Инженерная графика. Информационные основы проектирования

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

Н. Х. Понетаева, Н. В. Патрушева

ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ 
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Учебное пособие

Под общей редакцией канд. техн. наук, доц. Н. Х. Понетаевой

Рекомендовано методическим советом
Уральского федерального университета
для студентов вуза, обучающихся
по направлению подготовки
13.03.02 — Энергетика и электротехника

Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2019

УДК 004.92:744.4(075.8)
ББК 30.2-5-05я73
          П56
Рецензенты:
Н. Н. Мичурова, канд. пед. наук, доц., заведующая кафедрой общетехнических дисци-
плин Уральского института ГПС МЧС России;
Н. Г. Новгородова, канд. техн. наук, доц. кафедры энергетики и транспорта Российского  
государственного профессионально-педагогического университета

 
Понетаева, Н. Х.
П56    Инженерная графика. Информационные основы проектирования : учеб. посо-
бие / Н. Х. Понетаева, Н. В. Патрушева ; [под общ. ред. Н. Х. Понетаевой]. — Екате-
ринбург : Изд-во Уральского ун-та, 2019. — 132 с.

ISBN 978-5-7996-2696-9

Учебное пособие знакомит с основами трехмерного проектирования промышленных из-
делий в САПР Autodesk Inventor. Рассмотрена методика создания геометрических моделей 
и электронных чертежей всех видов изделий: деталей, сборочных единиц, сварных конструк-
ций на примере конкретного сборочного изделия.
Пособие подготовлено на основе опыта преподавания дисциплины инженерной графики 
на кафедре «Инженерная графика» УрФУ имени Б. Н. Ельцина и с учетом требований стан-
дартов Единой системы конструкторской документации (ЕСКД).

Библиогр.: 5 назв. Табл. 19. Рис. 118. Прил. 15.

УДК 004.92:744.4(075.8)
ББК 30.2-5-05я73

ISBN 978-5-7996-2696-9 
© Уральский федеральный 
 
     университет, 2019

Оглавление

Предисловие ........................................................................................................................5

1. Конструкторская документация и ее оформление ...........................................................6
1.1. Виды изделий и конструкторских документов ......................................................6
1.2. Обозначение конструкторской документации ......................................................7

2. Виды соединений ............................................................................................................8
2.1. Резьбовые соединения ............................................................................................8
2.1.1. Болтовое соединение .................................................................................. 10
2.1.2. Шпилечное соединение .............................................................................. 10
2.1.3. Винтовое соединение.................................................................................. 11
2.1.4. Технические требования к болтам, винтам, шпилькам, гайкам ............... 14
2.1.5. Технические требования к шайбам ............................................................ 16
2.2. Соединения штифтами ......................................................................................... 16
2.3. Шпоночные соединения ...................................................................................... 16
2.4. Сварные соединения ............................................................................................ 18

3. Разработка рабочей документации................................................................................. 22
3.1. Спецификация ...................................................................................................... 22
3.2. Сборочный чертеж изделия .................................................................................. 23
3.2.1. Общие требования к сборочному чертежу ................................................. 23
3.2.2. Нанесение размеров на сборочном чертеже .............................................. 24
3.2.3. Указание позиций ....................................................................................... 25
3.3. Сборочный чертеж сварного изделия .................................................................. 25
3.4. Чертежи деталей .................................................................................................... 25
3.4.1. Требования к рабочему чертежу детали ..................................................... 25
3.4.2. Особенности чертежа литой детали ........................................................... 28
3.4.3. Чертежи механически обработанных деталей ........................................... 29
3.4.4. Чертежи деталей, изготовленных холодной штамповкой ......................... 32
3.4.5. Правила выполнения чертежа пружины .................................................... 35
3.5. Оформление пояснительной записки .................................................................. 35

4. Автоматизированное проектирование в системе Autodesk Inventor ............................... 37
4.1. Запуск .................................................................................................................... 37
4.2. Проекты в Autodesk Inventor ................................................................................. 38
4.3. Создание модели детали ....................................................................................... 39
4.4. Пример выполнения рабочего чертежа гайки накидной .................................... 51
4.5. Пояснительная записка ........................................................................................ 62

Оглавление

4

4.6. Моделирование сборок в Autodesk Inventor......................................................... 65
4.6.1. Проектирование сварной конструкции ..................................................... 66
4.6.2. Модель шпилечного соединения корпуса и рамы ..................................... 78
4.6.3. Модель болтового соединения корпуса и сварной крышки ..................... 82
4.6.4. Модель сборочного узла с пружиной ......................................................... 85

Библиографический список ............................................................................................... 89

Приложение 1.  Пример выполнения учебного проекта ............................................... 90
Приложение 2.  Болты с шестигранной головкой класса точности B 
                                 по ГОСТ 7798–70 ................................................................................ 114
Приложение 3.  Шпильки с ввинчиваемым концом длиной 1d по ГОСТ 22032–76 .... 116
Приложение 4.  Винты установочные с коническим концом и прямым 
                                 шлицем классов точности А и B по ГОСТ 1476–93  .......................... 118
Приложение 5.  Винты установочные с плоским концом и прямым шлицем 
                                 классов точности А и B по ГОСТ 1477–93 ......................................... 119
Приложение 6.  Винты установочные с цилиндрическим концом и прямым 
                                 шлицем классов точности А и B по ГОСТ 1478–93 ........................... 120
Приложение 7.  Винты установочные с квадратной головкой 
                                 и цилиндрическим концом классов точности А и B 
                                 по ГОСТ 1482–84 ................................................................................ 121
Приложение 8.  Винты с цилиндрической головкой классов точности А и B 
                                 по ГОСТ 1491–80 ................................................................................ 122
Приложение 9.  Гайки шестигранные класса точности B по ГОСТ 5915–70 ............. 123
Приложение 10. Шайбы по ГОСТ 11371–78 ................................................................. 124
Приложение 11. Шайбы пружинные по ГОСТ 6402–70............................................... 125
Приложение 12. Шпонки призматические по ГОСТ 23360–78 ................................... 126
Приложение 13. Штифты цилиндрические незакаленные по ГОСТ 3128–70 ............ 127
Приложение 14. Штифты конические незакаленные по ГОСТ 3129–70 .................... 128
Приложение 15. Конструкционные материалы ............................................................ 129

Предисловие

С

овременный учебный процесс в вузе построен на проектной деятельности 
начиная с первого курса.
Графическая подготовка бакалавра по направлению ФГОС ВО «Электроэнергетика 
и электротехника» основана на изучении курса инженерной графики 
и приобретении навыков работы в системах автоматизированного проектирования.
Проектная деятельность позволяет студентам познакомиться с реальным промышленным 
изделием, которое является сборочной единицей; научиться определять 
составляющие компоненты и принцип работы изделия; понимать, с помощью каких 
сборочных операций выполнена сборка заданного изделия; получить опыт создания 
конструкторских документов для изготовления изделия; приобрести навыки выполнения 
чертежей с помощью графического пакета Autodesk Inventor.
В пособии предложен единый подход к проектированию промышленных изделий 
с применением САПР Autodesk Inventor.
В первых трех главах пособия кратко рассмотрены основные положения стандартов 
ГОСТ ЕСКД, используемых при проектировании изделий, и примеры типовых 
конструкторских решений. В четвертой главе подробно рассмотрено моделирование 
деталей, сборочных узлов, сварной конструкции и создание чертежей. В приложениях 
приведены пример выполнения учебного проекта и выписки из необходимых для 
проектирования ГОСТ.
Учебное пособие рекомендуется использовать в процессе проектирования при 
изучении курса «Инженерная графика».

1. 
Конструкторская документация  
и ее оформление

C

овокупность конструкторских документов, графических (чертежи, схемы) 
и текстовых (спецификация, пояснительная записка), представляет собой 
конструкторский проект.
Правила, порядок разработки и оформления конструкторских документов регла-
ментированы комплексом стандартов Единой системы конструкторской документа-
ции (ЕСКД ГОСТ).

1.1. Виды изделий и конструкторских документов

Под изделием понимают любую продукцию, подлежащую изготовлению на пред-
приятии по конструкторской документации.
В учебном проектировании по инженерной графике используют следующие виды 
изделий: деталь, сборочная единица.
Деталь — изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке ма-
териала без применения сборочных операций.
Сборочная единица — изделие, составные части которого подлежат соединению 
между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями (свинчивани-
ем, сваркой, пайкой, склеиванием и т. п.).
Виды конструкторских документов, применяемые при проектировании: чертеж 
детали, схема, спецификация, сборочный чертеж, чертеж общего вида, пояснитель-
ная записка.
Чертеж детали — документ, содержащий изображение детали и другие данные, 
необходимые для ее изготовления и контроля (см. раздел 3.4).
Схема — документ, на котором показаны в виде условных изображений или обо-
значений составные части изделия и связи между ними (прил. 1).
Спецификация — документ, определяющий состав сборочной единицы (см. раз-
дел 3.1).
Сборочный чертеж — документ, содержащий изображение сборочной единицы 
и другие данные, необходимые для ее сборки (изготовления) и контроля (см. раз-
дел 3.2 и прил. 1).

1.2. Обозначение конструкторской документации

7

Чертеж общего вида — документ, определяющий конструкцию изделия, взаимо-
действие его составных частей и поясняющий принцип работы изделия.
Пояснительная записка — документ, содержащий описание устройства, принци-
па действия разрабатываемого изделия, а также обоснование принятых при его раз-
работке технических и технико-экономических решений.

1.2. Обозначение конструкторской документации

Конструкторские документы обозначаются в соответствии с ГОСТ 2.201–80 «Обо-
значение изделий и конструкторских документов».
В проектах конструкторские документы обозначают по установленной системе 
обозначений. Структура обозначения приведена на рис. 1.1.

1
2
3
4
·
·

Рис. 1.1. Структура обозначения конструкторских документов

В поле 1 записывают условный код.
В поле 2 записывают порядковый номер задания, состоящий из трех знаков.
В поле 3 — порядковый номер основной сборочной единицы, для чертежей деталей, 
входящих непосредственно в сборочную единицу, порядковый номер от 1 до 99.
В поле 4 записывают порядковый номер, состоящий из трех знаков, фамилии студента 
по списку в журнале.
Обозначение кода документа приводят правее поля 4.
Примеры обозначения конструкторской документации проектируемого изделия: номер 
выданного задания 29, в списке в журнале группы студент записан под номером 4.
Спецификация изделия — ИГПР. 029000.004.
Сборочный чертеж изделия — ИГПР. 029000.004 СБ.
Чертежи деталей основного сборочного изделия — ИГПР. 029001.004.
Спецификация промежуточной сборочной единицы (сварной конструкции) — 
ИГПР. 029100.004 СБ.
Сборочный чертеж сварной конструкции — ИГПР. 029100.004 СБ.
Чертежи деталей сварной конструкции — ИГПР. 029101.004.

2. 
Виды 
соединений

2.1. Резьбовые соединения
Р

езьбовые соединения относятся к разъемным соединениям. Разъемные соединения 
допускают многократную сборку и разборку всего соединения без 
нарушения формы и размеров всех его деталей.
К разъемным соединениям относят резьбовые, шпоночные, штифтовые и другие 
соединения.
Резьбовые соединения можно разделить на две группы: соединения деталей свинчиванием, 
рис. 2.1; соединения, осуществляемые с помощью специальных крепежных 
деталей, таких как болт, винт, шпилька, гайка, шайба, рис. 2.2.
Изображения резьбовых соединений деталей выполняют по ГОСТ 2.311–68, как 
показано на рис. 2.1, т. е. в отверстии показывают только ту часть резьбы, которая 
не закрыта резьбой стержня.

Рис. 2.1. Изображение резьбового соединения

Для соединения деталей с помощью стандартных крепежных изделий необходимо 
сверление сквозных отверстий. Размеры сквозных отверстий под болты, винты 
и шпильки устанавливает ГОСТ 11284–75 «Отверстия сквозные под крепежные детали», 
в табл. 2.1. частично представлены сведения из ГОСТ.

2.1. Резьбовые соединения

9

Винт с утопленной головкой
Винт

Га йка

Ш а йба

Болт

Га йка
Ш а йба

Ш пилька

 

L

L

L

L

Рис. 2.2. Соединения с помощью болта, шпильки, винта

Таблица 2.1

Сквозные отверстия под крепежные детали, мм

Диаметр стержня 
крепежных деталей, d
Диаметр сквозного отверстия
1-й ряд
2-й ряд
3-й ряд
6,0
6,4
6,6
7,0
8,0
8,4
9,0
10,0
10,0
10,5
11,0
12,0
12,0
13,0
14,0 
15,0 
14,0
15,0
16,0 
17,0 
16,0
17,0
18,0 
19,0 
18,0
19,0
20,0
21,0
20,0
21,0
22,0
24,0

2. Виды соединений 

10

Диаметр стержня  
крепежных деталей, d
Диаметр сквозного отверстия
1-й ряд
2-й ряд
3-й ряд
22,0
23,0
24,0
26,0
24,0
25,0
26,0
28,0
27,0
28,0
30,0
32,0
30,0
31,0
33,0
35,0

2.1.1. Болтовое соединение

Болтовое соединение применяют для скрепления двух и более деталей.
Болт представляет собой цилиндрический стержень с резьбой и головкой. Конструктивные 
размеры болтов с шестигранной головкой приведены в прил. 2. Болт 
проходит через сквозные отверстия всех соединяемых деталей. В соединение входят 
также гайка и шайба, рис. 2.2. Шайбу применяют для предохранения поверхности 
детали при завинчивании гайки на стержень болта. В соединение входят болт, шайба, 
гайка (прил. 2, 9–11). Для предотвращения возможного самоотвинчивания гайки 
при вибрационных нагрузках используют пружинную шайбу (см. прил. 11).
Длиной болта L считается размер от резьбового конца стержня до опорной поверхности 
головки.
Необходимая для соединения деталей длина болта предварительно рассчитывается, 
затем выбирается ближайшее стандартное значение. Пример расчета болтового 
соединения приводится в пояснительной записке, прил. 1.

2.1.2. Шпилечное соединение

Соединение деталей шпилькой применяется, когда нет места для головки болта 
или когда одна из соединяемых деталей имеет значительную толщину и экономически 
нецелесообразно сверлить глубокое отверстие и ставить болт большой длины.
Шпилька представляет собой стержень, имеющий резьбу на обоих концах, конец 
шпильки длиной b1 называют ввинчиваемым резьбовым концом, прил. 3.
Шпилечное соединение включает шпильку, гайку с шайбой и скрепляемые детали, 
рис. 2.2. Одна из деталей имеет резьбовое отверстие, в которое ввинчивается 
резьбовой конец шпильки b1, а остальные скрепляемые детали имеют сквозные отверстия 
для прохода шпильки.
Длиной шпильки L называют длину стержня без учета длины ввинчиваемого резьбового 
конца b1.
Длина b1 ввинчиваемого конца шпильки зависит от материала детали, в которую 
он ввинчивается, и указана в табл. 2.2. Шпилька ввинчивается в резьбовое отверстие 
детали на всю длину резьбы b1.

Окончание табл. 2.1

2.1. Резьбовые соединения

11

Таблица 2.2
Размеры длины ввинчивания шпильки

ГОСТ
Класс  
точности
Материал деталей, в резьбовые отверстия 
которых ввинчивается шпилька
Длина ввинчиваемого 
конца
 ГОСТ 22032–76
В
Сталь, бронза, латунь
b1 = d
ГОСТ 22034–76
В
Ковкий и серый чугун
b1 = 1,25 d
ГОСТ 22036–76
В
b1 = 1,6 d
ГОСТ 22038–76
В
Легкие сплавы
b1 = 2 d
ГОСТ 22040–76
В
b1 = 2,5 d

Резьбовое отверстие для ввинчивания шпильки изображено на рис. 2.3.
Размеры резьбового отверстия:
l1 = b1 + 4P,
l2 = b1 + 6P,
c = 0,15d, 
где b1 — длина ввинчиваемого конца шпильки (см. табл. 2.2); P — шаг резьбы; с — 
фаска.

 

l1

l2

d

120 °

Рис. 2.3. Резьбовое отверстие

Необходимая для соединения деталей длина шпильки предварительно рассчитывается, 
затем выбирается ближайшее стандартное значение. Пример расчета шпилечного 
соединения приведен в прил. 1.

2.1.3. Винтовое соединение

Винтовое соединение (см. рис. 2.2) представляет собой соединение двух или нескольких 
деталей, выполненное при помощи винта. Винт, как и болт, — это стержень с головкой 
на одном конце и с резьбой на втором конце. Резьбовой конец винта завинчивается 
в нарезанное отверстие одной из соединяемых деталей. По форме головки винты 
подразделяются на винты с головками под отвертку и на винты с головками под ключ.
В зависимости от назначения винты разделяют на крепежные (соединительные) 
и установочные.
Конструкция и размеры винтов регламентированы соответствующими стандар-
тами, которые приведены в прил. 4–8.