第二节 机件的表达方法

国家标准中,对机械制图规定了机件常用的一些表达方法,对于一名合格的工程人员,在表达工件时,要结合工件的复杂程度,认真分析其结构特征,综合考虑这些表达方法,从而确定一种能够简洁、清晰地表达工件的方案。

一、正投影和点的投影

物体在阳光等光线的照射下,就会在地面或墙壁上产生影子,这种现象称之为投影。射线通过物体,向选定的面投影,并在该面投影上得到图形的方法叫做投影法。要形成一个投影,需要有三个基本构成元素,分别为光源(投射线)、物体与投影面,称之为投影的三要素。

投影法是在平面(图纸)上表达空间形体的基本方法,它广泛应用于工程图样中。投影法分为中心投影法和平行投影法。根据投射线与投影面是否垂直,平行投影法又分为正投影法与斜投影法两种,正投影法指投射线与投影面垂直的平行投影法,如图2-7(a)所示;斜投影法指投射线与投影面倾斜的平行投影法,如图2-7(b)所示。

图2-7 平行投影法的分类

当空间的平面图形平行于投影面时,用正投影法得到的正投影将具有反映该平面图形的真实大小和形状的特性,而且这种特性不会随平面图形与投影面间的距离改变而改变,而且作图也比较方便,因此正投影法在机械制图中得到广泛应用。

(一)三面投影体系的建立与展开

空间三维立体有长、宽、高三个坐标方向的尺寸,要表达立体的真实形状、大小,利用单一投影面投影是不够的。如图2-8所示,有三个立体工件,分别是在四棱柱的前方叠加三棱柱、挖切小四棱柱与叠加小四棱柱得到的,将它们向投影面V进行正投影,它们的投影形状、大小却完全一样。

图2-8 单一投影面不能完全表达实体的形状、大小

仅仅靠一个投影面上的投影不能表达立体是显而易见的,试想如果用两个投影面上的投影就能够完全表达立体的形状、大小吗?答案也是否定的。如图2-9所示,HV面是相互正交的两个投影面,先将图中两个不同的立体分别向两个投影面上投影,却在两个投影面上分别得到完全一致的投影图形,即两个投影面也不能完全反映立体的形状、大小。

图2-9 用两个投影面不能完全表达实体的形状、大小

因此,在机械制图中,为了能够准确地反映物体的长、宽、高的不同面的形状及位置,通常用三面投影体系来表达物体的形状与大小,基本表达方法是三视图(三面投影图)。如图2-10所示,在国家标准中规定设立了三个相互垂直的投影面,成为三面投影体系。三面投影体系有下列构成要素。

图2-10 三面投影体系的建立与展开

(1)三个投影面 三面投影体系中有三个投影面,这三个投影面两两相互垂直相交。位于水平位置的投影面称为水平投影面,简称为水平面,用H表示;在观察者正前方的投影面称为正投影面,简称为正平面,用V表示;位于观察者右方的投影面称为侧投影面,简称为侧平面,用W表示。

(2)三条投影轴 三个投影面分别垂直相交于三条交线,称为三面投影体系的投影轴。其中水平面H与正平面V的交线称为OX投影轴;水平面H与侧平面W的交线称为OY投影轴;正平面V与侧平面W的交线称为OZ投影轴。

(3)一个原点 三条投影轴的交点O称为原点。

使正投影面V保持不动,水平投影面H向下旋转90°,侧投影面W向右旋转90°,这时OY轴一分为二,落在H面上的OY轴用OYH注明,落在W面上的OY轴用OYW注明,这样就得到展开后的三面投影体系。

(二)点的三面投影

点的投影仍然是一个点。如图2-11(a)所示,空间一点A分别向三个投影面作垂线(即正投影的投射线),所得的三个垂足aa'a″就是点AH面、V面和W面上的投影。再将投影按照图2-10的方法进行展开即得点的三面投影图。在三面投影图中,为了绘制“宽相等”的关系,通常作一条与投影轴成45°的辅助线。三个投影及与该辅助线之间的连线统称为投影连线。几何元素的投影图中,通常不画投影面的边框,但应画出投影轴和投影连线[见图2-11(b)]。

图2-11 点的三面投影的形成

点的投影标记的规定如下:空间点用大写字母ABCD等标记;空间点在H面上的投影用小写字母abcd等标记;空间点在V面上的投影用相应的小写字母加“'”标记,如a'b'c'd'等;空间点在W面上的投影用相应的小写字母加“″”标记,如a″b″c″d″等。

点在三投影面体系中的投影规律:

①连影垂轴。即点的投影连线垂直于投影轴,aa'OXa'a″OZ

②点的投影到投影轴的距离反映空间点到投影面的距离。即投影aOX轴的距离反映了空间点AV面的距离,aOYH轴的距离反映了AW面的距离;a'OX轴的距离反映了AH面的距离,a'OZ轴的距离反映了AW面的距离;a″OYW轴的距离反映了AH面的距离,a″OZ轴的距离反映了AV面的距离。

根据以上规律可知,已知点的两面投影即可得到空间点距三个投影面的距离,即可得到点的空间坐标(xyz)。因此,已知点的两面投影可求得其第三面投影。

【例2-1】 已知AB两点的两面投影[见图2-12(a)],分别求作其第三面投影。

求作过程如图2-12(b)所示,以A点为例说明求作其第三面投影的过程:先过a'作垂直于OX轴的连影线;过a″作垂直于OYW轴的垂线,与45°辅助线交于一点;过该交点作垂直于OYH轴的垂线,与过a'所作的连影线交于一点,即为所求的A点的H面投影a

图2-12 已知两面投影求作第三面投影

二、基本体与组合体的三视图

(一)基本体的投影

机械零件的结构多种多样,但都是由基本立体变化、组合而成的。常见立体有棱柱、棱锥、圆柱、圆锥、圆球等。简单机械零件都是由某些立体组合而成的。因此,熟练掌握基本立体的投影是很重要的。

在画立体的投影时,一般不画投影轴。只要遵循三等规律即可:长对正、高平齐、宽相等。

1.棱柱

由于棱柱、棱锥等平面基本体是由若干个多边形包围而成的,因此绘制平面基本体的投影可归结为绘制它们各表面的投影。包围平面基本体的这些多边形平面称之为棱面,而棱面之间的交线称之为棱线。棱面是由棱线所围成的,求作棱线的两端点即可得棱线的投影,因此绘制平面基本体的投影又可归结为绘制棱线及其端点的投影。

以下为棱柱的投影。

图2-13中所示的正六棱柱是由全等的正六边形顶面、底面,再加上六个侧棱面共同包围而成的,同时六个侧棱面两两相交产生六条侧棱线。为了便于投影,将正六棱柱正确摆放(底面或顶面与水平投影平行,其中一个侧棱面平行于正投影面),然后对正观察并分别向三个投影面上进行投影,其投影分析如下。

图2-13 正六棱柱投影的形成及其三视图

①顶面、底面为水平面,在水平投影面上的投影重合且皆反映顶面、底面的实形;在正投影面与侧投影面上皆具有积聚性,分别积聚为两条直线段。

②六个侧棱面中,前、后两个面是正平面,在正投影面上的投影重合,反映棱面实形;在另外两个投影面上积聚为平行于对应投影轴的直线段。另外四个侧棱面都是铅垂面,其水平投影分别积聚为四条与投影轴倾斜的直线段;正面投影与侧面投影具有类似性,且两侧棱面投影对应重合。

③顶面、底面各有六条棱线,其中前、后两条为侧垂线,另外四条为水平线;而六条侧棱线均为铅垂线。

2.棱锥

所谓棱锥就是由一个底面和若干个侧棱面包围而成的平面基本体。侧棱面之间及侧棱面与底面之间的交线统称为棱线。这几个侧棱面之间有一个公共点,称为棱锥的顶点。根据侧棱面的个数(棱线的条数),棱锥可分为三棱锥、四棱锥等。

以下为棱锥的三视图。

图2-14中所示的正三棱锥是由一个正三边形底面,再加上三个侧棱面共同包围而成的,同时三个侧棱面两两相交产生三条侧棱线。三个侧棱面(棱线)之间的公共点为三棱锥的顶点。正三棱锥图示的摆放位置是:底面为水平面,其中一个侧棱面SAC为侧垂面,另外两个棱面为一般位置平面。采用如此摆放位置,对正观察并分别向三个投影面上进行投影,其投影分析如下。

图2-14 正三棱锥投影的形成及其三视图

①正三棱锥的底面△ABC为水平面,其水平投影△abc具有真实性,反映底面的实形;其正面投影与侧面投影具有积聚性,分别积聚为平行于OX轴的直线段a'b'c'与平行于OYW轴的直线段a″c″b″

②正三棱锥的其中一个侧棱面△SAC为一个侧垂面,它在侧投影面上的投影具有积聚性,积聚为一条与投影轴倾斜的直线段s″a″c″);在另外两个投影面上的投影具有类似性,分别投影为一个类似的三边形框△sac与△s'a'c'。

③正三棱锥的另外两个侧棱面△SAB与△SBC为一般位置平面,其三面投影都具有类似性,不反映侧棱面的实形;△SAB与△SBC的侧面投影重合。

④三个侧棱面的水平投影与底面的水平投影重合。

⑤侧棱面△SAB与△SBC的正面投影和△SAC的正面投影重合。

⑥底面上的三条棱线中,AC为侧垂线,ABBC为水平线;三条侧棱线中,SASC为一般位置直线,SB为侧平线,其投影特性请大家自行分析。

3.圆柱

如图2-15所示,圆柱体是由顶面、底面两个圆与圆柱面包围而成的。圆柱体在三面投影体系中的摆放位置为顶、底面圆为水平面。在此摆放位置下,在圆柱面上的AA1BB1是最左和最右、同时也是决定圆柱面前、后方向可见与不可见的转向轮廓线;CC1DD1为最前和最后、同时也是决定圆柱面左、右方向可见与不可见的转向轮廓线。圆柱体的投影分析如下。

图2-15 圆柱的三视图

①圆柱体的顶、底面为水平面,其水平投影具有真实性,反映圆的实形;其另外两个投影面的投影具有积聚性,分别积聚为平行于相应投影轴的直线段,直线段的长度为圆的直径。

②圆柱面上所有的素线为铅垂线,圆柱面为铅垂面,在水平投影面上具有积聚性,积聚为一个圆,该圆与顶、底面所在的水平投影面相重合。

③圆柱面的正面投影轮廓由AA1BB1两条转向轮廓线的正面投影决定,介于二者前半个圆柱面是可见部分,后半部分为不可见部分,前、后两部分的正面投影相重合;这两条转向轮廓线的水平投影分别积聚为aa1)与bb1)两点;其侧面投影皆与轴线投影重合,省略不画。

④圆柱面的侧面投影轮廓由CC1DD1两条转向轮廓线的侧面投影决定,介于二者之间的左半个圆柱面是可见部分,右半部分为不可见部分,左、右两部分的侧面投影相重合;这两条转向轮廓线的水平投影分别积聚为cc1)与dd1)两点;其正面投影皆与轴线投影重合,亦省略不画。

4.圆锥

如图2-16所示,圆锥是由一个底面与一个圆锥面包围而成的。圆锥在图中三面投影体系中的摆放位置为底面为水平面。在此摆放位置下,在圆锥面上的SASB是最左和最右、同时也是决定圆锥面前、后方向可见与不可见的转向轮廓线;SCSD为最前和最后、同时也是决定圆柱面左、右方向可见与不可见的转向轮廓线。圆锥体的投影分析如下。

图2-16 圆锥的三视图

①圆锥体的底面为水平面,其水平投影具有真实性,反映底面圆的实形;其另外两个投影面的投影具有积聚性,分别积聚为平行于相应投影轴的直线段,直线段的长度为底面圆的直径。

②圆锥面的三面投影皆无积聚性。圆锥面的水平投影为圆,其与底面的水平投影相重合,整个圆锥面的水平投影都可见。

③圆锥面的正面投影轮廓由SASB两条转向轮廓线的正面投影决定,介于二者之间的前半个圆锥面是可见部分,后半部分为不可见部分,前、后两部分的正面投影相重合;这两条转向轮廓线的水平投影与圆锥水平投影圆的水平对称中心线重合,省略不画;侧面投影与圆锥轴线的侧面投影重合,亦省略不画。

④圆锥面的侧面投影轮廓由SCSD两条转向轮廓线的侧面投影决定,介于二者之间的左半个圆锥面是可见部分,右半部分为不可见部分,左、右两部分的侧面投影相重合;这两条转向轮廓线的水平投影与圆锥水平投影圆的垂直对称中心线重合,省略不画;正面投影与圆锥轴线的正面投影重合,亦省略不画。

5.圆球

圆球任何方向的投影都是等径的圆。图2-17(a)中,A是表示球面前、后方向可见与不可见的转向轮廓素线;B是表示球面上、下方向可见与不可见的转向轮廓素线;C是表示球面左、右方向可见与不可见的转向轮廓素线。这三条转向轮廓素线在圆球三视图中投影的作用、画法见图2-17,请自行分析。

图2-17 圆球的三视图

(二)组合体

1.组合体的组成方式

如图2-18所示,组合体按其组成方式可分为以下三类。

(1)叠加型组合体 所谓叠加型组合体就是那些纯粹由若干基本形体叠加而成的形体。如图2-18(a)所示的就是一个叠加型组合体,可以将其看做是由两个四棱柱与一个三棱柱叠加而成的。

(2)切割型组合体 所谓切割型组合体是在某一基本形体的基础上,经若干切割后而成的形体。如图2-18(b)所示的就是一个切割型组合体,可以将其看做由一个大的基本形体经过若干次切割而成。

(3)综合型组合体 所谓综合型组合体就是若干基本形体经过一定形式的叠加和切割而得到的形体。如图2-18(c)所示的就是一个综合型组合体,可以将该组合体看成由底板、立板、加强筋三部分组合而成的。其中底板是由一个大长方体切去一个小长方体得到的;立板是一个长方体挖去一个圆柱孔、两个角打圆角而得到的;加强筋是一个三棱柱。

图2-18 组合体的组成方式

2.组合体的表面连接与过渡关系

在绘制组合体的三视图之前,要分析各组成部分之间的表面连接与过渡关系,因为这些关系的不同决定了其三视图表现的区别;进行组合体读图时,正是根据这些区别想象出表面间不同的连接与过渡关系。正确分析这些关系,也是保证组合体三视图无漏线、错线的前提。下面重点介绍两类表面连接、过渡关系。

(1)共面与不共面 在图2-19所示的三个组合体中,都可以将其看做是由两部分基本形体组成的——长方体上叠加一个基本形体。观察三个组合体两组成部分的前、后表面,它们的后表面都是共面(平齐)的,但(a)、(b)图中的前表面不共面,(c)图中前表面共面。再对照观察三者的主视图,对于(a)、(b)两图,不共面的两表面产生一条交线的投影,而(c)图中则没有这条交线,俯视图也能反映类似的特征。

图2-19 共面与不共面

(2)相交与相切 对于形体中的平面与回转面(曲面),会产生相交、相切的过渡关系。观察图2-20中所示的两个组合体,都是由一个圆筒与一个底板组合而成的。(a)图中的组合体底板与圆筒的表面过渡关系为相切,在俯视图中能明显反映相切的特征,在主视图与左视图中,相切处表现为悬垂线;(b)图中组合体底板与圆筒的表面过渡关系为相交,在俯视图中能明显反映相交的特征,在主视图与左视图中,应画出交线。

图2-20 平面与曲面的相交和相切

3.形体分析法

在绘制组合体、对组合体进行尺寸标注及进行组合体读图时,经常要用到一个重要的方法——形体分析法。所谓形体分析法就是假想地把组合体分解成若干个简单的基本形体,分析各组成部分的基本形状,确定它们的组合方式和相对位置关系,分析它们的表面连接、过渡关系,从而进行组合体的画图、尺寸标注及读图的基本分析方法。

如图2-21(a)所示的轴承座,可以假想地将其分解成底板、肋板、立板与圆筒四个基本的组成部分[见图2-21(b)]。这四个基本组成部分的组合方式与表面连接、过渡关系分析如下:

①底板与立板上下叠加,左右居中,立板下表面落在底板上表面上,二者后表面平齐;

②底板与肋板上下叠加,左右居中,肋板下表面落在底板上表面上;

③肋板与立板前后叠加,左右居中,肋板后表面落在立板前表面上;

④立板与圆筒叠加,左右居中,立板两侧面与圆筒外圆柱面相切;

⑤肋板与圆筒叠加,左右居中。

图2-21 轴承座的形体分析

(三)组合体的读图

读图是画图的逆向过程,即根据给定的平面视图,想象形体的空间形状的过程。

1.组合体读图的基本方法

组合体读图的基本方法依然是形体分析法。采用形体分析法读图,就是根据给定的视图,结合基本形体的投影规律分线框进行观察,将组合体假想地分解成若干个组成部分,想象它们各自的形状、组合方式,然后综合各部分,想象其整体形状。

如图2-22(a)是给定的三视图,用形体分析法、结合基本形体的投影规律进行观察,想象出如图2-22(b)所示的四个组成部分,再分析它们的组合方式,综合各部分,想象出如图2-22(c)所示的形体整体形状。

图2-22 组合体的读图

2.读组合体视图的步骤

下面以一个组合体读图的实例说明读组合体视图的步骤,图2-23(a)为已知的三视图。

(1)划分线框,对照投影,分解形体 通常以主视图中的实线框为主,配合俯、左视图来划分已知视图中的线框。在图2-23(a)的主视图中,将视图分为1',2',3',4'四个线框(其中4'为左右对称的两部分);对照投影关系,找出四个线框在俯视图中的对应线框1,2,3,4;在左视图中找出对应线框1″,2″,3″,4″。这样就假想地把组合体分解成为四个相应的组成部分。

(2)分析线框,识别形体 依据基本形体三视图的投影规律,对照以上所划分四个线框的投影关系,分别想象每一部分的形状,同时注意各个组成部分间的相对位置关系及表面连接、过渡关系[见图2-23(b)~(e)]。

图(b)所示为对第一个线框进行的分析,从粗实线表示的三面线框进行投影分析,配合框内的虚线,想象出第一个组成部分——底板Ⅰ,是由一个长方体左右对称挖槽后得到的;图(c)所示为对第二个线框进行的分析,从粗实线表示的三面线框进行投影分析,配合框内的虚线,想象出第二个组成部分——舌形体Ⅱ,是由一个长方体挖切半圆柱槽后得到的;图(d)所示为对第三个线框进行的分析,从粗实线表示的三面线框进行投影分析,配合框内的虚线,想象出第三个组成部分——凸台Ⅲ,也是由一个长方体挖切半圆柱槽后得到的;图(e)所示为对第四个线框进行的分析,从粗实线表示的三面线框进行投影分析,想象出第四个组成部分——肋板Ⅳ,为左右对称的两个三棱柱。

(3)确定位置,综合想象,完成读图 以某个组成部分为基础,结合表面连接、过渡关系,分析并确定各部分在形体上的相对位置,逐个叠加,综合起来想象出组合体的整体形状。

本例中,以底板为基础,舌形体左右对称叠加在底板之上,后表面平齐;凸台与舌形体以半圆柱空槽的轴线前后同轴叠加;两肋板叠加于底板上,且与舌形体叠加,后表面平齐。搞清楚这些关系后,综合起来想象整体形状,完成读图的过程[见图2-23(f)、(g)]。

图2-23 组合体读图的步骤

三、视图

视图可分为基本视图、向视图、局部视图和斜视图。

(一)基本视图

在前述主视图、俯视图、左视图三个视图的基础上,再增加对应的后视图、仰视图、右视图,就得到基本视图。如图2-24所示,假想将正六面体的六个内表面作为基本投影面,将形体分别向投影面进行正投影,所得到的六个视图称为基本视图。与三视图的展开方法类似,使正投影面保持不动,将另外五个基本投影面按照图2-24所示的方法展开,即得到图2-25所示的基本视图配置关系。

图2-24 六个基本视图的形成及展开

图2-25 六个基本视图及方位关系

六个基本视图的投影规律及对应关系如下(见图2-25)。

①投影规律依然遵循三视图中的“三等关系”:即主视图、后视图、俯视图、仰视图“长对正”;俯视图、仰视图、左视图、右视图“宽相等”;主视图、后视图、左视图、右视图“高平齐”。

②方位对应关系:六个基本视图中,除后视图外,其他四个基本视图在靠近主视图的一侧表示“后”,在远离主视图的一侧表示“前”。

(二)向视图

向视图是可以自由配置的视图。绘制向视图时,应在向视图上方标注“×”(“×”为大写拉丁字母);在对应的视图附近用箭头指明投影方向,并标上相同的字母(见图2-26)。

图2-26 向视图

(三)局部视图

有时,为重点表达形体的某一局部复杂部位,可以将这一部分向基本投影面进行投影,所得到的视图称为局部视图。画局部视图时,须用带箭头的字母指明投影方向,并在所绘的局部视图上方注明“×”向(“×”为相应字母)。局部视图可按基本视图配置,也可以按向视图配置(见图2-27)。

图2-27 局部视图

局部视图的断裂边界用波浪线表示,当所表示的局部结构是完整的,且相应局部视图的外轮廓线成封闭时,波浪线可省略不画。

(四)斜视图

当要表达的形体相对于基本投影面有倾斜结构时,这时它在基本投影面上的投影不能反映其实形,给画图、读图及尺寸标注带来困难。在这种情况下,可选用一个平行于这个倾斜表面的平面作为辅助投影面,只将倾斜部分向该投影面进行投影,将这部分清晰地表达出来。这种将形体向不平行于任何基本投影面的平面投影所得到的视图称为斜视图。斜视图的形成过程如图2-28(a)所示。

斜视图一般按照正常投影关系配置,用带大写字母的箭头表示投影方向,并在对应的斜视图上方标明相同的字母。必要时,斜视图也可以配置在其他适当位置,并允许将图形摆正,并在图的上方画出旋转符号[见图2-28(b)]。

图2-28 斜视图

四、剖视图

(一)剖视图的基本概念

1.剖视图的形成

如图2-29所示,用视图表达形体时,形体内部不可见的结构只能用虚线表示。视图中虚线过多时,对画图、读图都带来一定的不便,表达不够清晰,也不利于标注尺寸。为此,常采用剖视的方法来表达形体的内部结构。

图2-29 用三视图表达形体

剖视图的形成过程如图2-30(a)所示,假想地用剖切面剖开机件,将位于剖切面与观察者之间的部分移走,将剩下的部分向投影面进行投影,这样所得到的图形称为剖视图。在此所得的剖视图是主视图[见图2-30(b)]。将剖视图与图2-29中的主视图相比较,可以看出,采用剖视图后,机件内部不可见的虚线变成了可见的粗实线,机件内部结构表达得更清晰,更具有层次感。

图2-30 剖视图的形成

2.剖视图的画法

画剖视图的一般步骤为:

①确定剖切面的位置。一般情况下,剖切面应选择在与投影面平行的位置,且通过机件内部结构的对称中心线或轴线。

②假想地将被剖切的部分移走,将剩下的部分向投影面进行投影,画出可见的轮廓线(不可见的虚线一般不画,必要的情况下也可画出)。

③将与剖切面直接接触的部分画上剖面符号(也可称为剖面线),按照规定的方法进行标注。国家标准规定的不同材料的剖面符号如表2-4所示。

表2-4 各种材料的剖面符号

3.剖视图的标注

剖视图的标注见图2-31。

图2-31 剖视图的标注

①剖视图的上方注出“×—×”(×为大写的拉丁字母),表示剖视图的名称。

②用粗实线(线宽为轮廓粗实线的1~1.5倍)表示剖切面的起讫及转折位置,应避免与图形的轮廓线相交。

③表示剖切面起讫线的外端,应用细实线箭头表示投射方向,并注上相应的字母。若同一张图纸上有几个剖视图时,应用不同的字母标注,以示区分。

剖视图标注可省略的情况如下。

①当剖视图按照投影关系配置,且中间无其他图形隔开时,可省略表示投射方向的箭头。

②上述情况下,若用单一剖切面剖切,且剖切面与机件的主要对称面重合时,可省略全部标注。

4.画剖视图的注意事项

①通用剖面线的倾斜方向一般与水平方向成45°,但当剖视图的主要轮廓线与水平方向成45°或接近45°时,剖面线应与水平方向成30°或60°。

②同一张图样上不同剖视图上剖面线倾斜的方向应一致。

③剖视图仅仅是假想地将机件剖开,并移去被切部分后画出的,因此除该剖视图外,其他视图仍需按完整的视图画出。

④剖视图中已表达清楚的内部结构,若在其他视图上为虚线时不必画出;未表达清楚的结构,在剖视图或其他视图中仍用虚线表示。

⑤画剖视图时,应仔细分析不同结构剖切后的特点,避免漏画、多画轮廓线,常见的情况如图2-32所示。

图2-32 画剖视图的注意事项

(二)断面图

1.断面图的概念

假想用剖切平面将形体的某处剖开,仅画出断面的图形称为断面图,如图2-33所示。在此要特别注意断面图与剖视图的区别:断面图仅画出机件与剖切面接触部分的断面图形;而剖视图是要将假想剖切后剩余的可见部分全部向投影面进行投影。图2-33(a)表示断面图的形成过程,图2-33(b)即为画出断面图后的实际效果,在此用两个断面图分别表达轴上键槽和小孔的结构和尺寸。需要注意的一点是:图中表达圆孔的断面图若按照断面图的定义来画的话其边界并非闭合的,但这样会影响表达效果。为此,国家标准规定对于圆孔、圆锥孔、凹坑等结构,当剖切面通过其回转轴线时,断面图按照剖视图形式画出。

图2-33 断面图

2.断面图的种类与画法

根据所画位置的不同,断面图可分为移出断面图与重合断面图两种类型。

(1)移出断面图 顾名思义,移出断面图就是画在视图之外的断面图,图2-34所示的断面图都属于移出断面图。

①移出断面图的配置形式及标注 如图2-34所示,移出断面图一般应配置在剖切线的延长线上,必要时,也可配置在其他适当位置,如图中的AABB。当断面图形对称时,移出断面图可配置在视图中断处,如图2-35所示。

图2-34 断面图画法

图2-35 断面图画在视图中断处

移出剖面图的标注与剖视图的标注方式基本相同,一般也用短粗线表示剖切位置,箭头表示画断面图的观察方向,在剖切符号的侧面标注大写拉丁字母,并在相应的断面图上方正中位置注写出名称“×—×”。有些情况下,移出断面图的标注要素可进行一些省略,省略标注的具体情况见表2-5。

表2-5 断面图省略标注的情况

②移出断面图的画法及注意要点

a.剖切面过回转面形成的孔、凹坑轴线时,其断面图按剖视图绘制。

b.当剖切面通过非圆孔,导致出现分离的两个断面时,亦按剖视图画。

(2)重合断面图 画在视图之内的断面图称为重合断面图;画重合断面图时,轮廓线是细实线,当视图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。

五、其他常用表达方法

为了将机件中各种不同特征的结构清晰、明了地表达出来,国家标准《机械制图》制定了一些规定画法和简化画法,本节将对一些常用的规定画法与简化画法加以介绍。

(一)规定画法

1.局部放大图

实际绘图时,经常会遇到这样一种情况:机件中一些细小的结构相对于整个视图较小,无法在视图中清晰地表达出来,或无法标注尺寸、添加技术要求。这时,可针对这部分细小结构,采用局部放大的方法进行表达。所谓局部放大图,就是将机件的部分结构用大于原图形比例所画出的图形。

(1)局部放大图的画法与标注 画局部放大图时,一般用细实线绘制圆圈将待放大的局部圈起来。当图样中只有一处局部放大时,只需在局部放大图上方标注放大的比例;当有多处放大时,须从圆圈上引出细实线并用大写罗马数字依次标明,按照一定比例画出局部放大图后,在其上方注出相应的罗马数字及放大比例(见图2-36)。

图2-36 局部放大图示例

(2)画局部放大图的注意事项

①局部放大图可以根据需要画成视图、剖视图、断面图等,它与被放大部分的表达方式无关。

②同一机件上不同部位的局部放大图,当图形相同或对称时,只需画出一个。

2.肋板、薄壁件等的画法

对于机件上的肋板、薄壁及轮辐等结构,当剖切平面沿纵向剖切时,这些结构上都不画剖面符号,且要用粗实线将其与邻接部分分开;沿横向剖切时,仍须画出剖面符号。

如图2-37所示的轴承座,俯视图是沿肋板的横向进行剖切的全剖视图,这时要在肋板剖切的面上画上剖面符号;左视图中是剖切肋板的纵向所画的全剖视图,这时剖切面剖切肋板的部分不画剖面符号。

图2-37 肋板的规定画法

3.回转体均匀分布的肋板、孔等的画法

若回转体机件上均匀分布着肋板、轮辐、圆孔等结构,绘制机件剖视图时这些结构不位于剖切平面上时,可将这些结构假想地绕回转体轴线旋转,使之处于剖切平面之上,将其投影画出,如图2-38、图2-39所示。

图2-38 回转体机件上均匀分布结构的规定画法(一)

图2-39 回转体机件上均匀分布结构的规定画法(二)

(二)简化画法

1.相同结构要素的简化画法

①若机件具有若干相同齿、槽等结构,并按一定规律分布时,只画出几个完整的结构,其余用细实线连接,并在图上注明该结构的总数。

②机件上直径相同且成规律分布的孔(圆孔、螺孔、沉孔等),可以仅画出一个或少数几个,其余用细点划线表示其对称中心线的位置,并在图上注明孔的总数(图2-40)。

图2-40 按规律分布的孔的简化画法

2.较长机件的断开画法

较长的机件(轴、杆件、型材、连杆等)沿长度方向的形状无变化或按一定规律变化时,可断开后缩短绘制,具体绘制方法见图2-41,可用波浪线、双点划线、双折线等表示断开处。对于实心、空心轴类机件,还可以用特定的折断线绘制。断开绘制后,图中的尺寸仍按实际长度标注。

图2-41 较长机件的断开画法

3.对称图形的简化画法

为了节省图纸空间,对称结构或视图可采用简化的画法绘制。即在不引起误解的情况下,对称图形可以只画出一半[如图2-42中,图(a)的俯视图与图(b)的主视图]或1/4[如图(b)的俯视图],并在对称中心线的两端画出两条与其垂直的平行细实线(对称符号)。对于圆周类对称图形,另外一种简化画法是画出其一半以上的图形,并用波浪线断开[如图(c)的俯视图]。

图2-42 对称图形的简化画法

4.细小结构的简化画法

机件上细小结构或斜度等已在一个图形中表达清楚时,在其他图形中应简化或省略,如图2-43所示。

图2-43 细小结构的省略画法

5.其他简化画法

(1)滚花表示法 机件上的滚花结构,一般只在轮廓附近用粗实线示意地表示出一部分,如图2-44所示。

图2-44 滚花表示法

(2)平面表示法 若图形不能充分表达平面时,可用平面符号(相交细实线)表示,如图2-45所示。

图2-45 平面表示法

(3)截交线、相贯线、过渡线的简化表示 图形中的相贯线、截交线、过渡线在不影响表达的情况下允许简化,如图2-46所示。

图2-46 相贯线的简化

(4)小圆角、45°小倒角的简化表示 在不引起误解时,零件图中的小圆角、45°小倒角允许省略不画,但必须注明尺寸或在技术要求中加以说明。