固件联接的画法
    (1) 螺栓联接
    螺栓联接是将螺栓杆身穿过两个零件的通孔，再用螺母旋紧而将两个零件固定在一起的一种连接方式(图7－15)。

                              图7-15 螺栓联接
    1)螺栓、螺母、垫圈按大径d的比例关系绘制，其余部分的比例关系如图中所示。
    2)螺栓的有效长度l应先按下式求出：
         l＝δ1＋δ2＋h+m+a
    然后再从附表2－4中选出相近的标准长度l。
    3)在画螺栓联接的装配图时，应遵循下列基本规定：
    1)当剖切平面通过螺栓、螺柱、螺钉、螺母、垫圈等标准件的轴线时，这些零件均按未剖切绘制。
    2)在剖视图中，两相邻零件的剖面线方向应相反，但同一个零件在各个剖视图中，其剖面线的方向和间距应相同。
    3)两零件的接触面应画成一条线，不得画成两条线或加粗。
    (2)螺柱连接
    用螺柱连接零件时，先将螺柱的旋入端旋入一个零件的螺孔中，再将另一个带孔的零件套入螺柱，然后放入垫圈、用螺母旋紧(图7－16)。

    

                               图7-16 螺柱联接
    1)各部分画图尺寸的比例关系与螺栓连接相同。若采用弹簧垫圈，其尺寸可按d2＝1.6d、s＝0.25d绘制。
    2)双头螺柱的有效长度l可先按下式算出：
         l＝δ＋h+m+a
    选取相近的标准长度。
    3)双头螺柱旋入端长度bm的值与带螺孔的被连接件的材料有关。材料为钢或青铜时取bm=d，材料为铸铁时，取bm=1.25～1.5d，材料为铝时，取bm=2d。
    4)机件上螺孔的螺纹深度应大于旋入端螺纹长度bm，画图时，螺孔的螺纹深度可按bm+0.5d画出，钻孔深度可按bm＋d画出。
    (3)螺钉连接
    用螺钉连接两个零件时，螺钉杆部穿过一个零件的通孔而旋入另一零件的螺孔，靠螺钉头部支承面压紧将两个零件固定一起。
    螺钉根据头部形状不同有许多型式。图7－17是几种常见螺钉装配图的比例画法。画图时应注意下列几点：

  

                                图7-17 螺钉联接
    ①螺钉的有效长度l先按下式估算：l＝δ＋bm，bm根据带螺孔的被连接零件的材料而定，取值可参考双头螺柱中所述。然后从附录二附表中选取相近的标准长度l。
    ②为了使螺钉头能压紧被连接零件，螺钉的螺纹终止线应高出螺孔的端面(图7－17b)，或在螺杆的全长上都有螺纹(图7－17a、c)。
    ③螺钉头部的一字槽和十字槽在俯视图上，画成与中心线成45°(图7－17)，可以涂黑。

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