第九讲标准件与常用件.doc

第一章 标准件与常用件教学目的: 1. 理解螺纹的基本知识，掌握螺纹及其连接的规定画法和注法；掌握常用螺纹紧固件及其紧固件的连接画法；2. 掌握直齿圆柱齿轮、圆锥齿轮及其啮合的规定画法；3. 学会查阅常见标准件和常用件的相关数据；4. 了解键、销、滚动轴承、涡轮蜗杆和弹簧的基本知识与规定画法。学时分派: 8学时（7理论学时 + 1学时习题评讲）重要内容:1. 螺纹的基本知识；（2学时）2. 螺纹紧固件及其连接的比例画法；（1.5学时）3. 键、销及其连接和滚动轴承；（1学时）4. 齿轮；（1.5学时）5. 弹簧。（1学时）重 点：螺纹连接及其常用紧固件连接的画法。难 点：齿轮相关的认知性基础知识教学方式: 1.多媒体教学、板书和模型结合演示讲解； 2.实践性指导、互动。引 言 机器的组成及零、部件概述一. 机器的组成及零、部件概述从制造的角度来看，任何机器都是由若干零件组成的，比较复杂的机器，经常是由零件和机构组成部件，再由部件和零件（）组成机器。(有少数零件在装配机器时，不参与任何部件而单独作为一个装配单元与其它部件一起直接装配在机器上)。零件：机器中每一个单独加工的单元体称为零件加工制造的基本单元。构件：可以是单一的零件，也可以是几个零件的刚性组合体(零件之间没有相对运动的整体称为刚性组合体运动的基本单元。 图1.01 零件与构件图1.02 机构与部件（单缸四冲程内燃机）机构：是指由两个以上的构件按一定形式连接起来，且互相之间具有拟定的相对运动的组合体。因此，机构是运动的，并且有一定的规律。部件：按功能划分的装配单元称为部件，每个部件中包含若干零件，各零件间有拟定的相对位置，也许实现某种相对运动(机构)，也也许相对静止(构件)，它们为完毕同一功能而协同工作。二标准件和常用件 机器的功能不同，其组成零件的数量、种类和形状等均不同。有一些零件被广泛的、大量的、频繁用于各种机器之上。为了设计、制造和使用方便，它们的相关结构形状、尺寸和画法等被标准化或部分标准化。设计、制造和绘图时必须按照GB执行。标准件:国家标准将其型式、结构、材料、尺寸、精度及画法等均予以标准化的零件。如螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈，以及键、销、轴承等，由专门厂家进行大批量生产。常用件:国标对其部分结构及尺寸参数进行了标准化的零件，如齿轮、弹簧等。 第一节 螺纹的基本知识 （2学时）【教学内容与设计】一螺纹的形成与加工1.螺纹的形成（图1.03）a.螺旋线的形成 b.螺旋体的形成 图1.03 螺旋线与螺旋体的形成 图1.04 外螺纹的加工-车削2.螺纹的加工a.外螺纹的加工：车削（图1.04）/ 板牙（图1.05）/ 模具碾制b.内螺纹的加工：车削/ 丝锥（图1.06） 图1.05 外螺纹的加工- 板牙 图1.06 内螺纹的加工- 车削 / 丝锥二螺纹的要素1.牙型：用通过螺纹轴线的平面剖开螺纹，所得剖面形状； 2.大径：用d (外螺纹) 或D (内螺纹) 表达；3.小径：用 d1 或D1 表达；图1.07 螺纹要素图1.08 常见螺纹的牙型4.中径：用d2或D2 表达； 5.旋向：分为左旋(LH)和右旋； 6.线数n ：螺纹有单线螺纹和多线螺纹之分； 7.螺距P和导程Ph。 图1.09 线数、螺距和导程 图1.10 旋向 三. 螺纹的种类1. 按用途分类 2. 按螺纹要素是否标准分（1）标准螺纹：牙型、大径和导程符合国家标准；（2）特殊螺纹：牙型符合国家标准，大径和导程不符合国家标准；（3）非标准螺纹：牙型不符合国家标准（如方牙/矩形螺纹）。四. 螺纹及其连接的规定画法1外螺纹的规定画法 图1.11 外螺纹的规定画法-普通螺纹和管螺纹图1.12 内螺纹的规定画法2内螺纹的规定画法3.螺纹连接的规定画法 图1.13 螺纹连接的规定画法-普通螺纹和管螺纹4. 螺纹的局部结构（1）钻孔底部与螺纹阶梯孔的画法图1.14 钻孔底部与螺纹阶梯孔的画法钻孔深度与螺纹深度分别画出，钻孔深度比螺纹深度大0.5D,D为螺纹大径。钻头端部锥顶角实际为118，可按120简化作图。（2）螺纹收尾、肩距、退刀槽和倒角 图1.15 螺纹收尾 图1.16 退刀槽与端部螺纹收尾、肩距、退刀槽和倒角已经标准化，具体数据规定需要查表（教材P408-409）。加工螺纹时一般现在螺纹终止处加工退刀槽。螺纹收尾在绘图常简化为从螺纹终止线小径画30斜线到大径，一般省略不化，如图1.15；螺纹端部倒角一般成45倒角，以防止螺纹端部的损伤、便于安装及工作环境的安全性。 图1.17 螺纹孔相交画法 图1.18 圆锥面上螺纹的画法（3）螺纹孔相交的画法和圆锥面上螺纹的画法（4）非标准螺纹的画法非标准螺纹如图1.19所示(以矩形螺纹为例)，通过局部剖显示牙型，并通过大径、小径、螺距和牙型尺寸的标注来表达。 图1.19 非标准螺纹的画法与标注 图1.20 特殊螺纹的画法与标注 五螺纹的标注方法1. 特殊螺纹和非标准螺纹的标注（1）非标准螺纹应标注出大、小径，螺距和牙型尺寸。(如图1.19所示) （2）特殊螺纹在其特性代号前加注“特”字，并标出大径和螺距(如图1.20所示)。2. 普通螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹的标注（1）完整标注的格式（2）一些规定 公称直径为螺纹大径，尺寸界线均从螺纹大径引出； 单线螺纹只标螺距，多线螺纹导程和螺距均需标出；普通粗牙螺纹螺距可不标； 旋向为右旋时不标，左旋需标出LH； 内螺纹公差带代号用大写字母表达，中径和大径（顶径）公差带若相同，只标注一个；外螺纹公差带代号用小写字母表达；中径和小径（顶径）公差带若相同，只标注一个。 普通螺纹旋合长度分短（S）中（N）长（L）三种，其中短旋合与长旋合需标注；梯形螺纹、锯齿形螺纹旋合长度分中（N）长（L）两种，其中长旋合需标注。（3）标注示例 图1.21 普通螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹的标注3. 管螺纹的标注 尺寸代号为管子的内通径，单位为英寸；标注从螺纹大径画指引线； 非螺纹密封的管螺纹有A、B两种公差等级，需标注。其他为一种，不标。（1）标注的格式与规定图1.22 管螺纹的标注示例（2）标注示例六螺纹的测绘a)拓印法 b) 螺纹规图1.23 螺纹的测绘方法1.方法2.环节(1)拟定螺纹的线数和旋向(2)测量螺距（拓印或用螺纹规）(3)用游标卡尺测大径(4)查标准、定标记【作业及思考题】 习题集P141-142；第二节 螺纹紧固件及其连接的比例画法（1.5学时）【教学内容与设计】一螺纹紧固件的基本形式1.常见螺纹连接件的种类 常见的螺纹紧固件（或称连接件）如图2.01所示，他们都属于标准件，一般有专门厂家生产。在设计时，不需要画出他们的零件图，外购时只需写出规定标记即可。 图2.01 常用螺纹紧固件 2.螺纹紧固件的标记 （1）完整标记（2）简化标记（设计中一般使用简化标记。）如：螺栓 GB/T 57822023-M1280-10.9-A-O螺纹规格d=M12、公称长度l=80mm、性能等级为10.9级、产品等级为A、表面氧化解决的六角头螺。3. 螺纹紧固件的标记及其画法画法：查表法（图例）、比例画法（零件图）(1) 螺母规格尺寸：螺纹大径；精度等级：A、B规定标记: / 名称 - 标准代号 - 螺纹代号 / 螺母 GB6170-86 M20 图2.02 螺母及其图示 图2.03 螺母的比例画法示意两种画法环节相同：以GB6170-86-M24为例比例画法: 如图2.03 查表画法环节:a. 查表得：(P287页)D=24 e=39.6 m=21.5；b. 从e开始画俯视图正六边形及其内切圆，D开始画内螺纹；c. 投影长对正，宽相等，由m开始画主视图，左视图；d. 俯视图内切圆与30切线的画法；e.描深。（2）螺栓 图2.04 螺栓及其图示 图2.05 螺栓的比例画法示意（3）双头螺柱 图2.06 双头螺柱及其图示 图2.07 双头螺柱的比例画法示意（4）螺钉a. 连接螺钉（图2.08） 图2.08 常见的连接螺钉 图2.09 连接螺钉比例画法b. 紧定螺钉（图2.09） 图2.10 紧定螺钉 图2.11 垫片 图2.12 垫片的比例画法（5）垫片垫圈 GB/T 97.1 12 200-HV（平） 垫圈 GB/T 93 17（弹） gg二.螺纹紧固件连接的基本类型及其连接画法基本类型：螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接。连接画法：比例画法（零件图）、简化画法（装配图）1螺栓连接及其比例画法 图2.13 螺栓连接 图2.14螺栓连接的比例画法2.双头螺柱连接及其比例画法图2.15 双头螺柱连接 图2.16双头螺柱连接的比例画法图2.15 连接螺钉比例画法 图2.16 紧定螺钉比例画法3.螺钉连接及其比例画法4.螺纹紧固件在装配图中简化画法示例 图 螺纹紧固件在装配图中简化画法示例【作业及思考题】1.习题集P143-144；2.手绘A3大图一张（习题集P145）。 图名：螺纹连接 / 比例1：1 / 图号：07【第一节，第二节内容习题课】1. 学时：1学时；2. 小作业中出现的典型问题讲解；3. 以大图为例具体温习制图的基础知识及本章第一节、第二节内容。第三节 键、销及其连接和滚动轴承（1学时）【教学内容与设计】一键及其连接1.键的作用键是用来连接轴及其轴上的传动件（如齿轮、带轮等零件），重要起传奇扭矩的作用。键的连接如图3.01所示： 图3.01 键连接图3.02 常用键的种类、形式和标记2.常用键的种类、形式和标记 图3.03 普通平键的三种形式3.常用键的键槽画法和尺寸标注常用键的键槽画法和尺寸标注如图3.04所示，相关尺寸按轴的直径从标准中查出（教材P392，附表3-15）。 （a）普通平键轴槽的画法 （b）半圆键轴槽的画法（c）孔槽的画法 图3.04 常用键的键槽画法和尺寸标注4.常用键连接装配图的画法 （a）普通平键的装配联接图（b）半圆键、勾头楔键装配联接图图3.05 常用键连接装配图的画法5.花键（1）花键的作用 图3.06 花键的结构- 内外花键 图3.07 花键的参数花键是把键直接做在轴上和轮孔上，与他们形成一整体。花键具有传递扭矩大、连接强度高、工作可靠、同轴度与导向性好等特性，广泛应用于机床、汽车等变速箱中。花键齿形有矩形、三角形、渐开线形等形式，其中矩形较为常见。花键的结构如图3.06所示。（2）花键的参数和标记花键参数为大径D、小径d、键（槽）宽B如图3.07所示。标记为Z (键数)-d x D x B ，在零件图中d 、D 、B后均加公差带代号，在装配图中注配合尺寸。例：内花键：623H726H106H11 GB1144-2023 外花键：623f726a116d10 GB1144-2023 图3.08 外花键画法 图3.09 内花键画法 图3.10 花键连接画法（3）花键的画法二销及其连接1销的作用连接和固定(防松)零件，装配时起定位作用。 （a）定位 （b）连接图3.11 销的作用注意： 零件上的销孔是在装配时一起加工出来的（钻头钻孔或铰刀铰孔），须在零件图上标注“装配时配作”或“与X件配作”。图3.12 常用销的形式和规定标记2. 常用销的形式和规定标记3. 销的连接画法 （a）圆锥销连接画法 （b）圆柱销连接画法 （c）开口销连接画法图3.13 销的连接画法三滚动轴承轴承的作用是支持机器转动（或摆动），并承受其载荷。根据轴承摩擦类型不同轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。常用的滚动轴承已经标准化，设计时通过手册资料选定类型和尺寸。1.滚动轴承的结构与种类 (a) (b) (c)图3.14 轴承的结构 图3.15 轴承的种类 1.内圈 2.外圈 3.滚动体（有球形、圆柱、锥台、滚针、鼓形等） 4.保持架 (a) 向心轴承 /只受径向力,如深沟球轴承(c) 径向推力轴承 / 可同时承受径向力和轴向力，如圆锥滚子轴承(b) 推力轴承 /只受轴向力，如推力球轴承2.常见滚动轴承的类型和代号滚动轴承代号: 滚动轴承 + 类型 + 尺寸系列 + 内径代号 + 国家标准代号例如，滚动轴承 30307 GB/T 2761994，3表达轴承类型为圆锥滚子轴承；03表达轴承尺寸系列；07表达内径代号(d=75=35)。滚动轴承的类型见教材P233表9-14，尺寸系列和内径代号见教材P234表9-15与表9-16。3.常见滚动轴承的画法（1）重要画法通用画法在剖视图中，不需要确切的表达滚动轴承的外形轮廓，载荷属性，结构特性时采用的画法，具体如图3.16。特性画法在剖视图中，需要较形象的表达滚动轴承的结构特性，采用在线框内画出其结构要素符号的方法，具体如图3.16。规定画法既能真实、形象的表达轴承的结构、形状，又简化了对轴承中各零件尺寸数值的查找。必要时采用的画法，具体如图3.16。(2) 基本规定a.滚动轴承为标准件，不需要画出零件图。装配图中一般采用简化画法（通用画法和特性画法）和规定画法。b.三种画法中的各种符号、矩形线框和轮廓线均用粗实线绘制；图样与其所属图样同一比例。c.简化画法不画剖面线；规定画法滚动体不画剖面线，内外圈和轴承附带的其他零附件按剖视绘制，剖面线前两者形同，后者与前两者明显不同。（3）各种画法示意 a. 深沟球轴承 b. 圆锥滚子轴承 c. 推力球轴承图3.16 常见滚动轴承的画法重要参数：内外径Dd、宽度B、A=(D-d)/2、T【作业及思考题】 1.习题集P146；第四节 齿轮（1.5学时）图4.01齿轮的结构【教学内容与设计】一概述齿轮在机械中用于传递运动和动力、改变转速及转动方向，是应用最广泛的常用件 。1.常见的齿轮传动和结构如图4.01、4.02所示： a) 圆柱直齿轮 b) 圆锥直齿轮 c) 螺旋圆柱齿轮 d) 蜗杆蜗轮 e)齿轮与齿条 f) 内齿轮 g) 圆柱斜齿轮和人字齿轮 图4.02常见的齿轮传动2.齿轮的种类（1）按齿轮轮廓曲线来分：渐开线（机械），摆线和圆弧（手表等）。（2）按齿轮传动情况来分：圆柱齿轮传动（图4.02 a, ,f，g） 两平行轴的传动；圆锥齿轮传动（图4.02 b） 两相交轴的传动；蜗杆蜗轮、螺旋圆柱齿轮传动（图4.02 d ,c） 两交叉轴的传动；齿轮与齿条（e图4.02） 改变运动方式的传动（螺旋运动变直线运动）。（3）按齿轮的齿形来分：直齿、斜齿、人字齿、螺旋齿。二圆柱齿轮1.直齿圆柱齿轮各部名称及代号（1） 轮齿和齿槽：齿厚 s 、槽宽 e、齿距 p p = s + e ；（2） 齿顶圆da、齿根圆df、分度圆 d、节圆 d 圆柱齿轮d = d；（3） 齿顶高ha，齿根高hf，齿高 h h = ha + hf ；（4） 齿形角(压力角、啮合角) 标准压力角为20，齿宽b, 中心距a 。图4.03 直齿圆柱齿轮各部名称及代号2.直齿圆柱齿轮的基本参数及各部尺寸参数(1) 模数m分度圆周长 = d = zp ， 则 d =（p/）z齿距p除以圆周率所得的商，称为齿轮的模数，用符号“m”表达，即m = p/即d = mz 或m = d/z。为设计和制造方便，模数已经标准化，其标准值如下表4.01所示。 表4.01 标准模数表4.02 直齿圆柱齿轮轮齿的各部分尺寸关系(2) 直齿圆柱齿轮轮齿的各部分尺寸关系图4.04 单个圆柱齿轮的画法图4.05 圆柱齿轮啮合的画法3.直齿圆柱齿轮的画法图4.06 直齿轮的零件图4. 直齿轮的测绘及其零件图例：有一直齿圆柱齿轮，通过测量得知da=244.4，齿数z=96，试绘制齿轮零件图。解:计算并取标准模数： m=da/（z+2）=2.49 ； 计算轮齿的各个尺寸ha=m=2.5hf=1.25m=3.125h=ha+hf =5.625，d=mz=2.596=240，da=m（z+2）=245， df=m（z2.5）=233.75 测量和拟定齿轮其他部分的尺寸。 绘制齿轮零件图。 图4.07 直齿圆锥齿轮各部名称及代号三直齿圆锥齿轮1.直齿圆锥齿轮各部名称及代号（1）标准模数, 齿宽B；（2）分度圆；（3）分锥，顶锥，根锥，背锥；（4）分锥角，顶锥角，根锥角；（5）齿顶高，齿根高，齿高； 图4.08单个画法 图4.09啮合画法 图4.10 零件图2.直齿圆锥齿轮的画法与零件图（1）单个画法；（2）啮合画法；（3）零件图。四涡轮蜗杆图4.10 涡轮蜗杆传动及其重要参数1.涡轮蜗杆传动及其重要参数2.涡轮蜗杆规定画法图4.11 涡轮蜗杆规定画法【作业及思考题】1.习题集P147； 2.手绘A3大图一张（习题集P148）。第五节 弹簧（1学时）【教学内容与设计】一弹簧的用途和类型1. 弹簧的类型（1）按外形分：螺旋弹簧（圆柱和圆锥螺旋弹簧）、板弹簧、盘簧、碟形弹簧等；（2）按受力方向不同分：压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧。常见的弹簧如图4.12所示：图4.12 常见的弹簧 2. 弹簧的作用弹簧是现代工业中常用的一种弹性零件，其工作特点是：在外力作用下产生弹性变形，并吸取一定的能量，当外力去除后又能迅速恢复本来的形状，并释放所吸取的能量。在工业中弹簧重要在以下几个方面应用：（1）缓冲、吸振和减震：如车辆用弹簧盒缓冲器中的弹簧；板簧、碟形弹簧（2）控制运动：如运用弹簧的变形使运动零件与其他零件保持应有的接触，如夹紧、凸轮机构、离合器及阀体中的弹簧；（3）储能：钟表和仪表中的弹簧（发条和游丝）；盘簧（扭转）（4）测力：如测力器和弹簧秤中的弹簧。二圆柱螺旋压缩弹簧的参数与规定画法螺旋弹簧是由弹簧钢丝按螺旋线卷绕而成，制造方便、应用较广。1.参数（如图4.13）（1）弹簧外径D、弹簧内径D2、弹簧中径D1、簧丝直径d ； D2 = (D+D1)/2 = D1 + d = D d（2）节距t 、自由高度H0 、簧丝展开长度L ；（3）有效圈数n、支承圈数n2、总圈数n1 ； n1 = n + n22.普通圆柱螺旋压缩弹簧的标记弹簧的标记由名称、端部型式(A、B)、尺寸（d D2H0）、精度（2注3不注）、旋向（左标右省）、标准编号、材料牌号和表面解决组成。例: YB 30150320 GB/T 2089-1994的含义 YB型弹簧，簧丝直径30,弹簧内径150,自由高度320, 精度3级，右旋3.规定画法（1）弹簧平行于轴线投影面得视图中，各圈的投影轮廓线应画成直线；（2）图上弹簧均按右旋绘制，左旋加注“左”；（3）弹簧有效圈数在四圈以上时，中间省略不画，用点画线连接；图4.13 普通圆柱螺旋压缩弹簧的规定画法（4）装配图中被弹簧遮住的轮廓不画出，其可见部分应从弹簧的外轮廓线或簧丝的中心线画出。4.画法环节（1）算出自由高度H0，弹簧中径D1,画出点画线；（2）画出支承部分，按簧丝直径d画；（3）画出有效圈数部分，按节距t画；（4）按旋向作出相应圆的公切线。以下为画法示意，以支承圈数=2.5为例：图4.14 圆柱螺旋压缩弹簧规定画法环节图4.15 圆柱螺旋压缩弹簧在装配图中的画法5.装配图中的画法三其他各种弹簧的画法图4.14 其他各种弹簧的画法【作业及思考题】1.练习教材P242图9-73；