Файл: Детали машин.pdf

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Ковровская государственная технологическая академия имени Дегтярева»
С.Н. Козлова, Л.В. Шенкман
ДЕТАЛИ МАШИН
Учебно-методическое пособие
Ковров 2017

4
УДК 621.81
К59
Козлова, С.Н. Детали машин [Текст]: учебно-методическое по- собие /С.Н. Козлова, Л.В. Шенкман. – Ковров: ФГБОУ ВО «КГТА
им. В.А. Дегтярева», 2017. – 72с.
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов, выполняющих лабораторные работы по дисциплинам «Детали ма- шин», «Детали машин и основы конструирования» для освоения чи- таемых курсов на практике по следующим направлениям подготовки:
170502(М); 150305(ТМ); 150302(КТ); 230302(НК).
Студент проводит испытания и анализ реальных объектов машиностроения, приобретает навыки исследования и решения практических задач, обучается правилам выполнения сборочных и регулировочных операций.
Рецензенты: канд. техн. наук С.В. Крылов (ООО
«Цикл»); канд. техн. наук А.В. Любкин (ЗиД им. В.А. Дегтя-
рева).

5
ISBN
978-5-86151-
607-5
© ФГБОУ ВО «Ковровская государственная технологи- ческая академия имени В.А.
Дегтярева», 2017
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
высшего образования
«Ковровская государственная технологическая
академия имени В.А. Дегтярёва»
ДЕТАЛИ МАШИН

6
Учебное издание
Козлова Светлана Николаевна

7
Шенкман Людмила Владиславовна
ДЕТАЛИ МАШИН
Учебно-методическое пособие
Ответственный редактор
Е.Ю. Дианова
Компьютерная верстка
М.В. Новиковой
Изд. лиц. № 020354 от 05.06.97г. Подписано в печать 30.06.2017.
Формат 60х84/16. Бумага писчая №1. Гарнитура «Таймс». Печать оф- сетная. Усл.-печ. л. 4,18. Уч.-изд. л. 4,12. Тираж 47 экз. Заказ № 1115.
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ковровская государственная технологическая академия
имени В.А. Дегтярева»
601910, Ковров, ул. Маяковского, 19

8
Введение
К оформлению лабораторных работ предъявляются следующие требования:
1. Отчет может быть оформлен рукописным или машинопис- ным способом, либо с применением печатающих устройств ЭВМ.
2. Иллюстрации, таблицы и формулы оформляются согласно требованиям ГОСТ 7.32-81.
3. Титульный лист является первым листом отчета по лабора- торным работам и оформляется согласно прил. 1.
4. Первый лист к лабораторной работе должен содержать сле- дующую информацию: название работы, цель работы, задание на ла- бораторную работу. Пример оформления первого листа к лаборатор- ной работе представлен в прил. 2.
5. Каждая лабораторная работа должна содержать теоретиче- ское введение с описанием материального обеспечения, порядок вы- полнения работы, вывод. Теоретическое введение включает в себя основные понятия и определения по тематике лабораторной работы.
В порядок выполнения работы входят: схемы, эскизы, расчеты с не- обходимыми пояснениями. Вывод – краткое изложение полученных результатов.
ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ЗУБЧАТЫЙ РЕДУКТОР
Теоретическое введение
Редуктор – это устройство, предназначенное для понижения час- тоты вращения и увеличения крутящего момента. Изменение частоты вращения n характеризуется передаточным отношением i
ред
Рис. 1.1. Двухступенчатый цилиндрический зубчатый редуктор

9
На рис. 1.1 показан двухступенчатый цилиндрический зубча- тый редуктор с указанием кинематической схемы. Данный редуктор выполнен по развернутой схеме. Для двухступенчатого редуктора передаточных чисел двух ступеней по формуле i
ред
= u
б
u
Т
, где u
б
, u
Т
– передаточные числа для соответствующей зубчатой цилиндрической передачи, которые определяются как отношение числа зубьев: u = z
2
/z
1
Основная характеристика размеров зубьев – окружной модуль, опре- деляемый по формуле m = p/π, мм. Значения модулей стандартизова- ны ГОСТ 9653:
1-й ряд 1; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10;
2-й ряд 1,125; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7; 9; 11,25.
В отличие от прямых косые зубья входят в зацепление не сразу по всей длине, а постепенно. На рис. 1.2 изображено поле косозубого цилиндрического зацепления. Зубья нагружаются по мере захода их в поле зацепления, а в зацеплении всегда находится минимум две пары.
Плавность работы косозубого зацепления значительно снижает шум и дополнительные нагрузки.
Профиль косого зуба в нормальном сечении совпадает с про- филем прямого зуба и модуль в этом сечении должен быть стандарти- зован. В торцевом сечении параметры косого зуба изменяются в зави- симости от угла β: p
t
= p
n
/cos β; m
t
= m
n
/cos β. Индексы n и t относят к параметрам в нормальном и торцевом сечениях соответственно.
Рис. 1.2. Поле косозубого зацепления: l – длина зуба; b
w
– рабочая ширина зубчатого венца; р
t
– окружной шаг; β – угол наклона зубьев

10
Оборудование
В лабораторной работе используется стандартный двухступен- чатый цилиндрический зубчатый редуктор типа Ц2У. Эскиз данного редуктора представлен на рис. 1.3.
Корпус редуктора состоит из литых чугунных основания 1 и крышки 2, которые между собой соединены винтами 3 с использова- нием пружинной шайбы 4. Для центрирования резьбовых отверстий корпуса применяют штифты 5.
Наименьший диаметр имеет быстроходный вал-шестерня 6, ко- торый входит в зацепление с зубчатым колесом 7, напрессованным на промежуточный вал 8. Шестерня промежуточного вала выполнена заодно с ним и входит в зацепление с зубчатым колесом 9, напрессо- ванным на тихоходный вал 10.
Все три вала редуктора имеют опоры – это пары роликовых ра- диально-упорных подшипников 11, 12 и 13. Подшипниковые узлы закрыты закладными крышками 14, 15 и 16 соответственно. Для ре- гулировки и затяжки подшипников установлены нажимные шайбы
17, 18 и 19 и регулировочные винты 20, 21, 22, для стопорения кото- рых предусмотрены замки 23 и 24.
В верхней части крышки 2 редуктора имеется отверстие для за- ливки масла, которое закрывается отдушиной 25. Отдушина имеет сквозные отверстия для выравнивания давления в работающем редук- торе с атмосферным. В редукторах данного типа назначают картер- ную систему смазки, которая предусматривает наличие масляной ванны в основании 1. Для контроля уровня масла установлена пробка 26.
Отработанное масло сливают через пробку 27. Для монтажа и транспор- тировки редуктора отлиты грузовые петли с отверстиями. Для креп- ления редуктора, например, к раме привода в основании корпуса 1 выполнены ниши и предусмотрены отверстия.

11
Рис. 1.3. Эскиз редуктора типа Ц2У

12
Лабораторная работа № 1
Цель работы – изучение конструкции типового зубчатого ци- линдрического редуктора, знакомство с компоновкой узлов и назна- чением отдельных деталей.
Задания
1. Выполнить классификацию заданного редуктора.
2. Определить основные параметры зацепления.
3. По результатам расчета построить поле зубчатого зацепления одной из передач редуктора.
Порядок выполнения работы
1. Отобразить кинематическую схему редуктора, обозначив валы и зубчатые колеса.
2. Выполнить неполную разборку заданного редуктора
(снять крышку корпуса), ознакомиться с его устройством и произве- сти классификацию редуктора по следующим пунктам:
– схема редуктора (соосная, развернутая, раздвоенная и т.п.);
– форма зубчатых колес (цилиндрическая, коническая);
– расположение зубьев (прямозубое, косозубое, шевронное);
– расположение зубчатых колес относительно опор (симмет- ричное, несимметричное, консольное);
– расположение осей (параллельное, пересекающиеся, перекре- щивающиеся).
3. Подсчитать числа зубьев шестерни z
1
и колеса z
2
каждой ступени и определить передаточные числа:
4. Определить фактическое передаточное отношение редуктора:
Фактическое значение передаточного отношения двухступен- чатого редуктора не должно отличаться от стандартного значения более чем на 4 %.

13 1-й ряд: 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63;
2-й ряд: 7,1; 9; 11,2; 14; 18; 22,4; 28; 35,5; 45; 56.
Оценить отклонение: где
– минимальное значение из двух передаточных отношений.
5. Для быстроходной и тихоходной ступеней редуктора изме- рить по колесу в нормальном сечении шаг зубьев р
n
в миллиметрах и определить модуль зацепления, мм:
Полученные значения модулей округлить до ближайшего стан- дартного по ГОСТ 9653 и в отчете указать значения и
6. Для быстроходной и тихоходной ступеней редуктора изме- рить по колесу длину зубьев l и ширину зубчатого венца b
w
в милли- метрах и определить величину угла наклона зубьев β, град:
В отчете указать значения и
. Для косозубых передач ре- комендуемый диапазон β = 8…22º.
7. Для быстроходной и тихоходной ступеней редуктора опре- делить делительное межосевое расстояние, мм:
8. Для быстроходной и тихоходной ступеней редуктора опре- делить величины начальных межосевых расстояний а
w
, округляя зна- чения делительных межосевых расстояний а до ближайших стан- дартных по ГОСТ 2185:
1-й ряд: 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500 и т.д.;
2-й ряд: 71; 90; 112; 140; 180; 225; 280; 355; 450; 560 и т.д.
9. На эскизе редуктора показать габаритные размеры и начальные межосевые расстояния быстроходной и тихоходной передач.

14 10. Далее выполнить анализ одной из передач редуктора (по указанию преподавателя):
– коэффициент ширины зубчатого венца относительно межосе- вого расстояния сравнить полученный результат со стандартными значениями:
0,1; 0,125; 0,16; 0,2; 0,25; 0,315; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1,0; 1,25;
– коэффициенты торцевого перекрытия
- коэффициенты осевого перекрытия
- окружной шаг зуба, мм
- активный участок линии зацепления, мм
11. По результатам расчета построить поле зацепления одной из передач редуктора (см. рис. 1.2).
Оформить вывод к лабораторной работе.
Контрольные вопросы
1. Что такое начальное межосевое расстояние?
2. Что такое модуль зацепления?
3. Как определяется передаточное число и передаточное от- ношение зубчатой передачи?
4. В каких случаях выполняют передачу со смещением?
5. Рекомендуемый диапазон угла наклона зубьев для косозу- бого зацепления;
6. Отметить преимущества косозубого цилиндрического заце- пления перед прямозубой передачей.
7. Как определить модуль зацепления?

15
1
ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ЗУБЧАТЫЙ РЕДУКТОР
Теоретическое введение
На рис. 2.1 показан одноступенчатый цилиндрический зубча- тый редуктор с указанием кинематической схемы.
Для редуктора передаточное отношение определяют как соот- ношение частот вращения ведущего и ведомого валов i
ред
= n
б.в.
/n
т.в.
Передаточное число - как отношение чисел зубьев: u = z
2
/ z
1
Рис. 2.1. Редуктор одноступенчатый цилиндрический зубчатый:
1 – шестерня; 2 – колесо
Понятия и термины, относящиеся к геометрии зубчатых передач, стандартизованы. Параметрам шестерни присваивают индекс 1, а па- раметрам колеса индекс 2. Различают следующие индексы: w – началь- ная поверхность или окружность; b – основная поверхность или ок- ружность; а – поверхность или окружность вершин и головок зубьев;
f – поверхность или окружность впадин и ножек зубьев.
Параметрам, относящимся к делительной поверхности или окруж- ности, дополнительного индекса не присваивают. Геометрия цилиндриче- ского зубчатого зацепления отображена на рис. 2.2. Здесь α
w
– угол зацеп- ления, где α = 20º – угол профиля исходного контура по ГОСТ 13755;
а
w
– начальное межосевое расстояние (межосевое расстояние); р – де- лительный окружной шаг зубьев; П – полюс зацепления; g
α
– длина активной линии зацепления; h – высота зуба. Линия зацепления явля- ется касательной к основным окружностям шестерни и колеса.
2

16
Рис. 2.2. Зацепление прямозубой цилиндрической передачи
Основными параметрами механической передачи являются: мощность N, кВт; частота вращения n, мин
-1
; крутящий момент Т, Нм.
Потери мощности в редукторе характеризует коэффициент полезного

17 действия (КПД) редуктора, который определяется как произведение
КПД составляющих элементов: η
ред
= η
1
∙ η
2
.
Оборудование
В лабораторной работе используется одноступенчатый цилинд- рический зубчатый редуктор, у которого оси валов лежат в одной го- ризонтальной плоскости. Эскиз данного редуктора представлен на рис. 2.3.
Корпус редуктора состоит из литых чугунных основания 1 и крышки 2, которые между собой соединены болтами 3 с использова- нием пружинной шайбы 4 и гайки 5. Для центрирования резьбовых отверстий корпуса применяют штифты 6.
Наименьший диаметр имеет быстроходный вал-шестерня 7, ко- торая входит в зацепление с зубчатым колесом 8, на тихоходном ва- лу 9. Валы редуктора имеют опоры – это пары роликовых радиально- упорных подшипников 10 и 11. Подшипниковые узлы закрыты при- кладными крышками 12 и 13 соответственно. Для регулировки и за- тяжки подшипников установлены нажимные шайбы 14 и 15 и регули- ровочные винты 16 и 17 со стопорными устройствами. Шпонка 18 обеспечивает соединение колеса 8 с валом 9.
В верхней части крышки 2 редуктора имеется отверстие для за- ливки масла, которое закрывается отдушиной 19, которая имеет сквозные отверстия для выравнивания давления с атмосферным. В редукторах данного типа назначают картерную систему смазки, кото- рая предусматривает наличие масляной ванны в основании 1.
Для контроля уровня масла установлен маслоуказатель 20. От- работанное масло сливают через пробку 21. Для монтажа и транспор- тировки редуктора отлиты грузовые петли с отверстиями. Для креп- ления редуктора, например, к раме привода в основании корпуса 1 предусмотрены лапы с отверстиями.

18
Рис. 2.3. Одноступенчатый цилиндрический зубчатый редуктор

19
Лабораторная работа № 2
Цель работы – изучить конструкцию типового одноступенчато- го цилиндрического зубчатого редуктора, ознакомиться с компонов- кой и назначением отдельных деталей.
Задание
1. Выполнить классификацию заданного редуктора.
2. Определить основные параметры зацепления.
3. На эскизе редуктора указать габаритные и присоединитель- ные размеры.
Порядок выполнения работы
1. Отобразить кинематическую схему редуктора, обозначив ва- лы и зубчатые колеса.
2. Выполнить разборку заданного редуктора, ознакомиться с его устройством и произвести классификацию редуктора по следую- щим пунктам:
– вид зацепления (внешнее, внутреннее);
– форма зубчатых колес (цилиндрическая, коническая);
– расположение зубьев (прямозубое, косозубое, шевронное);
– расположение зубчатых колес относительно опор (симмет- ричное, несимметричное, консольное);
– расположение осей валов (параллельное, пересекающиеся, пе- рекрещивающиеся).
3. Подсчитать числа зубьев шестерни z
1
и колеса z
2
, опреде- лить фактическое передаточное число: u
ф
= z
2
/ z
1
исогласовать его с номинальным значением u
н
по ГОСТ 2185:
1-й ряд 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5;
2-й ряд 1,12; 1,4; 1,8; 2,24; 2,8; 3,55; 4,5; 5,6; 7,1; 9; 11,2.
Оценить отклонение: где
– минимальное значение из двух передаточных.
Для одноступенчатых редукторов по ГОСТ 21301 фактическое значение передаточного числа не должно отличаться от номинально- го значения более чем на 3%.
4. По колесу в нормальном сечении измерить шаг зубьев р
n
и определить модуль зацепления, мм (см. рис.1.2): m
n
расч
= p
n
/ π.