Конструирование узлов и деталей машин

T E R R A  M E C H A N I C A

КОНСТРУИРОВАНИЕ  УЗЛОВ 
И  ДЕТАЛЕЙ  МАШИН

П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов

Учебное пособие для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по машиностроительным направлениям подготовки

Под редакцией О.А. Ряховского

14-е издание, исправленное

ISBN 978-5-7038-5184-5

© Леликова Г.П., 2019,
 
с изменениями

© Леликова Г.П., 2017

© Оформление. Издательство
     МГТУ им. Н.Э. Баумана, 201

УДК 621.81.001.66(075.8)
ББК 34.42я73
 
Д83

Дунаев, П. Ф.
Конструирование узлов и деталей машин : учебное пособие / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов ; под ред. О. А. Ряховского — 14-е изд., испр. — Москва :  
Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2019. — 564, [4] с. : ил.

ISBN 978-5-7038-5184-5

Изложены основные принципы конструирования узлов и деталей машин, расчеты, позволяющие определить необходимые размеры узлов и деталей машин общемашиностроительного применения. Рекомендации по конструированию и монтажу 
сопровождаются анализом условий работы деталей в машинах. Рассмотрены современные лазерные приборы, разработанные фирмой SKF (Швеция), для точного 
измерения расцентровок валов соединяемых узлов в машинах и для выверки положения шкивов клиноременных передач. Описаны конструкция и методика подбора универсальной подводимой опоры, допускающей погрешности взаимного 
положения корпусов вдоль оси, нормальной к поверхности контакта и углового 
взаимного смещения соединяемых поверхностей. Приведены методические указания 
к выполнению чертежей типовых деталей машин и сборочных единиц, правила 
оформления учебной конструкторской документации. Представлены анализ результатов расчета передач на ЭВМ и рекомендации по выбору оптимального варианта 
для конструктивной проработки; учтены некоторые изменения в методиках расчетов 
передач, подшипников качения, конструирования корпусных деталей и др.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по машиностроительным направлениям подготовки специалистов, а также преподавателей и работников 
конструкторских бюро предприятий.

УДК 621.81.001.66(075.8)
ББК 34.42я73

Д83

9

От Издателя

Подготовка конструкторов-машиностроителей – одна из важнейших 
задач инженерных вузов, поскольку проблема разработки и промышленного 
внедрения новых машин не перестает быть актуальной. Студенты в 
процессе обучения на кафедре «Основы конструирования деталей и узлов 
машин» Московского государственного технического университета имени 
Н.Э. Баумана получают навыки конструирования при выполнении своего 
первого конструкторского проекта. Знания и умения, необходимые при 
конструировании деталей и узлов машин, студенты получают на основе 
знаний, полученных при изучении предшествующих дисциплин: инже- 
нерной графики, теоретической механики, теории машин и механизмов, 
сопротивления материалов. 
Учебное пособие «Конструирование узлов и деталей машин» П.Ф. Ду- 
наева и О.П. Леликова является основным пособием, предназначенным для 
студентов, выполняющих курсовой проект. После выхода в свет в 2006 г. 
девятого переработанного и дополненного издания учебное пособие 
переиздавалось еще три раза без изменений (последнее в 2009 г. было 
выпущено Издательским центром «Академия»). В настоящее время возникла 
потребность в его переиздании, так как, наряду с другой литературой по 
конструированию узлов и деталей машин, оно необходимо для подготовки 
будущих конструкторов-машиностроителей. Поскольку пересмотра основ 
такой подготовки не произошло, Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
приняло решение подготовить переиздание этого популярного среди 
студентов  и ставшего классическим учебного пособия. 
Несмотря на то что последнее издание до сих пор востребовано и не 
потеряло своей актуальности, Издатель отдавал себе отчет в том, что 
возможности для совершенствования материала учебного пособия далеко 
не исчерпаны. Именно это явилось побудительной причиной начать работу 
над переизданием. К большому сожалению, авторов учебного пособия уже 
нет с нами, поэтому Издатель обратился к доктору технических наук, 
профессору кафедры «Основы конструирования деталей и узлов машин» 
МГТУ им. Н.Э. Баумана О.А. Ряховскому, которого с авторами связывали 
долгие годы плодотворной совместной работы, с просьбой помочь в 
подготовке нового издания, став его научным редактором.
В процессе работы научный редактор и Издатель сочли целесообразным 
сохранить выдержавшие испытание временем избранный стиль изложения, 
основное содержание и принятую схему структурирования материала. При 
этом постоянное внимание уделялось актуальности и современности 
излагаемого материала. Разделы, содержащие материал фундаментального 
характера, остались практически без изменений.
В настоящем издании учебного пособия подробно описана новая 
конструкция приборов для точного контроля возможных расцентровок 
соединяемых валов и способов компенсации расцентровок.  Описан прибор 
для точного монтажа шкивов клиноременных передач и способы простого

Предисловие к 9-му изданию
6

перемещения шкивов вдоль оси вращения при регулировке. Представляет 
несомненный интерес описание конструкции подводимых опор, допус- 
кающих компенсацию взаимного осевого и углового смещения соединяемых 
поверхностей.
Новое издание учебного пособия потребовало провести ревизию 
представленного в нем графического материала и устранения закравшихся 
за долгие годы переизданий неизбежных неточностей.
Издатель выражает искреннюю признательность всем, кто внес свою 
лепту в подготовку настоящего издания, в особенности Г.П. Леликовой, 
давшей разрешение на переиздание книги, и О.А. Ряховскому, взявшему 
на себя долгий и кропотливый труд по научному редактированию.
И, наконец, последнее, на что Издатель хотел бы акцентировать 
внимание читателей. Настоящее издание при всей своей универсальности 
ориентировано прежде всего на студентов и преподавателей Московского 
государственного технического университета имени Н.Э. Баумана – 
единственного технического вуза страны, за которым в отличие от других 
вузов, удостоенных статуса «национальный исследовательский университет», 
Указом Президента РФ № 732 от 1 июля 2009 года закреплено бессрочное 
право вести обучение по собственным образовательным стандартам.

Предисловие к 9-му изданию

Машиностроению принадлежит ведущая роль среди других отраслей 
экономики, так как основные производственные процессы выполняют 
машины. Поэтому и технический уровень многих отраслей в значительной 
мере обусловлен уровнем развития машиностроения.
Повышение эксплуатационных и качественных показателей, сокращение времени разработки и внедрения новых машин, повышение их 
надежности и долговечности — основные задачи конструкторов-машиностроителей. Одним из направлений решения этих задач является совершенствование конструкторской подготовки студентов высших технических 
учебных заведений.
Большие возможности для совершенствования труда конструкторов 
дает применение ЭВМ, позволяющее оптимизировать конструкции, автоматизировать значительную часть процесса проектирования. Представленные в книге различные конструктивные решения можно использовать для 
создания графической базы данных, применяемой при проектировании.
Выполнение курсового проекта по «Деталям машин» завершает общетехнический цикл подготовки студентов. Это их первая самостоятельная 
творческая инженерная работа, при выполнении которой студенты активно 
используют знания из ряда пройденных дисциплин: механики, сопротивления материалов, технологии металлов, взаимозаменяемости и др.
Объектами курсового проектирования являются обычно приводы различных машин и механизмов (например, ленточных и цепных конвейеров, 
испытательных стендов, индивидуальные), использующие большинство 
деталей и узлов общемашиностроительного применения.

Предисловие к 9-му изданию
7

В книге главное внимание уделено методике конструирования деталей 
и узлов машин. Конструирование — процесс творческий. Известно, что 
каждая конструкторская задача может иметь несколько решений. Важно 
по определенным критериям сопоставить конкурирующие варианты и 
выбрать один из них — оптимальный для данных конкретных условий. 
Такой сравнительный анализ вариантов конструктивных исполнений широко представлен в книге.
Рекомендации по конструированию сопровождаются анализом условий 
работы узлов и деталей, их обработки и сборки. Излагаемый материал 
расположен в том порядке, в котором следует работать над проектом. Все 
сведения, необходимые для выполнения очередного этапа расчетов и конструирования, расположены в одном месте. Даны варианты типовых 
конструкций.
Рекомендации по конструированию и отдельные конструктивные решения отражают современный уровень как отечественного, так и зарубежного машиностроения. В последней главе даны справочные таблицы, 
необходимые при проектировании.
При выполнении курсового проекта студент последовательно проходит 
от выбора схемы механизма через многовариантность проектных решений 
до его воплощения в рабочих чертежах; приобщаясь к инженерному творчеству, осваивая предшествующий опыт, учится предвидеть новые идеи в 
создании машин, надежных и долговечных, экономичных в изготовлении 
и эксплуатации, удобных и безопасных в обслуживании.
Настоящее издание отличает от предыдущего следующее:
• переработаны главы по методике расчета передач (зубчатых цилиндрических и конических, червячных, планетарных и волновых);
• переработан подраздел по расчету геометрических параметров червячных цилиндрических передач (в соответствии с ГОСТ 19650–97);
• использованы данные и приведены выдержки из вновь введенных 
стандартов на общие допуски размеров (ГОСТ 30893.1–2002), общие допуски формы и расположения поверхностей (ГОСТ 30893.2–2002), общие 
технические условия на подшипники качения (ГОСТ 520–2002), а также 
изменения, внесенные в ГОСТ 2.309 на обозначения шероховатости поверхностей и в ГОСТ 2.420 на упрощенные изображения подшипников 
качения на сборочных чертежах;
• весь материал книги тщательно сверен с действующей нормативнотехнической документацией, вследствие чего внесены необходимые 
уточнения.
Учебное пособие «Конструирование узлов и деталей машин» вместе с 
учебниками и атласами деталей машин составляет необходимый комплект 
литературы для расчетно-конструкторской подготовки студентов машиностроительных вузов всех форм обучения. Оно может быть также полезно 
преподавателям, работникам конструкторских отделов предприятий, проектных и научно-исследовательских организаций.
Авторы выражают благодарность рецензентам книги — профессору, 
доктору технических наук Ю. Н. Дроздову; профессору, доктору технических наук С. В. Палочкину за полезные советы и замечания.

ГЛА В А  1

КИНЕМАТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

Проектирование начинают с ознакомления с заданием на проект.
Техническое задание на проектирование механизма или машины проектная организация получает от предприятия-изготовителя. В техническом 
задании перечислены основные требования: силовые, габаритные, экономические, эргономические и др., которые должны быть выполнены при 
проектировании.
Задание на курсовой проект можно рассматривать как часть реального 
технического задания. Оно может, например, представлять собой кинематическую схему привода (включая схему редуктора) с исходными данными. 
Следует выполнить необходимые расчеты, выбрать наилучшие параметры 
схемы и разработать конструкторскую документацию (чертеж общего вида, 
чертежи сборочных единиц и деталей, пояснительную записку и др.), предназначенную для изготовления привода.
И с х о д н ы е  д а н н ы е  (рис. 1.1): Ft — окружная сила на барабане 
ленточного или на звездочке цепного конвейера, H; v — скорость движения ленты или цепи, м/с; Dб — диаметр барабана, мм; zзв — число зубьев; 
tзв — шаг тяговой звездочки, мм; Тв — вращающий момент, Н·м; пв — 
частота вращения выходного вала редуктора, мин–1.
Выбор электродвигателя. Для выбора электродвигателя определяют требуемую его мощность и частоту вращения.
Потребляемую мощность, кВт, привода (мощность на выходе) находят 
по формуле

Pв = Ftv/103.

Тогда требуемая мощность электродвигателя

Pэ.тр = Pв/ηобщ,

где ηобщ = η1 η2 η3 … ηn  — КПД отдельных звеньев кинематической цепи, 
ориентировочные значения которых с учетом потерь в подшипниках можно 
принимать по табл. 1.1.
Если на данном этапе работы затруднительно определить передаточное 
число червячной передачи, то предварительно можно принять η = 0,8.

Глава 1. Кинематические расчеты
9

Требуемая частота вращения вала электродвигателя

nэ.тр = nв и1 и2 ... ип,

где и1, и2, …, ип — передаточные числа кинематических пар изделия.
Предварительно вычисляют частоту вращения nв, мин–1, приводного вала 
(см. рис. 1.1, а—г) или выходного вала редуктора (см. рис. 1.1, д—ж):

или                       n
v
D

n
v
D

в
б

в
зв

= ⋅

= ⋅

6 10

6 10

4

4
/(
)

/(
),

π

π

где Dзв = tзв/sin (180°/zзв) — делительный диаметр тяговой звездочки, мм. 
Диапазон рекомендуемых передаточных чисел uред редукторов и передач приведен в табл. 1.2 и 1.3.

Рис. 1.1

Д

Д

Д

Д

Д

Д

Д

uред

uред

uред

uред

uр

uред

uред

D1
D2
D2

D6

D6

D1
D2

Dзв

Dзв

z
t
зв
зв
;

Ft; v

Ft; v
Ft; v

Ft; v
z
t
зв
зв
;

а
б

в
г
д

е
ж

nв

nв

nв

nв

Tв

Tв

T
n
в
в
;

uц
uц
nв
nв

Глава 1. Кинематические расчеты
10

Таблица 1.1

Тип передачи
η

Зубчатая (с опорами, закрытая):

цилиндрическая
0,96...0,98

коническая
0,95...0,97

Планетарная (закрытая):

одноступенчатая
0,95...0,97

двухступенчатая
0,92...0,96

Волновая (закрытая)
0,72...0,82

Червячная (закрытая) при передаточном числе:

св. 30
0,70...0,80

св. 14 до 30
0,75...0,85

св. 8 до 14
0,80...0,90

Ременная (все типы)
0,94...0,96

Цепная
0,92...0,95

Муфта соединительная
0,98

Подшипники качения (одна пара)
0,99

Таблица 1.2

Тип редуктора

Диапазон передаточных чисел uред
редуктора

одноступенчатого
двухступенчатого

Цилиндрический
1,6...8
12,5...31,5
Конический
1...6,3
— 
Конически-цилиндрический
   —
10...30
Червячный
8...63
63...1000
Цилиндрически-червячный
   —
30...200
Планетарный 2K-h
5...8
16...63
Планетарный 2K-h с двухвенцовым
сателлитом
10...16
—

Волновой
70...320
—

Таблица 1.3

Тип передачи
Диапазон передаточных чисел uред

Цепная
1,5...3

Ременная
2...4

Зубчатая (коробка передач)
1...3,15