Прикладная механика. Лабораторно-практические работы

 
 
 
 
 
 
Э. П. Левченко, О. А. Левченко, А. Т. Павленко 
 
 
 
 
 
 
ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА 
 
ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ 
 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 

УДК 621.81/.01 
ББК 34.4 
Л38 
 
 
 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой автомобильного 
транспорта ФГБОУ ПО ЛНР «ЛНУ им. В. Даля» (г. Луганск) Т. Н. Замота; 
кандидат экономических наук, заведующий кафедрой технологии 
и организации машиностроительного производства ФГБОУ ВО «Донбасский 
государственный технический университет» (г. Алчевск) А. М. Зинченко  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Левченко, Э. П. 
Л38  
Прикладная механика. Лабораторно-практические работы : учебное 
пособие / Э. П. Левченко, О. А. Левченко, А. Т. Павленко. – Москва ; 
Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 152 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-2121-8 
 
Приведены основные необходимые теоретические сведения и порядок выполнения 
лабораторно-практических занятий по дисциплине «Прикладная механика», а также 
для дисциплин «Детали машин» и «Теория механизмов и машин». 
Для студентов, изучающих прикладную механику, детали машин и теорию 
механизмов и машин. 
 
УДК 621.81/.01 
ББК 34.4 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-2121-8 
© Левченко Э. П., Левченко О. А., Павленко А. Т., 2024 
 
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
ВВЕДЕНИЕ 
................................................................................................................. 6 
1. ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ВИДОВ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ 
.......... 7 
1.1. Цель работы ...................................................................................................... 7 
1.2. Основные теоретические сведения 
................................................................. 7 
1.3. Краткая характеристика основных типов подшипников качения ............ 11 
1.4. Установка подшипников качения на валу ................................................... 15 
1.5. Примеры обозначения подшипников 
........................................................... 17 
1.6. Порядок выполнения работы ........................................................................ 17 
1.7. Контрольные вопросы ................................................................................... 18 
1.8. Содержание отчёта 
......................................................................................... 18 
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗУБЧАТЫХ  
КОЛЕС С ПОМОЩЬЮ ИНСТРУМЕНТОВ..................................................... 20 
2.1. Цель работы .................................................................................................... 20 
2.2. Основные теоретические сведения 
............................................................... 20 
2.3. Порядок выполнения работы ........................................................................ 21 
2.4. Порядок выполнения работы ........................................................................ 25 
2.5. Контрольные вопросы ................................................................................... 25 
2.6. Содержание отчёта 
......................................................................................... 26 
3. ИЗУЧЕНИЕ РЕЗЬБ 
............................................................................................. 27 
3.1. Цель работы .................................................................................................... 27 
3.2. Основные параметры резьбы ........................................................................ 27 
3.3. Классификация резьб ..................................................................................... 29 
3.4. Основные типы резьб 
..................................................................................... 33 
3.5. Резьбовые детали 
............................................................................................ 40 
3.6. Точность и прочность резьб .......................................................................... 45 
3.7. Способы нарезания резьб и измерительные инструменты ........................ 47 
3.8. Контрольные вопросы ................................................................................... 49 
3.9. Содержание отчёта 
......................................................................................... 50 
4. ИЗУЧЕНИЕ ШПОНОЧНЫХ И ЗУБЧАТЫХ (ШЛИЦЕВЫХ) 
СОЕДИНЕНИЙ ....................................................................................................... 51 
4.1. Цель работы .................................................................................................... 51 
4.2. Описание конструкций шпоночных соединений 
........................................ 51 
4.3. Описание конструкции зубчатых (шлицевых) соединений 
....................... 55 
4.4. Порядок выполнения работы ........................................................................ 58 
4.4.1. Исследование шпоночных соединений .................................................. 58 
4.4.2. Исследование шлицевых соединений 
..................................................... 59 
4.4.3. Рекомендации по общему ходу работы .................................................. 60 
4.5. Контрольные вопросы ................................................................................... 60 
4.6. Содержание отчёта 
......................................................................................... 61 
5. ИЗУЧЕНИЕ ТИПОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ НАИБОЛЕЕ 
РАСПРОСТРАНЕННЫХ РЕДУКТОРОВ ......................................................... 63 
5.1. Цель работы .................................................................................................... 63 
5.2. Основные теоретические сведения 
............................................................... 63 
3 
 

5.2.1. Общие сведения ........................................................................................ 63 
5.2.2. Устройство редуктора .............................................................................. 68 
5.2.3. Смазка редуктора ...................................................................................... 70 
5.2.4. Условные обозначения редукторов 
......................................................... 70 
5.3. Порядок выполнения работы ........................................................................ 71 
5.4. Контрольные вопросы ................................................................................... 74 
5.5. Содержание отчёта 
......................................................................................... 75 
6. ПОСТРОЕНИЕ ЭКОЛЬВЕНТНЫХ ПРОФИЛЕЙ ЗУБЬЕВ  
МЕТОДОМ ОБКАТА ............................................................................................. 76 
6.1. Цель работы .................................................................................................... 76 
6.2. Основные теоретические сведения 
............................................................... 76 
6.3. Порядок выполнения работы ........................................................................ 82 
6.4. Контрольные вопросы ................................................................................... 83 
6.5. Содержание отчёта 
......................................................................................... 84 
7. ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ  
ОСНОВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ МУФТ 
............................................................. 86 
7.1. Цель работы .................................................................................................... 86 
7.2. Общие сведения 
.............................................................................................. 86 
7.3. Классификация муфт ..................................................................................... 88 
7.4. Устройство и принцип действия основных типов муфт ............................ 89 
7.5. Порядок выполнения работы ...................................................................... 103 
7.6. Контрольные вопросы ................................................................................. 104 
7.7. Содержание отчёта 
....................................................................................... 104 
8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ ТЯГОВОЙ  
СПОСОБНОСТИ РЕМЕННЫХ ПЕРЕДАЧ .................................................... 106 
8.1. Цель работы .................................................................................................. 106 
8.2. Общие сведения 
............................................................................................ 106 
8.3. Описание экспериментальной установки .................................................. 110 
8.4. Порядок выполнения работы ...................................................................... 112 
8.5. Контрольные вопросы ................................................................................. 113 
8.6. Содержание отчёта 
....................................................................................... 114 
9. ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЧЕРВЯЧНОГО РЕДУКТОРА ............... 115 
9.1. Цель работы .................................................................................................. 115 
9.2. Основные теоретические сведения 
............................................................. 115 
9.2.1. Общие сведения ...................................................................................... 115 
9.2.2. Особенности и основные параметры червячных передач .................. 116 
9.2.3. Особенности конструкций червячных редукторов ............................. 119 
9.2.4. Регулирование червячного редуктора .................................................. 122 
9.2.5. Условные обозначения червячных редукторов ................................... 124 
9.3. Порядок выполнения работы ...................................................................... 124 
9.4. Контрольные вопросы ................................................................................. 126 
9.5. Содержание отчёта 
....................................................................................... 127 
10. СТАТИЧЕСКАЯ БАЛАНСИРОВКА РОТОРА ........................................ 129 
10.1. Цель работы ................................................................................................ 129 
10.2. Основные теоретические сведения 
........................................................... 129 
4 
 

10.2.1. Описание статической балансировки ротора 
..................................... 129 
10.2.2. Суть статической балансировки 
.......................................................... 130 
10.2.3. Описание балансировочного стенда ................................................... 133 
10.3. Порядок выполнения работы .................................................................... 135 
10.4. Контрольные вопросы ............................................................................... 136 
10.5. Содержание отчёта 
..................................................................................... 136 
11. СТАТИЧЕСКАЯ И ДИНАМИЧЕСКАЯ БАЛАНСИРОВКА  
РОТОРА С ИЗВЕСТНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ 
НЕУРАВНОВЕШЕННЫХ МАСС ..................................................................... 137 
11.1. Цель работы ................................................................................................ 137 
11.2. Основные положения 
................................................................................. 137 
11.2.1. Необходимость уравновешивания вращающихся деталей .............. 137 
11.2.2. Виды неуравновешенности вращающихся звеньев .......................... 140 
11.2.3. Статическое уравновешивание ротора ............................................... 141 
11.2.4. Динамическое уравновешивание ротора 
............................................ 142 
11.3. Описание лабораторной установки ТММ-35М ...................................... 143 
11.4. Теоретические сведения ............................................................................ 144 
11.5. Пример выполнения работы 
...................................................................... 145 
11.6. Задания на выполнение работы ................................................................ 147 
11.7. Порядок выполнения работы .................................................................... 147 
11.8. Контрольные вопросы ............................................................................... 148 
11.9. Содержание отчёта 
..................................................................................... 148 
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК ......................................................................................... 149 
 
 
 
5 
 

ВВЕДЕНИЕ 
Дисциплина «Прикладная механика» формирует знания об основных механизмах, машинах деталях и узлах, используемых в современном промышленном комплексе страны, разъёмных и неразъёмных соединениях, методах их 
изучения, анализе работы, а также лабораторных исследованиях, в соответствии с образовательным стандартом высшего профессионального образования. 
Прикладная механика, по существу, включает в себя базовые сведения  
о подшипниках качения, зубчатых колёсах и методах их измерений изготовления, устройстве основных типов цилиндрических и червячных редукторов, 
уравновешивании длинного ротора и статической балансировке вращающихся 
деталей, резьбовых соединениях; ременных передачах и резьбовых соединений, 
широко используемых в подавляющем количестве машин и механизмов, эксплуатируемых людьми в процессе их трудовой деятельности. 
Данное учебное пособие включает в себя методические рекомендации  
к работам, дающие возможность студентам расширить и закрепить усвоенные 
ранее теоретические сведения на основе получения дополнительного практического опыта и приобретения навыков решения предложенных задач в широком 
аспекте с применением конкретно выполняемых заданий на основе широко 
распространённых повсеместно применяемых популярных методик исследования различных параметров деталей машин и механизмов. 
6 
 

1. ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ВИДОВ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ 
1.1. Цель работы 
Цель и основные задачи лабораторно-практической работы – получение непосредственного представления об устройстве, основных типах и методах установки на валах подшипников качения. 
В процессе подготовки студент должен изучить разделы курса «Прикладная механика», касающиеся выполнения данной работы, по учебникам, рекомендуемым в разделе «Рекомендованная литература», а также по конспектам 
лекций. 
Пользуясь данным теоретическим пособием, студент должен: 
1. Уяснить цель работы, её содержание и порядок выполнения. 
2. Выписать в тетрадь теоретические сведения. 
3. Подготовить бланк отчёта по форме, представленной в конце раздела 1. 
а) указать цель работы; 
б) выполнить необходимые эскизы; 
в) представить пояснительные надписи. 
4. Выписать в тетрадь контрольные вопросы, приведенные в конце методических указаний и подготовить ответы на эти вопросы. 
Приборы и принадлежности – набор подшипников; штангенциркуль; 
карандаш чертёжный; циркуль; линейка. 
1.2. Основные теоретические сведения 
Опоры вращающихся валов называются подшипниками. Подшипники 
служат для поддержания разных деталей, вращающихся на валах. По виду трения различают: подшипники скольжения и подшипники качения. 
В подшипниках качения используется трение качения благодаря установке шариков или роликов между опорными поверхностями оси или вала  
и подшипника. По сравнению с подшипниками скольжения подшипники качения имеют следующие преимущества: 
- низкий коэффициент трения; 
- большую грузоподъёмность при меньшей ширине подшипника; 
- незначительные затраты смазочных материалов; 
- взаимозаменяемость; 
- простоту монтажа, ухода и обслуживания. 
Недостатки: 
- значительно меньшая долговечность при больших частотах вращения  
и при больших нагрузках; 
- ограниченная способность воспринимать ударные нагрузки; 
- большие внешние диаметры по сравнению с подшипниками качения. 
В большинстве случаев подшипники качения (рис. 1.1) состоят из наружного и внутреннего кольца с дорожками качения (исключением являются упор7 
 

ные подшипники), между которыми размешены тела качения (шарики или 
ролики), разделённые сепаратором. 
 
 
 
Рисунок 1.1 – Устройство подшипника качения 
 
Сепаратор также удерживает тела качения в собранном состоянии на 
определённом расстоянии друг от друга, что важно при монтаже, демонтаже  
и хранении подшипников качения. В роликовых подшипниках сепаратор 
направляет тела качения, этим предупреждаются возможные возникающие перекосы, вызывающие резкое увеличение затрат на трение, а иногда и заклинивание подшипника. В некоторых случаях для уменьшения радиальных размеров 
одно или оба кольца подшипника могут отсутствовать; в этих случаях тела качения перемещаются непосредственно по канавкам вала или корпуса. 
По форме тел качения (рис. 1.2) подшипники делятся на шариковые  
и роликовые. 
Ролики могут быть: 
- цилиндрические короткие; 
- цилиндрические длинные; 
- витые; 
- игольчатые; 
- бочкообразные; 
- конические. 
 
 
 
Рисунок 1.2 – Виды тел качения 
8 
 

По числу рядов качения подшипники качения разделяют на: 
- однорядные; 
- двухрядные; 
- четырёхрядные. 
По способу компенсации перекосов валов подшипники качения подразделяют на: 
- самоустанавливающиеся; 
- несамоустанавливающиеся.  
По виду воспринимаемой нагрузки подшипники бывают: 
- радиальные (воспринимают нагрузку в окружном направлении); 
- упорные (воспринимают нагрузку в направлении оси вала); 
- радиально-упорные (воспринимают большую нагрузку в окружном 
направлении, а меньшую нагрузку в осевом направлении); 
- упорно-радиальные (воспринимают большие нагрузки в осевом направлении, а меньшую нагрузку в окружном направлении). 
Маркировка подшипников качения отображает основные параметры  
и конструктивные особенности подшипников. Обозначения наносят на торец 
колец подшипников в виде цифр, например, 308. Также на подшипнике могут 
быть нанесены Обозначения в виде сочетания букв и цифр, например, 5 ГПЗ 
(пятый головной подшипниковый завод), обозначающие завод, где подшипник 
был изготовлен. 
Первые две цифры, справа налево, обозначают внутренний диаметр подшипника. 
Для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм эти две цифры следует умножить на 5, чтобы получить фактический внутренний диаметр  
в миллиметрах. 
Однако, для подшипников с диаметром до 20 мм приняты такие обозначения, приведенные в таблице 1.1. 
 
Таблица 1.1 – Обозначения и внутренний диаметр подшипника 
Маркировка подшипника 
00 
01 
02 
03 
Фактический диаметр, мм 
10 
12 
15 
17 
 
Третья цифра справа указывает серию подшипника по диаметральным 
размерам и ширине: 
0 – особо лёгкая серия; 
1 – лёгкая серия; 
2 – средняя серия; 
3 – тяжёлая серия; 
4 – лёгкая широкая серия; 
5 – средняя широкая серия. 
Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника. 
0 – радиальный шариковый однорядный (РШО) ГОСТ 8338–75; 
1 – радиальный 
шариковый 
двухрядный 
сферический 
(РШДС)  
ГОСТ 28428-90; 
9 
 

– радиальный с короткими цилиндрическими роликами (РКЦР)  
ГОСТ 8328-75; 
3 – радиальный двухрядный сферический с бочкообразными роликами 
(РДСБР) ГОСТ 5721-75; 
4 – радиальный роликовый с длинными цилиндрическими роликами  
и игольчатый (РРДЦР) ГОСТ 4657-71; 
5 – радиальный, с витыми роликами (РВР); 
6 – радиально-упорный однорядный шариковый (РУШ) ГОСТ 831-75; 
7 – роликовый конический (РК) ГОСТ 27365-87; 
8 – упорный шариковый (УШ) ГОСТ 7872-89. 
Пятая и шестая цифры справа характеризуют конструктивные особенности подшипника (подшипник с канавкой на внутреннем кольце, с защитными 
шайбами, с упорным бортом на внешнем кольце и т. д.). 
Седьмая цифра справа обозначает серию подшипника по ширине. 
На рисунке 1.3 показаны относительные размеры подшипников некоторых серий и ширин при одном и том же внутреннем диаметре (подшипники 
изображены упрощённо в соответствии с ГОСТ 2.420-69). Принцип образования и обозначения размерных серий (сочетаний серий диаметров и ширин) 
подшипников качения стандартизован. 
 
 
 
Рисунок 1.3 – Принцип образования серий длин и ширин 
 
Кроме указанных на рисунке 1.3 существуют серии сверхлёгкая, а также 
(в зависимости от ширины) особо узкая, узкая и особо широкая. Подшипники 
разных серий отличаются размерами колец, тел качения и нагрузочной способностью. 
Подшипники качения стандартизованы и в массовых количествах в большом диапазоне типоразмеров с наружным диаметром от 2 мм до 2,8 м и массой 
от долей грамма до нескольких тонн выпускаются специализированными заводами. Их изготовляют из высокопрочных подшипниковых сталей с термической обработкой (типа ШХ), обеспечивающих высокую твёрдость. 
10