CAD标准件的画法

第九章标准件和常用件的画法

在组成机器或部件的零件中，有些零件的结构和尺寸已经标准化，这些零件称为标准件，如螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈、键、销、轴承等。

还有一些零件的部分结构和参数实行了标准化，这些零件称为常用件，如齿轮、弹簧等。标准件和常用件在工程中应用十分广泛，一般由专门工厂成批生产。

本章主要介绍标准件和常用件的规定画法、标注方法。

9.1 螺纹及螺纹连接件

9.1.1螺纹的基本知识

1．螺纹的形成

在圆柱表面或圆锥表面上，沿着螺旋线形成的、具有相同剖面的连续凸起和沟槽，称为螺纹。在圆柱面上形成的螺纹形成的螺纹为圆柱螺纹；在圆锥面上形成的螺纹形成的螺纹为圆锥螺纹。在圆柱内表面上形成的螺纹，为内螺纹，在圆柱外表面上形成的螺纹，为外螺纹。如图9-1所示。

图9-1 外螺纹及内螺纹

螺纹的加工方法很多，图9-2是在车床上车制外螺纹的情况。图9-3是在车床上车制内螺纹的情况。

图9-2 外螺纹加工图9-3外螺纹加工

1．螺纹的结构要素

螺纹的尺寸和结构是由牙型、直径、螺距和导程、线数、旋向等要素确定的，当内外螺纹相互旋合时，这些要素必须相同，才能装在一起。

（1）牙型通过螺纹轴线剖切螺纹所得的剖面形状称为螺纹的牙型。

牙型不同的螺纹，其用途也各不相同。常用螺纹的牙型如表所示。

表9-1常用螺纹

（2）直径

螺纹的直径有三个：大径、小径和中径。

与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱的直径，称为大径。

与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱的直径，称为小径。

中径也是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上的沟槽和凸起宽度相等的地方，如下图所示。

外螺纹的大、小、中径分别用符号d、d1、d2表示，内螺纹的大、小、中径则分别用符号D、D1、D2表示。

图9-4 螺纹直径

（3）线数（n）

螺纹有单线和多线之分。

单线螺纹是指由一条螺旋线所形成的螺纹，如下图(a)所示。

多线螺纹是指由两条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹，如下图(b)所示。

图9-5螺纹线数

（5）旋向

螺纹有左旋和右旋之分。顺时针旋转时旋入的螺纹称为右旋螺纹，反之，逆时针旋转时旋入的螺纹称为左旋螺纹。如图9-6所示。

图9-6 螺纹旋向

1．螺纹的种类

国家标准对螺纹的牙型、大径、螺距等作了规定，根据符合国标的不同情况，螺纹可分为三类：

（1）标准螺纹

其牙型、大径和螺距都符合国家标准的规定，只要知道此类螺纹的牙型和大径，即可从有关标准中查出螺纹的全部尺寸。

（2）特殊螺纹牙型符合标准规定，直径和螺距均不符合标准规定。

（3）非标准螺纹牙型、直径和螺距均不符合标准规定

1．螺纹的结构

（1）螺纹起始端倒角或倒圆

为了便于螺纹的加工和装配，常在螺纹的起始端加工成倒角或倒圆等结构，如图9-7所示。

外螺纹倒角外螺纹倒圆内螺纹倒角

图9-7

( 2 ) 螺纹的收尾和退刀槽

车削螺纹，刀具运动到螺纹末端时要逐渐退出切削，因此螺纹的末尾部分的牙型是不完整的，这一段牙型是不完整的部分称螺纹的收尾，在允许的情况下，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9-8所示。

图9-8

9.1.2螺纹的规定画法

１．外螺纹的画法

螺纹牙顶(大径)及螺纹终止线用粗实线表示；牙底(小径)用细实线表示(小径近似的画成大径的0.85倍)，并画出螺杆的倒角或倒圆部分，在垂直于螺纹轴线的投影面的视图中，表示牙底圆的细实线只画约3/4圈，此时轴与孔上的倒角投影不应画出，如图9-9所示。

图9-9 外螺纹的画法内螺纹的画法

２．内螺纹的画法

内螺纹一般画成剖视图，其牙顶（小径）及螺纹终止线用粗实线表示；牙底（大径）用细实线表示，剖面线画到粗实线为止。在垂直于螺纹轴线的投影面的视图中，小径圆用粗实线表示；大径圆用细实线表示，且只画3/4圈，此时，螺纹倒角或倒圆省略不画，如图9-10所示。

图9-10 内螺纹的画法

３．螺纹连接的画法

用剖视图表示一对内外螺纹连接时，连接部分按外螺纹绘制，其余部分仍按各自的规定画法绘制，如图9-11图、9-12所示。

注意：

（1）大径线和大径线对齐；

（2）小径线和小径线对齐。

图9-11

图9-12

4．螺孔相贯线的画法

螺孔与螺孔相贯或螺孔与光孔相贯时，其画法如图9-13所示。

图9-13

５．螺纹牙型的表示方法

当需要表示螺纹的牙型时，可用局部剖视图和局部放大图表示，如图9-14所示。

图9-14

9.1.3螺纹的标注

由于螺纹采用规定画法，因此各种螺纹的画法都是相同的。所以国家标准规定，标准螺纹应在图上注出相应标准所规定的螺纹标记。螺纹标记的标注形式一般为：

注意：

1) 粗牙螺纹允许不标注螺距；

2) 单线螺纹允许不标注导程与线数；

3) 右旋螺纹省略“右”字，左旋时则标注LH；

4) 旋合长度为中等时，“N”可省略。

例1：

例2：

上述形式的各项并不是每种螺纹都必须注全的，对于有些螺纹，某些项目可省略不注。具体注法见下表。

公称直径以mm为单位的螺纹，其标注应直接注在大径的尺寸线上或其引出线上。管螺纹，其标注应注在引出线上，引出线由大径处引出（如表9-2示）。

表9-2

以上是标准螺纹的注法。

对于特殊螺纹应在牙型符号前加注“特”字（如下左图示）；

对于非标准螺纹，则应画出螺纹的牙型，并注出所需要的尺寸及有关要求（如图9-15所示）。

图9-15

9.2 螺纹及螺纹连接件画法

零件除了应根据设计要求确定其结构外，还要考虑加工和装配的合理性，否则就会给装配工作带来困难，甚至不能满足设计要求。下面介绍几种最常见的装配工艺结构。

9.2.1螺纹连接件

1．螺纹连接件的种类及用途

常用的螺纹连接件有螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母和垫圈等，如图9-15所示。

图9-15 常用的螺纹连接件

螺栓、双头螺柱和螺钉都是在圆柱上切削出螺纹，起连接作用，其长短决定于被连接零件的有关厚度。螺栓用于被连接件允许钻成通孔的情况，如图9-16所示。双头螺柱用于被连接零件之一较厚或不允许钻成通孔的情况，故两端都有螺纹，一端螺纹用于旋入被连接零件的螺孔内，如图9-17所示。螺钉则用于不经常拆开和受力较小的连接中，按其用途可分为连接螺钉（图9-18）和紧定螺钉（图9-19）。

２．螺纹连接件的规定标记

标准的螺纹连接件，都有规定的标记，标记的内容有：名称、标准编号、螺纹规格×公称长度。举例如下：

①螺栓GB5782—86—M12×80表示：螺纹规格d=M12、公称长度l=80mm、性能等级为8.8级、A级的六角头螺检。

图9-16 螺栓连接图9-17双头螺柱连接图9-18 螺钉连接

图9-19 紧定螺钉连接

②螺柱GB897—86—AM10×50表示：两端均为粗牙普通螺纹、螺纹规格d=M10、公称长度l=50mm、性能等级为4.8级、A型、b m=d的双头螺柱。

③螺钉GB65—85—M5×20表示：螺纹规格为d=M5、公称长度l=20mm、性能等级为

4.8级的开槽圆柱头螺钉。

④螺母GB6170—86—M12表示：螺纹规格D=M12、性能等级为10级、不经表面处理、A级的1型六角螺母。

⑤垫圈GB97.1—85—8—140HV表示：公称尺寸d=8mm、性能等级为140HV、不经表面处理的平垫圈。

螺纹连接件的标准，见附表8至14。

３．螺纹连接件的画法

①按国标规定的数据画图

例3 画螺母GB6170—86—M24的两个视图，画法如下：

a. 查国标，由附表13中查出：D=24、c=0.8、d s=25.9、d w=33.2、e=39.55、m=21.5、m′=16.2、s=36。

b. 画图，按所查出的数据画图，其步骤如下：

(a) 以s=36为直径作圆，如图11-16（a）；

(b) 作圆的外切正六边形，并以m=21.5作六棱柱，如图11-16（b）；

(c) 以D=24，画3/4圆（螺纹大径），并以D1=20.752（从附表3查得），画圆（螺纹小径），如图11-16（c）；

(d) 以d w=33.2为直径画圆，找出点1′、2′，过1′，2′点作与端面成30?角的斜线，并作出截交线，如图11-16（d）；

(e) 描深，如图9-20（e）。

所有螺纹连接件都可用上述方法画出零件工作图。

图9-20 螺母的查表画法

②按比例画图

为了提高画图速度，螺纹连接件各部分的尺寸（除公称长度外）都可用d（或D）的一定比例画出，称为比例画法（也称简化画法）。画图时，螺纹连接件的公称长度l仍由被连接零件的有关厚度决定。

各种常用螺纹连接件的比例画法，如表9-3所示。

表9-3 各种螺纹连接件的比例画法

４．螺纹连接件连接的画法

图9-21是三种螺纹连接的三视图。

(a) 螺栓连接(b) 双头螺柱连接(c) 螺钉连接

图9-21 螺纹连接件连接的画法

①具体画图（用比例画法）步骤如下（以螺栓连接为例）；

a. 定出基准线，如图9-22（a）；

b. 画出螺栓的两个视图（螺栓为标准件不剖），螺纹小径可暂不画，如图9-22（b）；

c. 画出被连接两板（要剖，孔径为1.1d），如图9-22（c）；

d. 画出垫圈（不剖）的三视图，如图9-22（d）；

e. 画出螺母（不剖）的三视图，在俯视图中应画螺栓，如图9-22（e）；

f. 画出剖开处的剖面线（注意剖面线的方向、间隔），补全螺母的截交线，全面检查，描深，如图9-22（f）。

图9-22 螺栓连接的画图步骤

②螺纹连接件公称长度l的确定

由图9-21（a）可看出，l的大小可按下式计算：

l>δ1+δ2+h+m

一般螺栓末端伸出螺母约0.3d。

设d=20，δ1=32，δ2=30，则

l>δ1+δ2+h+m

=32+30+0.15d+0.8d

=81

l值应比81约大0.3d，即87，在标准件公称长度l常用数列中可查出与其相近的数值为：l=90。

双头螺柱的公称长度l是指双头螺柱上无螺纹部分长度与拧螺母一侧螺纹长度之和，而不是双头螺柱的总长。由图9-21（b）中可看出：

l>δ+h+m

双头螺柱及螺钉的旋入端长度b m可按表9-4选取。

螺孔深度一般取b m+0.5d，钻孔深度一般取b m+d，如图9-23。

图9-23 钻孔和螺孔的深度

③画螺纹连接件连接的注意点

螺纹连接件连接的画法比较繁琐，容易出错。下面以双头螺柱连接图为例作正误对比（图9-24）。

a. 钻孔锥角应为120o；

b. 被连接件的孔径为1.1d，此处应画两条粗实线；

c. 内、外螺纹大、小径应对齐，小径与倒角无关；

d. 应有螺纹小径（细实线）；

e. 左、俯视图宽应相等；

f. 应有交线（粗实线）；

g. 同一零件在不同视图上剖面线方面，间隔都应相同；

h. 应有3/4圈细实线，倒角圆不画。

(a)正确(b)不正确

图9-24 双头螺柱连接的画法

9.2.2两零件接触面的数量

两零件装配时，在同一方向上，一般只宜有一个接触面，否则就会给制造和配合带来困难，见图9-25。

图9-25 同一方向上一般只应有一对装配接触面

9.2.3接触面转角处的结构

两配合零件在转角处不应设计成相同的尖角或圆角，否则既影响接触面之间的良好接触，又不易加工，见图9-26。

(a)孔轴具有相同的尖角或圆角， (b)孔边倒角或倒圆，合理； (c)轴根切槽，合理

不合理

图9-26 接触面转角处的结构

9.2.4密封装置的结构

在一些部件或机器中，常需要有密封装置，以防止液体外流或灰尘进入。图9-27所示的密封装置是用在泵和阀上的常见结构。通常用浸油的石棉绳或橡胶作填料，拧紧压盖螺母，通过填料压盖即可将填料压紧，起到密封作用。但填料压盖与阀体端面之间必须留有一定间隙，才能保证将填料压紧，而轴与填料之间应有一定的间隙，以免转动时产生磨擦。

图9-27 填料与密封装置

9.2.5零件在轴向的定位结构

装在轴上的滚动轴承及齿轮等一般都要有轴向定位结构，以保证能在轴线方向不产生移动。图9-28所示，轴上的滚动轴承及齿轮是靠轴的台肩来定位，齿轮的一端用螺母、垫圈来压紧，垫圈与轴肩的台阶面间应留有间隙，以便压紧。

图9-28 轴向定位结构

9.2.6考虑维修、安装、拆卸的方便

如图9-29所示，滚动轴承装在箱体轴承孔及轴上的情形右边是合理的，若设计成左边图那样，将无法拆卸。

图9-29 滚动轴承和衬套的定位结构

图9-30所示是在安排螺钉位置时，应考虑扳手的空间活动范围，图11-26（a）中所留空间太小，扳手无法使用，图11-26（b）是正确的结构形式。

图9-30 留出扳手活动空间

图9-31所示，应考虑螺钉放入时所需要的空间，图11-27（a）中所留空间太小，螺钉无法放入，图11-27（b）是正确的结构形式。

图9-31 留出螺钉装卸空间

9.3 齿轮

齿轮传动在机械中被广泛应用，常用它来传递动力、改变旋转速度与旋转方向。

齿轮的种类很多，常见的齿轮传动形式有：

圆柱齿轮----用于平行两轴间的传动。如图9-32(a、b)所示。

圆锥齿轮----用于相交两轴间的传动。如图9-32(c)所示。

蜗杆与蜗轮----用于交叉两轴间的传动。如图9-32(d)所示。

（a）（b）（c）（d）

图9-32

齿轮一般由轮体和轮齿两部分组成。

轮体部分根据设计要求有平板式、轮辐式、辐板式等。

轮齿部分的齿廓曲线可以是渐开线、摆线、圆弧。目前最常用的是渐开线齿形。

轮齿的方向有直齿、斜齿、人字齿等。

轮齿有标准与变位之分，具有标准轮齿的齿轮称标准齿轮。

我们这里主要介绍齿廓曲线为渐开线的标准齿轮的有关知识和规定画法

9.3.1直齿圆柱齿轮各部分名称及尺寸计算

直齿圆柱齿轮的齿向与齿轮轴线平行，在齿轮传动中应用最广。

1 、直齿圆柱齿轮各部分的名称和尺寸关系

直齿轮各部分的名称和尺寸关系（如图9-33所示）。

图9-33

(1)齿数Z：轮齿的数量。

(2)齿顶圆da：圆柱齿轮上齿顶圆柱面与端平面的交线。

(3)齿根圆df：圆柱齿轮齿根圆柱面与端平面的交线。

(4)分度圆d：圆柱齿轮的分度圆柱面与端平面的交线。在标准情况下，齿槽宽e与齿厚

近似相等，即e = s。

(5)齿高h:由轮齿的齿顶和齿根在径向上的高度称全齿高h；齿顶圆与分度圆之间的径向距

离为齿顶高ha ；分度圆与齿根圆之间的径向距离为齿根圆hf 。

(6)齿距p：在分度圆上，相邻两齿廓对应点之间的弧长为齿距p ；在标准齿轮中分度圆

上齿厚s =齿槽e ，即p=s+e 。

(7)压力角α：在节点处，两齿廓曲线的公法线与两节圆的内公节线所夹的锐角，称为压

力角，压力角一般为20ο。

(8)模数m：由于齿轮的分度圆周长=zp=πd，则d=zp/π，为计算方便，将p/π称为模数

m，则d=mz。模数是设计、制造齿轮的重要参数。单位为毫米，齿轮模数数值已经标准化，模数标准化后，将大大有利于齿轮的设计、计算与制造。

图9-34

表9-5 齿轮模数系列（GB1375-78）

注：１．优先选用第一系列，括号内的尽量不用。

２．m=1毫米，属于小模数齿轮的模数系列。

模数在工程上的实际意义：

1）模数大，齿轮的轮齿就大，轮齿所能承受的载荷也就越大。

2）不同模数齿轮轮齿，应选用相应模数的刀具进行加工。一对相对相互啮合的齿轮，其模数应相同。

3）齿轮各部分尺寸与模数及齿数成一定的关系。

标准直齿圆柱齿轮计算公式见下表

表9-6 标准直齿圆柱齿轮各部分尺寸计算

(9)中心距a：两啮合齿轮轴线之间的距离称为中心距。在标准情况下：

a=d1/2+d2/2=(Z1+Z2)·m/2

(10)速比i：主动齿轮转速（转/分）与从动齿轮转速之比称速比。即，，由于转速与齿数成

反比，因此，速比亦等于从动齿轮齿数与主动齿轮齿数之比，i=n1/n2=Z2/Z1

2、直齿轮的规定画法（GB4495.2-2003）

齿轮的轮齿部分，一般不按真实投影绘制，而是采用规定画法。

（1）齿顶圆和齿顶线用粗实线绘制。

（2）分度圆和分度线用细点划线绘制。

（3）齿根圆和齿根线用细实线绘制，可省略不画；在剖视图中齿根线用粗实线绘制。

a、单个齿轮的画法

通常用两个视图来表示，轴线水平放置，其中平行于齿轮轴线的投影面的视图画成全剖或半剖视图，另一个视图表示孔和键槽的形状。如图9-35所示。分度圆的点划线应超出轮廓线；在剖视图中，当剖切面通过齿轮轴线时，齿轮一律按不剖处理，如图9-35所示。

图9-35

图9-36

b 、啮合画法

两个圆柱齿轮的啮合画法一般用两个视图表达。在垂直于圆柱齿轮轴线的投影面的视图中，啮合区内的齿顶圆均用粗实线绘制，也可省略不画，如图9-36所示。

在圆柱齿轮啮合的剖视图中，当剖切平面通过两啮合齿轮轴线时，在啮合区内，将一个齿轮的轮齿用粗实线绘制，另一个齿轮的轮齿被遮挡的部份用虚线绘制，也可省略不画。啮合区的投影对应关系如图9-37所示。

图9-37

圆柱齿轮的零件图如图9-38所示。

图9-38