Основы конструирования приборных устройств

Составители: 

ВЕРЕМЕЕВИЧ Анатолий Николаевич 
ИВАНОВ Сергей Алексеевич 
МОРОЗОВА Ирина Георгиевна 
СМИРНОВ Леонид Николаевич 
КОШЕЛЕВ Владилен Юрьевич 

ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ПРИБОРНЫХ 
УСТРОЙСТВ 

Методические указания 
по курсовому проектированию 
для студентов специальностей 510400, 070800,070900 

Рецензент д-р техн. наук, проф. Б.А. Романцев 
Редактор Т. А. Кравченко 

Объем 48 стр. 
Тираж 215 экз. 

Заказ 972 
Цена «С» 
Регистрационный № 473 

Московский государственный институт стали и сплавов, 
119991, Москва, Ленинский пр-т, 4 
Отпечатано в типографии издательства «Учеба» МИСиС, 
117419, Москва, ул. Орджоникидзе, 8/9 

УДК. 681.2.001 
К 65 

Составители: Веремеевич А.Н., Иванов С.А., Морозова И.Г., 
Смирнов Л.Н., Кошелев В.Ю. 

К 65 
Основы 
конструирования 
приборных 
устройств: 

Методические указания по курсовому проектированию / А.Н. 
Веремеевич, С.А. Иванов, И.Г. Морозова и др. - М.: МИСиС, 
2001. - 48 с. 

В пособии изложены цели и задачи курсового проекта по курсу 
“Основы конструирования приборных устройств” (в дальнейшем - ОКПУ), 
приведена тематика заданий по курсовому проектированию, рассмотрены 
содержание и объем курсового проекта, изложены требования по 
оформлению графической части и пояснительной записки проекта. 
Приведены вопросы для подготовки к защите курсового проекта и даны 
необходимые справочные данные. 

Предназначено для студентов, обучающихся по специальностям 
070800 
- 
“Физико-химические 
методы 
исследования 
процессов 
и 
материалов”; 070900 - “Физика металлов”; 510400 - “Физика ” и 
преподавателей - руководителей курсового проекта. 

В методических указаниях приведены справочные данные, которые 
в 
основном 
учебном 
пособии 
для 
студентов 
физико-химического 
факультета [1] либо отсутствуют, либо представлены в не удобном для 
непосредственного использования виде. 

© Московский государственный 
институт стали и сплавов 
(Технологический университет) 
(МИСиС), 2001 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

1. Цели и задачи курсового проекта 
4 

2. Тематика заданий 
5 

3. Объем и содержание курсового проекта 
6 

4. Оформление чертежей курсового проекта 
7 

4.1 Общие положения 
7 

4.2. Чертежи общего вида 
7 

4.3. Рабочие чертежи деталей 
9 

5. Оформление пояснительной записки 
10 

5.1 Общие указания 
10 

5.2. Порядок оформления пояснительной записки 
11 

6. Пример расчета привода лентопротяжного механизма (ЛПМ) 
15 

6.1. Описание привода ЛПМ 
15 

6.2. Расчет кинематических и энергосиловых параметров привода ЛПМ ... 16 
6.3. Расчет зубчатых колес на выносливость по напряжениям изгиба .. 19 
6.4 Проектный расчет валов. Выбор и проверочный расчет 

подшипников качения 
22 

6.5. Расчет зубчатого механизма на точность 
28 

7. Вопросы для подготовки к защите проекта 
32 

Приложение 1. Форма бланка технического задания на курсовой проект... 34 
Приложение 2. Основные размеры поводковых дисковых муфт 
35 

Приложение 3. Форма титульного листа пояснительной записки 
36 

Приложение 4. Сводная таблица допусков и посадок 
37 

Приложение 5. Предельные отклонения предпочтительных 

полей допусков 
38 

Приложение 6. Форма бланка спецификации 
39 

Приложение 7. Электродвигатели переменного тока общего 

назначения серии УАД 
41 

Приложение 8. Механические характеристики сталей 

для изготовления шестерни и колеса 
42 

Приложение 9. Коэффициенты прочности зубьев YF 
43 

Приложение 10. Подшипники шариковые радиальные 

однорядные (ГОСТ 8338–75) 
44 

Приложение 11. Справочные таблицы для определения допуска 

на накопленную погрешность шага и нормы 
плавности работы зубчатых цилиндрических колес ...46 
Список рекомендуемой литературы 
47 

3 

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОГО 
ПРОЕКТА 

Целью курсового проектирования по ОКПУ является 
систематизация, углубление и закрепление теоретических знаний и 
применение этих знаний для решения конкретных инженерных 
задач. 

Основными задачами курсового проектирования по ОКПУ 
являются 
приобретение 
студентами 
практических 
навыков 
самостоятельной 
творческой 
работы 
по 
анализу 
исходных 
материалов 
для 
проектирования, 
использованию 
справочной 
литературы, 
стандартов 
и 
других 
нормативных 
материалов, 
разработке 
эффективных 
технических 
решений, 
выполнению 
необходимых инженерных расчетов и оформлению проектной 
документации в соответствии с требованиями ЕСКД (единой 
системы конструкторской документации). 

Курсовой 
проект 
по 
ОКПУ 
является, 
по 
существу, 
общеинженерным проектом, завершающим цикл общенаучных и 
общетехнических дисциплин, в нем используются и закрепляются 
знания и сведения, полученные студентами не только в рамках курса 
ОКПУ, но и в процессе изучения ряда предшествующих дисциплин 
таких, как теоретическая механика, сопротивление материалов, 
инженерная графика, физика и др. 

Знания и опыт, приобретенные студентами в процессе 
выполнения курсового проекта по ОКПУ, являются хорошей базой 
для выполнения курсовых проектов по специальным дисциплинам и 
дипломного проекта. 

4 

2. ТЕМАТИКА ЗАДАНИЙ 

Тематика заданий на курсовой проект должна отвечать целям 
и задачам, зафиксированным в программе курса ОКПУ, а также 
должна отражать специфику дисциплин, преподаваемых на кафедре 
машин и агрегатов металлургических предприятий. 

Наиболее распространенной темой курсовых проектов по 
ОКПУ является разработка приводных устройств к различным 
механизмам приборных устройств. В качестве тем специальных 
курсовых проектов, индивидуальных или групповых, могут быть 
проекты реальных механизмов и устройств, разрабатываемых при 
выполнении научно-исследовательских работ. 

Форма бланка технического задания на курсовой проект по 
ОКПУ приведена в Приложении 1 к данному пособию. 

5 

3. ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ 
КУРСОВОГО ПРОЕКТА 

Проект представляет собой совокупность графических и 
текстовых документов. Курсовой проект по ОКПУ состоит из одного 
листа чертежа формата А1, пояснительной записки объемом 
20 – 25 листов формата А4, двух листов спецификаций формата А4 и 
рабочих чертежей двух деталей, выполненных на листах формата А4 
или А3. 

Пояснительная 
записка 
включает 
титульный 
лист, 
содержание, техническое задание, основной текст, заключение, 
библиографический список и приложения. Учитывая специфику 
учебного проектирования, спецификации и рабочие чертежи двух 
деталей включают в приложения. 

На чертеже формата А1 изображают общий вид приводного 
устройства и вид разреза зубчатого механизма по оси, выполненный 
в масштабе увеличения, выбранного по ГОСТу. В качестве деталей, 
для которых выполняют рабочие чертежи, обычно выбирают 
вал – шестерню и сопряженное с ним зубчатое колесо. 

6 

4. ОФОРМЛЕНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ 
КУРСОВОГО ПРОЕКТА 

4.1 Общие положения 

Графическое 
оформление 
чертежей 
должно 
отвечать 
следующим основным требованиям, известным из курса инженерной 
графики. Все 
чертежи 
выполняют 
карандашом 
с 
помощью 
чертежных инструментов на листах формата А1, А3 или А4. 

При 
выполнении 
чертежей 
необходимо 
соблюдать 
стандарты, касающиеся правил изображения видов, разрезов и 
сечений, условных изображений типовых деталей и их элементов 
(болтов, зубчатых колес и т. д.), начертания и толщины линий в 
зависимости от их назначения (контурные, размерные, основные и 
т. п.) и др. 

Каждый чертеж должен иметь стандартную основную 
надпись, которую размещают в правом нижнем углу чертежа. Для 
проекта по курсу ОКПУ рекомендуется следующая структура 
обозначения (шифра) чертежа, учитывающая номер задания, его 
вариант, а также разбивку изделия на сборочные единицы и детали, 
например: 

С01.В05.Р01.00.00.В0, 
где С01 – номер схемы привода; В05 – номер варианта; Р01 – номер 
схемы зубчатого механизма; 00 – обозначение чертежей общего 
вида. 

Если зубчатому механизму на общем виде соответствует 
позиция 3, то основная надпись на чертеже детали (например, 
вала – шестерни) имеет вид С04.В05.Р01.03.07, где дополнительные 
цифры 07 – номер позиции детали на разрезе зубчатого механизма. 

4.2. Чертежи общего вида 

Чертеж общего вида включает электродвигатель, муфту, 
зубчатый 
механизм 
и 
раму. 
Чертеж 
следует 
выполнять 
с 
упрощениями, предусмотренными ГОСТом. 

7 

Допускается упрощенное изображение электродвигателя, муфты и 
закрытой передачи. Масштаб чертежа основного вида может быть 
следующим: 

- 
масштаб уменьшения 1:1; 1:2; 1:2,5; 1:5; 

- 
масштаб увеличения 2:1; 2,5:1; 4:1; 5:1, 

в зависимости от размеров приводного устройства. 
Чертеж выполняют в 3-х позициях: вид спереди (электродвигатель 
расположен слева), вид сверху и вид слева. Масштаб этих видов и их 
расположение 
на 
чертеже 
выбирают 
таким 
образом, 
чтобы 
оставалось достаточно места для размещения вида разреза зубчатого 
механизма, выполняемого в масштабе увеличения (2:1; 2,5:1; 4:1; 5:1). 

Места крепления к раме электродвигателя и зубчатого 
механизма выполняют в виде местных разрезов. 

На чертеже общего вида должны быть указаны следующие 
размеры: 

- габаритные – определяющие длину, высоту и ширину 
приводного устройства; 

- присоединительные – определяющие длину, диаметры и 
положения концов валов; 

- установочные, характеризующие взаимное расположение 
отдельных элементов приводного устройства; к ним относят 
расстояния между осями основных сборочных единиц, 
расстояние от осей валов двигателя и зубчатого механизма до 
рамы и расстояния между осями болтов, крепящих элементы 
устройства к раме. 
На чертеже общего вида и виде разреза зубчатого механизма 
необходимо указать в соответствии со спецификацией номера 
позиций всех составных частей сборочной единицы. Эти номера 
помещают на полках линий-выносок, которые выполняют тонкими 
линиями и проводят от видимых изображений составных частей, 
оканчивая точкой. Номера позиций следует располагать параллельно 
основной надписи чертежа вне контура изображения и группировать 
их в колонку или строку по возможности на одной линии. 
Допускается делать общую линию-выноску для группы крепежных 
деталей. 

На свободном поле данного чертежа, желательно над 
основной 
надписью, 
должны 
быть 
представлены 
основные 
технические характеристики элементов приводного устройства. 

На чертеже общего вида для соединения валов рекомендуется 
использовать стандартные поводковые дисковые муфты (Приложение 2). 

8 

4.3. Рабочие чертежи деталей 

Для выполнения чертежа детали следует прежде всего 
выбрать формат листа, который должен соответствовать размерам 
предполагаемого изображения. В зависимости от размеров и 
сложности детали может быть выбран масштаб увеличения или 
уменьшения. Рабочие чертежи вала – шестерни и зубчатого колеса, 
сопряженного с ним, выполняют на листах формата А3 или А4 и 
подшивают к пояснительной записке как приложение. 

Рабочий чертеж детали должен содержать все данные, 
необходимые для ее изготовления и контроля качества: 

- номинальные размеры; 
- предельные отклонения размеров, формы и расположения 
поверхностей и осей симметрии деталей; 

- марку материала, его термообработку и полученные после 
этой термообработки свойства; 

- параметры шероховатости поверхности; 
- другие необходимые технические требования. 

Рабочий 
чертеж 
вала – шестерни 
выполняют 
в 
одной 
проекции, изображая его в горизонтальном положении, выполняя 
необходимые сечения. Количество размеров, указанных на чертеже, 
должно быть минимальным, но достаточным для последующего 
изготовления детали и контроля ее качества. Для облегчения чтения 
чертежа вала – шестерни все основные осевые размеры располагают 
внизу, под изображением вала. 

На рабочем чертеже вала – шестерни в правом верхнем углу 
помещают таблицу параметров. Сокращенная таблица, используемая в 
курсовых проектах по курсу ОКПУ, включает следующие параметры: 

- модуль нормальный; 
- 
число зубьев; 

- 
степень точности; 

- 
коэффициент смещения; 

- 
делительный диаметр. 
Рабочий чертеж зубчатого колеса выполняют в одной 
проекции в виде сечения по одной из осей. Требования к 
оформлению этого чертежа аналогичны выше перечисленным для 
рабочего чертежа вала – шестерни. 

9 

5. ОФОРМЛЕНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ 
ЗАПИСКИ 

5.1 Общие указания 

Текстовыми 
документами 
курсового 
проекта 
являются 
пояснительная записка (ПЗ) и спецификации, которые подшиваются 
в ПЗ как приложения. 

Текст ПЗ следует выполнять черными или синими чернилами 
(пастой) на одной стороне стандартных листов формата А4, оставляя 
при этом поля: слева – 25 мм, справа – 8 мм, сверху и снизу – 15 мм. 
Листы записки должны иметь сквозную нумерацию, начиная с 
титульного листа и заканчивая приложениями; они должны быть 
сшиты 
в 
тетрадь 
с 
плотной 
обложкой, 
либо 
подшиты 
в 
скоросшиватель. 

Текст ПЗ должен быть кратким и четким. 
Терминология 
и 
определения 
должны 
соответствовать 
установленным стандартам, а при их отсутствии – общепринятым в 
научно-технической 
литературе. 
Рекомендуется 
употреблять 
обороты типа “определяется”, “находим”, “будем иметь” и т. д. 
Сокращения слов в тексте и подписях не допускаются, кроме 
общепринятых, установленных ГОСТами. 

Условные 
буквенные 
обозначения 
параметров 
и 
математические 
знаки 
должны 
соответствовать 
обозначениям, 
установленным 
стандартами. 
В 
тексте 
перед 
обозначением 
какого-либо параметра следует давать его словесное пояснение, 
например:“… окружная сила Fτ…”. 

Расчетные формулы выносят в отдельную строку, располагая 
их 
по 
центру 
листа. 
Расшифровка 
символов 
и 
числовых 
коэффициентов, входящих в формулу, должна быть приведена 
непосредственно под формулой, причем первая строка должна 
начинаться со слова “где” без двоеточия после него. Затем в формулу 
подставляют численные значения величин и после этого, без 
промежуточных вычислений записывают окончательный результат с 
указанием размерности. 

Иллюстрации (схемы, эскизы и т.п.) выполняют карандашом 
с 
применением 
чертежных 
инструментов 
и 
располагают 

10 

последовательно по тексту ПЗ. Под каждой иллюстрацией должна 
быть подпись, состоящая из порядкового номера иллюстрации и ее 
наименования. 
Иллюстрации 
нумеруют 
арабскими 
цифрами, 
нумерация сквозная в пределах всей ПЗ. 
В ПЗ должны быть включены следующие иллюстрации: 

- схема проектируемого устройства; 
- эскиз электродвигателя с указанием основных размеров; 
- эскизы зубчатых колес, каждого в отдельности, с указанием 
их размеров; 

- эскиз зубчатых колес в зацеплении с указанием основных 
размеров; 

- эскиз муфты с указанием основных размеров; 
- расчетная схема выходного вала и эпюры изгибающих и 
крутящих моментов. 
Значения 
коэффициентов, 
механических 
характеристик 
материалов и других параметров выбираются из литературных 
источников со ссылкой на них. Ссылки на литературный источник 
оформляют следующим образом: в квадратных скобках указывают 
номер книги (по библиографическому списку) и далее номер 
страницы, например 
“… принимаем 
значение 
коэффициента 
YF = 3,75 [4, с. 16]”. При этом номера должны располагаться в тексте 
в порядке возрастания. 

Основные 
значения 
параметров, 
их 
наименование, 
обозначение и порядок применения установлены ГОСТом. 
В курсовом проекте по ОКПУ рекомендуется применять следующие 
размерности: 
для 
усилий – Н, 
для 
моментов – Н м, 
для 
напряжений – МПа, для линейных размеров – мм. 

5.2. Порядок оформления 
пояснительной записки 

Текст ПЗ курсового проекта по ОКПУ разбивают на разделы 
и пункты, которые нумеруют арабскими цифрами. Разделы имеют 
порядковые номера в пределах всей ПЗ, пункты – в пределах раздела. 
Каждый раздел ПЗ рекомендуется начинать с новой страницы. 
Заголовки разделов и пунктов должны быть по возможности 
краткими и отражать их содержание; при этом расстояние между 
текстом и заголовком должно быть не менее 10 мм. 

11