Разъемные соединения с применением систем автоматизированного проектирования

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

И. Л. Голубева, А. Р. Альтапов, 

А. Г. Мухаметзянова

РАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 
С ПРИМЕНЕНИЕМ СИСТЕМ 
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО 

ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Учебное пособие

Казань

Издательство КНИТУ

2020

УДК 621.88:658.512.011.56(075)
ББК 34.441:32.965я7

Г62

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

д-р пед. наук, проф. В. А. Рукавишников
канд. техн. наук, доц. Д. В. Хамитова

Г62

Голубева И. Л.
Разъемные соединения с применением систем автоматизированного 
проектирования : учебное пособие / И. Л. Голубева, А. Р. Альтапов, 
А. Г. Мухаметзянова; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2020. – 140 с.

ISBN 978-5-7882-2917-1

Рассматриваются основы создания трех- и двухмерных компьютерных гео
метрических моделей изделий, содержащих резьбовые соединения, приемы выполнения и оформления чертежа на базе компьютерной системы геометрического 
моделирования Autodesk Inventor.

Предназначено для бакалавров очной, очно-заочной форм обучения направ
лений подготовки 18.03.01, 18.03.02, 09.03.01, 27.03.04, 13.03.02, изучающих дисциплину «Инженерная и компьютерная графика».

Подготовлено на кафедре инженерной компьютерной графики и автоматизи
рованного проектирования КНИТУ.

ISBN 978-5-7882-2917-1
© Голубева И. Л., Альтапов А. Р., 

Мухаметзянова А. Г., 2020

© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2020

УДК 621.88:658.512.011.56(075)
ББК 34.441:32.965я7

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Введение......................................................................................................5
1. РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ...............................................................7

1.1. Классификация резьб........................................................................8
1.2. Основные параметры резьб..............................................................9
1.3. Конструктивные элементы резьбы................................................10
1.4. Изображение резьбы на чертежах .................................................11
1.5. Основные типы резьбы и их обозначение ....................................13

1.5.1. Крепежная резьба ......................................................................13
1.5.2. Крепежно-уплотнительные резьбы..........................................15
1.5.3. Кинематические (или ходовые) резьбы...................................17

1.6. Основные виды резьбовых крепежных изделий ..........................20

1.6.1. Болты...........................................................................................20
1.6.2. Шпильки.....................................................................................21
1.6.3. Гайки...........................................................................................23
1.6.4. Шайбы.........................................................................................24
1.6.5. Глухие резьбовые отверстия под шпильку..............................25

2. ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ ОТВЕРСТИЙ С РЕЗЬБОЙ.................27

2.1. Создание резьбы на геометрических моделях деталей с помощью 
команды «Резьба» ..................................................................................28
2.2. Размещение отверстий на модели объектов .................................31

2.2.1. Задание типа отверстия.............................................................32
2.2.2. Ограничения при создании отверстий.....................................35

3. ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА «СОЕДИНЕНИЕ БОЛТОМ».................37

3.1. Пример определения основных геометрических параметров 
деталей, входящих в соединение болтом.............................................38
3.2. Создание трехмерных геометрических моделей деталей, 
входящих в соединение болтом............................................................39

3.2.1. Технология создания трехмерных геометрических моделей 
скрепляемых пластин ..........................................................................40

3.2.2. Построение отверстий в пластине относительно двух прямых 
ребер......................................................................................................43

3.3. Технология создания трехмерной геометрической модели 
соединения болтом.................................................................................48
3.4. Добавление стандартных деталей  (болта, шайбы, гайки) ..........53
3.5. Технология создания чертежей соединения болтом по его 
трехмерной модели ................................................................................59

4. ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА «СОЕДИНЕНИЕ ШПИЛЬКОЙ» ..........70

4.1. Пример определения основных геометрических параметров 
деталей, входящих в соединение шпилькой........................................71
4.2. Геометрическое моделирование деталей, входящих в соединение 
шпилькой ................................................................................................73

4.2.1. Геометрическое моделирование прикрепляемой пластины..73
4.2.2. Геометрическое моделирование детали типа корпус с 
отверстием под шпильку.....................................................................73

4.3. Геометрическое моделирование соединения шпилькой .............75
4.4. Создание чертежа «Соединение шпилькой» ................................82

5. ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА «СОЕДИНЕНИЕ ТРУБ ФИТИНГОМ» 93

5.1. Резьба трубная.................................................................................93
5.2. Резьбовые соединения труб............................................................96
5.3. Создание трехмерных геометрических моделей деталей, 
входящих в трубное соединение......................................................... 100
5.4. Технология создания чертежей трубного соединения по его 
трехмерной модели .............................................................................. 115

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ................................................... 126
ПРИЛОЖЕНИЕ ...................................................................................... 127

В В Е Д Е Н И Е

В условиях интенсивного развития компьютерных технологий и 

интеграции отдельных этапов производства в единый целостный цикл, 
получивший название жизненного цикла изделия, информационно-интегративной основой которого стали компьютерные трехмерные геометрические модели изделий, особое значение придается освоению студентами технологии трехмерного геометрического моделирования.

Особое место в машино- и приборостроении нашли различные 

виды соединения деталей, которые принято делить на подвижные, 
обеспечивающие перемещение одной детали относительно другой, и 
неподвижные, в которых две или несколько деталей жестко скреплены друг с другом. Каждый из этих двух типов соединений подразделяют на две основные группы: разъемные и неразъемные. Разъемными называются такие соединения, которые позволяют производить 
многократную сборку и разборку сборочной единицы без повреждения деталей. К разъемным неподвижным соединениям относятся 
резьбовые, штифтовые, шпоночные, шлицевые, а также соединения, 
осуществляемые переходными посадками. Разъемные подвижные соединения достигаются с помощью подвижных посадок с зазором по 
цилиндрическим, коническим, винтовым и плоским поверхностям. 
Неразъемными называются такие соединения, которые могут быть 
разобраны лишь посредством разрушения одного из элементов конструкции. Неразъемные неподвижные соединения осуществляются 
механическим способом (запрессовкой, склепыванием, загибкой, кернением и чеканкой), с помощью физико-химического сцепления 
(сваркой, пайкой и склеиванием). Подвижные неразъемные соединения собирают с применением развальцовки, свободной обжимки. Эти 
соединения обычно заменяют цельную деталь, если изготовление ее 
из одной заготовки технологически невозможно или затруднительно 
и неэкономично.

В данном учебном пособии мы рассмотрим технологию созда
ния компьютерных геометрических моделей резьбовых изделий, входящих в группу разъемных соединений. Целью учебного пособия является формирование готовности и способности студентов создавать 
электронные модели изделий (ЭМИ), содержащих резьбовые соединения.

Основными задачами освоения данного учебного пособия явля
ются изучение: 

– основных характеристик и классификации резьбы и резьбовых 

изделий;

– правил изображения и обозначения резьбы; 
– технологии построения трехмерных геометрических моделей 

резьбовых изделий на базе системы автоматизированного проектирования Autodesk Inventor; 

– технологии построения чертежей резьбовых изделий на базе 

системы автоматизированного проектирования Autodesk Inventor; 

– технологии создания трехмерных компьютерных геометриче
ских моделей резьбовых изделий на базе системы автоматизированного 
проектирования Autodesk Inventor. 

1 .  Р Е З Ь Б О В Ы Е  С О Е Д И Н Е Н И Я

Резьбовое соединение – соединение деталей с помощью резьбы, 

обеспечивающее относительную неподвижность деталей или заданное 
перемещение одной детали относительно другой. Резьбовые соединения широко распространены в машиностроении. Они обеспечивают 
надежность соединения, удобство его сборки и разборки. Классификация резьбовых соединений: 

– резьбовое соединение при непосредственном скручивании со
единяемых деталей (резьба имеется на этих деталях);

– резьбовое соединение с помощью дополнительных соедини
тельных деталей, например болтов, шпилек, винтов, гаек и т. д.: 

– болтовое соединение; 
– винтовое соединение; 
– шпилечное соединение. 
Основным элементом всех резьбовых соединений является 

резьба – поверхность, образованная при винтовом движении плоского 
контура по цилиндрической или конической поверхности. На практике 
в качестве такого контура может выступать резец токарного станка, 
равномерно движущийся вдоль цилиндра, вращающегося с постоянной 
скоростью вокруг своей оси. При нанесении резьбы на токарном станке 
движение резца строго согласовано с вращением детали. Специально 
заточенный резец, внедряясь в тело цилиндра, вырезает винтовую канавку, в результате чего на стержне образуется резьба (рис. 1.1). 

Рис. 1.1. Схема образования винтовой линии

и образование резьбы на стержне

1 . 1 .  К л а с с и ф и к а ц и я  р е з ь б

Резьбы классифицируются по следующим признакам: 
1. В зависимости от формы поверхности, на которую нанесена 

резьба:

– цилиндрические;
– конические. 
2. В зависимости от расположения резьбы на поверхности 

стержня или отверстия:

– наружные;
– внутренние. 
3. В зависимости от формы профиля: треугольного, прямоуголь
ного, трапецеидального, круглого и других профилей. 

4. По эксплуатационному назначению резьбы делятся: 
– на крепежные, обеспечивающие полное и надежное неподвиж
ное соединение деталей при статических и динамических нагрузках и 
различном температурном режиме (метрические и дюймовые); 

– крепежно-уплотнительные, обеспечивающие герметичность со
единения при различном температурном режиме (трубные и конические); 

– ходовые (кинематические), служащие для преобразования вра
щательного движения в прямолинейное с восприятием больших усилий 
при сравнительно малых скоростях движений (трапецеидальные, упорные, прямоугольные, круглые резьбы и т. д.). 

5. В зависимости от направления винтовой поверхности разли
чают правые и левые резьбы (рис. 1.2). 

Рис. 1.2. Пример левой (а) и правой (б) резьбы

6. По числу заходов резьбы подразделяются на однозаходные и 

многозаходные (двух-, трехзаходные и т. д.) (рис. 1.3). 

7. Кроме того, все резьбы, используемые в практике, разделяются 

на две следующие группы: стандартизованные – резьбы с установленными стандартом параметрами (профилем, шагом и диаметром); нестандартизованные, или специальные (резьбы, параметры которых не 
соответствуют стандартизованным). К числу нестандартизованных 
(специальных) относятся также прямоугольная и квадратная резьбы. 

Рис. 1.3. Резьба с разным числом заходов:

а – одним; б – двумя; в – тремя

1 . 2 .  О с н о в н ы е  п а р а м е т р ы  р е з ь б

К основным параметрам резьбы относятся: профиль резьбы –

контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через ее ось; угол профиля – угол между боковыми сторонами профиля; шаг резьбы Р – расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы (рис. 1.3); ход резьбы h –
расстояние между ближайшими одноименными боковыми сторонами 
профиля, принадлежащими одной и той же винтовой поверхности, в 
направлении, параллельном оси резьбы (рис. 1.3); ход резьбы – величина относительного осевого перемещения винта (гайки) за один оборот; наружный диаметр резьбы (d – для болта, D – для гайки) – диаметр 
воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной резьбы 
или впадин внутренней резьбы; внутренний диаметр резьбы (d1 – для 
болта, D1 – для гайки) – диаметр воображаемого цилиндра, вписанного 

во впадины наружной резьбы или в вершины внутренней резьбы; средний диаметр резьбы (d2 – для болта, D2 – для гайки) – диаметр воображаемого соосного с резьбой цилиндра, который пересекает витки 
резьбы таким образом, что ширина выступа резьбы и ширина впадины 
(канавки) оказываются равными. Средний диаметр резьбы является основным элементом, определяющим характер резьбового соединения и, 
главное, условие взаимозаменяемости соединяемых на резьбе деталей. 
Размеры на наружный и внутренний диаметры задаются таким образом, 
чтобы исключить возможность касания и зацепления по вершинам и 
впадинам резьбы. Сопряжение резьбового соединения должно происходить только по сторонам (образующим) резьбового профиля. 

1 . 3 .  К о н с т р у к т и в н ы е  э л е м е н т ы  р е з ь б ы

К основным конструктивным элементам резьбы (ГОСТ 1054980) 

относятся (рис. 1.4): сбег резьбы – участок резьбы неполного профиля, 
получаемый по технологическим причинам в зоне перехода резьбы изделия к цилиндрической поверхности (чем крупнее профиль резьбы, 
тем больше величина сбега); проточка резьбовая – кольцевой желобок 
на стержне или кольцевая выточка в отверстии, выполняемые по технологическим причинам перед резьбонарезанием для выхода нарезающего инструмента, делается с целью получения одинакового профиля 
резьбы на всем нарезанном участке без сбега; недорез – участок изделия, включающий сбег и недовод резьбы; под недоводом понимается 
величина ненарезанной части детали между концом сбега и опорной 
поверхностью детали; фаска – срезанная в виде усеченного конуса 
кромка цилиндрического стержня или отверстия. Этот элемент обеспечивает удобство сопряжения деталей, улучшает внешний вид изделия, 
способствует ликвидации острой режущей кромки, получающейся по
технологическим причинам на торцах деталей, предохраняет резьбу от 
забоя и т. д. На концах резьбовых деталей выполняются фаски конической и сферической формы. Радиус сферической фаски равен номинальному диаметру резьбы. Высота конической и сферической фасок 
определяется в зависимости от шага резьбы: она должна быть (по ГОСТ   
10549-80) вдвое больше шага резьбы. Конструктивные элементы 
резьбы присутствуют на основных видах крепежных изделий.