Детали машин. Прикладная механика. Основы конструирования. Детали машин и основы конструирования

 
ǩ. Ǫ. ǴȌȞȌȖȇȌȉ, dz. ȅ. ǹȑȇȞȌȉ,  
ǩ. ǧ. ǪȕȒȋȕȈȏȔ 
 
 
 
 
 
 
 
 
ǫǬǹǧDzǯdzǧǿǯǴ 
ǶǷǯDZDzǧǫǴǧȆ dzǬǼǧǴǯDZǧ. 
ǵǸǴǵǩȂ DZǵǴǸǹǷǺǯǷǵǩǧǴǯȆ. 
ǫǬǹǧDzǯ dzǧǿǯǴ 
ǯ ǵǸǴǵǩȂ DZǵǴǸǹǷǺǯǷǵǩǧǴǯȆ 
 
 
 
ǺȞȌȈȔȕȌ ȖȕȘȕȈȏȌ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
dzȕȘȑȉȇ    ǩȕȒȕȊȋȇ 
»ǯȔțȗȇ-ǯȔȍȌȔȌȗȏȦ… 
2023 
 

Рекомендовано ученым советом ГОУ ВПО «Донецкий  
национальный технический университет» в качестве  
учебного пособия для обучающихся образовательных  
учреждений высшего профессионального образования 
(протокол № 05 от 09.09.2022 г.) 
УДК 621.81/.01 
ББК 34.4 
 
Н59 
 
 
 
 
 
Р е ц е н з е н т ы : 
доктор технических наук, профессор высшей школы механики и процессов управления  
ФГАОУ ВО «СПбПУ Петра Великого» (г. Санкт-Петербург)  
Артюх Виктор Геннадиевич; 
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой  
механического оборудования заводов черной металлургии ГОУ ВПО (г. Донецк)  
Еронько Сергей Петрович; 
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой инжиниринга  
технологического оборудования НИТУ «МИСиС» (г. Москва)  
Горбатюк Сергей Михайлович 
 
 
 
 
Нечепаев, В. Г. 
Н59  
Детали машин. Прикладная механика. Основы конструирования. Детали машин и 
основы конструирования : учебное пособие / В. Г. Нечепаев, М. Ю. Ткачев, В. А. Голдобин. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. – 320 с. : ил., табл. 
 
 
ISBN 978-5-9729-1472-2 
 
Даны основы теории прикладной механики, основы конструирования. Включены примеры расчета зубчатых и червячных передач. Приведены рекомендации по 
объему, методике и последовательности выполнения отдельных разделов курсового 
проекта, перечень стандартов, которые являются обязательными для использования. 
Для обучающихся по направлению подготовки 15.03.02 «Технологические машины и оборудование» (профиль «Инжиниринг и технический менеджмент металлургического оборудования») квалификационного уровня «бакалавр», преподавателей 
образовательных организаций высшего профессионального образования. 
 
УДК 621.81/.01 
ББК 34.4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1472-2 
‹ Нечепаев В. Г., Ткачев М. Ю., Голдобин В. А., 2023 
‹ Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
‹ Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
2 

 
 
ǵǪDzǧǩDzǬǴǯǬ 
 
ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................................................6 
 
 
Раздел I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КУРСОВОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ  
ПО ДИСЦИПЛИНАМ ДЕТАЛИ МАШИН, ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА 
...........................9 
Глава 1. Место курсового проекта при изучении дисциплин детали машин,  
прикладная механика ..................................................................................................................11 
1.1. Цель курсового проектирования .....................................................................................11 
1.2. Содержание курсового проекта 
.......................................................................................12 
Глава 2. Общие сведения о редукторах .....................................................................................14 
2.1. Общая характеристика .....................................................................................................14 
2.2. Классификация редукторов .............................................................................................14 
2.3. Зубчатые редукторы .........................................................................................................15 
2.4. Червячные редукторы 
.......................................................................................................17 
 
 
Раздел II. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ......................................................21 
Глава 3. Определение исходных данных ..................................................................................23 
3.1. Техническое задание на проектирование .......................................................................23 
3.2. Определение основных параметров привода и выбор электродвигателя ...................24 
3.3. Исходные данные для расчетов передач привода .........................................................34 
3.4. Пример определения основных параметров привода и выбор электродвигателя 
......36 
Глава 4. Проектирование передач 
..............................................................................................44 
4.1. Основные условные обозначения и исходные данные .................................................45 
4.2. Проектный расчет зубчатой передачи ............................................................................47 
4.3. Проверочный расчет зубчатых передач 
..........................................................................62 
4.4. Проектный и проверочный расчеты червячных передач 
..............................................68 
4.5. Конструирование зубчатых, червячных колес и червяков ...........................................77 
4.6. Примеры расчета зубчатых и червячных передач 
.........................................................82 
Глава 5. Проектирование валов 
..................................................................................................92 
5.1. Общие положения 
.............................................................................................................92 
5.2. Проектный расчет вала 
.....................................................................................................93 
5.3. Примеры компоновки некоторых типов редукторов ..................................................102 
5.4. Разработка расчетной схемы вала редуктора 
...............................................................111 
5.5. Проверочный расчет вала на усталостную прочность ................................................112 
Глава 6. Выбор подшипников качения 
....................................................................................137 
6.1. Расчет долговечности подшипников качения 
..............................................................137 
6.2. Приведенная нагрузка на подшипник при постоянной и переменной  
во времени внешней нагрузке 
...............................................................................................138 
6.3. Определение осевой нагрузки на подшипники 
............................................................140 
6.4. Пример расчета подшипников качения ........................................................................144 
6.5. Смазывание подшипников качения ..............................................................................145 
6.6. Рекомендации по выбору уплотнительных устройств 
................................................147 
6.7. Проектирование подшипниковых узлов. Общие сведения ........................................151 
3 

Глава 7. Классификация, выбор и проверка муфт 
..................................................................159 
7.1. Общие сведения ..............................................................................................................159 
7.2. Муфты неуправляемые 
...................................................................................................161 
7.3. Муфты сцепные (управляемые).....................................................................................167 
7.4. Муфты самоуправляемые 
...............................................................................................173 
7.5. Пример выбора и расчета зубчатой муфты ..................................................................175 
Глава 8. Проектирование корпусов редукторов .....................................................................176 
8.1. Проектирование основных конструктивных элементов .............................................176 
8.2. Конструирование вспомогательных элементов 
...........................................................184 
8.3. Расчеты на прочность корпусных деталей ...................................................................189 
 
 
Раздел III. Автоматизированное проектирование машин 
......................................................191 
Глава 9. Общие сведения об автоматизированном проектировании 
....................................193 
9.1. Организационные формы проектирования машин 
......................................................193 
9.2. Оптимизация проектных решений ................................................................................196 
9.3. Автоматизированное проектирование на базе САПР .................................................198 
Глава 10. Автоматизированное проектирование в среде распространенных САПР ..........204 
10.1. APM WinMachine ..........................................................................................................204 
10.2. MDESIGN* ....................................................................................................................216 
10.3. SolidWorks .....................................................................................................................223 
10.4. КОМПАС-3D 
.................................................................................................................228 
10.5. Программа «Привод-6» ................................................................................................233 
 
 
Раздел IV. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКТИВНЫХ МЕТОДОВ ОБУЧЕНИЯ 
.............................237 
Глава 11. Проблемные задачи при курсовом проектировании .............................................239 
11.1. Общие параметры привода ..........................................................................................239 
11.2. Зубчатые и червячные передачи 
..................................................................................241 
11.3. Валы ...............................................................................................................................244 
11.4. Подшипники ..................................................................................................................246 
11.5. Шпоночные, зубчатые (шлицевые) и штифтовые соединения ................................248 
11.6. Муфты ............................................................................................................................249 
11.7. Комплексные проблемные задачи 
...............................................................................250 
Глава 12. Задачи с элементами научных исследований (НИРС) ..........................................252 
12.1. Определение рациональных параметров цилиндрических зубчатых колес  
на основе исследования их нагрузочной способности 
.......................................................252 
12.2. Особенности расчета валов, ослабленных шпоночным пазом 
.................................253 
12.3. Разработка комплексной методики анализа прочности редуктора конвейера 
проходческого комбайна КПД в среде САПР APM WinMachine .....................................259 
 
 
Раздел V. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ...........265 
Глава 13. Основные правила и примеры оформления текстовой части проекта ................267 
Глава 14. Основные правила и примеры оформления графической части проекта ...........275 
14.1. Основные требования ЕСКД .......................................................................................275 
14.2. Правила простановки допусков и посадок .................................................................275 
14.3. Примеры оформления чертежей 
..................................................................................280 
4 

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ И РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ...............300 
 
ПРИЛОЖЕНИЯ .........................................................................................................................303 
Приложение П1. Кинематические схемы редукторов 
........................................................305 
Приложение П2. Условные обозначения элементов кинематических схем  
(ГОСТ 2.770-68) .....................................................................................................................308 
Приложение П3. Ориентировочные значения коэффициентов полезного действия  
и передаточного числа составляющих приводов 
................................................................310 
Приложение П4. Типы и основные параметры электродвигателей серии 4А 
.................311 
Приложение П5. Единый ряд передаточных чисел (ГОСТ 1285-66)................................317 
 
 
 
 
5 

 
 
 
ǩǩǬǫǬǴǯǬ 
 
Курсовым проектом по группе дисциплин «Детали машин», «Прикладная механика», «Основы конструирования», «Детали машин и основы 
конструирования» завершается этап изучения комплекса общеинженерных 
дисциплин. При выполнении курсового проекта на базе решения конкретной индивидуальной инженерной задачи – проектирование привода машины – закрепляются знания, которые получены при изучении теоретического курса. 
Основное содержание пособия опирается на курс лекций, который излагается в Донецком национальном техническом университете применительно к модели обучения общеинженерным дисциплинам, разработанной на 
кафедре «Основы проектирования машин». 
Главной особенностью указанной модели обучения общеинженерным 
дисциплинам является ее построение на основе методов активного обучения в 
сквозной интегрированной компьютерной среде высокотехнологического специализированного программного обеспечения, адаптированного к проведению учебного процесса. 
В процессе проектирования во время выполнения курсового проекта 
студент выполняет ролевую функцию проектировщика, конструктора проектного бюро и частично технолога машиностроительного завода. 
Для увеличения времени студента на творческой процесс проектирования 
привода машины и выполнения нескольких вариантов проекта с целью выбора 
оптимального варианта, стандартизированные расчеты (зубчатых передач, валов и т. п.) выполняются с использованием компьютерных технологий. 
Во время выполнения проекта студент учится самостоятельно обосновывать и принимать решение при решении проектно-конструкторских задач: 
x составлять расчетные схемы и выполнять расчеты на прочность типовых деталей машин; 
x использовать справочники, стандарты и нормали; 
x решать вопросы экономики, технологии изготовления деталей и монтажа узлов; 
x знакомиться с методами регулирования узлов и особенностями их 
эксплуатации; 
x выполнять проектирование привода в соответствии с требованиями 
Единой системы конструкторской документации (ЕСКД); 
x пользоваться программными продуктами компьютерных технологий 
систем автоматизированного проектирования. 
6 

Темой курсового проекта является расчет и проектирование приводов 
конвейеров, лебедок, подъемных кранов, металлорежущих станков и т. п. 
Полученные знания и опыт должны стать основой для последующего 
выполнения курсовых проектов по специальным дисциплинам, дипломного 
проектирования и дальнейшей самостоятельной работы на производстве. 
7 

 
 
 
 
 
 
ǷȇȎȋȌȒ, 
 
 
ǵǨȀǯǬǸǩǬǫǬǴǯȆ 
ǵDZǺǷǸǵǩǵdzǶǷǵǬDZǹǯǷǵǩǧǴǯǯ 
ǶǵǫǯǸǽǯǶDzǯǴǧdzǫǬǹǧDzǯdzǧǿǯǴ 
ǶǷǯDZDzǧǫǴǧȆdzǬǼǧǴǯDZǧ 
 
 
9