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第八章 标准件和常用件的特殊表示法

学习要点

  • 掌握螺纹、常用螺纹紧固件及其连接的规定画法和标注。
  • 了解直齿圆柱齿轮及其啮合的规定画法。
  • 了解键、销的画法和标记。
  • 了解滚动轴承和圆柱螺旋压缩弹簧的规定画法。

本章采用的国家标准主要有:《机械制图 螺纹及螺纹紧固件表示法》(GB/T 4459.1—1995)、《机械制图 齿轮表示法》(GB/T 4459.2—2003)、《通用齿轮和重型机械用圆柱齿轮 模数》(GB/T 1357—2008)、《机械制图 滚动轴承表示法》(GB/T 4459.7—1998)、《滚动轴承 分类》(GB/T 271—2008)、《机械制图 弹簧表示法》(GB/T 4459.4—2003)、《冷卷圆柱螺旋弹簧技术条件 第 2 部分:压缩弹簧》(GB/T 1239.2—2009)、《普通圆柱螺旋压缩弹簧尺寸及参数(两端圈并紧磨平或制扁)》(GB/T 2089—2009)、《圆柱螺旋弹簧尺寸系列》(GB/T 1358—2009)等。

第一节 螺 纹

一、螺纹的形成及螺纹要素

1. 螺纹的形成

螺纹是指在圆柱或圆锥表面上沿着螺旋线所形成的,具有规定牙型断面的连续凸起和沟槽。凸起部分称为螺纹的牙,其顶端称为牙顶,沟槽底部称为牙底。在圆柱表面上加工的螺纹称为圆柱螺纹;在圆锥表面上加工的螺纹称为圆锥螺纹。在圆柱(或圆锥)外表面形成的螺纹称为外螺纹,在圆柱(或圆锥)内表面形成的螺纹称为内螺纹。

常用的螺纹加工方法分为切削加工和挤压加工两类。图 8-1 所示为用车刀切削加工螺纹,将零件装夹在车床的卡盘上,卡盘带动零件做匀速旋转,同时螺纹车刀沿零件轴线做匀速直线运动,当螺纹车刀给零件一个适当的背吃刀量时,在零件表面即形成了螺纹。

图 8-2 所示为用丝锥攻螺纹,先用钻头钻出光孔(孔的锥顶角规定画成 $120^\circ$),再用丝

原书第 199 页
图 8-1 车削螺纹:a)车外螺纹  b)车内螺纹
图 8-1 车削螺纹:a)车外螺纹 b)车内螺纹
图 8-2 内螺纹的另一种加工方法:a)钻孔  b)攻螺纹
图 8-2 内螺纹的另一种加工方法:a)钻孔 b)攻螺纹

锥攻螺纹制成内螺纹。

2. 螺纹的工艺结构和结构要素

(1)螺纹的工艺结构

1)螺纹端部。 为了便于装配,在内外螺纹的端部一般加工成倒角、倒圆,如图 8-3 所示。

图 8-3 螺纹的端部:a)外螺纹的倒角  b)内螺纹的倒角  c)外螺纹的倒圆
图 8-3 螺纹的端部:a)外螺纹的倒角 b)内螺纹的倒角 c)外螺纹的倒圆
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2)螺尾和退刀槽。 加工螺纹时,由于车刀的退出和丝锥的本身结构,都会造成螺纹最后几个牙型不完整,这一段螺纹称为螺纹的收尾,简称螺尾。螺尾为非正常工作部分。车削螺纹时,为了便于退刀,并避免产生螺尾,可在螺纹的终止处预先车出一小槽,称为退刀槽,如图 8-4 所示。

图 8-4 螺纹的退刀槽:a)外螺纹退刀槽  b)内螺纹退刀槽
图 8-4 螺纹的退刀槽:a)外螺纹退刀槽 b)内螺纹退刀槽

(2)螺纹的结构要素

1)牙型。 在通过螺纹轴线的断面上,螺纹轮廓的形状称为螺纹的牙型,常见的有三角形、梯形、锯齿形等,如图 8-5 所示。螺纹牙型标志着螺纹特征,它以不同的代号来表示,称为螺纹特征代号,如“M”“Tr”“B”等。在螺纹牙型上,相邻两牙相邻两侧面间的夹角称为牙型角,不同种类螺纹的牙型角各不相同。

图 8-5 螺纹的牙型
图 8-5 螺纹的牙型

2)直径。 螺纹的直径分为大径($d$ 或 $D$)、小径($d_1$ 或 $D_1$)、中径($d_2$ 或 $D_2$),如图 8-6 所示。

  • 大径(公称直径)。 与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱面的直径,称为螺纹的大径,也称公称直径。外螺纹的大径用 $d$ 表示,内螺纹的大径用 $D$ 表示。
  • 小径。 与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱面的直径,称为螺纹的小径。外螺纹的小径用 $d_1$ 表示,内螺纹的小径用 $D_1$ 表示。
  • 中径。 假想在大径和小径之间有一圆柱面,其母线上螺纹牙型的凸起宽度与沟槽宽度相等,这一圆柱面的直径称为螺纹中径。外螺纹的中径用 $d_2$ 表示,内螺纹的中径用 $D_2$ 表示。中径是反映螺纹精度的主要参数。

3)线数 $n$。 形成螺纹时,螺旋线的条数称为线数。螺纹有单线和多线之分,沿同一条螺旋线形成的螺纹,称为单线螺纹;沿两条以上螺旋线形成的螺纹,称为多线螺纹,如图 8-7 所示。

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图 8-6 螺纹的直径:a)外螺纹  b)内螺纹
图 8-6 螺纹的直径:a)外螺纹 b)内螺纹

4)螺距 $P$ 和导程 $P_h$。 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。同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的距离,称为导程,用 $P_h$ 表示。单线螺纹的导程等于螺距,多线螺纹的螺距、导程和线数之间的关系为:$P_h = nP$,如图 8-7 所示。

图 8-7 螺纹的线数、螺距和导程:a)单线螺纹  b)双线螺纹
图 8-7 螺纹的线数、螺距和导程:a)单线螺纹 b)双线螺纹

5)旋向。 螺纹旋向有左旋和右旋之分,如图 8-8 所示。内、外螺纹旋合时,顺时针旋入的螺纹称为右旋螺纹;逆时针旋入的螺纹称为左旋螺纹。判断螺纹旋向时,可将其沿轴线竖起,螺纹可见部分由左向右上升为右旋,反之为左旋。工程上常用右旋螺纹。

内、外螺纹须配合使用,只有螺纹要素完全相同的内、外螺纹才能旋合。

在螺纹的各要素中,牙型、大径和螺距为基本要素,这三个基本要素都符合国家标准的螺纹称为标准螺纹;牙型符合国家标准,而大径或螺距不符合国家标准的螺纹称为特殊螺纹;牙型不符合国家标准的螺纹称为非标准螺纹(如矩形螺纹)。

二、螺纹的表示法

1. 螺纹的规定画法

国家标准规定了螺纹在图样中的特殊表示法,见表 8-1。

原书第 202 页
[原书参照:表 8-1 螺纹的规定画法]
种类 规定画法 说明
外螺纹 小径线画入倒角 C0.15d,螺纹终止线画粗实线,螺纹长度 $l$,大径线画粗实线;倒角圆不画,约 3/4 圈细实线圆 1. 外螺纹大径用粗实线表示,小径用细实线表示并画入倒角内;螺纹终止线用粗实线表示。
2. 螺纹小径尺寸约 $0.85d$($d$ 为外螺纹大径),倒角约 $0.15d$。
3. 在投影为圆的视图中省略倒角圆,小径画成约 3/4 圈细实线圆。
外螺纹 A—A 剖视图,剖面线画到大径为止 采用剖视图或断面图时,剖面线应画到表示大径的粗实线为止。
外螺纹 带内孔的外螺纹,只画出表示螺纹牙高度的一段 在画带有内孔的外螺纹时,为了表示孔的结构,可以采用半剖视图或者局部剖视图,被剖切部分的螺纹终止线仅画出表示螺纹牙高度的一段。
内螺纹 剖视图:$0.85D$、$D$、C0.15D,倒角圆不画 1. 内螺纹小径用粗实线表示,大径用细实线表示,螺纹终止线用粗实线表示。
2. 螺纹小径尺寸约 $0.85D$($D$ 为内螺纹大径),倒角约 $0.15D$。
3. 在投影为圆的视图中省略倒角圆,大径画成约 3/4 圈细实线圆。
内螺纹 A—A 剖视图,螺纹终止线画粗实线,剖面线画到小径为止 采用剖视图或断面图时,剖面线应画到小径的粗实线为止。
内螺纹 不通孔(盲孔)螺纹:螺孔深度、钻孔深度、底部圆锥角 $120^\circ$ 1. 不通孔(盲孔)螺纹的钻孔深度大于螺孔深度 $0.5D$。
2. 钻孔底部圆锥角画成 $120^\circ$。
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[原书参照:表 8-1 螺纹的规定画法(续)——内外螺纹旋合]
种类 规定画法 说明
内外螺纹旋合 旋合部分按外螺纹画,表示大、小径的粗、细线应对齐;A—A 剖视图中剖面线画到粗实线为止 1. 内、外螺纹旋合一般画成剖视图,旋合部分按外螺纹画,其余部分按各自的规定画。
2. 表示内、外螺纹大、小径的粗、细实线应分别对齐。
3. 剖视图或断面图中的剖面线应画到粗实线为止。剖切平面通过螺纹轴线时,外螺纹按不剖绘制。

2. 螺纹孔相交的画法

螺纹孔相交时,只需画出钻孔的交线,如图 8-9 所示。

图 8-9 螺纹孔相交的画法
图 8-9 螺纹孔相交的画法

3. 螺尾的画法

螺尾部分一般不必画出,当需要表示螺尾时,该部分的牙底用与轴线成 $30^\circ$ 的细线绘制,如图 8-10 所示。

注意: 在 GB/T 4459.1—1995 中规定,凡是图样中所标注的螺纹长度,均指不包括螺尾在内的有效螺纹的长度。

4. 螺纹牙型的表示法

在需要表示螺纹牙型,并注出所画的尺寸及要求时,可按图 8-11 所示画成局部剖视图或局部放大图。

图 8-10 螺尾的画法
图 8-10 螺尾的画法
图 8-11 螺纹牙型表示:a)局部剖视图  b)局部放大图
图 8-11 螺纹牙型表示:a)局部剖视图 b)局部放大图
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三、螺纹的种类

标准螺纹的各要素如大径、螺距等均已规定,设计选用时应查阅相应标准。上述几种螺纹在图样中一般只需标注螺纹标记代号,即能区别出各种牙型。螺纹分为三大类,常用的螺纹分类如下:

  • 螺纹
  • 紧固连接螺纹——普通螺纹(粗牙、细牙)
  • 传动连接螺纹
  • 梯形螺纹
  • 锯齿形螺纹
  • 矩形螺纹(非标准螺纹)
  • 管螺纹
  • $55^\circ$ 密封管螺纹
  • $55^\circ$ 非密封管螺纹
  • $60^\circ$ 密封管螺纹

其中,普通螺纹牙型角为 $60^\circ$。同一种大径的普通螺纹,一般有几种螺距,螺距最大的一种称为粗牙普通螺纹,其余的称为细牙普通螺纹(主要用于细小的精密零件或薄壁零件)。

梯形螺纹是常用的传动螺纹,其牙型为等腰梯形,牙型角为 $30^\circ$;锯齿形螺纹的牙型为不等腰梯形,牙型角为 $33^\circ$。

$55^\circ$ 密封管螺纹牙型为三角形,牙型角为 $55^\circ$,这种螺纹旋合后有密封能力,常用于压力在 $1.57\,\text{MPa}$ 以下的管道,如日常生活中用的水管、煤气管润滑油管等。

$55^\circ$ 非密封管螺纹牙型为三角形,牙型角为 $55^\circ$,常用于电线管等不需要密封的管路系统中的连接。

$60^\circ$ 密封管螺纹的牙型为三角形,适用于管子、阀门、管接头、旋塞及其他管路附件的密封螺纹连接。

四、螺纹的图样标注

图样中的螺纹采用规定画法,对其五个要素,国家标准规定以不同螺纹的标记来表达。完整的螺纹标记由特征代号、尺寸代号、公差带代号和其他信息组成。

1. 普通螺纹的完整标记

普通螺纹完整标记的内容和格式为

螺纹特征代号 尺寸代号-公差带代号-旋合长度代号-旋向代号

各项说明如下:

  • (1)螺纹特征代号 以字母“M”表示。
  • (2)尺寸代号 单线螺纹尺寸代号为“公称直径×螺距”,同一大径的粗牙普通螺纹只有一种螺距,不需标注;细牙有多种螺距,必须标注;多线螺纹尺寸代号为“公称直径×Ph 导程 P 螺距”。
  • (3)公差带代号 由中径和顶径公差带代号组成,若两个代号相同只注写一个。

注意: 公差带代号中外螺纹用小写字母、内螺纹用大写字母表示基本偏差代号。

  • (4)旋合长度代号 普通螺纹的旋合长度分为短、中、长三组,分别用代号 S、N、L
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表示(常用螺纹的旋合长度可查阅 GB/T 197—2003)。中等旋合长度(N)不标注。

  • (5)旋向代号 左旋螺纹应标注旋向代号“LH”;右旋螺纹不标注。

螺纹副的标记:用斜线将其公差带代号分开,左边为内螺纹,右边为外螺纹,如 M18-6H/5g6g

2. 梯形螺纹和锯齿形螺纹的完整标记

梯形螺纹和锯齿形螺纹完整标记的内容和格式为

螺纹特征代号 尺寸代号-旋向代号-公差带代号-旋合长度代号

各项说明如下:

  • (1)螺纹特征代号 梯形螺纹以字母“Tr”表示,锯齿形螺纹以字母“B”表示。
  • (2)尺寸代号 单线螺纹尺寸代号为“公称直径×螺距”,多线螺纹尺寸代号为“公称直径×导程(P 螺距)”。
  • (3)旋向代号 左旋螺纹应标注旋向代号“LH”,右旋螺纹不标注。
  • (4)公差带代号 只标注中径公差带代号。
  • (5)旋合长度代号 只有中、长两组旋合长度。长旋合长度代号为“L”,中等旋合长度(N)不标注。

3. 管螺纹的完整标记

寸制密封管螺纹完整标记的内容和格式为

螺纹特征代号 尺寸代号-旋向代号

寸制非密封管螺纹完整标记的内容和格式为

螺纹特征代号 尺寸代号-中径公差带代号-旋向代号
原书第 206 页

各项说明如下:

  • (1)螺纹特征代号
  • Rp——$55^\circ$ 密封圆柱内管螺纹
  • Rc——$55^\circ$ 密封圆锥内管螺纹
  • G——$55^\circ$ 非密封管螺纹
  • R₁——与圆柱内螺纹 Rp 相配合的圆锥外螺纹
  • R₂——与圆锥内螺纹 Rc 相配合的圆锥外螺纹
  • (2)尺寸代号 管螺纹的尺寸代号,一般指管子通孔的近似直径,并非螺纹大径,画图时需查阅国家标准。
  • (3)公差带代号 非密封圆柱内螺纹的中径公差带代号可省略不标;非密封圆柱外螺纹中径公差带代号分为 A、B 两种,必须标注。
  • (4)旋向代号 左旋螺纹应标注旋向代号“LH”,右旋螺纹不标注。

密封管螺纹副的标记:用斜线将其特征代号分开,左边为内螺纹,右边为外螺纹。例如,Rp/R₁ 3 LH

非密封管螺纹副的标记:只标注外螺纹的标记代号。

4. 常用螺纹标注示例

普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的规定标注示例见表 8-2。

原书第 207 页
[原书参照:表 8-2 常用螺纹规定标注示例(紧固连接螺纹部分)]
螺纹种类 螺纹代号 标记图例 标记形式 标记说明
普通螺纹 M(粗牙) M16-5g6g-S M16-5g6g-S 粗牙普通螺纹,公称直径 $16\,\text{mm}$,单线,右旋,中径和顶径公差带代号分别为 5g 和 6g,短旋合长度。粗牙普通螺纹不标注螺距。
普通螺纹 M(粗牙) M16-6H-L-LH M16-6H-L-LH 粗牙普通螺纹,公称直径 $16\,\text{mm}$,单线,左旋,中径和顶径公差带代号均为 6H,长旋合长度。
普通螺纹 M(细牙) M16×Ph2P1-5g6g-S M16×Ph2P1-5g6g-S 细牙普通螺纹,公称直径 $16\,\text{mm}$,螺距 $1\,\text{mm}$,导程 $2\,\text{mm}$,双线,右旋,中径和顶径公差带代号分别为 5g 和 6g,短旋合长度。
管螺纹 G($55^\circ$ 非密封) G1/2 A G1/2 A $55^\circ$ 非密封外管螺纹,尺寸代号 1/2,公差等级为 A 级,右旋。外管螺纹的公差等级分为 A 级和 B 级,需标注。
管螺纹 G($55^\circ$ 非密封) G1/2 LH G1/2 LH $55^\circ$ 非密封内管螺纹,尺寸代号 1/2,公差等级为 A 级,左旋。内管螺纹的公差等级只有一种,不需标注。
管螺纹 Rp/Rc/R₁/R₂($55^\circ$ 密封) Rc3/4 Rc3/4 $55^\circ$ 密封圆锥内管螺纹,尺寸代号为 3/4,右旋。
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[原书参照:表 8-2 常用螺纹规定标注示例(传动连接螺纹部分)]
螺纹种类 螺纹代号 标记图例 标记形式 标记说明
梯形螺纹 Tr(单线) Tr40×7-7e Tr40×7-7e 梯形螺纹,公称直径 $40\,\text{mm}$,螺距 $7\,\text{mm}$,单线,右旋,中径公差带为 7e,中等旋合长度。
梯形螺纹 Tr(多线) Tr40×14(P7)LH-8H-L Tr40×14(P7)LH-8H-L 梯形螺纹,公称直径 $40\,\text{mm}$,导程 $14\,\text{mm}$,螺距 $7\,\text{mm}$,双线,左旋,中径公差带代号为 8H,长旋合长度。
锯齿形螺纹 B(单线) B40×7LH-7e B40×7LH-7e 锯齿形螺纹,公称直径 $40\,\text{mm}$,螺距 $7\,\text{mm}$,左旋,中径公差带代号为 7e,中等旋合长度(N 不标注)。
锯齿形螺纹 B(多线) B40×14(P7)-8c B40×14(P7)-8c 锯齿形螺纹,公称直径 $40\,\text{mm}$,导程 $14\,\text{mm}$,螺距 $7\,\text{mm}$,双线,右旋,中径公差带代号为 8c,中等旋合长度(N 不标注)。

第二节 螺纹紧固件

一、常用螺纹紧固件及其规定标记

1. 螺纹紧固件

螺纹紧固件通过螺纹实现零件之间的连接和紧固。常用的螺纹紧固件有螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母和垫圈等,如图 8-12 所示,并由专门的企业大批生产,使用单位可按生产要求根据相关标准选用。在机械设计中选用这些标准件时,不需要画出其零件图,但要写出规定的标记,便于外购。

2. 规定标记

常用螺纹紧固件的规定标记示例见表 8-3。

原书第 209 页
图 8-12 常见螺纹紧固件:a)六角头螺栓  b)双头螺柱  c)开槽圆柱头螺钉  d)开槽沉头螺钉  e)内六角圆柱头螺钉  f)紧定螺钉  g)平垫圈  h)弹簧垫圈  i)六角螺母  j)六角开槽螺母
图 8-12 常见螺纹紧固件:a)六角头螺栓 b)双头螺柱 c)开槽圆柱头螺钉 d)开槽沉头螺钉 e)内六角圆柱头螺钉 f)紧定螺钉 g)平垫圈 h)弹簧垫圈 i)六角螺母 j)六角开槽螺母
[原书参照:表 8-3 常用螺纹紧固件的规定标记示例(螺栓、螺柱、螺钉部分)]
名称 图例 规定标记及说明
六角头螺栓 螺栓外形及六角头俯视图 螺栓 GB/T 5782 M8×30
名称:螺栓
国标代号:GB/T 5782
螺纹规格:M8
公称长度:30mm
双头螺柱
($b_m = 1d$)
双头螺柱外形图 螺柱 GB/T 897 M10×40
名称:螺柱
国标代号:GB/T 897
螺纹规格:M10
公称长度:40mm
开槽圆柱头螺钉 螺钉外形图 螺钉 GB/T 65 M10×45
名称:螺钉
国标代号:GB/T 65
螺纹规格:M10
公称长度:45mm
开槽沉头螺钉 螺钉外形图 螺钉 GB/T 68 M10×50
名称:螺钉
国标代号:GB/T 68
螺纹规格:M10
公称长度:50mm
开槽锥端紧定螺钉 紧定螺钉外形图 螺钉 GB/T 71 M10×35
名称:螺钉
国标代号:GB/T 71
螺纹规格:M10
公称长度:35mm
原书第 210 页
[原书参照:表 8-3 常用螺纹紧固件的规定标记示例(螺母、垫圈部分)]
名称 图例 规定标记及说明
六角螺母 螺母外形及俯视图 螺母 GB/T 6170 M10
名称:螺母
国标代号:GB/T 6170
螺纹规格:M10
平垫圈 垫圈外形及俯视图 垫圈 GB/T 97.1 10-140HV
名称:垫圈
国标代号:GB/T 97.1
公称尺寸:$\phi 10.5$
螺纹规格:10(M10)
性能等级:140HV(硬度)级
标准型弹簧垫圈 垫圈外形及俯视图 垫圈 GB/T 93 10
名称:垫圈
国标代号:GB/T 93
公称尺寸:$\phi 10.5$
螺纹规格:10(M10)

二、螺纹紧固件及其连接表示法

1. 螺纹紧固件的规定画法

根据螺纹紧固件的规定标记,可从附录 C 或有关标准中查出它们的结构形式和全部尺寸。绘图时一般不按实际尺寸画出,而是采用比例画法,即螺纹紧固件的各部分尺寸(除公称长度 $L$ 外)均按与螺纹规格($d$ 或 $D$)成一定比例关系来确定。

2. 螺纹紧固件的连接画法

绘制螺纹紧固件的连接图时,应遵循下列基本规定:

  1. 两零件接触表面画一条线,非接触表面画两条线。
  2. 在剖视图中,相邻两个零件的剖面线方向相反,或方向一致间隔不等;同一个零件在不同剖视图中的剖面线方向和间隔必须一致。
  3. 剖切平面沿螺纹紧固件的轴线或实心零件的轴线剖切时,这些零件按不剖绘制,只画外形;必要时,可采用局部剖视。

3. 螺纹紧固件的连接类型

螺纹紧固件的连接类型主要有:

(1) 螺栓连接 螺栓连接用于两个零件不太厚并允许钻成通孔的场合。螺栓连接中各零件的比例画法及螺母、螺栓的简化画法如图 8-13 所示。

螺栓连接的比例画法和简化画法如图 8-14 所示。

螺栓的公称长度:

$$ l \geqslant t_1 + t_2 + h + m + a $$

式中,$t_1$、$t_2$ 是两个被连接件的厚度;$h$ 是平垫圈的厚度;$m$ 是螺母的厚度;$a$ 是螺栓伸出端的长度,一般取 $a = (0.3 \sim 0.4)d$,$d$ 为螺栓的公称直径。计算出 $l$ 值后,再从螺栓长度标准系列值中选取相近的标准长度。

原书第 211 页
图 8-13 螺栓连接中各零件的画法:a)被连接件  b)平垫圈  c)螺母  d)螺母简化画法  e)螺栓  f)螺栓简化画法
图 8-13 螺栓连接中各零件的画法:a)被连接件 b)平垫圈 c)螺母 d)螺母简化画法 e)螺栓 f)螺栓简化画法
图 8-14 螺栓连接的画法:a)螺栓连接的比例画法  b)螺栓连接的简化画法
图 8-14 螺栓连接的画法:a)螺栓连接的比例画法 b)螺栓连接的简化画法

(2) 双头螺柱连接 双头螺柱连接用于被连接件之一较厚且不宜钻成通孔的场合。螺柱的两端均制有螺纹,一端为旋入端,全部旋入螺孔内;另一端为紧固端。被连接的较厚零件加工螺孔,另一零件加工通孔。双头螺柱连接中各零件的比例画法及螺母、双头螺柱的简化画法如图 8-15 所示。

图 8-15 双头螺柱连接中各零件的画法:a)被连接件  b)双头螺柱  c)双头螺柱简化画法  d)弹簧垫圈  e)螺母  f)螺母简化画法
图 8-15 双头螺柱连接中各零件的画法:a)被连接件 b)双头螺柱 c)双头螺柱简化画法 d)弹簧垫圈 e)螺母 f)螺母简化画法

双头螺柱连接的比例画法和简化画法如图 8-16 所示。

注意: 旋入端的螺纹终止线应与螺孔的端面平齐,螺孔底部为 $120^\circ$ 锥角。

根据被旋入零件的材料不同,国家标准规定了四种旋入端长度 $b_m$:

  • $b_m = d$(GB/T 897—1988)用于钢和青铜
  • $b_m = 1.25d$(GB/T 898—1988)或 $b_m = 1.5d$(GB/T 899—1988)用于铸铁
  • $b_m = 2d$(GB/T 900—1988)用于铝

其中,$d$ 是双头螺柱的公称直径。

螺柱的公称长度 $l$:

$$ l \geqslant t + h + m + a $$

式中,$t$ 是钻有通孔的较薄被连接件的厚度;$h$ 是弹簧垫圈的厚度;$m$ 是螺母的厚度;$a$ 是螺柱的伸出端长度,一般可取 $a = (0.3 \sim 0.4)d$,$d$ 是螺栓的公称直径。计算出的 $l$ 值的选用方法与螺栓连接相同。

(3) 螺钉连接 螺钉按用途可分为连接螺钉和紧定螺钉两类。

1)连接螺钉。 连接螺钉一般用于受力不大且不需经常拆卸的场合。常见的两种螺钉连接如图 8-17 所示。旋入螺孔一端的画法与双头螺柱相似,但螺纹终止线必须高于螺孔孔口,以使连接可靠。

原书第 212 页
图 8-16 双头螺柱连接的画法:a)比例画法  b)简化画法
图 8-16 双头螺柱连接的画法:a)比例画法 b)简化画法

注意: 在俯视图中,螺钉头部螺钉旋具槽按规定应画成与水平线倾斜 $45^\circ$。

图 8-17 螺钉连接的画法:a)开槽圆柱头螺钉连接  b)开槽沉头螺钉连接
图 8-17 螺钉连接的画法:a)开槽圆柱头螺钉连接 b)开槽沉头螺钉连接
原书第 213 页

螺钉的公称长度 $l$:

$$ l \geqslant t + b_m $$

式中,$t$ 是钻有通孔的较薄零件的厚度;$b_m$ 是旋入长度,其确定与双头螺柱连接相同,当被旋入零件的材料为钢和青铜时,取 $b_m = d$,材料为铸铁时,取 $b_m = 1.25d$ 或 $b_m = 1.5d$,材料为铝时,取 $b_m = 2d$。

2)紧定螺钉。 用来固定两零件的相对位置,使其不产生相对运动。使用时,螺钉拧入一个零件的螺孔中,将其尾端压进另一零件的凹坑或插入另一零件的小孔中。紧定螺钉连接如图 8-18 所示。

图 8-18 紧定螺钉连接的画法
图 8-18 紧定螺钉连接的画法

第三节 齿 轮

齿轮是机器或部件中广泛使用的传动零件,可以用来传递动力,改变转速和回转方向。齿轮属于常用非标准件,其参数中模数和压力角已标准化。

齿轮的种类很多,常见的三种齿轮传动形式如图 8-19 所示。

  • 圆柱齿轮传动——用于两平行轴之间的传动;
  • 锥齿轮传动——用于两相交轴之间的传动;
  • 蜗轮蜗杆传动——用于两交叉轴之间的传动。

一、直齿圆柱齿轮主要术语

圆柱齿轮按其齿形方向可分为:直齿、斜齿和人字齿,这里主要介绍直齿圆柱齿轮,如图 8-20 所示。

图 8-19 常见的齿轮传动:a)圆柱齿轮传动  b)锥齿轮传动  c)蜗轮蜗杆传动
图 8-19 常见的齿轮传动:a)圆柱齿轮传动 b)锥齿轮传动 c)蜗轮蜗杆传动
图 8-20 直齿圆柱齿轮术语图解
图 8-20 直齿圆柱齿轮术语图解
原书第 214 页

(8) 压力角 $\alpha$ 一对啮合齿轮的轮齿齿廓在接触点 $C$ 处的公法线与两分度圆的内公切线之间的夹角称为压力角。渐开线齿轮分度圆上压力角为 $20^\circ$。

(9) 中心距 $a$ 一对啮合齿轮轴线之间的最短距离称为中心距。

一对正确啮合的齿轮,它们的模数和压力角都必须相等。

(1) 齿顶圆(直径 $d_a$) 通过轮齿顶部的圆。

(2) 齿根圆(直径 $d_f$) 通过轮齿根部的圆。

(3) 分度圆(直径 $d$) 标准齿轮上通过齿厚等于齿槽宽度所在位置的圆。分度圆是设计和制造齿轮时计算尺寸的依据。

(4) 齿高 $h$、齿顶高 $h_a$、齿根高 $h_f$ 齿顶圆和齿根圆之间的径向距离称为齿高;齿顶圆和分度圆之间的径向距离称为齿顶高;齿根圆和分度圆之间的径向距离称为齿根高;$h = h_a + h_f$。

(5) 齿距 $p$ 分度圆上相邻两齿间对应点的弧长称为齿距。齿距 $p =$ 齿槽宽 $e +$ 齿厚 $s$。

(6) 齿数 $z$ 齿轮的轮齿个数称为齿数。

(7) 模数 $m$ 齿轮的重要参数之一,$m = p / \pi$。因此,当齿数一定时,模数 $m$ 增大,则齿距 $p$ 增大,齿轮的承载能力就大。模数的数值已标准化,见表 8-4 所示。

[原书参照:表 8-4 齿轮模数系列(单位:mm)]
第一系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50
第二系列 1.125 1.375 1.75 2.25 2.75 3.5 4.5 5.5 (6.5) 7 9 11 14 18 22 28 36 45

注:选用模数时,应优先选用第一系列,括号里的模数尽可能不用。

二、直齿圆柱齿轮各部分的尺寸计算

齿轮各部分的尺寸均根据模数和齿数计算,见表 8-5。

[原书参照:表 8-5 标准直齿圆柱齿轮几何要素的尺寸计算(基本参数:模数 $m$,齿数 $z$)]
名称 代号 计算公式
分度圆直径 $d$ $d = mz$
齿顶圆直径 $d_a$ $d_a = m(z + 2)$
齿根圆直径 $d_f$ $d_f = m(z - 2.5)$
齿顶高 $h_a$ $h_a = m$
齿根高 $h_f$ $h_f = 1.25m$
齿高 $h$ $h = h_a + h_f = 2.25m$
齿距 $p$ $p = \pi m$
齿厚 $s$ $s = p / 2$
中心距 $a$ $a = m(z_1 + z_2) / 2 = (d_1 + d_2) / 2$

三、圆柱齿轮表示法

1. 单个齿轮的规定画法

单个齿轮的规定画法如图 8-21 所示。

图 8-21 单个圆柱齿轮的画法:a)主视图  b)左视图  c)斜齿  d)人字齿
图 8-21 单个圆柱齿轮的画法:a)主视图 b)左视图 c)斜齿 d)人字齿

1) 用粗实线画齿顶圆和齿顶线。 2) 用细点画线画分度圆和分度线。 3) 在全剖的主视图中(见图 8-21a 右),当剖切平面通过齿轮的轴线时,轮齿按不剖画,齿根线用粗实线画。 4) 不剖时,用细实线画齿根圆和齿根线(见图 8-21a 左、b),也可省略不画。 5) 斜齿与人字齿的齿线形状,可用三条与齿线方向一致的细实线表示(见图 8-21c、d)。

原书第 215 页

6) 其他部分根据实际情况,按投影关系绘制。

2. 啮合齿轮的规定画法

一对标准齿轮正确啮合时,它们的分度圆相切,此时分度圆又称节圆。啮合齿轮的规定画法为(见图 8-22):

1) 非啮合区按单个齿轮的画法绘制。

2) 啮合区主视图采用全剖视图时,两齿轮的分度线重合,用细点画线表示,一般将主动齿轮的齿顶线画成粗实线,从动齿轮的齿顶线画成细虚线,两个齿轮的齿根线均画成粗实线(见图 8-22a 右);主视图画外形图时,啮合区两齿轮重合的节线画成粗实线,两齿轮的齿顶线和齿根线省略不画(见图 8-22a 左)。左视图在啮合区有两种画法,一种在啮合区画出齿顶线,一种在啮合区不画齿顶线(见图 8-22b、c)。

3) 斜齿和人字齿可以在主视图的外形图上用细实线表示齿轮的方向,画法同单个齿轮。

图 8-22 圆柱齿轮的啮合画法:a)主视图  b)左视图表达方法一  c)左视图表达方法二
图 8-22 圆柱齿轮的啮合画法:a)主视图 b)左视图表达方法一 c)左视图表达方法二

四、标准直齿圆柱齿轮的测绘

根据现有齿轮通过测量、计算,确定其主要参数及各部分尺寸,绘制所需视图的过程称为测绘,其步骤如下:

1) 数齿数 $z$。

2) 测量 $d_a$。偶数齿可直接量取;奇数齿可分步量取。

3) 计算 $m$。由 $m = d_a / (z + 2)$,算出 $m$,再查表取一接近的标准模数。

4) 根据齿数和模数计算齿轮各部分尺寸及测量其他部分尺寸。

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5) 绘制齿轮的零件图(齿轮参数表一般放在图样右上角),如图 8-23 所示。

图 8-23 直齿圆柱齿轮零件图
图 8-23 直齿圆柱齿轮零件图

第四节 键 和 销

键和销属于标准件,其结构形式和尺寸均可从相关标准中查阅。

一、键及键连接

1. 键和键槽

键用于连接轴和安装在轴上的零件(如齿轮、带轮等),使它们一起转动,起传递转矩的作用。常用的键有普通平键、半圆键和钩头型楔键,如图 8-24 所示。常用键的形式和规定标记见表 8-6。

图 8-24 常用的键:a)普通平键  b)半圆键  c)钩头型楔键
图 8-24 常用的键:a)普通平键 b)半圆键 c)钩头型楔键
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[原书参照:表 8-6 常用键的形式和规定标记]
名称和国标 图例 规定标记
普通平键
GB/T 1096—2003
平键外形及端视图 GB/T 1096 键 $b \times h \times L$
半圆键
GB/T 1099.1—2003
半圆键外形及端视图 GB/T 1099.1 键 $b \times h \times D$
钩头型楔键
GB/T 1565—2003
钩头楔键外形及端视图 GB/T 1564 键 $b \times L$

<!-- 存疑:第 217 页 钩头型楔键“名称和国标”列为 GB/T 1565—2003,但其“规定标记”列写为 GB/T 1564,按图面文字转录。 -->

使用键连接时,需在轴和轮毂上加工键槽。绘制键连接图时,应根据轴径查阅相关国家标准,确定轴和轮毂的键槽尺寸及极限偏差。普通平键连接时,键槽的结构和尺寸如图 8-25 所示。

图 8-25 普通平键轴和轮毂上键槽的画法及尺寸标注:a)轴上键槽  b)轮毂上键槽
图 8-25 普通平键轴和轮毂上键槽的画法及尺寸标注:a)轴上键槽 b)轮毂上键槽

2. 键连接的规定画法

(1) 普通平键连接 键的两侧面是工作面,连接时与轴和轮毂的键槽侧面接触;键的底面也与轴的键槽底面接触,绘制键连接图时,这些接触的表面均应画成一条线。键的顶面为非工作面,与轮毂的键槽顶面不接触,应画两条线表示其间隙,如图 8-26a 所示。

(2) 半圆键连接 半圆键与普通平键连接的情况基本相同,其画法如图 8-26b 所示。

(3) 钩头型楔键连接 钩头型楔键的顶面有 $1:100$ 的斜度,键的顶面和底面是工作面,分别与轮毂的键槽顶面和轴的键槽底面接触,这些接触的表面均应画成一条线。键的两

原书第 218 页

侧面为非工作面,连接时与键槽的侧面不接触,应画两条线表示其间隙,如图 8-26c 所示。

图 8-26 键连接的画法:a)普通平键连接  b)半圆键连接  c)钩头楔键连接
图 8-26 键连接的画法:a)普通平键连接 b)半圆键连接 c)钩头楔键连接

二、销及销连接

常用的销有圆柱销、圆锥销和开口销(与槽型螺母配合使用,起防松作用),如图 8-27 所示。销主要用于零件间的连接或固定,也可作为安全装置中的过载剪断元件。

图 8-27 常用的销:a)圆柱销  b)圆锥销  c)开口销
图 8-27 常用的销:a)圆柱销 b)圆锥销 c)开口销
[原书参照:表 8-7 常用销的形式及规定标记示例]
名称和国标 形式(简图) 规定标记及说明
圆柱销
GB/T 119.1—2000
圆柱销简图 公称直径 $d = 8\,\text{mm}$,公差为 m6,公称长度 $l = 30\,\text{mm}$,材料为钢,不经淬火,不经表面处理的圆柱销的规定标记为:
销 GB/T 119.1 8m6×30
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名称和国标 形式(简图) 规定标记及说明
圆锥销
GB/T 117—2000
圆锥销简图 公称直径 $d = 10\,\text{mm}$,公称长度 $l = 60\,\text{mm}$,材料为 35 钢,热处理硬度为 28~38HRC,表面氧化处理的 A 型圆锥销的标记为:
销 GB/T 117 10×60
开口销
GB/T 91—2000
开口销简图 公称规格为 $5\,\text{mm}$,公称长度 $l = 50\,\text{mm}$,材料为低碳钢,不经淬火,不经表面处理的开口销的规定标记为:
销 GB/T 91 5×50

圆柱销和圆锥销的连接画法如图 8-28 所示。

图 8-28 圆柱销和圆锥销的连接画法:a)圆柱销连接  b)圆锥销连接
图 8-28 圆柱销和圆锥销的连接画法:a)圆柱销连接 b)圆锥销连接

注意:

1) 当剖切平面沿销的轴线剖切时,销按不剖绘制。

2) 用销连接和定位的两个零件上的销孔,通常一起加工,并在零件图上注写“装配时作”或“与××件配作”。

原书第 220 页

第五节 滚动轴承

滚动轴承是一种支承旋转轴的组件,因其具有结构紧凑、摩擦阻力小、转动灵活、使用寿命长等特点,在机械设备中被广泛应用。

一、滚动轴承的结构和类型

滚动轴承通常由外圈、内圈、滚动体及保持架组成。一般外圈装在机座的轴孔内,固定不动;内圈套在轴上,随轴一起转动;保持架将滚动体隔开,使其均匀分布在圆周方向。滚动轴承的分类主要有:

1. 按所承受载荷方向不同分类

(1) 向心轴承 主要用于承受径向载荷,如深沟球轴承(见图 8-29a)。

原书第 221 页

(2)推力轴承 主要用于承受轴向载荷,如圆锥滚子轴承(见图 8-29b)和推力球轴承(见图 8-29c)。

  1. 按滚动体不同分类

(1)球滚动轴承 滚动体为球体。

(2)滚子滚动轴承 滚动体为滚子(又分为圆柱滚子、圆锥滚子等)。

图 8-29 滚动轴承的结构(a)深沟球轴承(b)圆锥滚子轴承(c)推力球轴承
图 8-29 滚动轴承的结构(a)深沟球轴承(b)圆锥滚子轴承(c)推力球轴承

二、滚动轴承的代号和标记

国家标准规定,滚动轴承的代号组成和排列顺序如下:

前置代号 基本代号 后置代号

滚动轴承的基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸,一般情况下只标记轴承的基本代号;当轴承的结构形状、尺寸、公差、技术性能等有改变时,用前置和后置代号在基本代号左右添加补充代号。本书仅介绍基本代号的相关内容,其他内容可查阅有关国家标准。

1. 滚动轴承的基本代号

滚动轴承的基本代号组成和排列顺序如下:

类型代号 尺寸系列代号 内径代号

(1)类型代号 用阿拉伯数字或大写拉丁字母表示,见表 8-8。

[原书参照:表 8-8 滚动轴承类型代号]
代号 轴承类型 代号 轴承类型
0 双列角接触球轴承 6 深沟球轴承
1 调心球轴承 7 角接触球轴承
2 调心滚子轴承和推力调心滚子轴承 8 推力圆柱滚子轴承
3 圆锥滚子轴承 N 圆柱滚子轴承,双列或多列用 NN 表示
4 双列深沟球轴承 U 外球面球轴承
5 推力球轴承 QJ 四点接触球轴承

(2)尺寸系列代号 由两位数字组成,前者表示宽(高)度系列代号,后者表示直径系列代号。

原书第 222 页

(3)内径代号 由两位数字组成,表示轴承的公称直径(轴承内圈孔径)。内径代号为 00、01、02、03 时,轴承的公称直径分别是 10mm、12mm、15mm、17mm;内径代号大于或等于 4 时,公称直径 = 内径代号 $\times 5$(在 20~480mm 范围内)。

例如:轴承 6208

代号含义:6——类型代号,表示深沟球轴承;

2——尺寸系列代号,为 02 系列,对深沟球轴承首位为 0 时可省略;

08——内径代号,公称直径 $d = 8 \times 5\text{mm} = 40\text{mm}$。

2. 滚动轴承的标记

滚动轴承的完整标记应为:名称、代号、国家标准号。

轴承标记示例:

滚动轴承 6208 GB/T 276—2013;滚动轴承 30308 GB/T 297—2015

三、滚动轴承表示法

在装配图中画滚动轴承时,先根据国家标准查出其外径 $D$、内径 $d$ 和宽度 $B$ 或 $T$ 等主要尺寸,再采用简化画法(分为通用画法和特征画法,在同一图样中一般只采用其中一种画法)或规定画法进行绘制。几种常用滚动轴承的规定画法及基本代号见表 8-9。

[原书参照:表 8-9 常用滚动轴承的规定画法及基本代号(含深沟球轴承、圆锥滚子轴承的规定画法和特征画法及尺寸系列代号、基本代号)]
轴承名称、类型及标准号 规定画法 特征画法 类型代号 尺寸系列代号 基本代号
深沟球轴承 60000 型 GB/T 276—2013 规定画法示意图,标有 $B$、$B/2$、$A/2$、$d$、$D$、$60^\circ$ 特征画法示意图 6 宽(高)度系列代号:(0)1、(0)2、(0)3、(0)4、11、14、16;直径系列代号:对应基本代号 6000、6200、6300、6400、61100、61400、61600
圆锥滚子轴承 30000 型 GB/T 297—2015 规定画法示意图,标有 $T$、$C$、$A/2$、$d$、$D$、$B$、$15^\circ$ 特征画法示意图,标有 $30^\circ$ 3 01、05、08、21、22、24、32 30100、30500、30800、32100、32200、32400、33200
原书第 223 页

(续)

轴承名称、类型及标准号 规定画法 特征画法 类型代号 尺寸系列代号 基本代号
推力球轴承 50000 型 GB/T 301—2015 规定画法示意图,标有 $T$、$T/2$、$d$、$D$、$A/2$、$60^\circ$ 特征画法示意图,标有 $A/6$ 5 03、07、09、22、25、34、40 50300、50700、50900、52200、52500、53400、54000

注意:在规定画法的剖视图中,滚动体不画剖面线;内、外圈的剖面区域内可画成方向和间隔相同的剖面线,在不致引起误解时,允许省略不画。

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