Детали машин. Основы теории, расчета и конструирования

ДЕТАЛИ МАШИН
ОСНОВЫ ТЕОРИИ, 
РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ
В.П. Олофинская
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Рекомендовано 
Учебно-методическим советом 
среднего профессионального образования 
в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся 
по направлениям подготовки 15.02.08 «Технология машиностроения» 
и 15.02.07 «Автоматизация технологических процессов 
и производств (по отраслям)»
Москва
ИНФРА-М
2026

УДК 621.81(075.32)
ББК 34.44я723
 
О55
Олофинская В.П.
О55  
Детали машин. Основы теории, расчета и конструирования : учебное 
пособие / В.П. Олофинская. — Москва : ИНФРА-М, 2026. — 72 с. — 
(Среднее профессиональное образование).
ISBN 978-5-16-021147-3 (print)
ISBN 978-5-16-108887-6 (online)
В учебном пособии изложены основы теории, расчета и конструирования деталей и сборочных единиц машин и механизмов общего назначения.
Для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования.
УДК 621.81(075.32)
ББК 34.44я723
Р е ц е н з е н т ы:
И.Н. Сафонова — председатель комиссии общетехнических дисциплин (Королёвский колледж космического машиностроения); 
Е.М. Соломатина — преподаватель технической механики (Колледж 
Русского университета инноваций)
ISBN 978-5-16-021147-3 (print)
ISBN 978-5-16-108887-6 (online)
© Олофинская В.П., 2016
© ФОРУМ, 2016

Предисловие
Пособие составлено в соответствии с программой дисциплины
«Детали машин» для студентов технических специальностей средних
специальных образовательных учреждений. Оно освещает ряд вопро#
сов теории, расчета и конструирования деталей и сборочных единиц
общего назначения, применяемых в большинстве машин.
Пособие имеет целью ознакомить студентов с основами конст#
руирования деталей и механизмов общего применения, которые мо#
гут им встретиться в их практической деятельности.
В пособии основное внимание уделено рассмотрению физиче#
ских основ и особенностей работы деталей машин, требованиям к
ним, способам выполнения этих требований и применению деталей
машин в технике. Представлены примеры расчетов на прочность и
выбора стандартных деталей и сборочных единиц (крепежных дета#
лей, подшипников и муфт).
Методы расчета изложены по возможности доступно, расчетные
формулы даны без сложных математических выводов или с сокраще#
ниями. В каждом разделе приведена оценка передач. Пояснения со#
провождаются простыми схемами и чертежами, что позволяет понять
принципы работы и расчета деталей.
Сведения, необходимые для выполнения расчетов, и справочные
данные можно найти в учебном пособии В.П. Олофинской «Детали
машин» (М.: ФОРУМ, 2012).
В пособии принята единая система физических единиц, при этом
размеры выражены в миллиметрах (мм), а моменты — в Ньютонах на
метр (Н⋅м). В формулах вращающие моменты обозначены Т, изги#
бающие и крутящие — М.
Пособие является полезным, а в некоторых случаях и достаточ#
ным для студентов, желающих ознакомиться с курсом «Детали ма#
шин» самостоятельно или при подготовке к экзамену.

Введение
Курс «Детали машин» посвящен изучению основ расчета и конст#
руирования деталей и сборочных единиц (узлов) общего назначения.
Деталь — часть машины, изготовленная из одного материала без
применения сборочных операций.
Сборочная единица — изделие, состоящее из деталей, соединенных
между собой с помощью сборочных операций.
Узлом называют сборочную единицу, состоящую из деталей,
имеющих общее функциональное назначение.
Деталями и сборочными единицами общего назначения являются
такие изделия машиностроения, которые используются во многих ти#
пах машин и механизмов (крепежные детали, валы, зубчатые колеса,
приводные ремни, цепи, подшипники, муфты и др.).
Эти изделия изготавливают в массовых количествах на специали#
зированных заводах, большинство из них стандартизировано.
При изучении основ расчета и конструирования деталей общего
назначения учитываются: качество выбираемого материала, условия
и режим работы, необходимый ресурс машины.
Основное качество машины — работоспособность.
Работоспособность — состояние деталей и сборочных единиц,
при котором они способны выполнять заданные функции с установ#
ленными документацией параметрами.
Критериями работоспособности деталей являются прочность, же#
сткость, износостойкость, теплостойкость, коррозионная стойкость,
виброустойчивость.
Основным критерием является прочность — способность не раз#
рушаться под нагрузкой. Разрушение деталей может произойти под
действием статической нагрузки или в результате длительного воз#
действия на них переменных напряжений.
Детали машин часто имеют сложную геометрическую форму, ра#
ботают при различных режимах нагружения, в различных условиях.

Для того чтобы решить техническую задачу, в инженерных расче#
тах реальные конструкции заменяют расчетной схемой, при этом рас#
чет на прочность становится приближенным. При конструировании
необходимо учесть реальные условия работы и имеющиеся наработки.
Поэтому при расчетах часто применяют различные приближен#
ные и эмпирические формулы, в которые введены полученные опыт#
ным путем поправочные коэффициенты, учитывающие качество ис#
пользованных материалов и существующие требования к машине.
Для систематизации изучаемого материала и упрощения его изу#
чения обычно курс «Детали машин» делят на три основных раздела:
• механические передачи;
• детали и узлы передач;
• соединения деталей машин.
Введение
5

1.
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
Механической передачей, или передачей, называют механизм, пе#
редающий энергию от двигателя к рабочим органам машины с одно#
временным преобразованием параметров движения (скоростей, сил,
моментов).
Основные причины применения передач в машинах:
• требуемые скорости рабочих органов машины часто не совпада#
ют со скростями стандартных двигателей;
• скорости рабочих органов машины необходимо регулировать в
процессе работы;
• большинство рабочих органов машин должно работать при ма#
лых скоростях и обеспечить большие вращающие моменты, а
высокооборотные двигатели экономичнее;
• в машинах иногда требуется прерывистое поступательное дви#
жение, а двигатели чаще изготовляют для равномерного враща#
тельного движения.
Основные кинематические и силовые соотношения в передачах
Передаточное отношение
i = ω
ω
1
2
,
где ω1 — скорость ведущего шкива (колеса), рад/ с;
ω2 — скорость ведомого шкива (колеса).
Часто используется понятие передаточного числа u:
u = ωmax /ωmin.
Передачи с u > 1 называют редукторами, с u < 1 — мультипликато#
рами.

Коэффициент полезного действия передачи:
η = P
P
полезн
затрач
,
где Р — мощность механизма, кВт; P = Tω;
Т — вращающий момент на валу механизма, Н⋅м.
Классификация передач
По принципу передачи движения: передачи трением (рис. 1.1, а, б, в, з)
и передачи зацеплением (рис. 1.1, г, д, е, ж).
Внутри каждой группы существуют передачи непосредственным
контактом и передачи гибкой связью, ременные и цепные (рис. 1.1,
з, ж).
По взаимному расположению валов: передачи с параллельными ва#
лами (цилиндрические, рис. 1.1, г), передачи с пересекающимися
осями валов (конические, рис. 1.1, д), передачи со скрещивающимися
валами (червячные, рис. 1.1,е), цилиндрические с винтовым зубом,
гипоидные.
По характеру передаточного числа: с постоянным передаточным
числом и с бесступенчатым регулированием передаточного числа (ва#
риаторы (рис. 1.1, в)).
1. Механические передачи
7
Рис. 1.1. Кинематические схемы механических передач:
а — цилиндрическая фрикционная передача; б — коническая фрикционная пере#
дача; в — фрикционный вариатор: г — цилиндрическся зубчатая передача; д — ко#
ническая зубчатая передача; е — червячная передача; ж — цепная передача; з — ре#
менная передача; 1 — ролик; 2 — ведомый диск;

В передачах с бесступенчатым регулированием скорости (вариа#
торах) основным кинематическим параметром является диапазон ре(
гулирования Д:
Д = umax /umin.
При необходимости значительного изменения скорости исполь#
зуют многоступенчатые передачи.
Ступенью в передаче считают передачу одной парой колес, одним
ремнем или одной цепью.
На рис. 1.2 представлены двухступенчатые передачи. Нумерация
ступеней и колес начинается от двигателя.
Для многоступенчатой передачи общее передаточное число опре#
деляется по формуле
uобщ = u1u2u3 ... un.
Общий КПД передачи
ηобщ = η1η2 ... ηn.
Для передачи на рис. 1.3 можно записать:
u1 = z2 /z1;
u2 = z4 /z3;
uобщ = u1u2;
ωвых = ωвх / uобщ.
8
1. Механические передачи
Рис. 1.2. Схемы двухступенчатых приводов:
а — ременная передача и цилиндрический редуктор; б — коническая передача и
цилиндрический редуктор; в — двухступенчатая цилиндрическая передача; г — ци#
линдрический редуктор и цепная передача; 1, 3 — ведущие звенья; 2, 4 — ведомые
звенья

Мощности на валах:
Р2 = Р1η1; Р3 = Р2η2.
Вращающие моменты:
T2 = T1u1η1; T3 = T2u2η2.
1. Механические передачи
9
Рис. 1.3. Схема двухступенчатой передачи

2.
ФРИКЦИОННЫЕ ПЕРЕДАЧИ
И ВАРИАТОРЫ
Принцип работы передачи
Фрикционная передача — передача, в которой движение передает#
ся силами трения.
Простейшая передача этого типа состоит из двух катков (шки#
вов), прижатых друг к другу силой Q. Сила прижатия может созда#
ваться собственным весом катков, рычагами, пружинами или специ#
альными устройствами (рис. 2.1).
Теоретически передаточное число такой передачи равно:
u = ω1 /ω2 = D2 /D1,
где D1 и D2 — диаметры катков (шкивов).
Для передачи вращающего момента Т1 необходимо обеспечить
силу прижатия шкивов
Q = 2KT1 / fD1,
где К — коэффициент запаса сцепления; f — коэффициент трения,
величина меньше единицы.
Рис. 2.1. Цилиндрическая фрикционная передача:
ω1, T1 — скорость и вращающий момент на ведущем шкиве; ω2, T2 — скорость и
вращающий момент на ведомом шкиве; Ft — окружная сила; Ff — сила трения;
Q — сила прижатия шкивов