机械结构设计基础

1、机械结构设计基础 王宏江 常用金属材料与非金属材料钢 钢 号应 用 举 例说 明 Q195(Al，B1)受轻载荷机件、铆钉、螺钉、垫片、外壳、焊件 Q25l-A(A2)受力不大的铆钉、螺钉、轴、轮轴、凸轮、焊件、渗碳件 Q235-A(A3)螺栓、螺母、拉杆、连杆、楔、轴、焊件 Q235-B(C3)金属构造物中一般机件、拉杆、轴、焊件 Q255-A(A4)重要的螺钉、拉杆、钩、楔、连杆、轴、销、齿轮 Q275(C5)键、牙嵌离合器、链板、闸带、受大静载荷的齿轮、轴 08F 可塑性好的零件：管于、垫片、渗碳件 10拉杆、卡头、垫片、焊件 15渗碳件、紧固件、冲模锻件、化工贮器 20杠杆、轴套、钩、

2、螺丝钉、渗碳件与氰化件 25轴、辊子、连接器、紧固件中的螺栓、螺母 30曲轴、转轴、轴销、连杆、横梁、星轮 35曲轴、摇杆、拉杆、键、销、螺栓 40齿轮、齿条、链轮、凸轮、轧辊、曲柄轴 45齿轮、轴、联轴器、衬套、活塞销、链轮 50活塞杆、轮轴、齿轮、不重要的弹簧 55齿轮、连杆、扁弹簧、轧辊、偏心轮、轮圈、轮缘 60叶片、弹簧 30Mn螺栓、扛杆、制动板 40Mn用于承受疲劳载荷零件：轴、曲轴、万向联铀器 50Mn用于高负荷下耐磨的热处理零件：齿轮、凸轮、摩擦片 60Mn弹簧、发条 Q表示屈服点，数字表示屈 服点数值，A、B等表示质 量等级。括号内表示旧标准 牌号 碳素结构钢 分类名称 含锰

3、量0.701.2的优质 碳素钢 优质碳素结构钢 数字表示钢中平均含碳 量的万分数，例如“45 ”表示平均含碳量为 0.45%。序号表示抗拉强 度、硬度依次增加，延 伸率依次降低 常用金属材料与非金属材料钢 钢 号应 用 举 例说 明 15Cr渗碳齿轮、凸轮、活塞销、离合器 20Cr较重要的渗碳件 30Cr重要的调质零件：齿轮、轮轴、摇杆、螺栓 40Cr较重要的凋质零件：齿轮、进气阎、辊子、轴 45Cr强度及耐磨性高的轴、齿轮、螺栓 18CrMnTi汽车上重要渗碳件：齿轮 30CrMnTi汽车拖拉机上强度特高的渗碳齿轮 40CrMnTi强度高、耐磨性高的大齿轮、主轴 ZG230-450机座、箱体

4、、支架 ZG310-570齿轮、飞轮、机架 分类名称 “ZG”表示铸钢，数字 表示屈服点及抗拉强度 铸钢 铬钢 铬锰钛钢 合金结构钢前面两位 数字表示钢中合碳量的 万分数；合金元素以 化学符号表示；合金 元索含量小于15时仅 注出元素符号 合金结构钢 常用金属材料与非金属材料铸铁 名称牌号硬度应用举例说明 HT100114-173机床中受轻负荷磨损无关重要的铸件，如托盘、把手、手轮等 HT150132-197 承受中等弯曲应力，摩擦面间压强高于500kPa的铸件，如机床底座、工作 台、汽车变速箱、泵体、阀体、阀盖等 HT200151-229 承受较大弯曲应力要求保持气密性的铸件如机床立柱、刀架

5、、齿轮箱 体、床身、液压缸、泵体、阀体、皮带轮、轴承盖等 HT250180-269 承受较大弯曲应力要求保持气密性的铸件如气缸套、齿轮、机床床身 、立柱、齿轮箱体、液压缸、阀体等 HT300207-313承受高弯曲应力、拉应力、要求高度气密件的铸件如高压油缸、阀体等 HT350238-357轧钢滑板、炼焦柱塞等 QT900-2280-360 具有高强度、耐磨件、较高的弯曲疲劳强度，用于制造内燃机中的凸轮、 拖拉机的齿轮、汽车中的螺旋锥齿轮等 QT800-2245-335 QT700-2225-305 QT600-3190-270 QT500-7170-230 QT450-10 160-200

6、QT400-15 130-180 QT400-18 130-180 韧性高，低温性能好且有一定的耐蚀性用于制作汽车 拖拉机中的轮毂、壳体、离合器拨叉等 球墨铸铁 “QT”球墨 铸铁代号。 其后第一组 数字表示抗 拉强度(单位 为MPa)，第 二组数字表 示延伸率 () “HT”灰铸 铁代号。其 后数字表示 抗拉强度(单 位为MPa） 灰铸铁 具有较高强度、耐磨性及一定的韧性。用于制作机床的轴、空压机、缸体 、缸套等 具有中等强度和韧性，用于制作内燃机中油泵齿轮、汽轮机的中汽缸隔板 、水轮机阀门体等 常用金属材料与非金属材料有色金属及合金 常用金属材料与非金属材料有色金属及合金 常用金属材料与非

7、金属材料工程塑料 常用的热处理和表面处理 常用的热处理和表面处理 金属表面处理工艺 机械制图断面图画法 移出断面的轮廓线用粗 实线绘制，应尽量配置 在剖切符号或剖切平面 迹线的延长线上(图a) 重合断面的轮廓线用细 实线绘制，当视图中的 轮廓线与重合断面的图 形重叠时，视图中的轮 廓线仍应连续画出，不 可间断(图g、h) 机械制图简化表达 在装配图中，可 用粗实线表示带 传动中的带；用 细点画线表示链 传动中的链。必 要时，可在粗实 线或细点画线上 绘制出表示带类 型或链类型的符 号 机械制图锥度表示方法 标注用特征参数图 例 fD,C,L fd,C,L 机械制图锥度表示方法 fdx,C,Lx

8、，L 标准圆锥 尺寸标注简化注法 各类孔可采用旁 注和符号相结合 的方法标注 尺寸标注简化注法 滚花可采用左 图(简化后)的 方法标注 尺寸标注简化注法 在不致引起误 解时，零件图 中的倒角可以 省略不画，其 尺寸也可简化 标注 尺寸标注简化注法 对于锪平孔， 也可采用简化 标注 常用螺纹的标记方法 螺纹类别特征 代号 普通螺纹M 小螺纹S 梯形螺纹Tr 锯齿形螺纹B 米制锥螺纹ZM 60圆锥管螺纹NPT 非螺纹密封的 G 管螺纹 用螺纹圆锥外螺纹R 密封的圆锥内螺纹Rc 管螺纹圆柱内螺纹Rp 自攻螺钉用螺纹ST 螺纹表示法 普通螺纹梯形螺纹 螺纹表示法 管螺纹普通螺纹副 螺纹表示法 米制锥螺

9、纹 管螺纹副 齿轮件画法 圆轮齿轮圆锥齿轮齿条 蜗轮链轮 齿轮件画法 花键及花键联结的画法和标注 矩形花键的画法与标注矩形花键联结的画法与标注 渐开线花键的画法与标注渐开线花键联结的画法与标注 画法 图 例 视 图剖 视 图示 意 图 圆柱螺 旋压缩 弹 簧 截锥螺 旋压缩 弹 簧 圆柱螺 旋拉伸 弹 簧 圆柱螺 旋扭转 弹 簧 截锥涡 卷弹簧 碟 形 弹 簧 平面涡 卷弹簧 弹簧的 装配画 法 中心孔符号 要 求符 号表示法示例说 明 在完工的零件 上要求保留中 心孔 采用B型中心孔 D2.5mm D18mm 在完工的零件 上要求保留 在完工的零件 上可以保留中 心孔 采用A型中心孔 D4m

10、m D18.5mm 在完工的零件上 是否保留都可以 在完工的零件 上不允许保留 中心孔 采用A型中心孔 D1.6mm D13.35mm 在完工的零件 上不允许保留 表面粗糙度定义 评定轮廓的算 术平均偏差 RaRa 在一个取样长度内，纵坐标值Z（x） 绝均值的算术平均值 轮廓的最大高 度 RzRy 在一个取样长度内，最大轮廓峰高Zp 和最大轮廓谷深Zv之和的高度 表面粗糙度标注 表面粗糙度符号、代号一般注在可见 轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延 长线上。符号的尖端必须从材料外指向 表面 表面粗糙度代号中数字及符号的方向 必须按图a、图b的规定标注，带有横线 表面粗糙度符号应按图c的规定标注

11、表面粗糙度标注 在同一图样上，每一表面一般只标注一 次符号、代号，并尽可能靠近有关的尺 寸线，见图a。当地位狭小或不便标注时， 符号代号可以引出标注，如图d 表面粗糙度标注 当零件所有表面具有相同的表面粗 糙度要求时，其符号、代号可在图 样的右上角统一标，见e或图f。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 一种符号可以统一标注在图样的右 上角，并加注“其余”两字，见图a、 图d 表面粗糙度标注 为了简化标注方法或者标注位置受 到限制时，可以标注简化代号，也 可采用省略的注法，但必须在标题 栏附近说明这些简化符号、代号的 意义 表面粗糙度标注 中心孔的工作表面，键槽工

12、作面， 倒角、圆角的表面粗糙度代号， 可以简化标注 表面粗糙度标注 零件上连续表面及重复要素（孔、 槽、齿等）的表面（图g、图h） 和用细实线联接不连续的同一表面 （图d），其表面粗糙度符号、代 号只标注一次 表面粗糙度标注 同一表面上有不同的表面粗糙度要 求时，须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（图i） 需要规定表面粗糙度测量截面的方 向时，其标注方法图j 表面粗糙度标注 齿轮、渐开线花键、螺纹等工作 表面没有画出齿（牙）形时，其 表面粗糙度代号可按图k、图m、 图n的方式标注 需要将零件局部热处理或局部镀 （涂）覆时，应用粗点划线画出 其范围并标注相应的尺寸，也可

13、 将其要求注写在表面粗糙度符号 长边的横线上 表面光洁度级别与表面粗糙度Ra系列值的对照 表面光洁度级别与表面粗糙度Rz系列值的对照 不同加工方法可能达到的表面粗糙度Ra值 不同加工方法可能达到的表面粗糙度Ra值 不同加工方法可能达到的表面粗糙度Ra值 不同加工方法可能达到的表面粗糙度Ra值 不同加工方法可能达到的表面粗糙度Ra值 常用加工方法可能达到的公差等级 常用Ra值的一般使用情况 被测要素、基准要素的标注被测要素、基准要素的标注 项 目符 号项 目符 号项 目符 号 被测要素的 标注 直接 理论正确 尺寸 可逆要求 用字 母 包容要求 延伸公差带 基准要素的标注 最大实体 要求 自由状

14、态 (非刚性零件) 条件 基准目标的标注 最小实体 要求 全周（轮廓） 形位公差在图样上的标注方法 形位公差在图样上的标注方法 形位公差在图样上的标注方法 形位公差在图样上的标注方法 形位公差在图样上的标注方法 形位公差在图样上的标注方法 机械结构设计 机械零部件结构设计 n功能要求 n工作能力要求 n工艺要求 n材料要求 n人体要求 零件图的内容 n一组图形： q用以正确、完整、清晰地表达零件的内、外形状和结构。包括视图、 剖视图、断面图及其它规定、简化画法。 n完整的尺寸： q正确、完整、清晰、合理地标注出制造、检验零件所将的全部尺寸。 n技术要求： q用国家标准规定的符号、数字及文字说明

15、零件在制造和检验过程中 应达到的各项技术要求，如尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙 度、材料的热处理与表面处理等。 n标题栏： q在零件图的右下角，用于填写零件的名称、材料、重量、数量、绘 图比例、图号、设汁等有关人员的签名及日期。 轴轴 柱塞柱塞 钻套钻套 轴套类零件轴套类零件 齿轮齿轮 尾架端盖尾架端盖 电机端盖电机端盖 盘盖类零件盘盖类零件 叉架类零件叉架类零件 阀体阀体 支座支座 泵体泵体 箱体类零件箱体类零件 主视图主视图 俯视图俯视图 左视图左视图 C-CC-C剖面图剖面图 D D E E 铸造零件的工艺结构 n拔模斜度：一般取1：101：50 n铸造圆角：一般取R35 n铸造壁厚

16、： q为避免冷却不均匀产生内应力而造成的裂纹或缩孔铸件各部分的 壁厚应尽量均匀，壁厚的变化要缓慢过渡。 n避免锐角连接 q为防止金属局部积聚，应避免采用锐角式的倾斜筋和壁 机械加工工艺结构 n倒角和倒圆 n退刀槽和砂轮越程槽 机械加工工艺结构凸台和凹坑 n重要尺寸必须直接注出重要尺寸必须直接注出，以保证设计，以保证设计要求要求。 n避免注成避免注成封闭尺寸链封闭尺寸链，精度要求最低的一环不注。，精度要求最低的一环不注。 n尽可能符合机械尽可能符合机械加工工序加工工序，便于，便于加工加工和和测量测量。 n保证设计要求的前提下，便于保证设计要求的前提下，便于测量测量。 n标注毛坯面的尺寸时，在标注

17、毛坯面的尺寸时，在同一方向同一方向上的上的多个毛坯面多个毛坯面，一一 般只能有一个般只能有一个毛坯面毛坯面与与加工面加工面有有联系尺寸联系尺寸，其他毛坯面，其他毛坯面 则要以该毛坯面为基准标注。则要以该毛坯面为基准标注。 n符合工艺要求。如轴承盖孔和半圆键键槽的符合工艺要求。如轴承盖孔和半圆键键槽的尺寸标注尺寸标注 合理标注尺寸应注意的问题合理标注尺寸应注意的问题 装配图的作用 n进行机器或部件设计时，首先要根据设计要求画出装配 图，用以表达机器或部件的结构和工作原理；然后根据 装配图和有关参考资料，设计零件具体结构，画出各个 零件图。 n在生产过程中，根据装配图组织生产，将零件装配成部 件和

18、机器。 n根据装配图了解机器的性能、结构、传动路线、工作原 理及其安装、调整、维护和使用方法等。 n装配图反映设计者的思想，因此也是进行技术交流的重 要文件。 装配图的内容 n一组视图： q用来表达装配图的结构、工作原理及各组成零件间的相互位置、装配关系、连接方式和 重要零件的主要结构形状等。 n必要的尺寸： q用来表达机器或部件的性能、规格、外形、大小、装配和安装所需的必要尺寸。 n技术要求： q用文字或符号说明机器或部件在装配、安装、检验、调试和使用等方面的要求。 n零件的序号： q在装配图中，应将各个零件技一定的顺序和方法进行编号，指明零件所在位置。 n标题栏和明细栏： q在图纸的有下方

19、应以一定的格式画出标题栏和明细栏。 q标题栏是由机器或部件的名称及代号区、签字区、更改区和其它区组成； q明细栏是由零件序号、代号、名称、数量、材料、重量和备注等内容组成。 根据齿轮油泵装配图拆画的泵体零件图根据齿轮油泵装配图拆画的泵体零件图 装配图的尺寸标注 n性能(规格)尺寸 n装配尺寸 q配合尺寸 q相对位置尺寸 n安装尺寸 n外形尺寸 n其它重要尺寸 装配图的技术要求 n装配要求： q装配体在装配过程中需注意的事项及装配后装配体所达到的 要求，如准确度、装配间隙、润滑要求等。 n检验要求： q装配体基本性能的检验、实验及操作时的要求。 n使用要求： q对装配体的规格、参数及维护、保养、使用时的注意事项及 要求。 H8H8 画装配图的方法和步骤画装配图的方法和步骤 在分析部件，确定视图表达方案的在分析部件，确