Конструирование механических приводов, узлов и деталей

 
 
 
 
 
О. А. Чихачева, Ю. И. Бровкина, А. Г. Пахомова 
 
 
 
 
 
 
 
 
КОНСТРУИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ, 
УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ 
  
 
 
Учебное пособие 
для студентов всех машиностроительных специальностей 
и направлений подготовки всех форм обучения 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2025 

 
УДК 621.86 
ББК 34.5 
Ч-71 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Чихачева, О. А. 
Ч-71   
Конструирование механических приводов, узлов и деталей : учебное 
пособие / О. А. Чихачева, Ю. И. Бровкина, А. Г. Пахомова. – Москва ; 
Вологда : Инфра-Инженерия, 2025. – 236 с. : ил., табл.  
ISBN 978-5-9729-2639-8 
 
Изложены порядок действий и подход к решению практических вопросов при выполне- 
нии курсового проекта по дисциплине с традиционным названием «Детали машин и основы 
конструирования» в полном объеме. Рассмотрены вопросы по выполнению монтажных чертежей приводов, в том числе схемы подбора различных редукторов как готовое изделие 
по каталогу, конструирование корпусов редукторов цилиндрических схем, червячных редук- 
торов и типичных узлов, проработка элементов корпуса. Представлены необходимые спра- 
вочные материалы, примеры чертежей, монтажных редукторов, рабочие чертежи деталей, примеры комбинированных предохранительных муфт. Материал подобран так, что им удобно 
пользоваться при выполнении курсового проекта по курсу «Детали машин и основы конструи- 
рования». По каждому разделу приведены вопросы для самоконтроля, которые способствуют 
лучшему усвоению материала. 
Для студентов, изучающих дисциплины «Детали машин и основы конструирования»,  
«Основы проектирования деталей и узлов машин», «Основы анализа и расчета деталей технических систем». 
 
УДК 621.86 
ББК 34.5 
 
 
ISBN 978-5-9729-2639-8 
” Чихачева О. А., Бровкина Ю. И., Пахомова А. Г., 2025 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2025 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2025 

 
ÎÃËÀÂËÅÍÈÅ 
 
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................................. 6 
 
1. ПЛАН РАБОТЫ. ЧАСТЬ 1 ................................................................................................. 7 
 
2. ОБЩИЙ РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ..................................................... 8 
2.1. Порядок выполнения расчетно-графической работы .................................................... 8 
2.1.1. Разбивка передаточных чисел по ступеням привода ............................................ 11 
2.1.2. Частота вращения приводного вала ........................................................................ 12 
2.2. Подбор электродвигателя. Общее передаточное число 
и его разбивка по ступеням. Подбор параметров редуктора ............................................. 13 
2.2.1. Примеры разбивки по ступеням .............................................................................. 13 
2.3. Кинематический и силовой расчет механических характеристик. 
Подбор редуктора. «Таблица по валам» .............................................................................. 14 
2.3.1. Кинематический и силовой расчет механизма по валам ...................................... 15 
2.3.2. Определение кинематических и силовых параметров привода ........................... 16 
2.4. Порядок выполнения расчетно-графической работы .................................................. 19 
2.4.1. Выбор электродвигателя .......................................................................................... 19 
2.4.2. Примеры компоновки ............................................................................................... 22 
2.5. Пример выполнения задания. Таблица эл. двигателей ............................................... 25 
2.5.1. Определение частоты вращения приводного вала транспортера ........................ 26 
2.5.2. Выбор электродвигателя, определение общего передаточного 
отношения и его разбивка по ступеням ............................................................................ 26 
2.6. Схемы редукторов ........................................................................................................... 31 
2.6.1. Одноступенчатый цилиндрический ........................................................................ 31 
2.6.2. Двухступенчатый цилиндрический ........................................................................ 32 
2.6.3. Шевронный редуктор ............................................................................................... 34 
2.6.4. Двухступенчатый цилиндрический соосный редуктор ........................................ 35 
2.6.5. Коническо-цилиндрический редуктор ................................................................... 36 
2.6.6. Червячный редуктор ................................................................................................. 38 
2.6.7. Цилиндро-червячный редуктор ............................................................................... 40 
2.6.8. Червячно-цилиндрический редуктор ...................................................................... 40 
2.6.9. Планетарные редукторы .......................................................................................... 41 
2.7. Высокомоментные двигатели с повышенным пусковым моментом ......................... 45 
2.8. Особенности расчета привода механизма  
со ступенчатым регулированием скорости ......................................................................... 46 
2.9. Особенности расчета привода с вариатором ................................................................ 46 
2.10. Особенности общего расчета привода для промышленных роботов ...................... 49 
Контрольные вопросы. Часть 2 ............................................................................................. 52 
 
3. КОНСТРУИРОВАНИЕ РЕДУКТОРОВ ......................................................................... 54 
3.1. Порядок выполнения расчетно-графической работы .................................................. 54 
3.2. План работы. Часть 3 ...................................................................................................... 55 

 
3.3. Эскиз зацепления ............................................................................................................ 57 
3.3.1. Эскиз зацепления для цилиндрического редуктора .............................................. 57 
3.3.2. Эскиз зацепления для червячного редуктора ........................................................ 61 
3.3.3. Определение размеров вала ..................................................................................... 61 
3.4. Подбор и расчет шпонки ................................................................................................ 68 
3.5. Элементы валов – ступеньки, проточки, выступы ...................................................... 71 
3.6. Атрибуты корпуса ........................................................................................................... 74 
3.7. Крышки подшипников .................................................................................................... 77 
3.8. Неразъемный корпус червячного редуктора ................................................................ 79 
3.9. Разнообразие форм и типов конструкций редукторов.  
Оценка качества конструкций .............................................................................................. 86 
3.10. Размеры и посадки ........................................................................................................ 90 
3.11. Спецификация ............................................................................................................... 94 
3.12. Надписи на чертеже ...................................................................................................... 95 
3.13. Порядок оформления расчетно-графической работы ............................................... 96 
3.14. Расчетные схемы валов ................................................................................................. 96 
Контрольные вопросы. Часть 3 ........................................................................................... 100 
 
4. РАБОЧИЕ ЧЕРТЕЖИ ДЕТАЛЕЙ. ОФОРМЛЕНИЕ И ПРИМЕРЫ ...................... 102 
4.1. Основные правила оформления рабочих чертежей ................................................... 102 
4.2. План работы. Часть 4 .................................................................................................... 103 
4.3. Правила простановки размеров ................................................................................... 103 
4.3.1. Предельные отклонения размеров ........................................................................ 104 
4.3.2. Обозначение базовых осей и поверхностей ......................................................... 105 
4.4. Отклонения формы. Таблица допусков. Пример ....................................................... 106 
4.5. Оформление таблиц для зубонарезания ..................................................................... 109 
4.6. Предельное отклонение формы, для типовых деталей ............................................. 112 
4.7. Шероховатость поверхности. Термическая обработка ............................................. 118 
4.8. Технические условия и оформление ........................................................................... 122 
4.9. Примеры чертежей типовых деталей .......................................................................... 123 
4.9.1. Вал тихоходный ...................................................................................................... 123 
4.9.2. Вал-шестерня .......................................................................................................... 127 
4.9.3. Вал-червяк ............................................................................................................... 130 
4.9.4. Зубчатые и червячные колеса ................................................................................ 130 
4.9.5. Крышки .................................................................................................................... 136 
4.9.6. Стакан, втулка ......................................................................................................... 139 
Контрольные вопросы. Часть 4 ........................................................................................... 140 
 
5. КОМБИНИРОВАННЫЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ МУФТЫ .............................. 142 
5.1. План работы. Часть 5 .................................................................................................... 144 
5.2. Подбор муфт. Упругие компенсирующие муфты ..................................................... 144 
5.3. Упругие компенсирующие муфты .............................................................................. 147 
5.3.1. Муфта с резиновой звездочкой ............................................................................. 148 
5.4. Жесткие компенсирующие муфты .............................................................................. 151 

 
5.4.1. Зубчатая муфта ........................................................................................................ 151 
5.4.2. Муфта цепная .......................................................................................................... 153 
5.4.3. Муфты с пакетом пластин ..................................................................................... 154 
5.4.4. Муфты со стальными стержнями .......................................................................... 156 
5.5. Предохранительные муфты.......................................................................................... 158 
5.5.1. Фрикционно-дисковая муфта ................................................................................ 159 
5.5.2. Пример 1. Расчет дисковой предохранительной фрикционной муфты ............ 163 
5.5.3. Замыкающие устройства разных конструкций .................................................... 167 
5.5.4. Центробежная муфта .............................................................................................. 171 
5.5.5. Муфты свободного хода (обгонные) .................................................................... 171 
5.6. Примеры комбинированных муфт .............................................................................. 172 
5.7. Примеры расчета комбинированных муфт ................................................................ 184 
Контрольные вопросы. Часть 5 ........................................................................................... 189 
 
6. МОНТАЖНЫЕ ЧЕРТЕЖИ ПРИВОДОВ. 
РАМЫ И ЛИТЫЕ ПЛИТЫ  ................................................................................................ 190 
6.1. План работы. Часть 6 .................................................................................................... 190 
6.2. Схемы монтажных чертежей ....................................................................................... 191 
6.3. Приводной вал транспортера ....................................................................................... 196 
6.4. Конструкция приводов со сварными рамами ............................................................. 199 
6.5. Литые плиты. Особенности конструкции ................................................................... 201 
6.6. Сварные рамы ................................................................................................................ 205 
6.7. Сварные рамы головной секции транспортера .......................................................... 211 
6.8. Регулировка цепных и ременных передач в приводах.  
Крепление к фундаменту ..................................................................................................... 214 
6.8.1. Цепные передачи .................................................................................................... 214 
6.8.2. Ременные передачи. Натяжные устройства ......................................................... 216 
6.8.3. Крепление сварных рам и литых плит к фундаменту ......................................... 219 
6.9. Надписи. Техническая характеристика ....................................................................... 221 
6.9.1. Техническая характеристика ................................................................................. 221 
6.9.2. Технические условия на сборку ............................................................................ 221 
6.10. Примеры выполнения монтажных чертежей ........................................................... 224 
6.11. Порядок выполнения и оформления расчетно-графической работы (РГР) .......... 231 
Контрольные вопросы. Часть 6 ........................................................................................... 232 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................................................... 234 
 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ......................................................... 235 
 
 

 
ÂÂÅÄÅÍÈÅ 
 
Наиболее часто встречающиеся темы для курсовых проектов, курсовых 
и расчетно-графических работ по дисциплинам «Техническая механика», «Детали машин», «Основы конструирования» и другие, имеющие раздел «Детали 
машин и основы конструирования» – это привод ленточного или цепного транспортера (конвейера), разработка общего вида которого составляет содержание 
обязательного заключительного чертежа графической части любого проекта. 
Привод транспортера – это пример достаточно широко распространенного компактного самостоятельного механизма. 
В процессе выполнения курсовой работы улучшается конструкторская 
подготовка будущих инженеров, что является необходимым и важным этапом 
подготовки специалистов в технических вузах, при этом развивается техническая грамотность и умение читать чертежи. 
Решения, принимаемые при общем расчете привода, вырабатывают навыки 
решения многовариантных задач, навыки производить широкий обзор возможных схем, сравнивать, анализировать и принимать обоснованные решения.    
В данной работе рассматривается выполнение монтажного чертежа привода по результатам расчетов, который показывает полную компоновку всего 
привода, т. е. электродвигатель, редуктор и приводной вал транспортера, соединяющие их муфты или дополнительные передачи, ременные или цепные, необходимые устройства для их регулировки, смонтированные на своей раме или 
фундаментной плите, совместно с головной частью рамы транспортера – начального участка рамы конвейера (три проекции). Конструкции литых плит и сварных рам могут быть очень разными, здесь показаны общие подходы к их раз- 
работке и некоторые примеры, обеспечивающие их технологичность и функ- 
циональность.  
Монтажный чертеж является итоговым этапом всей работы. 
Для выполнения итогового монтажного чертежа необходимо провести 
большую подготовительную работу в несколько этапов. 
 
 
 

 
1.  ÏËÀÍ ÐÀÁÎÒÛ. ×ÀÑÒÜ 1 
 
За основу берется структура схемы в задании – вид сверху (план расположения, по правилам черчения это 2-я проекция). 
1. Сначала составляется эскизный проект, ориентируясь на типовую конструкцию и размеры, полученные расчетами. 
2. Техническая проработка: уточнение размеров, уже учитывая конкретные 
размеры деталей, зазоры, комплектующие, параметры, взятые по стандартам, 
условия и нормы технологии изготовления (литье, механическая обработка 
и т. д.) и многое другое. 
3. Для составления первичной компоновки схемы необходимо подгото- 
вить и «собрать» размеры всех ее составляющих узлов. Чертеж выполняется 
в масштабе М1:5.    
4. Размеры электродвигателя берутся из каталога. Надо отметить, что каталоги электродвигателей содержат два типа таблиц: таблицы с силовой ха- 
рактеристикой, а именно, мощность, моменты, частоты вращения, и другие 
таблицы – все размеры, внешний вид. 
 
 
 

 
2.  ÎÁÙÈÉ ÐÀÑ×ÅÒ ÌÅÕÀÍÈ×ÅÑÊÈÕ ÏÐÈÂÎÄΠ
 
План работы. Раздел 2 
 
1. Изучить схему всего привода в задании.    
2. Изобразить схему привода из бланка задания и обозначить номера валов. 
Обязательно вал двигателя – это вал № 1 и далее по порядку приводной вал 
транспортера – это последний по номеру вал. 
3. Изобразить «таблицу по валам» строго в соответствии со схемой задания, обозначить ременную передачу при ее наличии (если она есть) или муфту, 
передачи в редукторе (цилиндрическая, зубчатая или червячная), далее или 
муфта, или цепная передача (как в задании). Число валов и их номера должны 
соответствовать схеме привода. 
4. Начать расчет привода, подбор двигателя и параметров редуктора (мощность или момент и передаточное число). Для этого передаточные числа брать 
по каталогу на редуктора (Г. Н. Краузе) или по ГОСТу, в зависимости от за- 
дания. Результаты расчета занести в «таблицу по валам» (сам расчет выполнять 
отдельно для четырех исполнений электродвигателей).  
5. Перечислить окончательно выбранный вариант двигателя, редуктора, 
муфты, данные для расчета ременной или цепной передач. 
6. Произвести расчет коэффициентов нагружения по блоку нагружения, 
необходимых для дальнейших расчетов. 
7. Оформить, как раздел, расчетно-пояснительную записку по ЕСКД. 
Далее, из соображений компоновки, по заданной схеме, определяются передаточные отношения и характер движения, намечаются кинематическая схема, 
тип редуктора и при необходимости дополнительные передачи (цепная, ременная, открытая зубчатая или вариатор). 
 
2.1. Ïîðÿäîê âûïîëíåíèÿ ðàñ÷åòíî-ãðàôè÷åñêîé ðàáîòû 
 
Из курса теории машин и механизмов (ТММ) известно, что: 
࢏ – передаточное отношение равно отношению частоты вращения ݊ଵ – 
ведущего и ݊ଶ – ведомого вала передачи: 
 
݅= ݊ଵ
݊ଶ
 
 

 
࢛ – передаточное число для передачи равно отношению большего диаметра к меньшему (или чисел зубьев) вне зависимости, от того, какой вал ведущий ݑ=
ௗమ
ௗభ, для редуктора ݅= ݑ (понижающая) и для мультипликатора (повышающая) ݅=
ଵ
௨ . 
݀ଵ – делительный диаметр ведущего колеса, 
݀ଶ – делительный диаметр ведомого колеса. 
Стандартные передаточные числа ࢛ для отдельных зубчатых пар по ГОСТ 
2185-76 (табл. 2.1). Стандартные передаточные числа ݑ для отдельных червячных пар по ГОСТ 2144-76 (1-й ряд и 2-й ряд) (табл. 2.2).  
 
Таблица 2.1 
Стандартные передаточные числа u для отдельных зубчатых пар  
по ГОСТ 2185-76 
1,6 
1,8 
2 
2,24 2,5 
2,8 
3,15 3,55 4 4,5 
5 
5,6 6,3 7,1 8 
9 
10 11,6 12,5 
14 
16 
18 
20 
22,5 25 28 31,5 40 50 56 
63 
 
Таблица 2.2 
Стандартные передаточные числа u для отдельных червячных пар 
по ГОСТ 2144-76 (1-й ряд, и 2-й ряд) 
8 
10 
12,5 
16 
20 
25 
31,5 
40 
50 
63 
80 
9 
11,2 
12,5 
14 
18 
18 
22,4 
28 
35,5 
45 
56 
 
Варианты курсовых заданий распространены трех видов (рис. 2.1, а, б, в). 
1. Для вариантов заданий, в которых редуктор рассчитывается и разрабатывается, тогда сборочный чертеж выполняется по этим расчетам, передаточные 
числа назначают по ГОСТ 2185-76 или ГОСТ 2144-76. 
2. Для вариантов заданий, в которых редукторы выбирают по каталогу 
и передаточные числа назначают, соответственно, по каталогу на выбранный 
редуктор. 
При подборе готовых стандартных редукторов по каталогам (редукторы 
Г. Н. Краузе) передаточные числа не назначают, а выбирают из каталога для уже 
выбранного конкретного редуктора, подходящего по мощности. 
Реальные стандартные серийные редуктора часто имеют передаточные 
числа, отличающиеся от приведенных стандартных примерно на 4 . 
 
 

 
в 
Рис. 2.1. Типовые схемы заданий 
 
Стандартные серийные редукторы подбирают по каталогу по двум параметрам – мощности и передаточному числу с учетом режима работы (частоты 
вращения и загруженности ПВ , для транспортеров – обычно режим работы 
непрерывный). 
Для входящих в схему привода ременных или цепных передач передаточное число назначают, исходя из общей компоновки, на них нет стандарта. 
Стандартные редукторы по Г. Н. Краузе «Редукторы»: 
1. Цилиндрические одноступенчатые, типа ГО (ГО – горизонтальные 
одноступенчатые) которые выполняются с передаточными числами ݑ = 3,95; 5,6; 
8,9. Передаваемая мощность, в зависимости от исполнения меняется в диапазоне  
ГО-I: ܲ= 2,3 … 4,5 ˍʑ˕, 
ГО-II: ܲ= 8,0 … 3,4 ˍʑ˕. 
2. Редуктор типа РЦ1-150A в зависимости от исполнения  
ݑ= 8,0:  ܲ= 2,8 … 6,5 ˍʑ˕, 
ݑ= 6,61:  ܲ= 3,8 … 8,9 ˍʑ˕. 
3. Редуктор двухступенчатый РМ-250 в зависимости от исполнения и 
частоты вращения входного вала 
ݑ= 8,23;  15,75;  12,64;  10,23; 
ܲ= 1,4 … 5,6 ˍʑ˕. 
4. Червячные редуктора типа РЧ, РЧН, РЧП в зависимости от исполнения и частоты вращения входного вала 
РЧ-3   ݑ = 17; 34   P = 1,84…2,47 кВт; 
РЧ-3,5    ݑ = 24; 48   P = 2,2…1,84 кВт; 
РЧ-120   ݑ = 10,33; 15,5; 19,5; 31; 39   P = 3,99…1,47 кВт; 
РЧН-180   ݑ = 12,33; 18,5; 37; 51   P = 11…3,68 кВт.