Детали машин - часть 3

 

 
 

3  Определить передаточное число привода и разбить его по ступеням передач (прил. 2, 4), рассчи-

тать угловые скорости и вращающие моменты на каждом валу привода. 

4  Рассчитать все передачи, входящие в кинематическую схему привода. Проектировочный расчет 

передач закончить определением основных геометрических параметров с  выполнением эскизной ком-
поновки деталей редуктора (желательно на миллиметровой бумаге и в масштабе 1:1). Эскизная компо-
новка позволит увидеть недостатки расчета и выбора геометрических параметров колес и найти пути их 
устранения. Изменяя материал зубчатых или червячных колес и технологию их изготовления, уточняя и 
изменяя значения расчетных коэффициентов и передаточных чисел соответствующих ступеней, путем 
повторных расчетов можно добиться лучшей конструкции рассчитываемых передач. 

5  После  определения  всех  геометрических  размеров  рассчитываемых  передач  вычислить  усилия, 

действующие в этих передачах. 

6  Произвести ориентировочный расчет валов, предварительно выбрать подшипники, определить 
размеры элементов корпуса, стенок, фланцев и пр. 
7  Выполнить эскизную компоновку основных деталей редуктора (желательно в масштабе 1:1 и на 
миллиметровой бумаге). При этом вычертить в зацеплении все рассчитанные передачи, валы, под-
шипниковые узлы, размещенные в стенках корпуса, детали, необходимые для предотвращения или 
ограничения осевого перемещения зубчатых или червячных колес на валах, и установить по реко-
мендациям учебных пособий или по конструктивным соображениям соответствующие зазоры между 
торцами передач и внутренней стенкой корпуса, а также между двумя соседними передачами, нахо-
дящимися на одном валу. Эскизная компоновка позволяет определить ориентировочное расстояние 
между опорными подшипниками валов (между серединами подшипников) для составления расчет-
ной схемы. 
8  Составить расчетные схемы валов, определить суммарные реакции их опор, рассчитать и подоб-
рать окончательно подшипники, сделать проверочный расчет валов на статическую прочность и вы-
носливость по опасным сечениям. По окончательно принятым диаметрам валов произвести подбор 
шпонок по сечению (длина их принимается по ширине зубчатых колес) и их проверку на срез и смя-
тие. 

9  Выполнить  сборочный  чертеж  проектируемого  узла  (редуктора,  коробки  скоростей  и  т.п.)  в 

двух-трех проекциях с соблюдением всех требований в соответствии с ГОСТ. В чертеже должны быть 
отражены также вопросы смазки подшипников и зубьев передач. 

10 Разработать  рабочие  чертежи  деталей  проектируемого  узла  (редуктора,  коробки  скоростей  и 

т.п.). Детали указаны в задании. 

11 Разработать сборочный чертеж узла, который указан в задании (рама, муфта и т.д.). 
12 Вычертить общий вид привода в двух или трех проекциях. 
13 Оформить полностью расчетно-пояснительную записку. 
13 После проверки преподавателем проект допускается к защите при положительной рецензии. При 

отрицательной рецензии проект возвращается на исправление. 

 

1.3 КИНЕМАТИЧЕСКИЕ И СИЛОВЫЕ РАСЧЕТЫ ПРИВОДА 

 

После подбора электродвигателя, определения мощности ведущего вала привода Р

вщ

 и его угловой 

скорости 

ω

вщ

 или частоты вращения n

вш

 вычисляется передаточное число привода по формуле 

,

или

ω

ω

вм

вщ

вм

вщ

n

n

u

u

=

=

 

где 

ω

вм

 и n

вм

 – угловая скорость и частота вращения ведомого вала соответственно. 

Вычисление делается с точностью до второго знака после запятой. Далее производится разбивка это-
го передаточного числа на передаточные числа отдельных передач привода по формуле 

u = u

1

 u

2

 … u

k

, 

где u

1

 – передаточное число первой передачи; u

2

 – передаточное число второй передачи и т.д.; k – число 

передач. 

При разбивке общего передаточного числа привода на передаточные числа отдельных его передач 

можно руководствоваться прил. 2 и 4. 

 

 
 

После принятия значений частных передаточных чисел отдельных видов передач производятся ки-

нематические и силовые расчеты привода. Расчет следует вести от электродвигателя, т.е. от ведущего 
вала к ведомому, следующим образом: 

• для первого вала: мощность Р

1

 = Р

вщ

 = Р

дв

, частота вращения       n

1 

= n

вщ

 = n

дв

, угловая скорость 

ω

1

 

= 

ω

вщ

 = 

ω

дв

, вращающий момент        Т

1

 = Т

вщ

 = Т

дв

, Т

1

 = Р

1

/

ω

1

; 

• для второго вала: Р

2

 = Р

1

 

η

1

, n

2

 = n

1

/u

1

, 

ω

2

 = 

ω

1

/u

1

, T

2

 = P

2

/

ω

2

.  

Для следующих валов привода вычисления производятся аналогичным образом. Здесь вращающие 

моменты вычисляются в Н

⋅м, мощность – в Вт, угловые скорости – в рад/с, частота вращения – в мин

-1

. 

Иногда  в  заданиях  к  проектам  машин  данными  к  проектированию  приводов  служат: 1) окружное 

усилие F

t

 в Н; 2) окружная скорость v в м/с; 3) диаметр исполнительного звена D в м. 

Тогда мощность ведомого вала  Р

вм

 определяется по формуле 

v

вм

t

F

P

=

, 

где 

2

/

v

вм

D

ω

=

. 

При  расчете  привода  машины  с  заданным  графиком  нагрузки  общее  календарное  время  работы 

привода t, (ч), определяется по формуле 

t = 24 K

сут

 365 K

год

 L, 

где K

сут

 – коэффициент нагрузки в сутки по часам; K

год

 – коэффициент нагрузки в году по дням; L – срок 

службы в годах. 

Кратковременные перегрузки, в том числе и пусковые, если суммарная продолжительность их дейст-
вия составляет не более трех процентов суммарного рабочего времени, при расчетах деталей машин 
на усталостную прочность не учитываются. 

При ступенчатом графике нагрузки привода за расчетную нагрузку принимается максимальная ра-

бочая нагрузка. Однако в этом случае при расчете зубьев зубчатых и червячных колес на усталостную 
прочность  необходим  проверочный  расчет  их  на  статическую  прочность  при  кратковременных  пере-
грузках. 

Для коробок передач предварительно определяется число кинематических и силовых потоков или 

цепей  (по  заданному  числу  скоростей).  Далее  каждая  цепь  рассчитывается  по  аналогии  с  вышеприве-
денным методом для редукторов. 

В  кинематических  цепях  привода  вместе  с  редукторами  возможно  использование  вариаторов.  В 

этом случае вначале разрабатывается или подбирается редуктор, передаточное число которого опреде-
ляется в зависимости от направления регулирования скорости в вариаторе по следующим соотношени-
ям: 

1) симметричное регулирование 

min

вм

max

вм

дв

р

n

n

n

U

=

; 

2) регулирование на замедление 

max

вм

дв

р

n

n

U

=

; 

3) регулирование на ускорение 

min

вм

дв

р

n

n

U

=

, 

где n

вм max

 и n

вм min

 максимальная и минимальная частота вращения для ведомого вала привода соответ-

ственно. 

 

1.4   Защита курсового проекта 

 

Студент  допускается  к  защите  курсового  проекта,  если  преподавателем  подписаны  все  чертежи, 

расчетно-пояснительная записка и дано положительное заключение (рецензия). Защиту курсового про-
екта принимает комиссия, состоящая из двух-трех преподавателей, один из которых является руководи-
телем  проекта  или  рецензентом. Если  в  результате  защиты  выяснилось,  что  проект  выполнен  несамо-
стоятельно, то он снимается с защиты и студенту выдается новое задание. 

Студент, получивший за курсовой проект неудовлетворительную оценку, продолжает дополнитель-

но  работать  над  проектом  или  же  вы-полняет  новое  задание  по  решению  комиссии.  Курсовой  проект 
оценивается дифференцированной оценкой. 

 

 
 

В  процессе  защиты  проекта  студент  должен  уметь  объяснить  методику  расчетов,  выполненных  в 

процессе проектирования, знать назначение и работу всех деталей и узлов, определение действующих 
сил,  напряжений  в  деталях,  а  также  объяснить  конструкцию  разработанных  им  механизмов  и  узлов. 
Кроме того, необходимо сделать критический анализ разработанных конструкций, указать их достоин-
ства  и  недостатки,  сравнить  с  другими  аналогичными  устройствами  и  возможными  решениями,  рас-
смотреть сборку и регулировку узлов, обеспечение смазки трущихся деталей. 

При защите курсового проекта по деталям машин нужно давать четкие ответы на такие вопросы, как 

определение действительных напряжений в различных сечениях вала, характер износа зубьев зубчатых 
и червячных колес, распределение напряжений в шпоночных и шлицевых, зубчатых соединениях, осо-
бенности расчета подшипников качения на динамическую грузоподъемность, обоснование выбора ма-
териала деталей, допусков и посадок, шероховатостей поверхности, обоснование выбора принятых ко-
эффициентов запаса прочности и т.д. 

После защиты проект сдается на хранение в архив кафедры. 
 

2   ЗАДАНИЯ К КУРСОВЫМ ПРОЕКТАМ И РАБОТАМ 

 
Предложено 11 заданий всех типов проектов, каждое из которых содержит 10 вариантов. Для вы-

полнения проекта или работы студентам заочного отделения обязательным является то задание, которое 
соответствует  последней  цифре  шифра  студента,  и  тот  вариант  этого  задания,  который  соответствует 
предпоследней цифре шифра студента. Например, студент, имеющий шифр 385382, должен выполнить 
восьмой вариант второго задания. Если последняя цифра шифра нуль, то студент должен выполнить де-
сятое задание. Если предпоследняя цифра шифра нуль, то студент должен выполнять десятый вариант 
задания. Числовые значения к заданиям на проекты могут быть заменены на другие преподавателями, 
руководящими проектированием. Студенты заочного отделения должны брать цифры для мощности и 
окружного усилия по строке «а». 

Задание к проекту по деталям машин предназначено для студентов механических и машинострои-

тельных  специальностей,  изучающих  курсы  «Детали  машин», «Детали  машин  и  подъемно-
транспортные  машины».  Объем  графической  части – четыре  листа  чертежей  формата  А1.  Объем  рас-
четно-пояснительной записки 30 – 50 страниц рукописного текста. 

Студентам как дневного, так и заочного отделений рекомендуется выполнять курсовой проект с ис-

пользованием ЭВМ. На консультации представляются этапы проектирования в электронном или распе-
чатанном варианте. При этом допускается уменьшение масштаба чертежа или расчетной схемы. На за-
щиту и хранение представляется распечатанный вариант курсового проекта, выполненный в соответст-
вии с существующими стандартами. 

 
Задание 1.  Спроектировать  привод  к  вертикальному  валу  цепного  конвейера  по  схеме  (рис. 6) с 

графиком нагрузки, данным на рисунке. Мощность на этом валу Р

4

 и угловая скорость вращения его 

ω

4

, 

приведены в табл. 2. 

Представить расчетно-пояснительную записку с полным расчетом привода и четыре листа чертежей 
(формата A1): 1) общего вида привода; 2) ведущего вала конической зубчатой передачи с шестерней 
и опорами; 3) червячно-цилиндрического редуктора; 4) рабочих чертежей деталей редуктора – осно-
вания корпуса, ведомого зубчатого колеса и его вала. 

 

 
 

Рис. 6   Схема привода и график нагрузки 

 

Таблица 2 

 

Варианты 

ВЕЛИ-

ЧИНА 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

8 

9 

10 

а  5  5,2  5,4  5,6 5,8  6  6,2 6,4 6,6 6,8

б  7  7,2  7,4  7,6 7,8  8,0  8,2 8,4 8,6 8,8

Р

4

, 

кВт 

в  9  9,2  9,4  9,6 9,8  10  10,2 10,4 10,6 10,8

ω

4

, рад/с  0,3

π 0,4π 0,5π 0,6π 0,7π 0,8π 0,9π 0,9π 0,8π 0,7π

Задание 2.  Спроектировать  привод  к  цепному  конвейеру  по  схеме  (рис. 7) с  графиком  нагрузки, 

данным на рисунке. Окружное усилие на тяговой звездочке F

t 

, окружная скорость этой звездочки v, шаг 

цепи t и число зубьев звездочки z приведены в табл. 3. 

Представить расчетно-пояснительную записку с полным расчетом привода и четыре листа чертежей 
(формата A1): 1) общего вида привода; 2) рамы; 3) редуктора; 4) рабочих чертежей деталей редукто-
ра – основания корпуса, червячного колеса и его вала. 

 

 

Рис. 7   Схема привода и график нагрузки 

 

Таблица 3 

 

Варианты 

Величи-

на 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

8 

9 

10