Основы конструирования. Журнал лабораторных работ

Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное бюджетное образовательное
 учреждение высшего профессионального образования 
«Московский педагогический государственный университет»

А. Н. Орлова

ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

ЖУРНАЛ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Учебно-методическое пособие

Рекомендовано к печати кафедрой машиноведения

факультета технологии и предпринимательства МПГУ

МПГУ

Москва

2012

УДК 658(075.8) 
ББК 30.2я73
         О664

О664   Орлова А. Н. Основы конструирования. Журнал лабораторных работ. – М.: МПГУ, 2012. – 60 с.

В работе приведены описания лабораторных работ и краткие теоретические сведения к разделу «Зубчатые передачи» учебной программы
по дисциплине «Основы конструирования» машиноведческого цикла
дисциплин. Тематика лабораторных работ охватывает разделы, посвященные методам нарезки зубчатых колес, определению кинематических
характеристик наиболее распространенных зубчатых передач.
Учебно-методические требования к порядку выполнения лабораторных работ и предъявлению отчета материалов выполнены в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом по
направлению «Педагогическое образование» и согласуются с программой обучения по данной дисциплине, утвержденной УМУ МПГУ.
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов факультета технологии и предпринимательства, обучающихся на бакалавров по направлениям: 
– педагогическое образование – 050100. Профили: «Технология», 
«Технология и информатика»;
– информационные системы и технологии – 230400.62. Профиль: 
«Информационные системы в образовании»;
– инноватика – 222000.

ISBN 978-5-7042-2358-0

© МПГУ, 2012 
© Издательство «Прометей», 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Памятка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Зубчатые передачи. Общая характеристика 

       зубчатых передач . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Лабораторная работа № 1. Вычерчивание профиля 

       зубчатых колес . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Лабораторная работа № 2. Определение параметров 

       цилиндрической прямозубой передачи . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Лабораторная работа № 3. Определение параметров 

       цилиндрической косозубой передачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Лабораторная работа № 4. Определение параметров

       конической прямозубой передачи  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Лабораторная работа № 5. Определение параметров 

       червячной передачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Рекомендуемая литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

ПАМЯТКА

Структура учебного пособия и характер заданий лабораторного практикума соответствуют принципам и порядку изложения 
учебного материала в лекционном курсе, а также рекомендованных студентам в учебниках по Основам конструирования (Деталям машин) (см. список рекомендованной литературы).
Лабораторный практикум предусматривает выполнение лабораторных работ с применением натурных образцов редукторов и 
лабораторных установок.
Это позволяет студентам ознакомится с:
— конструктивным исполнением открытых и закрытых передач;
— конструктивными особенностями расположения одноступенчатого и многоступенчатого сопряженных зубчатых колес в 
корпусе редуктора;
— кинематическими характеристиками передач и другими.
Лабораторный практикум позволяет смоделировать:
— изготовление эвольвентных зубчатых колес методом обкатки;
— исправление (корригирование) зубчатых колес методом 
смещения зуборезного инструмента.
Кроме того, лабораторный практикум позволяет экспериментально проверить справедливость расчетных формул для определения кинематических характеристик зубчатых и червячных передач.

В первую часть лабораторного практикума включены следующие работы:
Лабораторная работа № 1. Вычерчивание профиля зубчатых 
колес.
Лабораторная работа № 2. Определение параметров цилиндрической прямозубой передачи.

Лабораторная работа № 3. Определение параметров цилиндрической косозубой передачи.
Лабораторная работа № 4. Определение параметров конической прямозубой передачи.
Лабораторная работа № 5. Определение параметров червячной передачи.

Лабораторные работы выполняются студентами в процессе 
занятий бригадами по 2—3 человека под руководством преподавателя.
График последовательного выполнения лабораторных работ 
составлен в соответствии с изучаемым студентами теоретическим 
материалом и решением задач по курсу в течение одного семестра.
Защита лабораторных работ проводится на специально отведенном для этого занятии.

График выполнения лабораторных работ.

Неделя 

семестра

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

Дата

№ лаб.

работы

Зачет

На выполнение и оформление лабораторной работы отводится 2 академических часа (одно занятие).
К выполнению лабораторной работы допускаются студенты 
теоретически подготовленные и при наличии у них настоящего 
«Журнала лабораторных работ».
Контроль за ходом аттестации студентов в процессе выполнения лабораторных работ заносится в табл.

Лабораторные
работы

Допуск (дата)
Выполнение 
(дата)
Защита (дата)

план
факт
план
факт
план
факт

1. Вычерчивание профиля зубчатых колес

2. Определение параметров 
цилиндрической прямозубой передачи

3. Определение параметров 
цилиндрической косозубой передачи

4. Определение параметров конической 
прямозубой передачи

5. Определение параметров 
червячной 
передачи

Студенты, ознакомившиеся с правилами подготовки, выполнения, оформления и защиты лабораторных работ, должны поставить свою подпись.

«____»__________201_г. 
Студент(ка)_________________
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
              Ф.И.О.

ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Общая характеристика зубчатых передач

В современном машиностроении и приборостроении наиболее распространенным типом механических передач являются 
зубчатые. Зубчатые передачи предназначены для передачи движения с соответствующим изменением угловой скорости (момента) 
по величине и направлению. В этих передачах движение передается с помощью зацепления пары зубчатых колес.

Классификация зубчатых передач и колес

1. В зависимости от принципа действия, зубчатые передачи — 
это передачи зацеплением, работающие в результате возникновения давления между зубьями.
2. В зависимости от взаимного расположения осей колес:
— цилиндрические — с параллельными осям; 
— конические — с пересекающимися осями;
— винтовые — со скрещивающимися осями.
3. В зависимости от расположения зубьев относительно образующих колес:
— прямозубые;
— косозубые;
— шевронные;
— с круговыми зубьями.
4. В зависимости от формы бокового профиля зуба передачи 
бывают:
— эвольвентные;
— циклоидальные;
— круговые (с зацеплением Новикова).

5. В зависимости от взаимного расположения колес зубчатые 
передачи бывают:
— внешнего зацепления;
— внутреннего зацепления.
6. В зависимости от конструктивного исполнения различают:
— открытые зубчатые передачи;
— закрытые зубчатые передачи.
7. В зависимости от числа ступеней зубчатые передачи бывают:
— одноступенчатые;
— многоступенчатые.
8. В зависимости от характера движения валов различают:
— простые зубчатые передачи;
— планетарные зубчатые передачи.

Достоинства зубчатых передач

1. Высокая надежность работы в широком диапазоне нагрузок 
и скоростей.
2. Постоянство передаточного числа.
3. Большая долговечность.
4. Высокий КПД (до 0,97—0,99 для одной пары колес).
5. Малые габариты по сравнению с другими видами передач 
при равных условиях. 
6. Сравнительно малые нагрузки на валы и подшипники.
7. Простота обслуживания.

Недостатки зубчатых передач

1. Относительно высокие требования к точности изготовления и монтажа.
2. Шум при больших скоростях.
3. Относительно высокие требования к точности изготовления и монтажа.

4. Плохие амортизирующие свойства (проявляются при динамических нагрузках).
5. Невозможность бесступенчатого изменения передаточного 
числа.

Лабораторная работа № 1

 ВЫЧЕРЧИВАНИЕ ПРОФИЛЯ 
ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Цель работы:

— ознакомиться со способами нарезания зубьев;
— изучить основные параметры зубчатых колес для вычерчивания профиля зубьев;
— получить представление о профилировании зубьев инструментальной гребенкой методом обкатки.

ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Существует два способа изготовления зубчатых колес.
1. Копирование, осуществляемое на фрезерных станках с 
помощью дисковой или пальцевой фрез, режущие кромки которых имеют профиль, соответствующий профилю впадины зуба. 
Заключается в удалении той части материала заготовки, которая 
заполняет объем будущей впадины нарезаемого колеса.
Колеса, изготовленные методом копирования, как правило, 
нарезают неточно. Данный метод мало производителен, неточен 
и требует большого числа одномодульных фрез.
2. Обкатка, осуществляемая на зубофрезерных станках или 
зубострогательных с помощью соответствующего режущего инструмента: червячной фрезы, долбянка, инструментальной рейкигребенки, находящихся в непрерывном зацеплении с заготовкой 
на всей стадии нарезания зубьев.
Данный способ обеспечивает высокую производительность и 
достаточную точность изготовления зубчатых колес.

Рис. 1. Нарезка с помощью инструментальной гребенки

Кинематика нарезания имеет следующую последовательность. Суппорт с рейкой (рис. 1) участвуют в реверсивном движении. При рабочем ходе осуществляется строгание. За время 
вспомогательного хода заготовка получает перемещение вдоль 
гребенки и поворот вокруг своей оси. Эти перемещения связанны 
определенным соотношением. Таким образом, движение нарезаемого колеса относительно рейки осуществляется аналогично процессу зацепления (рис. 2).

Рис. 2. Зацепление эвольвентного зубчатого колеса с рейкой