Детали машин и основы конструирования

 
 
  
 
 
А. М. Кравченко 
 
 
 
 
 
 
 
ДЕТАЛИ МАШИН 
И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ 
 
Учебник 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 
1 

УДК 621.81 
ББК 34.44 
 
К77 
 
 
 
Рецензенты: 
 
д-р техн. наук, профессор РВВДКУ Васильченков Василий Федорович; 
канд. техн. наук, профессор РВВДКУ Семеренко Иван Петрович 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Кравченко, А. М. 
К77  
Детали машин и основы конструирования : учебник / А. М. Кравченко. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 312 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1995-6 
 
Представлены сведения о типовых конструкциях деталей, сборочных единиц и 
узлов общемашиностроительного применения, используемых в военной автобронетанковой технике. Даны общие методы расчета и конструирования механических передач агрегатов машин. 
Для студентов, обучающихся по специальности 23.05.01 «Наземные транспортнотехнологические средства». Может быть полезно для технических работников, связанных с применением и обслуживанием автобронетанковой техники, а также соискателей 
ученых степеней. 
 
УДК 621.81 
ББК 34.44 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1995-6 
” Кравченко А. М., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
2 

 
 
СОДЕРЖАНИЕ 
 
Введение ......................................................................................................................  4 
 
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДЕТАЛЯХ МАШИН 
.....................................................  5 
1.1 Основные задачи и понятия. Классификация деталей машин 
.......................... 5  
1.2 Основные положения по конструированию и проектированию .................... 17 
1.3 Механические приводы. Редукторы .................................................................. 23 
1.4 Кинематический и силовой расчет механических приводов 
.......................... 36 
 
2 МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ........................................................................... 40  
2.1 Зубчатые передачи .............................................................................................  40 
2.2 Планетарные передачи 
........................................................................................ 70  
2.3 Червячные передачи  
........................................................................................... 83 
2.4 Ременные передачи 
.............................................................................................. 95 
2.5 Цепные передачи ............................................................................................... 124 
2.6 Винтовые передачи  .......................................................................................... 138 
 
3 СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН  
............................................................... 146 
3.1 Резьбовые соединения ...................................................................................... 146 
3.2 Сварные соединения ......................................................................................... 168 
3.3 Паяные соединения  .......................................................................................... 187 
3.4 Клеевые соединения 
.......................................................................................... 190 
3.5 Заклепочные соединения 
.................................................................................. 191 
3.6 Шпоночные соединения ................................................................................... 195 
3.7 Шлицевые (зубчатые) соединения 
................................................................... 204 
3.8 Соединения посадкой с натягом  ..................................................................... 211 
 
4 ДЕТАЛИ И СБОРОЧНЫЕ ЕДИНИЦЫ ПЕРЕДАЧ 
.......................................... 219  
4.1 Валы и оси 
.......................................................................................................... 219 
4.2 Подшипники качения 
........................................................................................ 239 
4.3 Подшипники скольжения ................................................................................. 263 
4.4 Муфты приводов ............................................................................................... 274 
 
Приложения ............................................................................................................. 300 
Список литературы  ................................................................................................ 311 
 
3 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Общеинженерная подготовка на завершающей стадии формируется в процессе изучения дисциплины «Детали машин и основы конструирования». Эта 
дисциплина является системообразующим курсом общепрофессиональных 
дисциплин и формирует навыки проектно-конструкторской деятельности и инженерную культуру будущего технического специалиста. Изучение дисциплины базируется на межпредметных связях, преемственности истории и современности.  
Практические навыки по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» базируются на знаниях и умениях, полученных обучаемыми в ходе 
практических и лабораторных занятий. Кроме того, особенно востребованным 
является уверенное владение современными информационными технологиями, 
в частности такими специализированными программными продуктами, как системы автоматизации проектных работ КОМПАС-3D, АРМ Win Machine или 
аналогичные. 
В книге систематизирован материал в соответствии с требованиями Федерального образовательного стандарта к содержанию дисциплины. Структура 
издания представляет собой максимально адаптированную к требованиям программы технического вуза оптимальную творческую компиляцию проверенных 
практикой современных теоретических положений по анализу конструкций и 
основ расчета элементов механических приводов общего назначения, соединений и типовых деталей машин.  
Издание может использоваться при изучении дисциплин «Техническая механика», «Военная автомобильная техника», «Двигатели ВАТ», «Ремонт и утилизация ВАТ», «Эксплуатация ВАТ», а также может быть полезно соискателям 
ученых степеней по техническим наукам. 
Все пожелания по совершенствованию данного материала с благодарностью принимаются автором по адресу kam62ru@mail.ru. 
4 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДЕТАЛЯХ МАШИН 
 
1.1 Основные задачи и понятия. Классификация деталей машин 
 
Задачи дисциплины: 
- сформировать знания о типовых конструкциях деталей, сборочных единиц и узлов общемашиностроительного применения, используемые в военной 
автобронетанковой технике; 
- овладеть общими методами расчета и конструирования механических передач агрегатов машин; 
- привить умения в конструировании с учетом требований надежности, 
безопасности, технологичности, экономичности и экологичности, в том числе и 
с применением современного программного обеспечения; 
- развивать творческие конструкторские способности будущих инженеров 
по специальности. 
 
Объектом изучения дисциплины являются типовые детали, сборочные 
единицы и узлы составных частей машин, агрегатов, механических приводов, 
механических передач, узлов и сборочных единиц изделий общемашиностроительного применения (рисунок 1.1), наиболее часто встречающиеся в конструкциях автобронетанковой техники, средствах ее обслуживания и ремонта. 
Предметом изучения дисциплины являются конструкция деталей, сборочных единиц и узлов, теоретические и практические основы построения конструкции, в основе которых лежат методы и способы расчета их основных конструктивных свойств, а также практический опыт конструирования. 
Конструирование (от лат. construo – строю, создаю), процесс создания модели, машины, сооружения, технологии с выполнением проектов (от латинского projectus – брошенный вперед, выступающий, выдающийся вперёд). Конструирование представляет собой творческий поиск оптимального варианта 
структурного синтеза механизма (машины), материалов, форм и размеров деталей, а также установление взаимосвязи различных элементов для реализации 
требований технического задания с учетом достижений науки и техники и возможностей промышленности. 
Конструкция – это совокупность параметров и свойств изделия, которые 
определяются устройством, массой, геометрическими размерами и формами, 
свойствами материала, способами обработки и упрочнения, способами установки, крепления  и др., что всецело определяется его назначением и той ролью, которая ей отведена в совокупности с другими деталями  проектируемых 
изделий, которые в машиностроении называют машиной, агрегатом, механизмом, механическими передачами, механическим приводом, узлом, сборочной 
единицей, деталью. Конструкцию можно определить как материальное образование любого рода, предназначенное для того, чтобы выдерживать нагрузки. 
Машина (лат. machina – механизм, устройство, конструкция, от др.-греч. 
ȝȘȤĮȞȒ – двигать) – изделие, совершающее механические движения и предназначенное для преобразования энергии, материалов и информации с целью об5 

легчения или замены физического труда человека и повышения эффективности 
его деятельности. Любая машина в целом состоит из двигателя, передаточного 
устройства, исполнительного устройства (рабочего органа) и системы (органов) 
управления (рисунок 1.2) [10]. 
 
 
 
Рисунок 1.1 – Классификация изделий машиностроения  
 
 
 
Рисунок 1.2 – Структура машины (транспортной) 
6 

Классификация машин представлена на рисунке 1.3. 
 
 
 
Рисунок 1.3 – Классификация машин 
 
Энергетические машины служат для преобразования энергии из одного 
вида в другой: двигатели, электрогенераторы, стартеры, компрессоры, турбины, 
холодильные машины и др. Рабочие машины подразделяются на две группы: 
технологические и транспортные. Транспортные машины используют для перемещения личного состава или/и грузов: транспортные средства (автомобильная техника, летательные аппараты, суда), конвейеры, вентиляторы, насосы, 
грузоподъемные средства и др. Технологические машины предназначены для 
выполнения рабочих процессов производства, связанных с выпуском готовой 
продукции (станки для обработки материалов, текстильные, полиграфические, 
сельскохозяйственные, землеройные и другие машины). Информационные машины служат для преобразования информации. К ним относятся средства вычислительной техники, в которых имеются подвижные элементы, например, 
накопители HDD (винчестеры). Специальные машины служат для выполнения 
специфических задач, возлагаемых на них человеком. К ним, в частности, относятся боевые машины (комплексы), способные выполнять несколько различных 
функций. 
Рабочие машины приводятся в движение машинами-двигателями, которые 
являются преобразователями тепловой, электрической и других видов энергии 
в механическую энергию. Двигатель соединяют с рабочей машиной, как правило, через передаточный механизм (трансмиссию).  
7 

Двигатель и рабочая машина, соединенные для выполнения определенной 
полезной работы, образуют машинный агрегат (турбогенератор, состоящий из 
турбины и генератора, насосная установка, состоящая из двигателя и насоса). 
Агрегат (от лат. aggrego – присоединяю) – часть машины, представляющая законченное целое или совокупность нескольких механизмов и сборочных единиц, соединенных в одно целое для совместной работы, и обладающая свойством взаимозаменяемости. 
Механизм (от греч. ȝȘȤĮȞȒ mechané – машина) – система деталей и сборочных единиц, предназначенных для преобразования одного вида движения в 
другое (рисунок 1.4).  
Например: кривошипно-шатунный механизм (КШМ) поршневого ДВС 
преобразует поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала и наоборот; газораспределительный механизм (ГРМ) поршневого ДВС преобразует вращательное движение коленчатого вала в поступательное движение клапанов. Более подробно о механизмах изложено в курсе «Теория механизмов и машин» [10]. 
Механический привод – устройство, состоящее из источника энергии, передаточного механизма, аппаратуры управления и приводящее в движение рабочий орган. 
Механические передачи – механизмы, позволяющие передавать и преобразовывать энергию движения двигателя исполнительному органу машины. 
Узел – совокупность деталей, которая может выполнять определенную 
функцию в изделиях одного назначения только совместно с другими составными частями. 
Все вышеперечисленные понятия объединяют в обобщенное, которое 
называют сборочной единицей. Сборочная единица – изделие, составные части 
которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе 
сборочными операциями (свинчиванием, сочленением, клепкой, сваркой, пайкой, опрессовкой, развальцовкой, склеиванием, сшивкой, укладкой и т. п.). К 
сборочным единицам также относятся совокупности сборочных единиц и (или) 
деталей, имеющих общее функциональное назначение и совместно устанавливаемых на предприятии-изготовителе в другой сборочной единице, например: 
автомобиль, сварной корпус МТ-ЛБ, двигатель, главная передача, редуктор, 
подшипник качения, вал в сборе с подшипниками и зубчатыми колесами, муфта, топливный насос и др., или совместно уложенных в укладочные средства 
(коробку, футляр), например: электрооборудование автомобиля, замок зажигания и ключи и др.  
Деталь (от франц. detail – подробность) – изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала, без применения сборочных операций. Например, болт, шпонка, зубчатое колесо, лист рессоры, пружина, литой 
корпус, валик из одного куска металла. 
 
8 

Рисунок 1.4 – Классификация механизмов 
 
 
 
 

 
 
Деталь как изделие машиностроения стоит в центре объекта изучения дисциплины. Номенклатура (от лат. nomenclatura – роспись имен, перечень, перечень, список) деталей машиностроения чрезвычайно велика, например в автомобиле КамАЗ–5310 около 11000 наименований деталей и сборочных единиц. 
Каждая деталь имеет общие и отличительные признаки, знания о которых используются на практике. 
В учебной литературе принят упрощенный подход к классификации деталей и сборочных единиц, при этом объекты классификации относят к изделиям 
общего и специального назначения, что является весьма условным. 
Деталями и сборочными единицами общего назначения, которые изучаются в данном курсе, называют такие, которые встречаются во всех типах машин 
(болты, валы, подшипники, зубчатые колеса, муфты приводов и др.). В технике 
они составляют подавляющее большинство, многие из них являются стандартными (крепежные изделия, приводные ремни и цепи, подшипники качения и 
др.). Все другие детали, встречающиеся только в одном или ограниченном типах машин (винты водометных движителей, турбины систем наддува, форсунки 
топливных систем, лопатки колес гидромеханических передач и др.), относят  
к деталям специального назначения и изучают в специальных курсах (рису- 
нок 1.5).  
 
 
 
Рисунок 1.5 – Классификация деталей машин 
 
Детали и сборочные единицы общего назначения условно можно разделить на группы (рисунок 1.6): 
- детали и сборочные единицы, предназначенные для преобразования и передачи движения и энергии от одной части машины к другой, – это механические передачи: зубчатые, червячные, ременные, цепные, фрикционные и другие 
(рисунок 1.7); 
10