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1、机械设计入门的基本知识机械设计入门的基本知识龙灵图编写二二0 0一四年五月二十四日一四年五月二十四日前言由于机械设计的内容广博，我只能从几个大家由于机械设计的内容广博，我只能从几个大家平时不太注意的问题提出来，与大家一起学习。算平时不太注意的问题提出来，与大家一起学习。算是抛砖引玉，能给大家一点启发，也就达到目的。是抛砖引玉，能给大家一点启发，也就达到目的。有错之处大家可以批评指正，我们应尽最大努有错之处大家可以批评指正，我们应尽最大努力学习机械设计知识，为市场提供我们设计的好产力学习机械设计知识，为市场提供我们设计的好产品品。一一.轴套类零件轴套类零件这类零件一般有轴、衬套等零件，在视图表达
2、时，只要画出这类零件一般有轴、衬套等零件，在视图表达时，只要画出一个一个基本视图基本视图再加上适当的断面图和尺寸标注，就可以把它的主要形状特再加上适当的断面图和尺寸标注，就可以把它的主要形状特征以及局部结构表达出来了。为了便于加工时看图，轴线一般按水平征以及局部结构表达出来了。为了便于加工时看图，轴线一般按水平放置进行投影，最好选择轴线为侧垂线的位置。放置进行投影，最好选择轴线为侧垂线的位置。在标注轴套类零件的尺寸时，常以它的在标注轴套类零件的尺寸时，常以它的轴线作为径向尺寸基准轴线作为径向尺寸基准。由此注出图中所示的由此注出图中所示的1414、1111（见见A-AA-A断面断面）等。这样就把
3、设计上）等。这样就把设计上的要求和加工时的工艺基准（轴类零件在车床上加工时，两端用顶针的要求和加工时的工艺基准（轴类零件在车床上加工时，两端用顶针顶住轴的中心孔）统一起来了。而长度方向的基准常选用重要的端面、顶住轴的中心孔）统一起来了。而长度方向的基准常选用重要的端面、接触面（轴肩）或加工面等。接触面（轴肩）或加工面等。如图中所示的表面粗糙度为如图中所示的表面粗糙度为Ra6.3Ra6.3的右轴肩的右轴肩 ，被选为，被选为长度方向的长度方向的主要尺寸基准主要尺寸基准，由此注出，由此注出1313、2828、1.51.5和和26.526.5等尺寸；再以右轴端为等尺寸；再以右轴端为长度方向的辅助基长度
4、方向的辅助基，从而标注出轴的总长，从而标注出轴的总长9696。 二.盘盖类零件类零件这类零件的基本形状是扁平的盘状，一般有端盖、阀盖、齿轮这类零件的基本形状是扁平的盘状，一般有端盖、阀盖、齿轮等零件，它们的主要结构大体上有回转体，通常还带有各种形状的等零件，它们的主要结构大体上有回转体，通常还带有各种形状的凸缘、均布的圆孔和肋等局部结构。在视图选择时，一般选择过对凸缘、均布的圆孔和肋等局部结构。在视图选择时，一般选择过对称面或回转轴线的剖视图作称面或回转轴线的剖视图作主视图主视图，同时还需增加适当的其它视图，同时还需增加适当的其它视图（如左视图、右视图或俯视图）把零件的（如左视图、右视图或俯视
5、图）把零件的外形和均布结构外形和均布结构表达出来。表达出来。如图中所示就增加了一个左视图，以表达带圆角的方形凸缘和四个如图中所示就增加了一个左视图，以表达带圆角的方形凸缘和四个均布的通孔。均布的通孔。在标注盘盖类零件的尺寸时，通常选用通过轴孔的轴线作为在标注盘盖类零件的尺寸时，通常选用通过轴孔的轴线作为径向尺寸基准径向尺寸基准，长度方向的主要尺寸基准长度方向的主要尺寸基准常选用重要的端面。常选用重要的端面。三三.叉架类零件叉架类零件这类零件一般有拨叉、连杆、支座等零件。由于它们的加工位这类零件一般有拨叉、连杆、支座等零件。由于它们的加工位置多变，在选择主视图时，主要考虑工作位置和形状特征。对其
6、它置多变，在选择主视图时，主要考虑工作位置和形状特征。对其它视图的选择，常常需要两个或两个以上的基本视图，并且还要用适视图的选择，常常需要两个或两个以上的基本视图，并且还要用适当的局部视图、断面图等表达方法来表达零件的局部结构。踏脚座当的局部视图、断面图等表达方法来表达零件的局部结构。踏脚座零件图中所示视图选择表达方案精练、清晰对于表达轴承和肋的宽零件图中所示视图选择表达方案精练、清晰对于表达轴承和肋的宽度来说，度来说，右视图右视图是没有必要的，而对于是没有必要的，而对于T T字形肋字形肋，采用剖面比较合适。，采用剖面比较合适。在标注叉架类零件的尺寸时，通常选用在标注叉架类零件的尺寸时，通常选
7、用安装基面安装基面或零件的或零件的对称对称面面作为尺寸基准。尺寸标注方法参见图。作为尺寸基准。尺寸标注方法参见图。三三.叉架类零件叉架类零件这类零件一般有拨叉、连杆、支座等零件。由于它们的加工位这类零件一般有拨叉、连杆、支座等零件。由于它们的加工位置多变，在选择主视图时，主要考虑工作位置和形状特征。对其它置多变，在选择主视图时，主要考虑工作位置和形状特征。对其它视图的选择，常常需要两个或两个以上的基本视图，并且还要用适视图的选择，常常需要两个或两个以上的基本视图，并且还要用适当的局部视图、断面图等表达方法来表达零件的局部结构。踏脚座当的局部视图、断面图等表达方法来表达零件的局部结构。踏脚座零件
8、图中所示视图选择表达方案精练、清晰对于表达轴承和肋的宽零件图中所示视图选择表达方案精练、清晰对于表达轴承和肋的宽度来说，度来说，右视图右视图是没有必要的，而对于是没有必要的，而对于T T字形肋字形肋，采用剖面比较合，采用剖面比较合适。适。在标注叉架类零件的尺寸时，通常选用在标注叉架类零件的尺寸时，通常选用安装基面安装基面或零件的或零件的对称对称面面作为尺寸基准。尺寸标注方法参见图。作为尺寸基准。尺寸标注方法参见图。四四.箱体类零件箱体类零件一般来说，这类零件的形状、结构比前面三类零件复杂，一般来说，这类零件的形状、结构比前面三类零件复杂，而且加工位置的变化更多。这类零件一般有阀体、泵体、减速而
9、且加工位置的变化更多。这类零件一般有阀体、泵体、减速器箱体等零件。在选择主视图时，主要考虑工作位置和形状特器箱体等零件。在选择主视图时，主要考虑工作位置和形状特征。选用其它视图时，应根据实际情况采用适当的剖视、断面、征。选用其它视图时，应根据实际情况采用适当的剖视、断面、局部视图和斜视图等多种辅助视图，以清晰地表达零件的内外局部视图和斜视图等多种辅助视图，以清晰地表达零件的内外结构。结构。在标注尺寸方面，通常选用设计上要求的在标注尺寸方面，通常选用设计上要求的轴线轴线、重要的安、重要的安装面、接触面（或加工面）、箱体某些主要结构的对称面（装面、接触面（或加工面）、箱体某些主要结构的对称面（宽宽
10、度度、长度长度）等作为尺寸基准。对于箱体上需要切削加工的部分，）等作为尺寸基准。对于箱体上需要切削加工的部分，应尽可能按便于加工和检验的要求来标注尺寸。应尽可能按便于加工和检验的要求来标注尺寸。 五.零件常见结构的尺寸注法常见孔的尺寸注法（盲孔、螺纹孔、沉孔、锪平孔）；倒常见孔的尺寸注法（盲孔、螺纹孔、沉孔、锪平孔）；倒角的尺寸注法。角的尺寸注法。盲盲孔孔 螺纹孔螺纹孔 沉沉孔孔 锪平孔锪平孔倒倒角角六六六六. . 介绍表面粗糙度的概念及主要评定参数介绍表面粗糙度的概念及主要评定参数介绍表面粗糙度的概念及主要评定参数介绍表面粗糙度的概念及主要评定参数1)1)表面粗糙度的概念表面粗糙度的概念 零
11、件表面上具有零件表面上具有较小间距的峰谷较小间距的峰谷所组成的微观几何形状特性，称所组成的微观几何形状特性，称为表面粗糙度。这主要是在加工零件时，由于刀具在零件表面上留为表面粗糙度。这主要是在加工零件时，由于刀具在零件表面上留下的刀痕及切削分裂时表面金属的塑性变形所形成的。零件表面粗下的刀痕及切削分裂时表面金属的塑性变形所形成的。零件表面粗糙度是也是评定零件表面质量的一项技术指标，它对零件的配合性糙度是也是评定零件表面质量的一项技术指标，它对零件的配合性质、工作精度、耐磨性、抗腐蚀性、密封性、外观等都有影响。在质、工作精度、耐磨性、抗腐蚀性、密封性、外观等都有影响。在保证机器性能的前提下，为获
12、得相应的零件表面粗糙度，应根据零保证机器性能的前提下，为获得相应的零件表面粗糙度，应根据零件的作用，选用恰当的加工方法，尽量降低生产成本。一般来说，件的作用，选用恰当的加工方法，尽量降低生产成本。一般来说，凡零件上有配合要求或有相对运动的表面，表面粗糙度参数值要小。凡零件上有配合要求或有相对运动的表面，表面粗糙度参数值要小。2)2)表面粗糙度的代号、符号及其标注表面粗糙度的代号、符号及其标注GB/T131-1993GB/T131-1993规定了表面粗规定了表面粗糙度代号及其注法。图样上表示零件糙度代号及其注法。图样上表示零件表面粗糙度的符号见下表表面粗糙度的符号见下表。 3)3)表面粗糙度的主
13、要评定参数表面粗糙度的主要评定参数零件表面粗糙度的评定参数有：零件表面粗糙度的评定参数有：1)1)轮廓算术平均偏差（轮廓算术平均偏差（RaRa）- -在在取样长度取样长度内，轮廓偏距绝对值的算术内，轮廓偏距绝对值的算术平均值。平均值。RaRa的数值及取样长度见表。的数值及取样长度见表。 2)2)轮廓最大高度轮廓最大高度（RzRz）- -在取样长度内，轮廓峰顶线与轮廓峰底线的在取样长度内，轮廓峰顶线与轮廓峰底线的距离。使用时优先选用距离。使用时优先选用RaRa参数。参数。 2.2.表面粗糙度的标注要求表面粗糙度的标注要求4)4)表面粗糙度的代号标注示例表面粗糙度的代号标注示例表面粗糙度高度参数表
14、面粗糙度高度参数RaRa、RzRz、RyRy在代号中用数值标注时，除参数代号在代号中用数值标注时，除参数代号RaRa可省略外，其余在参数值前需标注出相应的参数代号可省略外，其余在参数值前需标注出相应的参数代号RzRz或或RyRy，标注示例见，标注示例见表。表。表面粗糙度的标注表面粗糙度中数字及符号的方向表面粗糙度的标注表面粗糙度中数字及符号的方向5)5)表面粗糙度代（符号）在图样上的标注方法表面粗糙度代（符号）在图样上的标注方法 1)1)表面粗糙度代（符）号一般表面粗糙度代（符）号一般应注在可见轮廓线、尺寸界线或它应注在可见轮廓线、尺寸界线或它们的延长线们的延长线上，符号的尖端必须从材料外指向
15、表面。上，符号的尖端必须从材料外指向表面。2)2)表面粗糙度代号中数字及符号的方向必须按规定标注。表面粗糙度代号中数字及符号的方向必须按规定标注。3.3.表面粗糙度的标注示例表面粗糙度的标注示例在同一图样上，每一表面一般只标注一次代（符）号，并尽可在同一图样上，每一表面一般只标注一次代（符）号，并尽可能地靠近有关的尺寸线。当空间狭小或不便标注时可以引出标注。能地靠近有关的尺寸线。当空间狭小或不便标注时可以引出标注。 当零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求时，可统一标注在图样当零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求时，可统一标注在图样的的右上角右上角，当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求时，
16、对，当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求时，对其中使用最多的一种代（符）号可以同时注在图样的右上角，并加其中使用最多的一种代（符）号可以同时注在图样的右上角，并加注注 其余其余 两字。凡统一标注的表面粗糙度代（符）号及说明文字，两字。凡统一标注的表面粗糙度代（符）号及说明文字，其高度均应该是图样标注的其高度均应该是图样标注的1.41.4倍。倍。 零件上零件上连续表面、重复要素连续表面、重复要素（如孔、齿、槽等）的表面和用细实（如孔、齿、槽等）的表面和用细实线连接不连续的同一表面，其表面粗糙度代（符）号只注一次。线连接不连续的同一表面，其表面粗糙度代（符）号只注一次。 同一表面上有不同的表
17、面粗糙度要求时，应用细实线画出其分界线，并注出相应的表面粗糙度代号和尺寸。齿轮、螺纹等工作表面没有画出齿（牙）形时，其表面粗糙度代（符）号注法见图。 中心孔的工作表面，键槽的工作表面，倒角，圆角的表面粗糙度代号可以简化标注。 需要将零件局部热处理或局部镀（涂）覆时，应用粗点画线画出其范围并标注出相应尺寸，也可将其要求注写在表面粗糙度符号长边的横线上。七七七七. . 标准公差和基本偏差标准公差和基本偏差标准公差和基本偏差标准公差和基本偏差为便于生产，实现零件的互换性及满足不同的使用要求，国家标准极限与配合规定了公差带由标准公差和基本偏差两个要素组成。标准公差确定公差带的大小，而基本偏差确定公差带
18、的位置。1)标准公差（IT）标准公差的数值由基本尺寸和公差等级来决定。其中公差等级是确定尺寸精确程度的标记。标准公差分为20级，即IT01，IT0，IT1，IT18。其尺寸精确程度从IT01到IT18依次降低。标准公差的具体数值见有关标准。2)基本偏差基本偏差是指在标准的极限与配合中，确定公差带相对零线位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零线的那个偏差。当公差带在零线的上方时，基本偏差为下偏差；反之，则为上偏差。基本偏差共有28个，代号用拉丁字母表示，大写为孔，小写为轴。从基本偏差系列图中可以看出：孔的基本偏差AH和轴的基本偏差kzc为下偏差；，孔的基本偏差KZC和轴的基本偏差ah为上偏差，JS和
19、js的公差带对称分布于零线两边、孔和轴的上、下偏差分别都是+IT/2、-IT/2。基本偏差系列图只表示公差带的位置，不表示公差的大小，因此，公差带一端是开口，开口的另一端由标准公差限定。基本偏差和标准公差，根据尺寸公差的定义有以下的计算式：ES=EI+IT或EI=ES-ITei=es-IT或es=ei+IT孔和轴的公差带代号用基本偏差代号与公差带等级代号组成。 配合配合基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系，称为配合。根据使用要求的不同，孔和轴之间的配合有松有紧，因而国标规定配合种类：1）间隙配合孔与轴装配时，有间隙（包括最小间隙等于零）的配合。孔的公差带在轴的公差带之上。2）过渡配
20、合孔与轴装配时，可能有间隙或过盈的配合。孔的公差带与轴的公差带互相交叠。3）过盈配合孔与轴装配时有过盈（包括最小过盈等于零）的配合。孔的公差带在轴的公差带之下。基准制基准制:在制造配合的零件时，使其中一种零件作为基准件，它的基本偏差一定，通过改变另一种非基准件的基本偏差来获得各种不同性质配合的制度称为基准制。根据生产实际的需要，国家标准规定了两种基准制。1）基孔制（如左下图所示）基孔制-是指基本偏差为一定的孔的公差带与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度。见左下图。基孔制的孔称为基准孔，其基本偏差代号为H，其下偏差为零。2）基轴制（如右下图所示）基轴制-是指基本偏差为一定的轴的公差带
21、与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。见右下图。基轴制的轴称为基准轴，其基本偏差代号为h，其上偏差为零。配合代号配合代号由孔和轴的公差带代号组成，写成分数形式，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号。凡是分子中含H的为基孔制配合，凡是分母中含h的为基轴制配合。例如25H7/g6的含义是指该配合的基本尺寸为25、基孔制的间隙配合，基准孔的公差带为H7，（基本偏差为H公差等级为7级），轴的公差带为g6（基本偏差为g，公差等级为6级）。例如25N7/h6的含义是指该配合的基本尺寸为25、基轴制过渡配合，基准轴的公差带为h6，（基本偏差为h，公差等级为6级），孔的公差带为N7（基本偏差
22、为N，公差等级为7级）。公差与配合在图样上的标注1）在装配图上标注公差与配合，采用组合式注法。2）在零件图上的标注方法有三种形式。4.形位公差零件加工后，不仅存在尺寸误差，而且会产生几何形状及相互位置的误差。圆柱体，即使在尺寸合格时，也有可能出现一端大，另一端小或中间细两端粗等情况，其截面也有可能不圆，这属于形状方面的误差。阶梯轴，加工后可能出现各轴段不同轴线的情况，这属于位置方面的误差。所以，形状公差是指实际形状对理想形状的允许变动量。位置公差是指实际位置对理想位置的允许变动量。两者简称形位公差。4.形位公差零件加工后，不仅存在尺寸误差，而且会产生几何形状及相互位置的误差。圆柱体，即使在尺寸
23、合格时，也有可能出现一端大，另一端小或中间细两端粗等情况，其截面也有可能不圆，这属于形状方面的误差。阶梯轴，加工后可能出现各轴段不同轴线的情况，这属于位置方面的误差。所以，形状公差是指实际形状对理想形状的允许变动量。位置公差是指实际位置对理想位置的允许变动量。两者简称形位公差。形位公差项目符号 1)形状和位置公差的代号国家标准GB/T1182-1996规定用代号来标注形状和位置公差。在实际生产中，当无法用代号标注形位公差时，允许在技术要求中用文字说明。形位公差代号包括：形位公差各项目的符号，形位公差框格及指引线，形位公差数值和其他有关符号，以及基准代号等。框格内字体的高度h与图样中的尺寸数字等
24、高。2)形位公差标注示例一根气门阀杆，在图中所标注的形位公差附近添加的文字，只是为了给读者作说明而重复写上的，在实际的图样中不需要重复注写。八.零件上的铸造结构1).铸造圆角当零件的毛坯为铸件时，因铸造工艺的要求，铸件各表面相交的转角处都应做成圆角。铸造圆角可防止铸件浇铸时转角处的落砂现象及避免金属冷却时产生缩孔和裂纹。铸造圆角的大小一般取R=35mm，可在技术要求中统一注明。 2.起模斜度用铸造的方法制造零件毛坯时，为了便于在砂型中取出模样，一般沿模样拔模方向作成约120的斜度，叫做拔模斜度。因此在铸件上也有相应的拔模斜度，这种斜度在图上可以不予标注，也不一定画出，如下图所示；必要时，可以在
25、技术要求中用文字说明。3.铸件厚度当铸件的壁厚不均匀一致时，铸件在浇铸后，因各处金属冷却速度不同，将产生裂纹和缩孔现象。因此，铸件的壁厚应尽量均匀，见上图；当必须采用不同壁厚连接时，应采用逐渐过渡的方式，见上图。铸件的壁厚尺寸一般采用直接注出。九.零件上的机械加工结构1.退刀槽和砂轮越程槽在零件切削加工时，为了便于退出刀具及保证装配时相关零件的接触面靠紧，在被加工表面台阶处应预先加工出退刀槽或砂轮越程槽。车削外圆时的退刀槽，其尺寸一般可按槽宽直径或槽宽槽深方式标注。磨削外圆或磨削外圆和端面时的砂轮越程槽。2.钻孔结构用钻头钻出的盲孔，在底部有一个120的锥角，钻孔深度指的是圆柱部分的深度，不包括锥坑。在阶梯形钻孔的过渡处，也存在锥角120圆台，其画法及尺寸注法。用钻头钻孔时，要求钻头轴线尽量垂直于被钻孔的端面，以保证钻孔准确和避免钻头折断。三种钻孔端面的正确结构。3.凸台和凹坑零件上与其他零件的接触面，一般都要加工。为了减少加工面积，并保证零件表面之间有良好的接触，常常在铸件上设计出凸台，凹坑。螺栓连接的支撑面凸台或支撑面凹坑的形式；为了减少加工面积，而做成凹槽结构。 谢谢
