Детали машин и основы конструирования

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

№ 1274 

Кафедра машин и агрегатов металлургических предприятий 

Т.А. Дудко 
 

Детали машин и основы 
конструирования 
 

Учебно-методическое пособие для курсового 
проектирования 

Допущено учебно-методическим объединением по образованию 
в области металлургии в качестве учебного пособия  
для студентов высших учебных заведений, обучающихся  
по направлению 150100 – Металлургия 

Москва     Издательский Дом МИСиС     2009 

УДК 621.8 
 
Д81 

Р е ц е н з е н т  
д-р техн. наук, проф. В.А. Трусов 

Дудко Т.А. 
Д81  
Детали машин и основы конструирования: Учеб.-метод. пособие для курсового проектирования. – М.: Изд. Дом МИСиС, 
2009. – 106 с. 
ISBN 978-5-87623-282-3 

В пособии изложены цели и задачи курсового проекта по курсу «Детали 
машин и основы конструирования» (ДМиОК), приведена тематика заданий 
по курсовому проектированию, рассмотрены содержание и объем курсового 
проекта, изложены требования к 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 направлению 150100 
«Металлургия», и преподавателей – руководителей курсового проекта. 

УДК 621.8 

ISBN 978-5-87623-282-3 
© Дудко Т.А., 2009 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

1. Цели и задачи курсового проекта .......................................................5 
2. Тематика заданий..................................................................................5 
3. Объем и содержание курсового проекта............................................6 
4. Требования к оформлению курсового проекта..................................7 
4.1. Оформление чертежей .................................................................7 
4.2. Оформление пояснительной записки .........................................9 
5. Пример выполнения курсового проекта 
«Расчет привода очистного барабана» .................................................15 
5.1. Описание привода очистного барабана....................................15 
5.2. Кинематический и силовой расчет привода ............................16 
5.3. Проектный расчет закрытой зубчатой передачи.....................22 
5.4. Проверочный расчет зубчатого зацепления.............................36 
5.5. Расчет тихоходного вала редуктора .........................................46 
5.6. Проектный расчет быстроходного вала редуктора.................66 
5.7. Проверочный расчет подшипников качения тихоходного 
вала по динамической грузоподъемности............................................67 
5.8. Выбор и проверочный расчет шпоночных соединений..........71 
5.9. Выбор и расчет муфт..................................................................73 
5.10. Определение размеров основных элементов корпуса 
редуктора.................................................................................................76 
5.11. Конструирование цилиндрических зубчатых колес 
внешнего зацепления .............................................................................76 
5.12. Смазка зубчатых колес и подшипников качения ..................78 
5.13. Охрана труда. Техническая эстетика......................................80 
6. Вопросы для подготовки к защите проекта .....................................83 
Библиографический список...................................................................86 
Приложение 1. Форма титульного листа пояснительной записки.....88 
Приложение 2. Форма бланка технического задания на курсовой 
проект............................................................................89 
Приложение 3. Форма бланков спецификации....................................90 
Приложение 4. Электродвигатели асинхронные трехфазные 
единой серии 4А мощностью 0,06–315 кВт 
закрытые обдуваемые (по ГОСТ 19523–81)..............92 
Приложение 5. Электродвигатели из серии АИР, основные 
размеры, мм..................................................................94 
Приложение 6. Механические характеристики некоторых 
марок сталей.................................................................95 

Приложение 7. Подшипники шариковые радиальные 
однорядные (ГОСТ 8338–75)......................................97 
Приложение 8. Подшипники шариковые радиально-упорные 
однорядные (ГОСТ 831–75)........................................98 
Приложение 9. Основные параметры упругих втулочно-пальцевых 
муфт (МУВП) (ГОСТ 21424–93)................................99 
Приложение 10. Основные параметры зубчатых муфт 
типа М3 (ГОСТ 5006–83)........................................100 
Приложение 11. Шпонки призматические (ГОСТ 23360–78)..........101 
Приложение 12. Цилиндрические концы валов 
(ГОСТ 12080–66) .....................................................102 
Приложение 13. Манжеты резиновые армированные для валов 
(ГОСТ 8752–79) .......................................................103 
Приложение 14. Предельные отклонения размеров отверстий 
и валов (по ГОСТ 2546–82), колец подшипников 
качения класса точности О 
(по СТ СЭВ 773–77).................................................104 
Приложение 15. Сводная таблица допусков и посадок ....................105 
 

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТА 

Целями курсового проектирования по ДМиОК являются систематизация, углубление и закрепление студентами теоретических знаний и применение этих знаний для решения конкретных инженерных 
задач. 
Основными задачами курсового проектирования по ДМиОК являются приобретение студентами практических навыков самостоятельной творческой работы по следующим направлениям: 
– анализ исходных материалов для проектирования; 
– использование справочной литературы, стандартов и других 
нормативных материалов; 
– разработка эффективных решений; 
– выполнение необходимых инженерных расчетов и оформление 
проектной документации в соответствии с требованиями ЕСКД 
(Единой системы конструкторской документации). 
Курсовой проект по ДМиОК является по существу общеинженерным проектом, завершающим цикл общенаучных и общетехнических 
дисциплин, в нем используются и закрепляются знания и сведения, 
полученные студентами при изучении не только курса ДМиОК, но и 
ряда других дисциплин, таких как теоретическая механика, сопротивление материалов, инженерная графика, физика и др. 
Знания и опыт, приобретенные студентами в процессе выполнения курсового проекта по ДМиОК, являются хорошей базой для выполнения курсовых проектов по специальным дисциплинам и дипломного проекта. 

2. ТЕМАТИКА ЗАДАНИЙ 

Тематика заданий на курсовой проект соответствует целям и задачам, зафиксированным в программе курса ДМиОК. 
Наиболее распространенной темой курсовых проектов по ДМиОК 
является разработка приводных устройств к металлургическому оборудованию различных видов.  
Пример технического задания на курсовой проект по ДМиОК 
приведен в прил. 2 к данному пособию. 

3. ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ 
КУРСОВОГО ПРОЕКТА 

Проект представляет собой совокупность графических и текстовых документов. Курсовой проект по ДМиОК состоит из одного листа формата А1 сборочного чертежа редуктора, пояснительной записки объемом 35–40 листов формата А4, двух листов спецификаций 
формата А4 и рабочих чертежей двух деталей, выполненных на листах формата А3. 
На чертеже формата А1 изображают три проекции общего вида 
редуктора с разрезом по основному виду редуктора. В качестве деталей, для которых выполняют рабочие чертежи, обычно выбирают 
тихоходный вал и сопряженное с ним зубчатое колесо. 
Пояснительная записка включает титульный лист, оглавление, 
техническое задание, основной текст, заключение, библиографический список и приложения. Учитывая специфику учебного проектирования, спецификации и рабочие чертежи двух деталей включают в 
приложения. 

4. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ 
КУРСОВОГО ПРОЕКТА 

4.1. Оформление чертежей 

4.1.1. Общие положения 

Графическое оформление чертежей должно отвечать основным 
требованиям, известным студентам из курса инженерной графики: 
все чертежи выполняются карандашом с помощью чертежных инструментов на листах формата А1, А3. 
При выполнении чертежей необходимо соблюдать требования 
стандартов, 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 сопровождаться стандартной основной 
надписью, которая размещается в правом нижнем углу чертежа. Для 
проекта по курсу ДМиОК рекомендуется следующая структура обозначения (шифра) чертежа, учитывающая номер задания, его вариант, а также разбивку изделия на сборочные единицы и детали: 

 
С01.В05.Р01.00.00.СБ, 

где С01 – номер схемы привода; В05 – номер варианта на схеме привода; Р01 – номер схемы редуктора; 00.00 – обозначение узлов и позиций деталей сборочного чертежа; СБ – сборный чертеж. 
Если зубчатому колесу на сборочном чертеже редуктора соответствует позиция 3, то в основной надписи чертежа детали записывают 
следующее обозначение: С04.В05.Р01.01.03, где дополнительные 
цифры 01 – номер варианта нагрузки. 

4.1.2. Сборочный чертеж 

Сборочный чертеж включает изображение трех видов проектируемого редуктора с разрезом по основному виду. Чертеж следует 
выполнять с упрощениями, предусмотренными ГОСТами. Допускается 
упрощенное изображение болтов, гаек, винтов и т.д. Масштаб основного вида редуктора желательно принимать 1 : 1, если это невозможно по 
каким-либо причинам, то целесообразно применять масштаб уменьшения – 1 : 2; 1 : 2,5; 1 : 4; 1 : 5 – в зависимости от размеров редуктора. 

Чертеж выполняют в 3 позициях: вид спереди, вид сверху и вид слева. 
Масштаб этих видов и их расположение на чертеже выбирают таким 
образом, чтобы они разместились на стандартном листе. Если все три 
вида редуктора не могут быть выполнены в одном масштабе, то два неосновных вида выполняют в уменьшенном масштабе в проекционной 
зависимости по отношению к основному виду редуктора. 
На сборочном чертеже редуктора должны быть указаны следующие размеры: 
– габаритные – определяющие длину, высоту и ширину; 
– присоединительные – определяющие длину, диаметры и положения концов валов; 
– установочные – характеризующие взаимное расположение отдельных элементов редуктора; к ним относятся расстояния между 
осями болтов, расстояние от осей валов до основания редуктора; 
– сопряженные с обозначением посадок.  
На сборочном чертеже необходимо указать в соответствии со 
спецификацией номера позиций всех деталей, входящих в редуктор. 
Эти номера размещают на полках линий-выносок, проводимых тонкими линиями от видимых изображений деталей, и заканчиваемых 
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 сборочного чертежа, желательно над основной 
надписью, должны быть представлены технические условия и техническая характеристика редуктора (1 – тип редуктора, 2 – передаточное отношение, 3 – крутящий момент на тихоходном валу, 4 – число 
оборотов на тихоходном валу, 5 – габаритные размеры: длина, ширина и высота). 

4.1.3. Рабочие чертежи деталей 

Для выполнения чертежа детали следует прежде всего выбрать 
его формат, который должен соответствовать размерам предполагаемого изображения. В зависимости от размеров и сложности детали 
может быть выбран масштаб увеличения или уменьшения. Рабочие 
чертежи тихоходного вала и зубчатого колеса выполняются на листах формата А3 и подшиваются к пояснительной записке как приложение. 

Рабочий чертеж детали должен содержать все данные, необходимые для ее изготовления и контроля: 
– изображение детали в необходимом количестве проекций; 
– номинальные размеры элементов детали; 
– предельные отклонения размеров, допуски формы и взаимного 
расположения поверхностей и их осей; 
– марку материала, вид термообработки и полученные в ее результате свойства; 
– параметры шероховатости поверхности; 
– другие необходимые технические требования. 
Рабочий чертеж тихоходного вала выполняется в одной проекции, на которой вал изображается в горизонтальном положении с 
контурными линиями, необходимыми для представления о конфигурации вала, с дополнительными сечениями по шпоночным пазам. 
Количество указываемых на чертеже размеров должно быть минимальным, но достаточным для изготовления и контроля. Для облегчения чтения чертежа тихоходного вала все основные осевые размеры следует располагать внизу под изображением вала в соответствии 
с выбранным методом базирования. 
Рабочий чертеж зубчатого колеса выполняют в одной проекции 
в виде поперечного сечения по одной из осей и вспомогательного 
вида отверстия со шпоночным пазом. На рабочем чертеже зубчатого 
колеса в правом верхнем углу помещается стандартная таблица его 
параметров. Сокращенная таблица, используемая в курсовых проектах по курсу ДМиОК, включает следующие параметры зубчатого 
колеса: 
– модуль нормальный; 
– число зубьев; 
– исходный контур; 
– коэффициент смещения; 
– степень точности; 
– делительный диаметр. 

4.2. Оформление пояснительной записки 

4.2.1. Общие указания 

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

Текст пояснительной записки следует выполнять черными или 
синими чернилами (пастой) или на персональном компьютере (ПК) 
на одной стороне стандартных листов формата А4, оставляя поля: 
слева – 25 мм, справа – 8 мм, сверху и снизу – 15 мм. Листы записки 
должны иметь сквозную нумерацию, начиная с титульного листа и 
кончая приложениями, и должны быть сшиты в тетрадь с плотной 
обложкой (или подшиты в скоросшиватель). 
Изложение содержания ПЗ должно быть кратким и четким. 
Терминология и определения должны соответствовать установленным стандартам, а при их отсутствии общепринятым в научнотехнической литературе нормам. Рекомендуется употреблять обороты типа «определяется», «находим», «будем иметь» и т.д. Сокращения слов в тексте и подписях не допускаются, кроме общепринятых, 
установленных соответствующими ГОСТами. 
Условные буквенные обозначения физических величин (параметров) и математические знаки должны соответствовать обозначениям, 
установленным стандартами. В тексте перед обозначением какоголибо параметра следует давать его расшифровку, например: «… окружная сила Ft…». 
Основные значения физических величин, их наименование, обозначения и правила применения установлены соответствующим 
ГОСТом. В курсовом проекте по ДМиОК рекомендуется применять 
следующие размерности: для усилий – Н, для моментов – Н · м, для 
напряжений – МПа, для линейных размеров – мм. 
Выбор значений коэффициентов, механических характеристик 
материалов и других параметров должен быть подтвержден ссылкой 
на литературный источник, из которого они заимствованы. Ссылки 
на литературный источник оформляются следующим образом: в 
квадратных скобках указывают номер источника (по библиографическому списку) и далее номер страницы, например: «… принимаем 
значение коэффициента YF = 3,75 [4, с. 16]». 
Расчетные формулы в буквенном выражении выносятся в отдельную строку. Расшифровка условных обозначений параметров 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 подставляются численные значения параметров и после этого, без 
промежуточных вычислений, записывается окончательный численный результат с указанием размерности. 

Иллюстрации (схемы, эскизы и т.п.) выполняются карандашом с 
применением чертежных инструментов и располагаются в тексте ПЗ 
в порядке упоминания о них. Под каждой иллюстрацией должна находиться подпись, состоящая из порядкового номера и наименования. Иллюстрации нумеруют арабскими цифрами в пределах всей 
ПЗ. В ПЗ должны быть включены следующие иллюстрации: 
– схема привода рассматриваемого механизма; 
– эскиз электродвигателя с указанием основных размеров; 
– эскиз зубчатого колеса с указанием размеров; 
– эскиз зубчатых колес в зацеплении с указанием основных размеров; 
– эскиз муфты с указанием основных размеров; 
– эскиз подшипника с указанием основных размеров; 
– эскиз шпоночного соединения с указанием основных размеров; 
– расчетная схема тихоходного вала и эпюры изгибающих и крутящих моментов; 
– сводная таблица допусков и посадок. 

4.2.2. Построение пояснительной записки 

Текст ПЗ курсового проекта по ДМиОК разбивается 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. Наименования разделов и пунктов должны быть по возможности краткими и отражать их содержание; наименования записываются в виде 
заголовков, при этом расстояние между текстом и заголовком должно быть не менее 10 мм. 
Титульный лист представляет собой специальную форму, утвержденную кафедрой; он является первым листом ПЗ (прил. 1). 
Содержание (оглавление) должно быть приведено в начале ПЗ, 
сразу же после титульного листа. В содержании перечисляются заголовки всех разделов и пунктов с указанием номеров страниц, на которых они размещены. 
Техническое задание на курсовой проект оформляется на специальном бланке, утвержденном кафедрой, и содержит исходные данные, задачи и сроки выполнения курсового проекта. Техническое задание должно быть подписано руководителем проекта (см. прил. 2). 
Во введении дается краткое описание механизма, для которого 
проектируют привод, излагаются цели и задачи проекта, а также назначение механизма. Кроме того, приводятся схема привода с кинематической схемой редуктора и описание работы привода. 

Основной текст ПЗ содержит: 
– определение полезной мощности привода; 
– определение КПД привода; 
– определение потребной мощности привода; 
– предварительный выбор электродвигателя; 
– определение передаточного числа; 
– окончательный выбор электродвигателя и его эскиз; 
– определение кинематических и энергосиловых параметров на 
валах редуктора; 
– выбор материалов зубчатых колес; 
– определение допустимых контактных напряжений; 
– определение допустимых напряжений изгиба; 
– определение межосевого расстояния; 
– определение числа зубьев колес; 
– определение геометрических параметров зубчатых колес; 
– проверочный расчет зубьев на прочность по контактным напряжениям; 
– проверочный расчет зубьев на прочность по напряжениям изгиба; 
– проектный расчет валов; предварительный выбор подшипников; 
построение эпюр изгибающих моментов от сил в вертикальной, горизонтальной плоскостях и плоскости действия силы от муфты (перерезывающей силы); 
– проверочный расчет тихоходного вала на прочность по коэффициентам запаса; 
– проверка вала на статическую прочность; 
– проверочный расчет подшипников по динамической грузоподъемности; 
– выбор и проверочный расчет шпоночных соединений; 
– выбор и проверочный расчет муфт; 
– расчет элементов корпуса редуктора; 
– выбор и обоснование выбора смазки зубчатых колес и подшипниковых узлов. 
В заключении следует сформулировать основные выводы по результатам выполнения курсового проекта. 
Библиографический список приводят в конце ПЗ перед приложениями, в него включаются все литературные источники, на которые 
имеются ссылки в тексте ПЗ. Описание каждого литературного источника производится по следующей форме: порядковый номер в 
библиографическом списке; фамилии и инициалы авторов (в курсовом проекте допускается указывать только первого автора, после че