机构运动简图符号.docx
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机构运动简图符号
5.9.GB/T4460-1984机械制图机构运动简图符号
5.9.1概述
本标准等效采用ISO3952/1-1981,ISO3952/2-1981,ISO3952/3-1979《机构运动简图-图示符号》。
5.9.1.1简图及其标准化状况
简图是指用规定的符号、代号和简单线条画成的一种图样。
它可以用来表示机器、仪表和设备的构成、运动情况和功能等。
简图在工程上应用很广,例如在研究和设计机构的运动时,必需画出机构运动简图,从而便于进行分析和研究;在画某一机器或部件的装配图时,也常常需要画出该机器和部件的装配示意图,用来表示各零件间的相互位置和装配关系,以利于正式装配图的绘制以及作为辅助参考。
因此,在很多场合都要用到简图。
在工程应用中,简图是一种以规定的符号或代号为主要内容的图样,它的每一个符号或代号都代表着某一确定的对象。
由这些符号和代号,再通过一些简单的线条将它们按照具体的要求组合起来,从而形成所需要表达的内容。
所以,不同的行业、专业所用的简图,都有着不同的符号,代表着各自不同的含义,例如管路系统图、传动系统图和电工系统图等等。
要能正确应用某种简图,就必须了解用于该图中符号及代号的含义、基本规定和注意事项等。
为了统一和便于交流,我国已制定了一些这方面的国家标准,本节要介绍的机构运动简图符号就是其中之一。
5.9.1.2机构运动简图的体系构成
采用机构运动简图,可以较多地减少绘图工作量,有利于提高绘图效率。
在机构设计绘图中,需要表达的结构要素和零部件是多种多样的,很难将具体的实物直接画出,必须采取适当的表达方法将其简化,此标准主要将不同结构的运动本质部分简化成对应的符号。
图5-9-1是标准《机构运动简图符号》的范围和体系构成。
其中第一部分规定了组成机构的各个部分的常用符号,包括如何用符号表示机构的运动,机构的各个组成部分的简化符号等,从而可以组成各种平面和空间机构的机构运动简图。
第二部分详细规定了实际中各种常见机构的组成构件符号,为了使机构的种类更加完整并易于补充,最后增加了补充件将一些其他机构及其组件加在其中。
这样,就几乎可以用标准中规定的符号表达所有的机构,个别构件元素无标准可依时,可自行设计拟定,最终也可以完整地表达机构及其设计思想。
机构构件的运动
运动副
机构构件及其组成部分的连接
多杆构件及其组成部分
摩擦机构与齿轮机构
凸轮机构
常见槽轮机构和棘轮机构
机构联轴器、离合器及制动器
其它机构及其组件(补充件)
图5-9-1
5.9.1.3相关的术语说明
(1)机构
构件与构件的组合成为机构,它是各种机械用来变换运动和传递动力的基本组成部分,组成机构的各构件之间具有确定的相对运动,即当其中一件的位置确定时,其余各件的位置也随之而定,如四连杆机构、齿轮机构等。
(2)构件
机构中每一个运动的单元称为构件,或简称“杆”。
构件可以是单一的一个整体,如内燃机的曲轴是一个运动单元,它是一个整体的构件,如图5-9-2(曲轴的局部)所示。
构件也可以是由多个零件组成的部件,如内燃机的连杆,它是由连杆体、连杆头轴套、轴瓦、螺栓、螺母等多个零件装配而成的一个运动单元,是由多个零件组成的构件,如图5-9-3所示。
图5-9-2图5-9-3
(3)运动副
机构中的每个构件都与其它构件相互联结。
凡是两个构件直接接触而又能产生一定型式的相对运动的联结,就称为运动副。
例如上述连杆与曲轴相互联结,可以产生相对回转运动,即为一运动副,如图5-9-4所示。
又如齿轮与齿轮啮合、凸轮与凸轮顶杆的联结都构成运动副。
图5-9-4
5.9.2基本规定
GB/T4460-1984《机构运动简图符号》中规定的符号,采用一个符号一个含义的原则,因而比较容易辨认,便于绘制和扩展。
“便于扩展”,是指符号既能适应新的元器件的开发,又不致使符号数量过多。
例如皮带传动,它虽有好几种形式,但只规定了一个通用符号,同时又规定了一些表示皮带类型的表征符号元素。
这样,符号数量减少了,当有新类型时,只要增加一些新符号元素即可。
因此,新国标中的一些符号,比之过去的有较大的改进。
下面介绍新国标中符号的结构及特点。
在新国标中,其符号规定了基本符号和可用符号两类,大部分以基本符号为主,为了介绍方便,下面介绍时对可用符号不作过多的说明。
5.9.2.1机构构件的运动
表示机构构件的运动的轨迹,采用细的直线(表示直线运动)或圆弧(表示回转运动);若需表示运动指向时,则加箭头指明,如图5-9-5。
这是经常采用的指向符号,很容易识别。
图5-9-5图5-9-6
如果在运动的中间位置有瞬时的停顿,则在轨迹中部加以一小竖直线,如图5-9-6所示。
若在中间位置或极限位置有短暂停留,或有局部反向运动时,运动轨迹采用折线形式表示,如图5-9-7所示。
停止符号为在轨迹中点处加一小竖直线,如图5-9-8所示。
图5-9-7图5-9-8
上述符号可以综合运用以表示各种简单的或复杂的运动。
下面列举几种常见运动示例符号。
如图5-9-9表示单向运动和往复运动;图5-9-10表示具有停留或局部反向的单向运动,而图5-9-11则表示综合具有局部反向及停留的单向运动;图5-9-12分别为在一个极限位置停留和在两个极限位置停留的往复运动,相应地图5-9-13表示在中间位置停留的往复运动;图5-9-14中前部分表示单向运动具有瞬时的停顿,而后部分是运动终止的符号。
图5-9-9图5-9-10
图5-9-11图5-9-12
图5-9-13图5-9-14
5.9.2.2构件及其组成部分的连接
杆、轴的符号一般用一条直径约2d的粗实线表示。
机架通常不运动,常在符号下面用45°斜线表示。
机架的符号如图5-9-15所示。
对于杆件组成部分的永久连接,将连接处涂黑,用来表示“焊接”和不可拆的含义,如图5-9-16所示。
杆、轴与组成部分的固定连接,如图5-9-17所示。
固定连接要加表征符号元素“×”,但对单线表示的符号也可不加符号元素“×”。
图5-9-15图5-9-16
图5-9-17图5-9-18
构件组成部分的可调连接符号如图5-9-18所示。
5.9.2.3运动副
运动副的符号是新标准中的主要符号之一,它表示构件之间具有某种相对运动。
运动副的符号虽比较抽象,但大体能反映运动副的特点。
(1)有一个自由度的运动副
具有一个自由度的运动副包括回转副、棱柱副(移动副)和螺旋副。
1)回转副:
即具有相对回转运动的两构件的联结。
图5-9-19a)为用于平面机构的符号,图5-9-19b)为用于空间机构的符号。
图5-9-19图5-9-20
2)棱柱副(移动副):
即具有相对直线运动的两构件的联结。
如图5-9-20b)所示的基本符号用于空间机构;使用时可根据机构的特点,选择更加合适的符号来表示,如图5-9-20a)、c)和d)所示。
3)螺旋副:
即具有螺旋运动的两构件的联结。
该符号以螺旋线为主要特征,如图5-9-21所示。
(2)具有两个自由度的运动副
具有两个自由度的运动副包括圆柱副和球销副。
1)圆柱副:
即具有圆柱运动的两构件的联结。
符号以圆柱形为其表征,如图5-9-22所示。
2)球销副:
具有绕两相交轴线转动的两构件的联结。
符号以球面接触及插入其中一销为特征,如图5-9-23所示。
图5-9-21图5-9-22
图5-9-23
(3)具有三个自由度的运动副
1)球面副:
即允许一个构件相对于另一个构件作球面运动的两构件的连接。
符号以球面联结为特征,如图5-9-24所示。
图5-9-24图5-9-25
2)平面副:
即允许一构件相对于另一构件作平面综合相对运动的两构件的联结。
符号以两平面(用直线表示)为特征,如图5-9-25所示。
(4)具有四个自由度的运动副
具有四个自由度的运动副为球与圆柱副。
它由球面与平面构成,符号由球面及半圆柱和平面构成,如图5-9-26所示。
(5)具有五个自由度的运动副
具有五个自由度的运动副为球与平面副。
它由球面与平面构成,符号以球面与平面(一直线)为特征,如图5-9-27所示。
图5-9-26图5-9-27
5.9.2.4多杆构件及其组成部分
这部分符号,基本上是前两节符号的组合应用,没有更多的新符号。
这些符号是按副元素的多少分类的。
副元素即构成运动副的点、线或面。
例如轴与轴承的联结为一运动副,轴与轴承接触的外圆柱面即为副元素;同样轴承的内圆柱面也是副元素。
(1)单副元素构件
单副元素构件是仅能与其他构件组成一个运动副的构件。
1)构件是回转副的一部分
当构件是回转副的一部分时,其平面机构用图5-9-28a)表示,而空间机构则用5-9-28b)表示。
图5-9-28图5-9-29
2)机架是回转副的一部分
如果机架是回转副的一部分,机架就是单副元素构件,其平面机构和空间机构分别如图5-9-29a)和b)所示,而c)图就不分是平面机构还是空间机构均可使用。
3)构件是棱柱副的一部分
对于构件是棱柱副的一部分,基本符号如图5-9-30中a)所示,b)图是其可用符号,也比较常见。
4)构件是圆柱副的一部分
构件是圆柱副的一部分,符号比较简单,如图5-9-31所示。
5)构件是球面副的一部分
若构件是球面副的一部分,既可采用图5-9-32中a),也可采用b)图。
图5-9-30图5-9-31
图5-9-32
(2)双副元素构件
双副元素构件是连接两个运动副的构件,两个运动副分别为回转副与棱柱副的随机组合,同单副元素构件类似,若存在空间机构时另有相应的符号。
1)连接两个回转副的构件
当连接的两个副元素都是回转副元素时,有以下三种情况:
a)连杆;b)曲柄(或摇杆);c)偏心轮。
如图5-9-33所示。
图5-9-33图5-9-34
2)连接两个棱柱副的构件
连接两个棱柱副的构件一般用图5-9-34中的通用情况来表示,或者用滑块构成的滑动器。
3)连接回转副与棱柱副的构件
对于由回转副与棱柱副共同构成的构件,既可以用图5-9-35中的通用情况来表示,也可以是导杆或滑块。
(3)三副元素构件与多副元素构件
三副元素构件和多副元素构件是连接三个或多个运动副的构件,如图5-9-36所示,多副元素列举了一个五副元素构件。
图5-9-35图5-9-36
5.9.2.5摩擦机构与齿轮机构
(1)摩擦机构与齿轮机构的符号有以下特点:
1)摩擦轮与齿轮符号比较接近,他们都以单线符号为主,也可采用框形符号。
单线符号主要突出齿圈、摩擦表面和轮辐平面,这样比较形象。
两者的区别是:
表示齿圈和摩擦表面的直线相对于轮辐平面直线的位置不同。
如图5-9-37所示。
图5-9-37图5-9-38
2)采用单线符号表示摩擦传动或齿轮传动时,一般采用齿圈、摩擦表面相接触的画法,也可在接触处留出空隙,如图5-9-38所示。
3)绘制摩擦轮或齿轮机构时,轮子和轴固定连接的符号,采用框线表示时应画出,但对摩擦机构,只需在一个轮子上画出,如图5-9-39所示。
图5-9-39图5-9-40
4)在反映圆的方面,摩擦轮的符号为粗实线圆,齿轮也用粗实线圆表示其节圆(由点划线改为粗实线圆,主要是为了绘制方便),如图5-9-40所示。
(2)摩擦机构
1)摩擦轮
摩擦轮的种类较多,主要有:
a)圆柱轮,b)圆锥轮,c)曲线轮,d)冕状轮,e)挠性轮等。
如图5-9-41所示。
图5-9-41
2)摩擦传动
采用不同的摩擦轮,组合成适用的各种摩擦传动如下:
a)圆柱轮,b)圆锥轮,c)双曲面轮,d)可调圆锥轮等。
见图5-9-42。
图5-9-42
(3)齿轮机构
齿轮可用表示齿线特征的符号来表示齿线的方向,即在需要表示不同的齿向时,可在通用符号上加画齿线符号。
所以下面在说明单个齿轮时,详细地说明了各种方向的齿线。
而对于齿轮传动,仅列举了不指明齿线的情况,如要说明齿向,参照齿线符号即可。
1)齿轮(不指明齿线)
常见的齿轮符号分为三大类:
a)圆柱齿轮,b)圆锥齿轮,c)挠性齿轮。
在不指明齿线的情况下,一般可当作是直齿的情形来处理。
图5-9-43是齿轮的单线符号,图5-9-44是单个齿轮的框形符号(可用符号)。
后面所有齿轮的框形符号(可用符号)全部省略说明,绘制和使用方法参照图5-9-44或查手册。
图5-9-43图5-9-44
2)齿线符号
齿线符号是用三条平行的细实线加在齿轮符号上而成,倾斜的细线形象地说明了齿轮的齿向。
圆柱齿轮分为:
直齿、斜齿和人字齿;圆锥齿轮有:
直齿、斜齿和弧齿。
分别如图5-9-45中a)和b)所示。
图5-9-45
3)齿轮传动(不指明齿线)
齿轮传动的种类比较多,如图5-9-46按不指明齿线主要分为六大类:
a)圆柱齿轮,b)非圆齿轮,c)圆锥齿轮,d)准双曲面齿轮,e)蜗轮与圆柱蜗杆,f)蜗杆与球面蜗杆。
当齿轮齿向变化时,再加上齿线符号就可准确表达各种具体的齿轮传动。
图5-9-46
4)齿条传动
齿条传动大部分采用图5-9-47中a)所示的一般表示法,需要时选用图中b)蜗线齿条与蜗杆,或c)齿条与蜗杆。
图5-9-47图5-9-48
5)扇形齿轮传动
扇形齿轮传动基本上和圆柱齿轮传动相似,变化之处在于扇形齿轮为圆柱齿轮的一部分而已。
图5-9-48清楚反应出扇形齿轮传动的形状特点。
5.9.2.6凸轮机构
凸轮机构的种类繁多,新标准规定了常见的盘形凸轮、移动凸轮和空间凸轮的符号;还规定了各种形式的从动件符号。
符号都很形象,一目了然。
(1)盘形凸轮
一般情况下,盘形凸轮符号如图5-9-49中a)所示,但对沟槽盘形凸轮要采用图中b)的符号。
图5-9-49图5-9-50
(2)移动凸轮
移动凸轮和盘形凸轮一样,用和实物相近的图形来作为其符号。
如图5-9-50所示。
(3)移动凸轮
当凸轮与杆固接时,在杆和凸轮连接处以涂黑表示永久连接,这样即可和盘形凸轮区别开来。
(4)空间凸轮
空间凸轮常见的有三种,如图5-9-51所示:
a)圆柱凸轮,b)圆锥凸轮,c)双曲面凸轮。
图5-9-51图5-9-52
(5)凸轮从动杆
凸轮从动杆采用和杆件形状一致的图形符号来代表以下四种从动件:
a)尖顶从动杆,b)曲面从动杆,c)滚子从动杆,d)平底从动杆。
如图5-9-52所示。
5.9.2.7槽轮机构和棘轮机构
槽轮机构和棘轮机构的符号,以反映结构特征为主。
(1)槽轮机构
图5-9-53
对于槽轮机构的符号,以突出槽轮为主,因此,主动杆仅以其轨迹圆表示;而槽轮又突出轮槽,因而比较形象。
由于按实际结构画槽轮比较麻烦,所以新标准又作了简化,并以简化了的符号作为基本符号,较形象的作为可用符号,如图5-9-53a)所示,但它多用于教科书中。
另外图中b)为槽轮机构一般符号,c)和d)分别是外啮合槽轮机构及内啮合槽轮机构的基本符号。
(2)棘轮机构
对于棘轮机构来说,其符号则突出棘齿和棘爪。
在反映圆的符号中,采用虚线绘制棘轮,有较形象的效果,而在另一方向的符号中,则突出棘爪,如图5-9-54所示。
图中a)内啮合,b)外啮合,c)棘齿条啮合。
图5-9-54
5.9.2.8联轴器、离合器及制动器
(1)联轴器
联轴器是连接两轴使之共同回转并传递转矩的一种装置。
联轴器的形式很多,不宜按形式设置符号,应按功能及特性分类。
按特性可分为刚性联轴器和弹性联轴器。
刚性联轴器按其功能可分为固定式和可移式(补偿式)两种。
所谓固定式年联轴器,即是连接后不允许两轴有相对位移的联轴器;可移式(补偿式)则允许两轴被连接后有一定的相对位移。
弹性联轴器是具有弹性联接元件的联轴器,它可以承受变载荷、冲击载荷,并且还能补偿轴的偏移。
按上述分类,只需要三个有代表性的符号,再加上一个通用的一般符号(即不指明类型的符号),即可满足代表联轴器的使用要求,这也给符号的扩展留下了余地。
通用的一般符号如图5-9-55a)所示,既简单又好画,也易懂易记;固定式、可移式及弹性联轴器,分别如图5-9-55中b)、c)、和d)所示。
这三种符号的特点是:
以封闭的长方框作为联轴器的符号特征,而在其中以不同的构形来区别不同的联轴器。
由于通用的一般符号是常用的,为了简便,省略了外周的封闭长方框,这也与原标准的符号相同。
图5-9-55
(2)离合器
离合器是在机器工作时能随时使两轴接合或分离的装置,其种类也很多。
为使符号满足表达上的要求和减少符号量,符号按管理方式分为可控离合器(操纵式离合器)和自动离合器符号,并设置了各自的一般符号。
可控离合器的一般符号与自动离合器的一般符号,可以看成是由在联轴器一般符号上增加可离可合的象征符号构成。
此特征符号为不封闭的线框(联轴器则为封闭方框),可控与自动离合器的区别仅在于此特征符号的不同,如图5-9-56所示,a)可控离合器,b)自动离合器。
图5-9-56图5-9-57
1)可控离合器
可控离合器按工作原理又分为啮合式和摩擦式两类。
除上述一般符号外,标准又规定了下列相应且有代表性的符号,以供使用。
a.啮合式离合器:
是能保证两轴的角速度相同,同步运转的离合器。
此符号中,以代表嵌合特征的方齿形为表征,如图5-9-57a)所示。
b.摩擦式离合器:
它的特点是接合后两轴的角速度不相同,并借摩擦传递运动。
它的符号是附加了指示箭头,这与摩擦机构所用的特点相似,如图5-9-57b)所示。
c.液压式离合器:
它的表征符号取自液压元件符号中的部分结构,反映其共同的特性,从而用作为一般符号。
如图5-9-57c)所示。
d.电磁离合器:
在符号内部加形似线圈的特征线条以表示电磁控制的性质特点。
如图5-9-57d)所示。
2)自动离合器:
自动离合器能根据机器运转参数的改变而自动实现接合和分离。
除通用符号外,标准还规定了以下三种常用的离合器:
图5-9-58
a.离心离合器:
是借离心力将运动传递给联结元件而工作的离合器,符号特征也是用箭头来表示,如图5-9-58a)所示。
b.超越离合器:
是一种定向离合器,它只能单方向传递运动。
该符号是以表示滚子的小圆作为特征的,如图5-9-58b)所示。
c.安全离合器:
是当载荷超过了转矩的额定值时,能自动限定转矩或脱开的离合器。
有易损元件的符号如图5-9-58c)所示,无易损元件的符号如图5-9-58d)所示。
(3)制动器
制动器的符号也很多,新标准舍弃了过去按各型式规定符号的方法,并可附加上述的字符,以表示操纵方式。
这既简化了绘制,又能满足当前的使用要求,并为规定新的专用符号以表示具有特点的制动器留有余地。
符号特征是在摩擦轮上加制动块,不规定制动器外观,如图5-9-59所示。
图5-9-59图5-9-60
(4)操纵方式:
为了表示离合器和制动器的操纵方式,另外规定了下列字符:
M——机动的;H——液动的;P——气动的;E——电动的(如电磁)
例如:
具有起动开关启动的单向摩擦离合器,如图5-9-60所示。
5.9.2.9其它机构及组件-附录A(补充件)
(1)皮带传动
皮带传动有许多类型,不指明类型时直接采用图5-9-61a)所示一般符号即可,若需指明类型则采用一般符号加表征符号元素的表示方法。
表征符号如图5-9-61b)所示;使用时,表征符号应加在带传动的带上,如图5-9-61c)所示的三角皮带传动。
图5-9-61
(2)链传动
链传动的符号和皮带传动的很类似,也是采用一般符号加表征符号的表示方法,其一般符号和表征符号分别如图5-9-62a)和5-9-62b)所示,但表征符号在使用时,应加在点划线上,如图所5-9-62c)示。
图5-9-62
(3)挠性轴、轴上的宝塔轮、轴上飞轮和分度头
对于挠性轴,采用方框加剖面符号的表示法,既形象又易于将其与普通轴区别开来,如图5-9-63a)所示。
轴上的宝塔轮,符号的形状和实物相似,这样就能很直观地表示出其结构特点,如图5-9-63b)所示。
轴上飞轮往往都是由多个叠加而成并可变,所以在图5-9-63c)的符号中将各六个方块在轴两侧叠加构成整体符号。
分度头是分度机构中的重要零件,直接影响加工尺寸和精度,为了画图的方便起见,如图5-9-63d)所示,符号中分度数取四个,另外用字符n说明具体分度数。
图5-9-63
(4)螺杆传动
螺杆传动中主要通过改变螺母的结构形式来实现不同场合下的功能,具体类型有:
a)整体螺母,b)开合螺母,c)滚珠螺母,如图5-9-64所示。
图5-9-64
(5)轴承
表示种类繁多的轴承符号,主要按摩擦性质不同分为普通轴承(滑动轴承)和滚动轴承两大类;并按受力方向又分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承。
这样,符号的数量就可以大大减少,而且通常能满足使用要求。
对于滚动轴承,其类型很多,当需要具体表示某种型号的轴承时,可以采用加注轴承代号的方法来解决;也可根据可用符号的构形来创造。
普通轴承与滚动轴承的结构大不一样,因此,符号的构形也就有较大的区别。
新标准中规定的符号,其数量少于原标准,而且也作了简化,例如,避免了画小圆等。
标准中,也保留了部分原有符号,作为可用符号。
为了便于比较和理解,将几类符号列在一起说明,如图5-9-65所示。
图5-9-65
(6)弹簧
弹簧的种类非常多,针对各种弹簧的符号,详细情况见GB/T4459.4-2003中弹簧表示法,这里仅列出各种类型弹簧的基本符号,具体有:
a)压缩弹簧,b)拉伸弹簧,c)扭转弹簧,d)碟形弹簧,e)截锥涡卷弹簧,f)涡卷弹簧,g)板状弹簧。
如图5-9-66所示。
图5-9-66
(7)原动机
完整的机器都有动力部分,大部分都以电动机作为原动机。
图5-9-67中a)是不指明类型的原动机通用符号,b)是电动机的一般符号,c)是装在支架上的电动机符号。
图5-9-67
5.9.2.10注意事项
(1)符号所用的线型
符号所用的线型,在GB/T4460-1984中虽未统一规定,但这些符号是按下述原则绘制的。
1)一般符号用粗实线(d)绘制。
2)轴、杆类零件的符号用特粗线(约2d)绘制。
3)符号中的辅助线、特征线,以及细点画线、细虚线都用细线(约d/3)。
但无需特别突出轴、杆时,轴、杆的符号也可采用粗实线(d)绘制。
(2)符号的尺寸
对于符号的大小及其结构尺寸,标准中并未规定。
绘制简图或示意图时,可根据该图的大小及符号量的多寡自行处理,以及反映清楚各部分之间相对协调为宜。
(3)关于符号的补充
GB/T4460-1984中所规定的符号,仅为主要的、常用的一些元件、构件等的符号。
若所需表示之对象无标准可循时,可自行设计拟定,以比较形象、且能说明问题为宜。
但应在图中,或在有关资料中说明其含义。
5.9.3应用示例
5.9.3.1机构运动简图的画法
(1)绘图的方法和步骤
当需要对已有的机械进行分析研究,或者设计新机械时,简图中所表示的运动特性应与原机构的运动特性完全相当。
所以,所画的简图必须按该机构各构件的实际尺寸绘制,或者按一定的比例缩小、放大绘制。
画图的主要方法和步骤如下:
1)先要分析和了解该机构的实际构造和运动情况
在分析机构时,先要确定其原动部分(即运动的起始部分)和执行不分(直接执行生产任务的部分);其次,沿着运动传递的路线,分析其传动部分,即要弄清