Детали машин и основы конструирования: сборник заданий

ББК 34.41 Т 33 
УДК 621.01 
П58 

П58 
Попов В.Д. Детали машин и основы конструирования: Сборник заданий. – М.: МИСиС, 2001. – 72с. 

В пособии рассмотрены инженерные расчеты приводных устройств 
металлургических машин, приведены методические указания по их выполнению, а также исходные данные, необходимые для самостоятельной работы студентов над заданиями. 

Методика расчетов приближена к реальным условиям и охватывает 
полный цикл расчета привода. Число вариантов заданий позволяет индивидуализировать работу 56-ти студентов. 

© Московский государственный 
институт стали и сплавов 
(Технологический университет) 
(МИСиС) 2001 

ПОПОВ Владимир Дмитриевич 

ДЕТАЛИ МАШИН И ОСНОВЫ 
КОНСТРУИРОВАНИЯ 

Сборник заданий 
для самостоятельной работы студентов 
специальностей 1106, 1204, 1703 
по дисциплинам ТММ, ДМиОК, ДМиПТМ, ПМ 

Рецензент доц., к. т. н. А.В. Архангельский 

Редактор Т.А. Кравченко 

Заказ 
Объем 72 стр. 
Тираж 225 экз. 

Цена “С” 
Регистрационный № 413 

Московский государственный институт стали и сплавов, 
119991 Москва, Ленинский пр-т, 4 
Отпечатано в типографии издательства «Учеба» МИСиС, 117419 Москва, 
ул. Орджоникидзе, 8/9 

СОДЕРЖАНИЕ 

Предисловие 
4 

Методические указания по выполнению заданий 
5 

1. Кинематическое исследование рычажного механизма привода 

одной из типовых технологических машин 
7 

2. Динамическое исследование рычажных механизмов 

технологических машин 
13 

3. Силовое исследование рычажного механизма привода типовых 

технологических машин 
17 

4. Определение передаточных чисел планетарных механизмов 
21 

5. Расчет кинематических и энергосиловых параметров привода 

металлургических машин 
24 

6. Проектный расчет закрытой цилиндрической зубчатой 

передачи 
27 

7. Проверочный расчет цилиндрических зубчатых передач 
29 

8. Расчет и конструирование прямого ступенчатого вала 
31 

9. Расчет подшипников качения по динамической и статической 

грузоподъемности 
35 

10. Разработка технологии изготовления детали цилиндрической 
формы 
37 

11. Составление технологических карт 
39 

Курсовая работа по курсу “Теория механизмов и машин” 
40 

Курсовой проект по курсу “Детали машин” 
42 

Курсовая работа по курсу “Технология машиностроения” 
44 

Литература 
45 

Приложение 1. Варианты структурных схем механизмов и их 

параметров 
46 

Приложение 2. Варианты планетарных редукторов 
60 

Приложение 3. Схемы редукторов 
69 

Приложение 4 Коэффициенты режима нагрузки 
71 

3 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

В пособие включены задания по общеинженерным курсам 
“Теория механизмов и машин”, “Детали машин и основы конструирования”, “Детали машин и подъемно транспортные механизмы”, 
“Прикладная механика”, “Технология машиностроения”, а также методические указания по выполнению этих заданий, справочный материал, необходимый для выполнения этих заданий и курсовых проектов. 

Наиболее сложным вопросом в учебном процессе является 
переход от теоретической подготовки студентов к реальному применению полученных знаний при решении конкретных инженерных 
задач. 

Целью данного пособия является развитие у студентов навыков последовательного решения ряда инженерных задач взаимосвязанных общими исходными параметрами и конечным результатом, 
точность которого базируется на правильном и оптимальном решении каждого из этапов задания. 

Задания строятся по принципу “сквозного проектирования”. 
Они объединены общими исходными данными в единый комплекс 
инженерных задач, максимально приближенных к реальному проектированию типовых технологических механизмов и взаимосвязаны 
последовательностью выполнения каждого из заданий на основе решения предыдущего с последующим переходом к курсовому проектированию. 

Использование результатов домашних заданий в курсовых 
проектах позволяет не только углубить теоретическую и общеинженерную подготовку студентов, но и ознакомить их с методическими 
приемами использования теоретических закономерностей в решении 
практических задач, развить навыки творческого мышления, технической эстетики и инженерной графики. 

Тематика некоторых заданий может получить развитие в специальном курсовом проектировании и войти в виде составной части 
в дипломный проект. 

4 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО 
ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЙ 

Каждый студент получает индивидуальное задание, зашифрованное 
пятизначным 
числовым 
индексом, 
например, 
12.02.15.04.11: 

- первый числовой индекс в пределах от 1 до 14 обозначает 
вид структурной схемы механизма; 

- второй индекс от 1 до 4 задает вариант численных значений 
расчетных параметров; 

- третий индекс от 1 до 20 обозначает тип редуктора; 
- четвертый индекс от 1 до 9 определяет вид планетарного 
механизма; 

- пятый индекс от 1 до 15 задает значения коэффициентов нагрузки. 

Каждое задание состоит из расчетной и графической частей. 
Расчетная 
часть 
оформляется 
в 
виде 
расчетнопояснительной записки, которая содержит следующие разделы: 

1. Исходные расчетные данные. 
2. Структурную расчетную схему. 
3. Введение. 
4. Основные теоретические расчеты. 
5. Заключение. 
6. Список использованной литературы. 
7. Содержание. 
Во введении должны быть кратко сформулированы цель выполняемой работы и основные предпосылки ее выполнения. 

В основных разделах излагается порядок расчета каждого задания: записываются расчетные формулы в буквенном выражении, с 
расшифровкой каждого буквенного индекса; затем в формулу подставляются численные значения параметров и записывается результат вычислений с указанием размерности, например, [мм]. В разделы 
включаются необходимые пояснения и обоснования, ссылки на литературные источники, используемые при выборе формул и табличных коэффициентов, даются выводы и рекомендации по итогам расчетов. Окончательные результаты расчетов могут быть сведены в 

5 

таблицы. Рисунки, таблицы и формулы должны быть пронумерованы 
и на них должны быть ссылки в тексте. 

Графическая часть задания может быть выполнена на миллиметровке или ватманских листах стандартного размера в оптимальном масштабе, в строгом соответствии с правилами ЕСКД. 

6 

1. КИНЕМАТИЧЕСКОЕ 

ИССЛЕДОВАНИЕ Р Ы Ч А Ж Н О Г О 

МЕХАНИЗМА ПРИВОДА ОДНОЙ ИЗ 

ТИПОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ 

МАШИН 

Порядок выполнения задания 

1. На основании исходных данных, приведенных в Приложении 1 вычертить структурную схему заданного рычажного механизма в выбранном масштабе в виде плана механизма, установив недостающие размеры звеньев аналитически или путем графических построений, используя метод “засечек”. Вычисленные размеры звеньев 
должны обеспечивать работоспособность механизма: отсутствие заклинивания или несопряжения звеньев в любом, произвольно выбранном положении механизма. 

Затем схема механизма должна быть повторена в 12 положениях с угловыми интервалами положения кривошипа в 30 °. 

2. Построить траектории движения характерных точек механизма, включая центры тяжести звеньев. 

3. Построить графики: 
- перемещения рабочего органа за один цикл движения по заданным величинам: перемещению рабочего звена (ходу), времени 
рабочего цикла и средней скорости перемещения; 

- изменения скоростей и ускорений рабочего органа, используя метод графического дифференцирования; 

- рабочей нагрузки и мощности в зависимости от сил сопротивления и движущих сил. 

Вычислить масштабы графиков. 
4. Построить планы скоростей и ускорений узловых точек 
механизма и центров тяжести звеньев для трех положений механизма: заданного, одного из крайних и положения максимальной мощности – положения, в котором предположительно будет возникать 
наибольшая нагрузка на электродвигатель. 

5. Полученные значения скоростей и ускорений узловых точек механизма и центров тяжести звеньев внести в сводную таблицу. 

7 

6. Сравнить значения скоростей и ускорений центра тяжести 
рабочего звена, полученные методом планов, со значениями скоростей и ускорений, полученными из графиков. Установить величину 
погрешности. 

7. Вычислить угловые скорости со и угловые ускорения s 
звеньев, совершающих вращательное или сложное плоское движение. 

8. Определить число звеньев и кинематических пар, число 
степеней свободы механизма и число пассивных связей. 

Методические рекомендации по 
выполнению заданий 

1. Приступая к вычерчиванию структурной схемы механизма, 
следует задаться масштабом плана механизма Цг, произвольно выбрав длину отрезка, изображающего ведущее звено. Например, длина 
кривошипа ZОА = 0,2 м, тогда, приняв длину его вектора равной 
20 мм, определим масштаб плана механизма: 

ц,=Ь^ = 0,2 = 0,01 м . 
OA 
20 

И далее в этом масштабе строить все прочие звенья в заданном положении механизма. 

С целью проверки правильности определения длин звеньев 
необходимо разделить траекторию движения кривошипа на 12 равных интервалов и построить 12 положений механизма. Нумерацию 
положений начать с крайнего положения рабочего звена. В случае 
нарушения в одном или нескольких положениях замыкания кинематических пар, необходимо изменить соотношение длин звеньев или 
их взаимное расположение в механизме в пределах, заданных интервалов значений. 

2. Траектории движения центров тяжести звеньев строить методом “засечек”. 

3. Построение графика перемещения рабочего органа механизма лучше производить в масштабе ц^ = Цг. Масштаб вектора времени определить, задавшись длиной вектора t по оси абсцисс в пределах 120-150 мм, по формуле 

8