Инженерная графика


Учаев П. Н., Локтионов А. Г., Учаева К. П.










ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА

Учебник

Под общей редакцией П. Н. Учаева













Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2021

УДК 744.4(075.8)
ББК 30.11
     У90
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор С. Н. Сызранцев; доктор технических наук, профессор А. П. Фот




     Учаев, П. Н.
У90      Инженерная графика : учебник / П. Н. Учаев, А. Г. Локтионов,
      К. П. Учаева ; под общ. ред. П. Н. Учаева. - Москва ; Вологда : ИнфраИнженерия, 2021. - 304 с. : ил., табл.
          ISBN 978-5-9729-0655-0
      Изложены основные положения инженерной графики. Сформулированы общие правила разработки и оформления чертежей согласно требованиям ЕСКД и ЕСДП. Приведён материал по комплексу вопросов, касающихся типовых деталей машин: наименованию, назначению, изображению, параметрам, обозначению и области применения. Показаны правила и рекомендации по чтению и деталированию чертежей общего вида изделий, а также по созданию таких чертежей и рабочей документации: сборочных чертежей и рабочих чертежей типовых деталей машин.
      Для студентов и преподавателей машиностроительных направлений подготовки.

УДК 744.4(075.8)
ББК 30.11

ISBN 978-5-9729-0655-0 © Учаев П. Н., Локтионов А. Г., Учаева К. П., 2021
                       © Издательство «Инфра-Инженерия», 2021
                       © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2021

    ОГЛАВЛЕНИЕ


ПРЕДИСЛОВИЕ................................................8
Глава 1. ВВЕДЕНИЕ В КУРС «ИНЖЕНЕРНАЯ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА»......................................................11
1.1. Общие сведения о дисциплине «Инженерная и компьютерная графика»......................................................11
1.2. Связь инженерной и компьютерной графики с другими дисциплинами и профессиональной деятельностью.................11
1.3. Компетентностная модель бакалавра-машиностроителя........13
1.4. Краткие сведения об истории развития инженерной графики как науки.....................................................15
Вопросы для самоконтроля......................................17

РАЗДЕЛ I. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ДИСЦИПЛИНЕ «ИНЖЕНЕРНАЯ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА»...........................18
Глава 2. ИЗДЕЛИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ...............................18
2.1. Виды изделий. Общая классификация изделий машиностроения.18
2.2. Изделие - совокупность геометрических тел................20
2.3. Создание и изготовление изделий - решение геометрических задач 22
Вопросы для самоконтроля......................................24
Глава 3. ВИДЫ КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ. ЕДИНАЯ СИСТЕМА КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ...................25
3.1. Единая система конструкторской документации. Виды КД..25
3.2. Общие правила оформления чертежей.....................27
3.3. Стадии разработки конструкторской документации...........33
3.4. Техническое предложение и технический проект.............35
3.5. Рабочая документация.....................................37
Вопросы для самоконтроля......................................40

РАЗДЕЛ II. РАЗРАБОТКА ЧЕРТЕЖЕЙ И СХЕМ ПО ЕСКД..............41
Глава 4. ГРАФИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ - ЧЕРТЁЖ........................41
4.1. Общие сведения о чертежах деталей........................41
4.2. Структура сборочного чертежа.............................46
4.3. Надписи на чертежах сборочном и общего вида..............47


3

4.4. Общие требования и требования производства к чертежам деталей.49
Вопросы для самоконтроля......................................50
Глава 5. АНАЛИЗ ИЗДЕЛИЙ И ЧТЕНИЕ ИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ...............51
5.1. Анализ изделий и их изображений..........................51
5.2. Алгоритм чтения чертежей деталей.........................55
5.3. Конструктивно-технологические элементы деталей...........57
5.4. Основные машиностроительные материалы: обозначение и применение..................................................58
5.5. Покрытие и обозначение термической и других видов обработки...62
Вопросы для самоконтроля......................................64
Глава 6. ИЗОБРАЖЕНИЯ ПРЕДМЕТОВ................................65
6.1. Понятие о проецировании..................................65
6.2. Правила выполнения изображений геометрических тел........66
6.3. Классификация изображений и европейская система их расположения...............................................67
6.4. Виды.....................................................69
6.5. Разрезы..................................................72
6.6. Сечения..................................................81
6.7. Выносные элементы........................................85
Вопросы для самоконтроля......................................86
Глава 7. НАНЕСЕНИЕ РАЗМЕРОВ НА ЧЕРТЕЖАХ ДЕТАЛЕЙ ПО ЕСКД.......................................................87
7.1. Общие сведения...........................................87
7.2. Основные правила нанесения размеров с примерами..........98
7.3. Особенности нанесения размеров с учётом технологии изготовления деталей.......................................................99
7.4. Нанесение размеров конструктивно-технологических элементов деталей с примерами...........................................102
7.5. Нанесение справочных размеров............................111
7.6. Техника нанесения размеров с помощью графических систем.......114
Вопросы для самоконтроля......................................115
Глава 8. ВЫПОЛНЕНИЕ СХЕМ......................................116
8.1. Назначение и классификация схем..........................116
8.2. Требования к выполнению схем.............................117
8.3. Кинематические схемы.....................................118
Вопросы для самоконтроля......................................123

4

РАЗДЕЛ III. РАЗРАБОТКА ЧЕРТЕЖЕЙ ТИПОВЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ПО ЕСКД.............................................124
Глава 9. ИЗОБРАЖЕНИЕ И ОБОЗНАЧЕНИЕ НЕРАЗЪЁМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ................................................124
9.1. Клёпаные соединения..................................125
9.2. Сварные соединения...................................126
9.3. Соединения пайкой и склеиванием......................131
Вопросы для самоконтроля..................................134
Глава 10. РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ............................135
10.1. Общие сведения о резьбе и области её применения.....135
10.2. Крепёжные детали....................................140
10.3. Изображения резьбовых соединений....................147
Вопросы для самоконтроля..................................152
Глава 11. СОЕДИНЕНИЯ ТИПА ВАЛ-СТУПИЦА.....................153
11.1. Классификация соединений типа вал-ступица...........153
11.2. Шпоночные соединения................................153
11.3. Шлицевые соединения.................................156
11.4. Штифтовые соединения................................158
11.5. Клеммовые и профильные соединения...................160
Вопросы для самоконтроля..................................162
Глава 12. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ. ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ...............................163
12.1. Общие сведения о зубчатых передачах.................163
12.2. Зубчатые цилиндрические передачи....................166
12.3. Зубчатые конические передачи........................168
12.4. Планетарные передачи................................170
12.5. Волновые передачи...................................172
12.6. Цилиндрические передачи с зацеплением Новикова......173
Вопросы для самоконтроля..................................175
Глава 13. ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ И ПЕРЕДАЧИ ВИНТ - ГАЙКА.......176
13.1. Червячные передачи..................................176
13.2. Передачи винт - гайка скольжения и качения..........180
Вопросы для самоконтроля................................. 183
Глава 14. ПЕРЕДАЧИ ГИБКИМИ СВЯЗЯМИ........................184
14.1. Общие сведения о передачах гибкими связями..........184

5

14.2. Ремённые передачи......................................185
14.3. Цепные передачи........................................188
Вопросы для самоконтроля.....................................192
Глава 15. ДЕТАЛИ, ОБСЛУЖИВАЮЩИЕ ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ.....................................................193
15.1. Валы и оси.............................................193
15.2. Опоры c подшипниками скольжения и качения..............196
15.3. Муфты приводов.........................................201
Вопросы для самоконтроля.....................................206

РАЗДЕЛ IV. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ..........................207
Глава 16. ЧТЕНИЕ И ДЕТАЛИРОВАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ ОБЩЕГО ВИДА..................................................207
16.1. Назначение и перечень документов сборочной единицы.....207
16.2. Примеры чертежей общего вида и таблицы-перечня изделия.210
16.3. Условности на чертежах общего вида.....................212
16.4. Последовательность чтения чертежа общего вида..........215
16.5. Последовательность деталирования чертежа общего вида...216
16.6. Пример чтения и деталирования чертежа общего вида......218
Вопросы для самоконтроля.....................................219
Глава 17. РАЗРАБОТКА ЧЕРТЕЖА ОБЩЕГО ВИДА.....................220
17.1. Общие сведения о создании чертежа ВО...................220
17.2. Алгоритм выполнения чертежа ВО.........................220
17.3. Учебный чертёж общего вида шестерённого насоса.........222

РАЗДЕЛ V. РАЗРАБОТКА И ОФОРМЛЕНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ ПО ЕСДП......................................................226
Глава 18. ПРИМЕНЕНИЕ ЕСДП ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЧЕРТЕЖЕЙ..........226
18.1. Общие сведения о размерах и их отклонениях.............227
18.2. Выбор системы и вида посадок и квалитетов точности. Понятие о натяге и зазоре....................................229
18.3. Нормирование точности геометрической формы элементов деталей, расположение их поверхностей и осей...............233
18.4. Соединение типа вал-ступица с натягом................234
Вопросы для самоконтроля.....................................237


6

Глава 19. ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТЕЙ.............................238
19.1. Общие сведения.............................................238
19.2. Знаки и правила обозначения шероховатости поверхностей на чертежах..............................................239
19.3. Примеры нанесения на чертежи требований шероховатости поверхностей.............................................241
Вопросы для самоконтроля.................................245

РАЗДЕЛ VI. РАБОЧАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ..........................246
Глава 20. СБОРОЧНЫЙ ЧЕРТЁЖ...............................246
20.1. Отличие чертежей сборочного и общего вида..........246
20.2. Функциональное назначение сборочного чертежа.......248
20.3. Алгоритм выполнения сборочного чертежа на основе чертежа общего вида..............................................249
20.4. Алгоритм выполнения сборочного чертежа по готовому изделию.249
20.5. Основные положения по выполнению спецификаций......251
20.6. Общие положения по выполнению учебной документации.257
20.7. Особенности выполнения сборочного чертежа. Допускаемые упрощения................................................258
20.8. Сборочный чертёж армированного изделия.............267
Вопросы для самоконтроля.................................268
Глава 21. 2 D-МОДЕЛИ И ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ ТИПОВЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН....................................269
21.1. Создание двухмерных моделей типовых деталей машин..269
21.2. Примеры выполнения рабочих чертежей................277
Вопросы для самоконтроля.................................287
ЗАКЛЮЧЕНИЕ...............................................288
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СТАНДАРТОВ.......................289
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................293
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ.....................................295

7

            ПРЕДИСЛОВИЕ



     Изложены положения, касающиеся комплекса вопросов по разработке и оформлению конструкторских графических и текстовых документов согласно нормам, правилам и рекомендациям стандартов ЕСКД и ЕСДП для типовых деталей машин.
     Общие правила разработки и оформления документации должны быть унифицированы, поскольку в рамках создания единого информационного пространства различный подход к её содержанию и оформлению значительно осложняет организацию производства, возможность передачи изделий с одних предприятий на другие. Такие правила устанавливают стандарты ЕСКД, которые необходимо знать и соблюдать уже при решении геометрических задач первых разделов инженерной графики.
     Целью данной дисциплины является изучение методов решения геометрических задач графическим способом:
     • ознакомление с теоретическими основами построения изображений геометрических образов (объектов);
     • изучение способов построения изображений в прямоугольных проекциях;
     • умение определять геометрические формы объектов по их проекциям;
     • умение анализировать изображение и читать рабочие чертежи типовых деталей машин, чертежи общего вида и сборочные чертежи простых сборочных единиц (например, запорной арматуры и передаточных механизмов);
     • приобретение знаний, умений и навыков разработки и оформления конструкторских графических и текстовых документов.
     Настоящее издание соответствует требованиям программы Федеральных государственных стандартов образования по направлениям подготовки в области техники и технологий.

8

     Оно предназначено для студентов 1 и 2 курсов, причём изучение инженерной графики даёт тот минимум фундаментальных знаний, которые необходимы для изучения компьютерной графики, общетехнических и специальных дисциплин.
     Издание состоит из шести разделов, в которых изложены основные положения курса.
     Раздел I. «Основные сведения о дисциплине “Инженерная и компьютерная графика”». В этом разделе дана классификация изделий машиностроения по ГОСТ 2.101. Приведены виды конструкторской документации по ГОСТ 2.102 - ЕСКД, а также стадии разработки конструкторской документации по ГОСТ 2.103.
     Приведённые примеры свидетельствуют о том, что, несмотря на многообразие и сложность деталей современных механизмов и машин, они представляют собой совокупность простых геометрических тел. Поэтому процессы создания конструктором любого изделия сводятся к решению ряда геометрических задач, изучаемых в данном курсе.
     Раздел II. «Разработка чертежей и схем по ЕСКД». В нём изложены основные сведения по разработке и оформлению чертежей деталей. Дана классификация и приведены основные элементы кинематических схем. Дана классификация схем, сформулированы требования к их выполнению. Приведены условные графические изображения элементов кинематических схем и пример такой схемы.
     Раздел III. «Разработка чертежей типовых деталей машин по ЕСКД». В данном разделе рассмотрены неразъёмные соединения: их типы, назначение, параметры, изображение, обозначение и область использования. Приведены основные сведения о механической переработке различных деталей вращения. Изложен материал, касающийся опор подшипников качения и подшипников скольжения, а также муфт привода.
     Раздел IV. «Техническая документация». В этом разделе изложен комплекс вопросов, касающийся чтения, деталирования и разработки чертежей общего вида (ВО), а также приведён пример выполнения учебного чертежа ВО.
     Раздел V. «Разработка и оформление чертежей по ЕСДП». Рассмотрены вопросы обеспечения взаимозаменяемости деталей и сборочных еди

9

ниц и технологичности этих изделий в соответствии с взаимодействием конструктора и технологов различных производств. Рассмотрены показатели, характеризующие точность изделий машиностроения, приведены основные сведения о шероховатости
     Раздел VI. «Рабочая документация». В нём дана классификация рабочей документации. Рассмотрены правила выполнения сборочных чертежей, а также рабочих чертежей на базе 2 D-моделей. Приведены примеры рабочих чертежей зубчатого колеса и вала. Показаны структура и правила выполнения спецификаций, иллюстрируемые соответствующими примерами.
     Настоящее издание соответствует требованиям Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования по направлениям подготовки в области техники и технологии.
     Отличие от существующих учебников заключается в следующем:
     -  компактность и системность изложения материала;
     -  материал издания увязан с рядом учебников и учебных пособий автора по другим дисциплинам;
     -  в начале каждого раздела даётся преамбула и ставится цель и решаемые вопросы, а в конце каждой из глав - заключение;
     -  в тексте курсивом выделены основные понятия и определения, знание которых является залогом успешного решения поставленных задач.
     Вопросы, рассматриваемые в учебнике, нашли отражение в фундаментальном справочно-методическом пособии «Основы конструирования» автора П. И. Орлова (М.: «Машиностр., 1988). Это пособие было и остаётся настольной книгой для многих поколений инженеров-машиностроителей.
     Материал издания рассчитан на 18 аудиторных часов: лекций, лабораторных (практических) занятий, а также 36 часов самостоятельной работы студентов.
     Замечания и предложения по улучшению данного издания, которые будут приняты с признательностью, просьба направлять в адрес авторов и издательства.

10

Глава 1


        ВВЕДЕНИЕ В КУРС «ИНЖЕНЕРНАЯ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА»

    В настоящей главе, являющейся вводной для курса «Инженерная и компьютерная графика (ИКГ)», указана её связь с другими дисциплинами; приведена информация, характеризующая профессиональную деятельность бакалавра-машиностроителя и вклад дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» в процесс его подготовки, а также рассмотрена компетент-ностная модель бакалавра-машиностроителя.

    1.1.   Общие сведения о дисциплине «Инженерная и компьютерная графика»

    Эта дисциплина включает в себя геометрическое, проекционное и машиностроительное черчение. Её материал изложен в двух книгах-учебниках под общим названием «Инженерная и компьютерная графика», причём первый учебник «Инженерная графика» содержит материал всех частей технического черчения (без строительного), а второй «Компьютерная графика в машиностроении» базируется на материале первого учебника с решением геометрических задач с помощью современных графических систем отечественных и зарубежных разработок.

    1.2.      Связь инженерной и компьютерной графики с другими дисциплинами и профессиональной деятельностью

    На рис. 1.1 приведена связь инженерной и компьютерной графики с другими дисциплинами.


11

Рис. 1.1. Связь инженерной и компьютерной графики с другими дисциплинами

      Этот курс является элементной базой для многих последующих дисциплин конструкторско-технологического направления. Конструктором является инженер (специалист) в области разработки конструкций. Он занимается проектированием изделий, т. е. создаёт проект. При этом он выполняет расчёты и конструирование. Конструирование - тип инженерной деятельности, связанный с разработкой конструкции технической системы (объекта), которая затем материализуется в процессе изготовления на производстве. Эта деятельность включает в себя создание вариантов конструкции, расчёты, операции анализа и синтеза и ряд других. Объект проектирования - изделие, на которое конструктор разрабатывает документацию (проект).
      Технологом является инженер (специалист) в области разработки технологической документации.
      Пользователь графическими системами должен знать всю эту элементную базу в полном объёме.
      На первых курсах знания, полученные при изучении дисциплины «Инженерная графика», используются при выполнении графиков, схем и в

12

расчётно-графических работах, а на последующих курсах - при выполнении курсовых и дипломных проектов.
     Одной из базовых дисциплин для инженерной и компьютерной графики является математика.
     В свою очередь она служит основой для таких последующих дисциплин, как техническая механика, сопротивление материалов (основы расчётов элементов конструкций), теория механизмов и машин, детали машин и основы конструирования и др.

    1.3. Компетентностная модель бакалавра-машиностроителя

     Компетенцией называется сложное интегрированное понятие, характеризующее способность индивида реализовывать свой потенциал (знание, умение, личностные качества) для решения профессиональных и социальных задач в определённой сфере.
     Согласно Федеральному государственному общеобразовательному стандарту высшего образования (ФГОС ВО) по направлению подготовки 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» в результате освоения образовательной программы дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» выпускник-бакалавр должен обладать следующими общекультурными и профессиональными компетенциями, которые полностью или частично обеспечиваются изучением данной дисциплины:
     Общекулътурные компетенции (ОК):
     • способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путём её достижения, культура мышления (ОК-1);
     • способность логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);
     • способность к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3);
     • способность к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);

13

     •  способность осознавать социальную значимость своей будущей профессии, высокой мотивации к выполнению профессиональной деятельности (ОК-8);
     Профессиональные компетенции (ПК):
     •  способность участвовать в разработке проектов изделий машиностроения с учётом технологических, конструкторских, эксплуатационных, эстетических, экономических и управленческих параметров (ПК-8);
     •  способность разрабатывать проектную и рабочую техническую документацию машиностроительных производств, оформлять законченные проектно-конструкторские работы (ПК-14);
     •  способность разрабатывать планы, программы, методики и другие текстовые документы, входящие в состав конструкторской, технологической и эксплуатационной документации (ПК-34).
     Для достижения соответствующих компетенций после изучения дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» студент должен:
     знать:
       о  наименование, служебное назначение, геометрические параметры, правила разработки и оформления конструкторских документов, обозначения в этих документах и область применения деталей машин общего назначения;
       о  методы построения чертежей типовых деталей машин, в том числе разъёмных и неразъёмных соединений, передаточных механизмов и деталей, обеспечивающих вращательное движение;
       о  чтение и деталирование чертежей общего вида различного назначения и уровня сложности;
       о  правила разработки чертежей оригинальных деталей и сборочных единиц;
       о  правила оформления конструкторской документации в соответствии с правилами, нормами и рекомендациями государственных стандартов систем ЕСКД и ЕСДП;
     уметь:

14

     о  выполнять и читать чертежи и другую конструкторскую документацию;
     о  проводить обоснованный выбор и комплектование средств компьютерной графики;
     о  использовать для решения типовых задач методы и средства геометрического моделирования;
     о  пользоваться инструментальными программными средствами интерактивных графических систем, актуальных для современного производства;
     владеть:
     о навыками работы на компьютерной технике с графическими пакетами для получения конструкторских, технологических и других документов на базе знаний и умений, полученных при изучении ТКГ.
     Следовательно, в результате изучения курса студент должен быть ознакомлен со следующим комплексом вопросов:
     о  наименование рассматриваемой детали машин общего назначения;
     о  функциональное (служебное) назначение этой детали;
     о  её геометрические параметры;
     о  правила с примерами выполнения чертежей;
     о  обозначение изделия в конструкторской документации;
     о  область применения детали, на которую выполняется техническая (конструкторско-технологическая) документация.

    1.4. Краткие сведения об истории развития инженерной графики как науки

     Развитие инженерной графики имеет многовековую историю, начиная с древних Египта, Ассирии, Вавилона. Уже в это время применялись прямоугольные и центральные проекции на одну плоскость.
     Ещё в Средние века на рисунках Леонардо Да Винчи встречаются изображения приводной цепи.
     В России, начиная со времён Петра I, технические рисунки, используемые в различных направлениях, выполнялись в прямоугольных проекциях.


15