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. тех-
нол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2020. – 140 с.

ISBN 978-5-7882-2917-1

Рассматриваются основы создания трех- и двухмерных компьютерных геометрических 
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 направлений 
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 автоматизированного 
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-ин-
тегративной основой которого стали компьютерные трехмерные гео-
метрические модели изделий, особое значение придается освоению сту-
дентами 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 скреп-
лены друг с другом. Каждый из этих двух типов соединений подраз-
деляют на две основные группы: разъемные и неразъемные. Разъем-
ными называются такие соединения, которые позволяют производить 
многократную сборку и разборку сборочной единицы без поврежде-
ния деталей. К разъемным неподвижным соединениям относятся 
резьбовые, штифтовые, шпоночные, шлицевые, а также соединения, 
осуществляемые переходными посадками. Разъемные подвижные со-
единения 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 кон-
струкции. Неразъемные неподвижные соединения осуществляются 
механическим способом (запрессовкой, склепыванием, загибкой, кер-
нением и чеканкой), с помощью физико-химического сцепления 
(сваркой, пайкой и склеиванием). Подвижные неразъемные соедине-
ния 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, вхо-
дящих в группу разъемных соединений. Целью учебного пособия яв-
ляется формирование готовности и способности студентов создавать 
электронные модели изделий (ЭМИ), содержащих резьбовые соеди-
нения.

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 проектирова-
ния 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 соедине-
ния широко распространены в машиностроении. Они обеспечивают 
надежность соединения, удобство его сборки и разборки. Классифика-
ция 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, прямоугольного, 
трапецеидального, круглого и других профилей. 

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

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

– ходовые (кинематические), служащие для преобразования вращательного 
движения в прямолинейное с восприятием больших усилий 
при сравнительно малых скоростях движений (трапецеидальные, упор-
ные, 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 установлен-
ными стандартом параметрами (профилем, шагом и диаметром); не-
стандартизованные, 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 про-
филя – угол между боковыми сторонами профиля; шаг резьбы Р – рас-
стояние между соседними одноименными боковыми сторонами про-
филя 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 – вели-
чина относительного осевого перемещения винта (гайки) за один обо-
рот; 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; сред-
ний диаметр резьбы (d2 – для болта, D2 – для гайки) – диаметр вообра-
жаемого соосного с резьбой цилиндра, который пересекает витки 
резьбы таким образом, что ширина выступа резьбы и ширина впадины 
(канавки) оказываются равными. Средний диаметр резьбы является ос-
новным 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 проис-
ходить 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 из-
делия к цилиндрической поверхности (чем крупнее профиль резьбы, 
тем больше величина сбега); проточка резьбовая – кольцевой желобок 
на стержне или кольцевая выточка в отверстии, выполняемые по техно-
логическим причинам перед резьбонарезанием для выхода нарезаю-
щего инструмента, делается с целью получения одинакового профиля 
резьбы на всем нарезанном участке без сбега; недорез – участок изде-
лия, 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 обеспе-
чивает 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.

Рис. 1.4. Конструктивные элементы резьбы

1 . 4 .  И з о б р а ж е н и е  р е з ь б ы  н а  ч е р т е ж а х

На чертежах резьбу изображают условно, независимо от профиля, 
а именно: резьбу на стержне – сплошными основными линиями 
по наружному диаметру резьбы и сплошными тонкими – по внутреннему 
на всю резьбу, включая фаску (рис. 1.5). На изображениях, перпендикулярных 
оси, по внутреннему диаметру резьбы проводят дугу 
сплошной тонкой линией, приблизительно равную ¾ окружности, разомкнутую 
в любом месте, но не начинающуюся и не заканчивающуюся 
на осях. На изображении резьбы в отверстиях сплошные основные и 
сплошные тонкие линии меняются местами (рис. 1.5). Фаски на стержне 
с резьбой, не имеющие специального конструктивного назначения, в 
проекции на плоскость, перпендикулярную оси резьбы, не изображают. 
Границу резьбы на стержне и в отверстии проводят в конце полного 
профиля резьбы (до сбега) основной линией, которую проводят до линий 
наружного диаметра резьбы (рис. 1.5). 

Рис. 1.5. Пример изображения резьбы на стержне и в отверстии

Расстояния между линиями, изображающими наружный и внутренний 
диаметры резьбы, должны быть не менее 0,8 мм и не больше 
шага резьбы. Сбег резьбы в учебных чертежах указывают только у 
шпильки под углом примерно 30 ° к оси резьбы. В резьбовых соединениях 
резьба условно вычерчивается на стержне, в отверстии – только та 
часть резьбы, которая не закрыта стержнем (рис. 1.6). 

Рис. 1.6. Пример изображения резьбы в резьбовых соединениях