画法几何与机械制图.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流画法几何与机械制图.精品文档.本章提要画法几何及机械制图是研究绘制和阅读机械图样的一门学科,是工科大学生的一门技术基础课,是进行机械设计和制造的基础。机械图样被喻为工程界的共同语言,各类工程图样始终是产品设计、制造、装配等生产环节的重要技术资料。本章简要介绍了产品设计和制造的有关知识。第 1 章 绪 论1. 课程的研究对象、学习目的和学习方法1.1 课程的研究对象和学习目的“画法几何及机械制图”是一门研究图示、图解空间几何问题和绘制与阅读机械图样和解决问题的理论和方法的技术基础课。本课程主要目的是培养学生能够自觉地运用各种手段来思考、分析和表
2、达工程问题的才能。“画法几何及机械制图”主要研究:1.在平面上图示空间形体的理论和方法;2.在平面上图解空间几何问题;3.绘图方法和图样的有关问题。它的主要任务是使未来的机械工程师获得如下本领:1.图示空间形体的能力;2.图解空间几何问题的初步能力;3.绘制和阅读机械工程图样的能力;4.有一定的空间想象能力和构思能力;5.计算机绘图原理与方法的初步了解及其应用。1.2 本课程的学习方法:1.在学习图示理论时,要掌握物体上几何元素的投影规律和作图方法,以便更好地掌握由三维形体到二维图形的转换;2.在学习图示方法时,要多画、多看、多记,要积累一些简单几何形体的投影资料,掌握复杂形体的各种表达方法,
3、为进行构形设计打下基础;3.由二维图形想象出三维形体是学习本课程的难点,为了顺利地通过这一关,除了前面讲的两条外,还要掌握正确的分析方法,如“形体分析法”、“线面分析法”和“结构分析法”等;4.在学习本课程时,还要逐步养成事实求是的科学态度和严肃认真、耐心细致、一丝不苟的工作作风,要遵守国家标准的一且规定,为作一个有创造性地机械工程师奠定坚实的基础;5.随着计算机技术的飞速发展,使古老的绘图技术注入了新的活力。故在学习仪器绘图技能时,还要加强1徒手绘图和计算机绘图能力的培养。我们研制的是“画法几何及机械制图”(下),研究的对象是绘制和阅读机械图样。它主要包括标准件与常用件、零件图的视图表达、零
4、件图的尺寸标注、零件图的技术要求、零件图的阅读和零件测绘、装配图几部分。2.产品设计和制造的有关知识制造业是我国国民经济和综合国力发展的支柱产业,它涉及机械、电子、建筑、航空、航天众多行业。如何面向市场,以最短的制造周、期,最低的制造成本向用户提供满足需求的高质量的产品,并获得最好的经济效益,是制造业的主要任务。科学技术的发展,市场竞争的激化,促使了制造领域中多学科交叉渗透的高科技发展格局。可以说,制造业的发展水平直接影响国家经济的健康发展。从广泛的意义上讲,制造是将可用资源转换成产品的过程。这一过程涉及市场分析、产品设计、工艺规划、制造实施、产品销售的功能各个、环节,是一个复杂的系统工程。现
5、以机械产品为例介绍设计、制造过程。2.1 产品设计过程包括设计、样机试制、成本预算、材料的选用几个环节。2图 1-1 产品设计制造过程框图2.2 制造过程制造过程通常分为制定工艺规程、加工、装配等几个阶段。制定工艺规程:根据设计图给定的 零件形状和材料确定零件的工艺路线,制定出详细的工艺规程。装配:单个零件的制造完成后,要根据装配图将各种零件装配成产品部件。部件中常包括标准件及各类零件(齿轮油泵分解图所示)。装配是制造过程中的重要阶段,直接影响产品质量和制造成本。在零件设计阶段就要考虑零件上的结构要利于装配和拆卸,是产品易于使用和维护。3加工方法和加工设备:零件制造常用的加工方法和加工设备如下
6、表所示。产品质量控制:产品质量应从零件制造的每一道工序控制。3. 并行工程4从理论上讲,产品制造有组织的从一个环节流向另一个环节,直到销售市场是可行的。但实际上会遇到各种困难,如要做一个局部的修改,更换一种材料,都必须返回设计阶段从新确认产品的功能。这样的反复不仅是资源的 浪费,更是时间的浪费。一种更新的产品开发方法如下图所一种更新的产品开发方法如下图所示。产品开发方法框图制造过程中时刻面临各种决策的问题,为此要将制造企业的经营、管理、计划、产品设计、加工制造、销售及服务等全部生产活动集成,以计算机网络和数据库为基础,综合发展与企业各生产环节有关的计算机辅助技术,如计算机辅助管理和决策技术、计
7、算机辅助设计及工程分析技术、计算机辅助制造与控制技术、自动化物流储运、计算机仿真与实验技术、计算机辅助质量管理与控制等。这使得产品的设计和制造融为一体,并且使产品从开发设计、生产使用到最终的处理和再利用的整个生命周期所涉及的各种因素同5时考虑,从而缩短产品开发的时间和成本。4. 工程图样纵观整个制造过程,各类工程图样(原理图、总体布置草图、结构装配草图、零件工作图,装配图、造型效果图、工艺卡片等)始终是产品设计、制造、装配等生产环节的重要技术资料。无论草图、仪器图还是用 CAD 绘制的图样,都必须提供产品;零件形状、尺寸、材料、表面要求、制造工艺、装配关系等全部制造信息。本课程通过详细讨论零件
8、草图、零件工作图、装配图样的画法,零件尺寸注法,以及极限与配合及表面粗糙度等技术要求的表示方法,介绍机械图样,为深入学习机械原理、机械设计、工艺等后续课程打下坚实的基础。6第 2 章 标准件 、 常用件本章提要在机器或部件的装配中,大量用到连接件来紧固、连接或联结。常用的有螺纹紧固件如螺栓、双头螺柱、螺钉等,以及其他;连接件如键、销等。在机械的传动、支撑等方面还广泛使用齿轮、轴承、弹簧等机件。由于这些机件应用广泛,需求量大,因而有的在结构、尺寸、形式等方面均已标准化,称为标准件;有的已将部分参数标准化、系列化,称为常用件。例如,在下图中显示了所有零件分解情况的齿轮油泵立体图,其中螺栓、螺母、垫
9、圈、螺钉、键、销等属标准件,而泵体、端盖、传动齿轮轴等是一般零件。机器零件间的连接形式,根据在拆开时是否会损坏连接部分,分为可拆连接和不可拆连接。可拆连接有螺纹连接、键连接、销连接等,而焊接、铆接则属不可拆连接。本章介绍螺纹、螺纹紧固件、键、销、轴承、齿轮及弹簧的标准、规定画法及标记方法,并熟悉查阅有关标准的方法;了解一些工艺结构的作用和画法等。7在绘制标准件和标准结构要素时,要注意以下特点。1.完整的表示方法由图形、尺寸和规定的标记组成,缺一不可。2.标准件和标准结构要素,一般只给几个主要尺寸,其余则根据规定的标记从相应的标准中 查处。因此,画图往往要查阅标准寻找所需数据。3.有些标准结构要
10、素还有规定画法,如螺纹、齿轮等。凡有固定画法的按规定画,其余的则按正投影法画。81. 螺纹1.1 螺纹的形成、结构和要素1.1.1 螺纹的形成圆柱面上一动点在绕圆柱面作等速转动的同时,又平行于其轴线作等速移动,此动点的运动轨迹即为圆柱螺旋线。如图 2-1 所示。图 2-1 螺旋线、螺纹的形成(1)螺旋线纹的形成:一平面图形(三角形、梯形等)沿圆柱或圆锥表面上的螺旋线运动,则此平面图形运动所形成的轨迹(螺旋体)就是螺纹。制在零件外表面上的螺纹叫外螺纹,制在零件孔腔内表面的螺纹叫内螺纹。(2)螺纹的加工:在车床上车削螺纹,是常见的加工螺纹的一种方法。如图 2-2 和 2-3 所示,将工件装 卡在与
11、车床主轴相连的卡盘上,使它与主轴 作等速旋转,同时使车刀沿轴线移动,当刀 尖切入工件达一定深度时,就在工件的表面上车制出螺纹。图 2-2 车削外螺纹图 2-3 车削内螺纹对于直径较小的螺孔,一般先用钻头钻出 光孔 ,再用丝锥攻丝。钻孔的深度要大于螺纹的长度,由于钻头端部接近 120,所以孔的锥顶角画成 120,如图 2-4 所示。9图 2-4 加工内螺纹1.1.2 螺纹的要素螺纹的基本要素主要是牙型、直径、螺距、线数和旋向。为了便于设计计算和加工制造,国家标准对有些螺纹的牙型、公称直径和螺距,都作了规定。凡是这三项要求都符合标准的称为标准螺纹;牙型符合标准,而大径、螺距不符合标准的称为特殊螺纹
12、;牙型不符合标准的称为非标准螺纹,最常见的有方牙螺纹。下表给出了几种螺纹的分类、代号及用途。其中,普通螺纹,管螺纹,梯形 螺纹属于标准螺纹,锯齿形螺纹为特殊螺纹。内、外螺纹总是成对地使用,只有 5 个要素相同时,内、外螺纹才能旋合在一起。(1)牙型:10在通过螺纹轴线剖切的断面上,螺纹的轮廓形状。其凸起部分称为螺纹的牙,凸起的顶端称为螺纹的牙顶,沟槽的底部称为螺纹的牙底。常见的牙型有三角形、梯形等,如图 2-5所示。不同的螺纹牙型,有不同的用途。按牙型可区分不同的螺纹种类。梯形锯齿形三角形图 2-5 螺纹的牙型(2)直径:螺纹的直径有大径,小径个中径。螺纹大径是与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的
13、假想圆柱面的直径,用 d(外螺纹)或 D(内螺纹)表示;螺纹的小径是与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径,用 d1(外螺纹)或 D1(内螺纹)表示。螺纹的中径是一个假想圆柱的直径,该圆柱的母线(称为中径线)通过牙型上沟槽和凸起相等的地方,此圆柱称为中径圆柱,用 d2(外螺纹)或 D2(内螺纹)表示。如图 2-6 所示。图 2-6 螺纹的直径(3)线数 n:如图 2-7 所示,螺纹有单线和多线之分。沿一条螺旋线所形成的螺纹为单线螺纹。连接用普通螺11纹、管螺纹多采用单线螺纹。沿两条或两条以上,在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹为多线螺纹。多线螺纹旋进速度高,传动效率快,因此多用于传动
14、螺纹。(a)单线螺纹(b)双线螺纹图 2-7 螺纹的线数、导程和螺距(4)螺距 P 和 Ph 导程:相邻两牙在中径线上对应点间的轴向距离称为螺距,用符号来 P 表示。同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应点间的轴向距离称为导程,用来 Ph 表示。对于单线螺纹其导程等于螺距,即 Ph=P;多线螺纹的导程等于线数乘螺距,即 Ph=nP,在图 2-7(b)中,其螺纹是双线螺纹,故导程等于螺距的 2 倍,即 Ph=2P。(5)旋向:螺纹有左旋和右旋之分。如图 2-8 所示,若螺纹是顺时针方向旋入的,则称右旋螺纹;逆时针方向旋入的,则称左旋螺纹。工程上常用右旋螺纹。图 2-8 螺纹的旋向1.1.3 螺纹的
15、结构螺纹末端:为了便于安装和防止螺纹起始圈损坏,通常将螺纹的末端作成规定的形状,如倒角、圆角等,如图2-9 所示。12图 2-9 螺纹末端结构螺纹的收尾(即螺尾)、退刀槽和倒角都有相应的国家标准,见附表 1。退刀槽的尺寸可按“槽宽直径”或“槽宽槽深”的形式标注。45倒角一般采用简化形式标注。螺纹长度应包括退刀槽和倒角在内。以上皆示于图 2-10 中。图 2-10 退刀槽、45倒角和螺纹长度的尺寸注法1.2 螺纹的种类和基本尺寸螺纹按用途可分为连接螺纹和传动螺纹,前者起连接作用,后者用于传递运动和运动。常用螺纹如下:13现将常用的几种标准螺纹的基本尺寸介绍如下:(1)普通螺纹:其公称直径指螺纹大
16、径 D 或 d。普通螺纹的直径、螺距,可查附表 2。同一公称直径的普通螺纹,其螺距分为粗牙(一种)和细牙(一种或几种)。粗牙一般用于紧固连接,具有较好的连接强度;细牙多用于细小的精密零件、薄壁零件,有较好的密封性和微调性。设计时应根据使用要求确定螺距为粗牙或细牙。(2)梯形螺纹:梯形螺纹的公称直径指外螺纹的大径 d。用于传动的梯形、锯齿形螺纹,为了保证传动的灵活性,必须使内外螺纹配合后留有一定的径向保证间隙,因此内、外螺纹具有相同的中径(D2=d2)而各具不同的大径和小径,注意螺纹的公称直径是指外螺纹的大径 d 而不是内螺纹的大径 D4。梯形螺纹的基本尺寸见附表 3。(3)管螺纹:管螺纹包括圆
17、柱管螺纹和圆锥管螺纹等,它们的公称直径都是指刻有外螺纹的管子孔径的近似值。公称直径(即管子孔径)一律用英寸而不用毫米表示,如公称直径 1 即为管子通孔直径是 1英寸(而决不是 1mm)圆柱管螺纹和圆锥管螺纹的基本尺寸见附表 4。非螺纹密封的管螺纹 指在管道连接中采用圆柱内、外管螺纹旋合连接。这种连接本身不具有密封性,一般靠压紧被连接件螺纹外的密封面或在密封面间添加密封物(如密封专用塑胶带等)使其连接具有密封性。用螺纹密封的管螺纹 指在管道连接中采用圆锥管螺纹旋合连接,这种连接在旋紧后本身即具有密封性,它不仅适用于管子及管接头,也适用于旋塞、阀门和其他螺纹连接的附件。由于圆锥管螺纹的锥度很小(1
18、16),所以在旋合长度不大时可将圆锥外螺纹旋入圆柱内螺纹取得密封性。14常用的连接形式有:圆锥外螺纹与圆锥内螺纹旋合连接;圆锥外螺纹与圆柱内螺纹旋合连接。1.3 螺纹的规定画法如按螺纹的真实形状投影画图,繁琐且无必要。国家标准规定了螺纹的简单实用的图示方法。1.3.1 内、外螺纹的规定画法(1)外螺纹:螺纹牙顶所在轮廓线(即大径)画成粗实线;螺纹牙底所在的轮廓线(即小径)话画成细实线。小径通常近似取 0.85 倍的大径数值画出。在平行于螺纹轴线的视图中,螺杆上的细实线应画入倒角部分;在垂直于螺纹轴线的视图上,表示牙底的细实线圆只画约 3/4 圈,此时倒角的投影圆省略不画,如图 2-11(a)、
19、(b)所示。(a)外螺纹画法(b)外螺纹剖开画法图 2-11 外螺纹的规定画法(2)内螺纹:在剖视图中,螺纹牙顶所在的轮廓线(即小径)画成粗实线;螺线牙底所在的轮廓线(即大径)画成细实线,如图 2-12(a)。当不剖开时,一般大径与小径的不可见投影均可不画出,必要时则全部画成细虚线。在垂直于螺纹轴线的视图上,表示牙底的细实线圆只画约 3/4圈,此时倒角的投影图省略不画,如图 2-12(b)所示。15(a)内螺纹剖开画法(b)内螺纹不剖时画法图 2-12 内螺纹的规定画法(3)其他有关规定画法:1)螺纹中径线不画。2)螺纹收尾部分牙型不完整,一般也不画出。3)完整螺纹的终止线(简称螺纹终止线)用
20、粗实线画出(如图 2-11b,图 2-12a)。当外螺纹剖开时,终止线只画一小段粗实线(如图 2-11,a)。4)内、外螺纹的倒角在垂直于螺纹轴线的视图中,为了不影响大、小径的表达,规定不画倒角投影的圆。5)圆锥形螺纹画法如图 2-13 所示,在垂直于螺纹轴线的视图上,只应画出一个3/4 圈细实线圆。(a)外螺纹画法(b)内螺纹画法图 2-13 圆锥形螺纹画法6)螺孔与螺孔以及螺孔与孔相交时,其画法如图 2-14 所示。16图 2-14 螺孔与螺孔以及螺纹与孔相交的画法7)零件上只有部分螺纹时,其画法如图 2-14 所示。在垂直于螺纹轴线的视图上,表示螺纹牙底的细实线也应空出约 1/4。图 2
21、-15 部分螺纹画法1.3.2 螺纹连接的规定画法旋合部分按外螺纹绘制,非旋合部分按各自的规定画法绘制(图 2-16)。注意:表示大、小径的粗实线和细实线应分别对齐。当需要表示牙型时,可用局部剖视图(图 2-16,b)或局部放大图(图 2-20)表达。(a)(b)图 2-16 旋合螺纹的画法171.4 螺纹的规定标记及注法螺纹按规定画法画出后,图中还不能表明牙型、公称尺寸、螺距、线数和旋向等螺纹要素,也未注明螺纹的公差或精度等级,所以必须在图中用规定标记对螺纹进行标注。1.4.1 螺纹的规定标记(1)普通螺纹的规定标记:普通螺纹的规定标记由螺纹代号-螺纹公差带代号-螺纹旋合长度代号三部分组成。
22、螺纹代号:由表示普通螺纹特征代号的字母 M 和普通螺纹的直径螺距以及旋向三方面构成。螺纹公差带代号:由代表公差等级的数字和代表公差带位置的字母组成,大写字母表示内螺纹,小写字母表示外螺纹。普通螺纹公差带代号是指螺纹的中径公差和顶径(指外螺纹大径和内螺纹小径)公差代号,如果中径公差和顶径公差代号相同,则标注一个代号。螺纹旋合长度:分短(S)、中(N)、长(L)三种。为了使螺纹标记简单醒目,可将常用的粗牙普通螺纹的螺距、右旋和中(N)等旋合长度在规定标记中省略标注。其标注形式顺序如下:(a)粗牙螺纹(b)细牙螺纹由上述规定标记可知:(a)表示该螺纹为粗牙普通螺纹,公称直径为 10mm,右旋,外螺纹
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