第三节　机械制图基本知识

一、机械制图基本规定

（一）图纸幅面和格式（摘自GB/T 14689—2008）

1.图纸幅面和图框格式

绘制图样时，应优先采用表1-3中规定的基本幅面，必要时允许选用加长幅面。基本幅面图纸的尺寸特点是：长边和短边的尺寸比为；大于A4图纸的每一号图纸，可以裁成两张比它小一号的图纸。

在图纸上，必须用粗实线画出图框，用来限定绘图区域，其格式分为不留装订边（图1-55）和留有装订边（图1-56）两种。

2.标题栏

每张图纸上都必须画出标题栏，它的基本要求、内容、尺寸和格式应遵守GB/T 10609.1—1989的规定。如图1-57所示。

（二）比例（摘自GB/T 14690—1993）

图中图形与其实物相应要素的线性尺寸之比，称为比例。比值为1的比例称为原值比例，比值大于1的比例称为放大比例，比值小于1的比例称为缩小比例。

需要按比例绘制图样时，应由表1-4左半部规定的系列中选取适当的比例，必要时也允许选用此表右半部的比例。

绘制同一机件的各个图形应尽可能采用相同的比例，并在标题栏的“比例”栏内填写，如“1∶1”、“2∶1”等。当某个图形需要不同的比例时，必须按规定另行标注。

（三）字体（摘自GB/T 14691—1993）

技术图样及有关技术文件中字体的基本要求：

（1）书写字体必须做到：字体工整、笔画清楚、间隔均匀、排列整齐。

（2）字体高度（用h表示）的公称尺寸系列为：1.8mm，2.5mm，3.5mm，5mm，7mm，10mm，14mm，20mm（此数系的公比为）。字体高度代表字体的号数。

（3）汉字应写成长仿宋体字，并应采用国务院正式公布推行的简化汉字，汉字的高度不应小于3.5mm，其字宽一般为和

（4）字母和数字分A型和B型。A型字体的笔画宽度（d）为字高（h）的十四分之一，B型字体的笔画宽度为字高的十分之一。

在同一图样上，只允许选用一种形式的字体。

（5）字母和数字可写成斜体和直体。斜体字字头向右倾斜，与水平线成75°。一般都用斜体，但在下列场合则应采用直体：

①计量单位符号：如A（安）、N（牛）、m（米）。

②单位词头：如k（103，千）、m（10-3，毫）、M（106，兆）。

③化学符号：如C（碳）、N（氮）、Fe（铁）、H2SO4（硫酸）。

④数学符号：如sin、cos、lim、ln。

（6）汉字、拉丁字母、数字等组合书写时，其排列格式和间距都应符合标准规定。

（四）图线及其画法（摘自GB/T 17450—1998、GB/T 4457.4—2002）

图线是图中所采用各种形式的线。国家标准规定图线的基本线型有15种，所有线型的图线宽度（d）应按图样的类型、图的大小和复杂程度在数系：0.13，0.18，0.25，0.35，0.5，0.7，1，1.4，2mm中选取，此数系的公比为

机械图样通常采用表1-5列出的8种图线；按线宽分为粗线和细线两种，宽度比为2∶1。

图1-58为图线的应用举例。

图线的画法有如下要求：

1.在同一图样中，同类图线的宽度应一致。

2.画圆的对称中心线（细点画线）时，圆心应为长画的交点。

3.在较小的图形上绘制点画线、双点画线有困难时，可用细实线代替。

4.当图线相交时，应是画相交。

（五）尺寸注法（摘自GB/T 4458.4—2003）

下面介绍国家标准《尺寸注法》的基本规则和基本规定的主要内容。

1.基本规则

（1）机件的真实大小应以图样上所注的尺寸数值为依据，与图形的大小及绘图的准确度无关。

（2）图样中（包括技术要求和其他说明）的尺寸，以mm为单位时，不需标注计量单位，若采用其他单位，则必须注明相应的单位符号。

（3）图样中所标注的尺寸，为该图样所示机件的最后完工尺寸，否则应另加说明。

（4）机件的每一尺寸，一般只标注一次，并应标注在反映该结构最清晰的图形上。

2.标注尺寸的基本规定

图样上标注的每一个尺寸，一般由尺寸界线、尺寸线和尺寸数字（包括必要的计量单位、字母和符号）组成，其相互间的关系如图1-59所示。

二、正投影法基础知识

（一）投影法概述

1.投影法的基本概念

如图1-60所示，先建立一个平面P和不在该平面内的一点S，平面P称为投影面，点S称为投射中心；发自投射中心S且通过△ABC上任一点A的直线SA称为投射线；投射线SA与投影面P的交点，称为A在投影面上的投影。同理，可作出ABC上每一点包括B、C两点在投影面P上的投影b、c和△ABC的投影△abc，也可作出一个物体在投影面上的投影。投射线通过物体，向选定的面投射，并在该面上得到图形的方法，称为投影法。

图1-60中的所有投射线都汇交于一点的投影法（投射中心位于有限远处）称为中心投影法。用中心投影法得到的投影图，大小与物体的位置有关，当△ABC靠近或远离投影面时，它的投影△abc就会变小或变大，且不能反映物体表面的真实形状和大小，作图又比较复杂，所以绘制机械图样不采用中心投影法。

若投射中心位于无限远处，则投射线互相平行，这种投影法称为平行投影法，如图1-61所示。在平行投影法中，当平行移动空间物体时，投影图的形状和大小都不会改变。按投射方向与投影面是否垂直，平行投影法分为正投影法和斜投影法两种，投射线倾斜于投影面时称为斜投影法，如图1-61（a）所示；投射线垂直于投影面时称为正投影法，如图1-61（b）所示。机械图样就是采用正投影法绘制的。用正投影法所得到的图形称为正投影（正投影图），本节后面通常把正投影简称为投影。

2.平面和直线的投影特点

正投影法中，平面和直线的投影有以下三个特点。

（1）如图1-62（a）所示，物体上与投影面平行的平面P的投影p反映其实形，与投影面平行的线段AB投影ab反映其实长。

（2）如图1-62（b）所示，物体上与投影面垂直的平面Q的投影q成为一直线，与投影面垂直的面垂直的直线CD的投影cd成为一点。投影的这种性质称为积聚性。

（3）如图1-62（c）所示，物体上倾斜于投影面的平面R的投影r成为缩小的类似形，倾斜于投影面的线段EF的投影ef比实长短。

物体的形状是由其表面的形状决定的。因此，绘制物体的投影，就是绘制物体表面的投影，也就是绘制表面上所有轮廓线的投影。从上述平面和直线的投影特点可以看出：画物体的投影时，为了使投影反映物体表面的真实形状，并使画图简便，应该让物体上尽可能多的面和直线平行或垂直于投影面。

（二）三视图的形成及其投影规律

图1-63表示两个形状不同的物体，但在同一投影面上的投影却是相同的，这说明仅有一个投影是不能准确地表示物体形状的。因此，必须采用多面正投影（多面正投影图）。把物体放在三个互相垂直的平面所组成的投影面体系中[图1-64（a）]，这样就可得到物体的三面投影。

在三投影面体系中，三个投影面分别称为正立投影面（简称正面，用V表示）、水平投影面（用H表示）和侧立投影面（简称侧面，用W表示）。物体在这三个投影面上的投影分别称为正面投影、水平投影和侧面投影。它们是物体的多面正投影图。

机械图样中的图形就是机件的多面正投影图。绘图时，通常把投射线看做是无限远处观察者的视线，根据有关规定，将所绘制的多面正投影图称为视图。将物体置于观察者与投影面之间，由前向后投射所得到的正面投影称为主视图，由上向下投射所得到的水平投影称为俯视图，由左向右投射所得到的侧面投影称为左视图。图1-64（a）中，将这三个视图的投射方向简称主视方向、俯视方向和左视方向。

在视图中，规定物体表面的可见轮廓线的投影用粗实线表示，不可见轮廓线的投影用细虚线表示，如图1-64（a）的主视图所示。

为了使三个视图能画在一张图纸上，国家标准规定正面保持不动，把水平投影面向下旋转90°，把侧面向右旋转90°，如图1-64（b）所示。这样，就得到展开在同一平面上的三面视图（简称三视图）。

根据三个投影面的相对位置及其展开的规定，得出三视图的位置关系为：以主视图为基准，俯视图在主视图的正下方，左视图在主视图的正右方。如果把物体左右方向度量的尺寸称为长，前后方向度量的尺寸称为宽，上下方向度量的尺寸称为高，那么，主视图和俯视图都反映了物体的长度，主视图和左视图都反映了物体的高度，俯视图和左视图都反映了物体的宽度。因而，三视图间存在下述关系[参看图1-64（d）]：

主视图与俯视图　长对正：

主视图与左视图　高平齐；

俯视图与左视图　宽相等。

（三）平面立体三视图的画法

表面由平面组成的立体，称为平面立体，基本平面立体（平面基本几何体）只有两种：棱柱和棱锥。以基本立体为基础，通过挖切和叠加两种方式，可以构成形状多种多样的立体。棱柱和棱锥是由棱面和底面围成的实体，相邻两棱面的交线称为棱线，棱柱的棱线互相平行，而棱锥的所有棱线汇交于锥顶，底面和棱面的交线就是底面的边。

利用直线与平面的投影特点和三视图的投影规律，就能画出基本平面立体及由其构成的简单挖切体和叠加体的三视图。

表1-6以六棱柱和四棱锥为例，说明基本平面立体三视图的画法。

三、组合体

由基本几何体（如棱柱、棱锥、圆柱、圆锥、圆球、圆环等）通过叠加和挖切两种方式组合而成的立体，称为组合体。图1-65（a）所示的立体，可以看成是由圆柱和四棱柱叠加而成的；图1-65（b）所示的立体，可以看成是从圆柱体上切去两块后形成的；图1-65（c）所示的立体，可以看成是从长方体上先后切去两个棱柱体，再挖去一个圆柱体后形成的。而图1-66所示立体的构成方式，既有叠加，又有挖切。

把形状复杂的立体分析成由基本几何体构成的方法，称为形体分析法。在画图和看图时应用形体分析法，就能化繁为简，化难为易。前面初步提出并应用形体分析法有条不紊地绘制组合体三视图的实例。

对类似图1-66所示比较复杂的组合体作形体分析时。必须有步骤、分层次地进行。首先把它分析成由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分叠加而成，然后分别把Ⅰ、Ⅲ分析成由圆柱体通过挖切而成，把Ⅱ分析成由三棱柱体通过挖切而成。

对于同一组合体，往往可以作出几种不同的形体分析，在这种情况下，就应当选用最便于解决画图或看图问题的分析方法。

在组合体中，互相结合的两个简单形体（包括孔和切口）相邻表面之间的关系，有平齐、相切和相交三种情况。在相交中，除了两平面相交之外，还有平面与曲面相交和两曲面相交。

四、零件图

（一）零件图的作用和内容

任何机器都是由零件组成的，表达一个零件的图样称为零件图。图1-67为分马力电动机前端盖的零件图。

零件图是制造零件的依据，必须具备下列内容：

（1）一组图形：完整、清晰地表达零件的结构形状。

（2）全部尺寸：把各部分的大小和相对位置确定下来，同时也表达了形状。

（3）技术要求如尺寸公差、几何公差、表面结构要求、表面处理、热处理等。

（4）标题栏：填写零件的名称、材料、图样比例、图号、制图单位名称，以及设计、审核、批准者的签名和图样的修改记录等。

（二）极限与配合

1.零件的互换性

按零件图要求加工出来的零件，装配时不需要经过选择或修配，就能达到规定的技术要求，这种性质称为互换性。零件具有互换性，便于装配和维修，有利于组织生产协作，提高经济效益。

建立极限与配合制度是保证零件具有互换性的必要条件。下面简要介绍国家标准《极限与配合》（GB/T 1800、GB/T 1801）的基本知识。

2.公差与极限

在实际生产中，零件的尺寸是不可能做到绝对精确的，为了使零件具有互换性，必须对尺寸限定一个变动范围，这个变动范围的大小称为尺寸公差（简称公差）。

图1-68（a）表示轴和孔的配合尺寸为ф50H7/k6，图1-68（b）、图1-68（c）分别注出了孔径和轴径的允许变动范围。

下面以轴的尺寸mm为例，将有关公差的术语和定义介绍如下：

（1）基本尺寸（ф50）设计者根据零件所应具备的使用功能和结构工艺性而确定，并按照标准尺寸系列圆整后的尺寸。国家标准《极限与配合》定义为：通过它应用上、下偏差可算出极限尺寸的尺寸。

（2）实际尺寸：通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。

（3）极限尺寸一个孔或轴允许的尺寸的两个极端。

最大极限尺寸（ф50.018）孔或轴允许的最大尺寸。

最小极限尺寸（ф50.002）孔或轴允许的最小尺寸。

如果实际尺寸不超出两个极限尺寸所限定的范围，则为合格，否则为不合格。

（4）偏差　某一尺寸（实际尺寸、极限尺寸等等）减其基本尺寸所得的代数差。

上偏差（+0.018）最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。

下偏差（+0.002）最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。

上偏差和下偏差统称为极限偏差。偏差可以为正、负或零值。

（5）尺寸公差（简称公差）允许尺寸的变动量。

公差=最大极限尺寸-最小极限尺寸=上偏差-下偏差

公差是一个没有符号的绝对值。

（6）极限制经标准化的公差与偏差制度。

（7）零线在极限与配合图解中，表示基本尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差（图1-69）。通常零线沿水平方向绘制，正偏差位于其上，负偏差位于其下。

（8）公差带在公差带图（图1-69）中，由代表上、下偏差或最大、最小极限尺寸的两条直线所限定的一个区域。

公差带既反映了公差大小，又反映了公差带相对于零线的位置（公差带位置）。