Детали машин и основы конструирования

МИНИСТЕРСТВО ОБРА ЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

№ 2255

Кафедра инжиниринга технологического оборудования

М.Г. Наумова
Л.В. Седых

Детали машин
и основы конструирования

Лабораторный практикум

Рекомендовано редакционно-издательским
советом университета

Москва  2014

УДК 621.8
 
Н34

Р е ц е н з е н т
канд. техн. наук, доц. О.Н. Чиченева

Наумова, М.Г.
H34  
Детали машин и основы конструирования : лаб. практикум / 
М.Г. Наумова, Л.В. Седых. – М. : Изд. Дом МИСиС, 2014. – 29 с.
ISBN 978-5-87623-797-2

В лабораторном практикуме представлено проектирование и конструирование деталей машин редуктора. Рассматриваются методы расчета зубчатых 
колес и валов редуктора. Изучаются конструктивные особенности деталей машин и их соединений.  Рассмотрены теоретические положения, необходимые 
для подготовки студентов к выполнению лабораторных работ. Описан порядок 
их проведения. Приведены контрольные вопросы по каждой лабораторной работе. В конце каждой работы дан список рекомендуемой литературы.
Лабораторный практикум предназначен для студентов, обучающихся
по направлениям 151000, 150400, 221700, 280700.
УДК 621.8

ISBN 978-5-87623-797-2
 М.Г. Наумова,
Л.В. Седых, 2014

СОДЕРЖАНИЕ

Общие требования к оформлению отчета о выполнении
лабораторной работы 
4
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. Ознакомление с основными 
инструментами САПР Autodesk Inventor для конструирования 
и проектирования деталей машин 
5
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2. Проектирование
цилиндрической зубчатой передачи в САПР Autodesk Inventor 
7
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3. Создание 3D-модели
тихоходного вала редуктора в САПР Autodesk Inventor 
11
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4. Конструирование узла 
тихоходного вала редуктора в САПР Autodesk Inventor 
16
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5. Расчет на прочность
тихоходного вала редуктора в САПР Autodesk Inventor. 
21
Список использованных источников 
24
Приложения 
26 

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
К ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЕТА О ВЫПОЛНЕНИИ 
ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

В отчет о выполненной лабораторной работе включают 
следующие материалы:
- краткое 
изложение 
теоретических 
основ 
и 
методики 
проведения работы;
- сравнительные таблицы основных параметров, используемых 
в работе;
- Print Screen соответствующих этапов работы с их подробным 
описанием в редакторах Microsoft Paint, Microsoft Word;
- выводы по работе.
Отчет оформляется на компьютере, тип шрифта – Times 
New Roman, размер шрифта (кегль) – 12 пт., интервал – 1,5. Текст 
распечатывается на одной стороне листа формата А4. 
Все рисунки должны иметь номер и название, которые 
следует располагать под рисунком, например:
Рисунок 1 – Тихоходный вал.
Таблицы 
также 
должны 
иметь 
номер 
и 
название, 
расположенные над таблицей, например:
Таблица 2 – Геометрические параметры. 
Нумерация рисунков и таблиц сквозная в пределах отчета. 
Титульный лист и задание на выполнение лабораторной 
работы 
имеют 
определенную 
структуру, 
которая 
приведена 
в приложениях А и Б.
Отчет 
представляется 
преподавателю 
для 
последующей 
защиты.

Лабораторная работа № 1

ОЗНАКОМЛЕНИЕ С ОСНОВНЫМИ 
ИНСТРУМЕНТАМИ САПР AUTODESK INVENTOR 
ДЛЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
ДЕТАЛЕЙ МАШИН
(2 часа)

1.1 Цель работы

Ознакомиться с работой САПР Autodesk Inventor, его основными  функциями и базовыми инструментами.

1.2 Теоретическое введение

Autodesk Inventor – система трехмерного твердотельного и поверхностного проектирования (САПР) компании Autodesk, предназначенная для создания цифровых прототипов промышленных изделий. 
Инструменты Inventor обеспечивают полный цикл проектирования 
и создания конструкторской документации:
- 2D/3D-моделирование;
- создание изделий из листового материала и получение их 
разверток;
- разработка электрических и трубопроводных систем;
- проектирование оснастки для литья пластмассовых изделий;
- динамическое моделирование;
- параметрический 
расчет 
напряженно-деформированного 
состояния деталей и сборок;
- визуализация изделий;
- автоматическое получение и обновление конструкторской 
документации (оформление по ЕСКД).
В данной лабораторной работе рассматриваются основные 
инструменты программного обеспечения Autodesk Inventor, которые 
будут использоваться в последующих лабораторных работах.

1.3 Используемое оборудование

Компьютерный класс с необходимым для проведения 
лабораторной работы количеством персональных компьютеров, 

на которых установлена студенческая версия программного 
обеспечения Autodesk Inventor. Проектор для визуализации этапов 
проведения лабораторной работы.

1.4 Порядок выполнения работы

1 Краткое 
сообщение 
преподавателя, 
проводящего 
лабораторную работу, о назначении и основном использовании 
Autodesk Inventor.
2 Включить компьютер и загрузить программу Autodesk Inventor.
3 Ознакомиться с инструментальными панелями Autodesk Inventor.
4 Произвести построение предложенной преподавателем детали.
5 Сохранить 
Print 
Screen 
этапов 
построения 
детали 
в графическом редакторе Microsoft Paint.
6 Составить отчет о проделанной работе.

1.5 Требования к отчету

1 Отчет выполняется в соответствии с разделом «Общие 
требования к оформлению отчета о выполнении лабораторной 
работы» данного практикума.
2 Отчет должен содержать:
- краткое описание основных функций системы трехмерного 
твердотельного и поверхностного проектирования Autodesk Inventor, 
используемых в лабораторной работе;
- Print Screen этапов построения детали в графическом 
редакторе Microsoft Paint.

Контрольные вопросы

1 Каковы 
назначение 
и 
область 
применения 
системы 
трехмерного твердотельного и поверхностного проектирования 
Autodesk Inventor?
2 Как войти в систему Autodesk Inventor?
3 Какой шаблон применяется для построения 3-мерных деталей?
4 Для чего используется позиция «Проектирование» на панели 
инструментов?
5 Для чего используется «Выдавливание» на панели инструментов?
6 Как проставить размеры детали в системе Autodesk Inventor?

Лабораторная работа № 2

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ЗУБЧАТОЙ 
ПЕРЕДАЧИ В САПР AUTODESK INVENTOR
(4 часа)

2.1 Цель работы

Спроектировать цилиндрическую зубчатую передачу, используя 
индивидуальное задание, выданное преподавателем.

2.2 Теоретическое введение

Детали и изделия в САПР Autodesk Inventor создаются 
в соответствии с введенными характеристиками реальных объектов. 
В Autodesk Inventor имеются генераторы компонентов для резьбовых 
соединений, валов и втулок, зубчатых, ременных, цепных и винтовых 
передач, уплотнительных колец и пружин.
Использование 
библиотечных 
компонентов 
позволяет 
добиться большей степени стандартизации проектируемых деталей 
и механизмов. Такие компоненты совсем несложно создавать и затем 
многократно применять в проектах.
При 
использовании 
команды 
«Сборка» 
нужно 
выбрать 
сопрягаемый 
элемент 
первой 
детали 
и 
«перетащить» 
его 
на сопрягаемый элемент второй детали для их сборки. Autodesk 
Inventor 
автоматически 
определит 
необходимую 
сборочную 
зависимость и создаст между ними сопряжение. Если пользователь 
собирается изменить положение компонентов, новое диагностическое 
средство автоматически определяет, какие изменения следует внести 
в зависимости Autodesk Inventor, чтобы выполнить перестановку 
с сохранением изначального замысла. Новый инструмент диагностики 
сборочных зависимостей позволяет убедиться в том, что при их 
изменении все нужные зависимости в изделии будут сохранены.
В данной лабораторной работе используется генератор 
компонентов «Зубчатое колесо», при помощи которого производится 
проектирование зубчатой передачи с дальнейшим конструированием 
зубчатого колеса. Autodesk Inventor дает возможность получить 
чертеж детали по 3D-модели спроектированной детали.

2.3 Используемое оборудование

Перечень используемого оборудования приведен в лабораторной 
работе № 1. 

2.4 Порядок выполнения работы

1 Включить компьютер и загрузить Autodesk Inventor.
2 Выбрать вкладку «Создать» и в диалоговом окне выбрать 
файл вида «Обычный. iam».
3 Во вкладке «Проектирование» выбрать «Цилиндрическое 
зубчатое зацепление», сохранить файл, указав свою фамилию.
4 В окне «Генератор компонентов зубчатого колеса» ввести 
параметры зубчатого колеса в соответствии с индивидуальным 
заданием, 
выданным 
преподавателем. 
После 
произведенных 
проектных расчетов сохранить Print Screen соответствующих таблиц 
(например, рисунок 1).

Рисунок 1 – Кинематические параметры зубчатого колеса

5 Открыть «Зубчатое колесо». Далее следует работать только с ним.
6 Создать новый эскиз, в котором поочередно создать 
следующие конструктивные элементы:
- отверстие под вал – операция «Выдавливание»; сохранить 
Print Screen;

- ступицу на зубчатом колесе – операции «Выдавливание» 
и «Массив»; сохранить Print Screen (рисунок 2);
- технологических отверстия – операции «Выдавливание» 
и «Массив»; сохранить Print Screen (рисунок 3).

Рисунок 2 – Создание ступицы зубчатого колеса

Рисунок 3 – Создание технологических отверстий

7 Войти в режим «Сборка» и спроектировать шпонку; сохранить 
Print Screen всех этапов этого процесса (например, рисунок 4).

Рисунок 4 – Создание шпоночного паза в отверстии зубчатого колеса

8 Создать чертеж зубчатого колеса с помощью команд 
«Создать», «Чертеж».
9 На чертеже заполнить основную надпись, выполнить сечения, 
проставить необходимые точностные характеристики, добавить 
изометрическую проекцию, сохранить Print Screen (рисунок 5).
10 Составить отчет о проделанной работе.

Рисунок 5 – Чертеж зубчатого колеса с изометрической проекцией

2.5 Требования к отчету

1 Отчет выполняется в соответствии с разделом «Общие 
требования к оформлению отчета о выполнении лабораторной 
работы» данного практикума.
2 Отчет должен содержать:
- краткое описание основных функций САПР Autodesk 
Inventor для проектирования зубчатого колеса;
- заполненные 
таблицы 
основных 
геометрических 
параметров зубчатого колеса в соответствии с приложением В.
- Print Screen этапов создания зубчатого колеса в графическом 
редакторе Microsoft Paint.

Контрольные вопросы

1 Назначение зубчатых колес.
2 Область применения зубчатых колес.
3 Назовите основные геометрические параметры зубчатого 
зацепления.
4 Виды и назначение шпонки.
5 Как симметрично отразить ступицу?
6 Для чего используется операция «Массив»?
7 Назначение технологических отверстий.
8 В каком режиме создается чертеж зубчатого колеса?
9 Как сделать сечение на чертеже?