螺纹联接件

项目5　标准件与常用件

【项目内容】

1．标准件（螺纹、键、销、滚动轴承）的结构及规定画法。

2．常用件（齿轮、弹簧）的结构及规定画法。

【项目目的】

1．了解螺纹的要素、种类和用途。

2．掌握螺纹及螺纹联接件的画法。

3．了解键、销的画法和标记。

4．了解常用滚动轴承的类型、代号和画法。

5．了解标准直齿圆柱齿轮的各参数及相互之间的关系，掌握其画法。

6．能识读弹簧的规定画法

【项目实施过程】

任务5.1　螺纹及螺纹联接

5.1.1　螺纹

（1）螺纹要素

内、外螺纹联接时，螺纹的下列要素必须一致才能正确旋合：

1）牙型

在通过螺纹轴线的断面上，螺纹的轮廓形状，称为螺纹牙型。它有三角形、梯形、锯齿形和方形等。不同的螺纹牙型（用不同的代号表示），有不同的用途。

2）公称直径

公称直径是代表螺纹尺寸的直径，公制螺纹的大径为螺纹的公称直径。螺纹大径是与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，用d（外螺纹）或D（内螺纹）表示；与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径，称为螺纹的小径，用d1（外螺纹）或D1（内螺纹）表示；中径用的d2（外螺纹）或D2（内螺纹）表示。英制管螺纹的公称直径为管子通孔直径的近似值。

3）线数n

螺纹有单线和多线之分，沿一条螺旋线形成的螺纹为单线螺纹；沿两条或两条以上的螺旋线所形成的螺纹为多线螺纹。

4）螺距P和导程T

螺纹相邻两牙在中径上对应两点间的轴向距离，称为螺距；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，称为导程。单线螺纹的导程等于螺距，多线螺纹的导程等于螺距乘以线数，即T＝nP。

5）旋向

螺纹分左旋和右旋两种。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。工程上常用右旋螺纹。

改变上述五要素中的任何一项，就会得到不同规格的螺纹。为了便于设计和制造，国家标准对螺纹的牙型、直径和螺距作了规定。凡是这3项符合标准，称为标准螺纹。而牙型符合标准，直径或螺距不符合标准的，称为特殊螺纹。对牙型不符合标准的，如方牙螺纹，称为非标准螺纹。螺纹的要素如图5．1所示。

图5．1　螺纹要素

（2）螺纹结构

如图5．2所示画出了螺纹的末端、收尾和退刀槽的结构。

1）螺纹的末端

为了便于装配和防止螺纹起始圈的损坏，常在螺纹的起始处加工成一定的形式，如倒角、倒圆等，如图5．2（a）所示。

2）螺纹的收尾和退刀槽

车削螺纹时，刀具接近螺纹末尾处要逐渐离开工件。因此，螺纹收尾部分的牙型是不完整的，这一段不完整的收尾部分称为螺尾，如图5．2（b）所示。为了避免产生螺尾，可以预先在螺纹末尾处加工出退刀槽，然后再车削螺纹，如图5．2（c）所示。

图5．2　螺纹结构

（3）常用螺纹的种类和标注

螺纹按用途可分为联接螺纹和传动螺纹两大类，前者起联接作用，后者用于传递动力和运动。常用螺纹如图5．3所示。

图5．3　常用螺纹分类

按国家标准《机械制图》的规定画法画出螺纹的视图后，图上并未标明牙型、公称直径、螺距、线数和旋向等要素，因此，需要用标注的方式来说明。各种常用螺纹的标注方式及示例见表5．1。

表5．1　常用螺纹的种类代号与标注

续表

（4）螺纹的规定画法

为了简便画图，螺纹一般不按真实投影作图，而是按照国家标准规定的画法绘制，即将螺纹牙的牙顶和牙底看作两个圆柱面，根据规定的线型和要求绘图。

1）外螺纹的规定画法

外螺纹的规定画法如图5．4所示。

图5．4　外螺纹的规定画法

①外螺纹牙顶圆的投影用粗实线表示，牙底圆的投影用细实线表示，绘制时，牙底圆的直径可取为牙顶圆直径的0．85倍（牙顶圆的直径为外螺纹的公称直径）。

②在螺杆的轴向视图（非圆形视图）中，端面上的倒角或倒圆部分也应画出；牙底圆的细实线应画到与倒角最外轮廓相交为止；螺纹的终止线用粗实线绘制，在剖视图中只需绘制牙顶到牙底之间的一小段终止线。

③在螺杆的径向视图（圆形视图）中，表示牙底圆的细实线圆只画约3／4圈，此时，不画出螺杆或螺孔上的倒角投影。

2）内螺纹的规定画法

内螺纹分通孔螺纹和盲孔螺纹，其规定画法如图5．5所示。

①剖视图的画法

a．内螺纹牙顶圆的投影用粗实线表示，牙底圆的投影用细实线表示，绘制时，牙顶圆的直径可取牙底圆直径的0．85倍（牙底圆直径为公称直径）。

图5．5　内螺纹的规定画法

b．在螺纹孔的轴向视图（剖视图）中，端面上的倒角部分应画出；牙底圆的细实线应画到与倒角最外轮廓相交为止；螺纹的终止线用粗实线绘制，与牙底圆轮廓（细实线）交到为止。剖视图中的剖面线应画到牙顶轮廓处（粗实线轮廓）；绘制盲孔螺纹时，螺纹终止线与钻孔深度的距离为D／2；钻孔锥顶的锥顶角为120°，如图5．6所示。

图5．6　盲孔螺纹的规定画法

c．在螺纹孔的径向视图（圆形视图）中，表示牙底圆的细实线只画出约3／4圈，且不画出倒角的视图。

②不剖视图的画法

用不剖的视图表示内螺纹孔时，螺纹的所有图线均用虚线绘制，如图5．5所示。

3）螺纹联接的画法

在剖视图中，内、外螺纹旋合部分应按外螺纹的画法绘制，其余部分仍按各自的规定画法表示，如图5．7所示。

5.1.2　螺纹联接件

（1）常用螺纹联接件

常用的螺纹联接件有螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母及垫圈等，如图5．8所示。

图5．7　螺纹联接的画法

图5．8　常用的螺纹紧固件

（2）螺栓联接

螺栓联接的紧固件有螺栓、螺母和垫圈。紧固件的画法提倡采用简化画法绘制（见图5．9），即以螺栓螺纹的公称直径（d）为基准，其余各部分的结构尺寸均按与公称直径成一定比例关系绘制，倒角省略不画，其中l＝t1＋t2＋0．15d＋0．8d＋0．2d，然后查表取标准值。

（3）螺钉联接

圆柱头螺钉和沉头螺钉的比例画法如图5．10所示。

（4）螺柱联接

双头螺柱的两端均加工成螺纹，一端与被联接件旋合，另一端与螺母旋合。双头螺柱联接的比例画法和螺栓基本相同。双头螺柱旋入端长度bm要根据被联接件的材质而定（钢：bm＝d；铸铁：bm＝1．25d）。长度l要根据计算值查表取标准值（见图5．11）。

图5．9　螺栓联接的简化画法

图5．10　螺钉联接的简化画法

图5．11　螺柱联接的比例画法

任务5.2　键、销联接

5.2.1　键的识读

键是标准件，常用的有普通平键、半圆键、钩头楔键及花键。其中，普通平键最常见。以下为前3种键的形状（见图5．12），其标准编号、画法和标记示例见表5．2。

图5．12　键

此外，还有花键，它与轴制成一体，联接比较可靠，对中性好，能传递较大的动力。花键的齿形有矩形、三角形、渐开线形等。其中，矩形花键应用较为广泛，它的尺寸和结构都已标准化，需要用专用机床和刀具加工。

表5．2　键的标准编号、画法和标记示例

5.2.2　销的识读

销是标准件，在机器零件之间起联接或定位作用。工程上常用的销有圆柱销、圆锥销和开口销（见图5．13）。开口销与槽形螺母配合使用，可以防止螺母松动。销作为标准件，使用时应该按相关标准选用。表5．3是常用销的标准编号、画法和标记示例。

图5．13　销

表5．3　销的标准编号、画法和标记示例

任务5.3　滚动轴承

5.3.1滚动轴承的结构

滚动轴承室支撑轴的部件，由于摩擦力小，能承受轴向或径向负荷且互换性好，故在工业生产中得到广泛使用。其一般常见结构如图5．14所示，由以下零件组成：

外圈。装在机座或轴承座的孔内，其最大直径为轴承的外径。

内圈。装在轴颈上，其内孔直径为轴承的内径。

滚动体。装在内、外圈之间的滚道中，其形状为圆球、圆柱、圆锥等。

图5．14　滚动轴承结构

5.3.2　滚动轴承的类型和代号

滚动轴承按内部结构和承受载荷方向不同可分为3类：第一类，向心轴承适用于主要承受径向载荷；第二类，推力轴承适用于承受轴向载荷；第三类，圆锥滚子轴承适用于同时承受轴向和径向载荷。

滚动轴承的结构及尺寸已经标准化，常用规定代号表示。其中代号包括轴承的内径、尺寸系列、类型、结构特点、精度等级等项目。前4项用7位数字组表示，精度一项用汉语拼音字母表示并标注在数字组的左方。常用滚动轴承代号中的数字组仅由4位数字组成，对4位数字组所表示的意义说明如下：

1）右起第一、第二位数字表示轴承的内径代号

当代号数字小于04时，即00，01，02，03分别表示内径d＝10，12，15，17mm；代号数字为04～99时，带好数字乘以5，即为轴承内径。

2）右起第三位数字表示轴承外径系列代号

当轴承内径相同时，有各种不同的外径。

3）右起第四位数字表示轴承的类型代号

①数字“0”代表深沟球轴承（GB／T276—89）。

②数字“7”代表圆锥滚子轴承（GB／T296—84）。

③数字“8”代表平底推力球轴承（GB／T301—84）。

4）轴承的精度等级

轴承的精度等级分为C，D，E，G这4级，C级精度最高，G级最低且为常用精度等级。在代号中，G级可省略不标注。下面是一个滚动轴承代号的识别示例。

例5．1　轴承型号为7205，它所代表的意义如下：

“05”表示内径代号，由此可求出该轴承的内径为d＝5×5mm＝25mm。

“2”表示该轴承为轻窄系列，外径为52mm。

“7”表示该轴承为圆锥滚子轴承。

5.3.3　滚动轴承的画法

滚动轴承是标准件，一般不画零件工作图。在装配图中，可采用特征画法或通用画法，如图5．15所示。

需要在轴承的剖视图中较详细地表达其主要结构形式时，可采用特征画法；需要在轴承的剖视图中简单表达其主要结构时，可采用示意画法。同一图样中应采用一种画法，但不论采用哪种画法，在图样中都必须按规定注出滚动轴承的代号。

图5．15　深沟球轴承的各种画法

任务5.4　齿　轮

齿轮是机器中的传动件，应用较广。它的作用是利用一对啮合的齿轮，把一个轴上的动力和运动传递给另一个轴。同时，还可根据需要改变轴的转速和旋转方向。齿轮一般成对使用，故又称为齿轮传动副，常见的齿轮传动可分为以下3种（见图5．16）：

①圆柱齿轮传动。一般用于平行轴的传动（见图5．16（a））。

②圆锥齿轮传动。一般用于相交轴间的传动（见图5．16（b））。

③蜗杆蜗轮传动。一般用于交叉轴间的传动（见图5．16（c））。

图5．16　常见齿轮传动

本书重点介绍圆柱齿轮。

圆柱齿轮的轮齿一般是在圆柱体上切出的，单个齿轮一般具有轮齿、轮缘、辐板（或辐条）、轮毂、轴孔和键槽等结构；它的轮齿根据需要可制成直齿、斜齿等，结构尺寸已标准化；齿廓曲线多为渐开线。以下介绍标准直齿圆柱齿轮的基本参数及画法。

（1）标准直齿圆柱齿轮各部分名称及尺寸关系

直齿圆柱齿轮的齿廓形状及尺寸，在两端面上完全相同，轮齿各部分名称及尺寸如图5．17所示，并分述如下：

图5．17　圆柱齿轮啮合画法

1）齿顶圆直径da

圆柱齿轮各个齿顶面的假想圆柱面的直径。

2）齿根圆直径df

圆柱齿轮各个齿槽底面的假想圆柱面的直径。

3）分度圆直径d

在齿顶圆和齿根圆之间的假想圆的直径，在该圆上齿厚s和槽宽e相等。

4）齿数z

沿齿轮一周轮齿的总数。

5）模数m

分度圆齿距t除以圆周率π所得的商，单位为mm；由以上关系可知：

模数相等的两齿轮才能相互啮合。圆柱齿轮各部分的尺寸都与模数成正比，因此，模数是齿轮几何参数计算的基础。为了简化设计和使切制齿轮用的刀具尺寸系列化，国家标准《渐开线圆柱齿轮模数》（GB1356—87）规定了渐开线圆柱齿轮模数的标准系列值，供设计和制造齿轮时选用，见表5．4。

表5．4　标准模数

6）全齿高h

齿顶圆和齿根圆之间的径向距离；全齿高又分为两段，即齿顶高ha：齿顶圆和分度圆之间的径向距离，一般取ha＝m；齿根高hf：齿根圆和分度圆之间的径向距离，一般取hf＝1．25m；故

h＝ha＋hf＝2．25m

由上列各式即可求得

da＝d＋2ha＝m（z＋2）df＝d－2hf＝m（z－2．5）

7）节圆直径D

齿轮副中两圆柱齿轮的假想节圆柱面的直径或该圆柱面与端平面的交线，一对正确安装的标准齿轮，其节圆与分度圆重合。

8）压力角α

如图5．17所示，过接触点p作齿廓曲线的公法线MN，该线与节圆公切线CD所夹锐角称为压力角；标准直齿圆柱齿轮的压力角一般为α＝20°；相啮合的两齿轮压力角应相等。

9）中心距a

齿轮副的两轴线之间的距离。即

10）传动比i

齿轮副两齿轮的转速之比，齿轮的转速之比与齿数成反比，若以n1，n2表示两啮合齿轮的转速时，有

（2）圆柱齿轮的画法

1）单个圆柱齿轮的画法

单个齿轮轮齿部分的视图画法如图5．18所示，齿轮的齿顶圆和齿顶线（齿顶假想圆柱面的轮廓素线）用粗实线绘制；分度圆和分度线（分度假想圆柱面的轮廓素线）用点画线表示；齿根圆和齿根线用细实线表示。

2）圆柱齿轮的啮合画法

两啮合齿轮的画法如图5．19所示。在垂直于轴线的视图中，两节圆用点画线绘制并在啮合区内相切，齿顶圆用粗实线绘制，齿根圆省略不画，如图5．19（a）所示；啮合区内齿顶圆也可以省略不画，如图5．19（b）所示；在平行于轴线的视图中，啮合区的齿顶线和齿根线不必画出，而节线用粗实线绘制；其余各处的节线用点画线绘制，齿顶线用粗实线绘制，齿根线省略不画，如图5．19（a）所示。

图5．18　单个圆柱齿轮的画法

当剖切平面通过两啮合齿轮的轴线时，轮齿仍按不被剖切绘制，在啮合区主动齿轮的齿顶线用粗实线绘制，从动齿轮的齿顶线画成虚线，齿根线均用粗实线绘制，节线仍用点画线绘制，如图5．19（b）所示。齿轮啮合区以外的其他部分，仍按视图、剖视图等相关画法绘制。两圆柱齿轮啮合区的放大图及其规定画法的投影关系，如图5．20所示。

图5．19　圆柱齿轮的啮合画法

图5．20　圆柱齿轮啮合画法放大图

（3）齿轮零件工作图示例（见图5．21）

图5．21　直齿圆柱齿轮工作图

任务5.5　弹　簧

弹簧的应用很广，属于常用件。主要用于减振、夹紧、储存能量和测力等方面。其特点是去掉外力后，能立即恢复原状。

5.5.1　圆柱螺旋压缩弹簧各部分的名称及尺寸关系

（1）簧丝直径d

簧丝直径d是弹簧钢丝的直径。

（2）弹簧外径D

①弹簧外径D是弹簧的最大直径，即

D＝D2＋d

②弹簧内径D1

弹簧内径D1是弹簧的最小直径，即

D1＝D－2d

③弹簧中径D2

弹簧中径D2是弹簧的外径和内径的平均值，即

（3）节距P

节距P是除支承圈外，相邻两圈的轴向距离。

（4）有效圈数n，支承圈数n0和总圈数n1

为了使螺旋压缩弹簧工作时受力均匀，增加弹簧的稳定性，弹簧两端应并紧、磨平。并紧、磨平的各圈仅起支承作用，称为支承圈。保持相等节距的圈数，称为有效圈数。有效圈数和支承圈数之和，称为总圈数。即

n1＝n＋n0

（5）自由高度H0

自由高度H0是弹簧在不受外力作用时的高度，即

H0＝nP＋（n0－0．5）d

（6）展开长度L

展开长度L是制造弹簧时坯料的长度，即

5.5.2　圆柱螺旋压缩弹簧的画法

圆柱螺旋压缩弹簧的画法如图5．22所示。

图5．22　圆柱螺旋压缩弹簧的画法

5.5.3　圆柱螺旋压缩弹簧工作图

圆柱螺旋压缩弹簧工作图如图5．23所示。

图5．23　圆柱螺旋压缩弹簧工作图