Создан заказ №1765038
22 февраля 2017
Расчёт и выбор посадок типовых соединений и размерных цепей.
Как заказчик описал требования к работе:
М Е Т О Д И Ч Е С К И Е У К А З А Н И Я
к курсовой работе
на тему: «Расчет и выбор посадок типовых соединений и
размерных цепей»
по направлениям подготовки бакалавров:
110800.62 «Агроинженерия»
190600.62 : «Эксплуатация и транспортно-технологических
машин и комплексов»
Для самостояте
льной работы студентов
очного и заочного обучения
по дисциплине:
«Метрология, стандартизация и сертификация»
Раздел «Взаимозаменяемость, допуски и посадки»
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2013
УДК 621.7
Рекомендованы к изданию методическим советом университета,
протокол № 6 от 04.06.2009 г.
Составители: Мамаев А.Д., Цыплакова И.В., Драгун А.П.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………………………………………………
4
Краткие общие методические указания …………………………………….
4
Задача 1. Допуски и посадки гладких цилиндрических соединений.
Выбор универсальных измерительных средств …………………………….
5
Задача 2. Расчет посадок с натягом………………………………………….
9
Задача 3. Допуски и посадки подшипников качения . ………………………
14
Задача 4. Допуски и посадки шпоночных соединений .………….…………
18
Задача 5. Допуски и посадки шлицевых соединений .…………...…………
20
Задача 6. Расчет размерных цепей . …………...................................................
23
Список литературы………………………………………………………...
32
Приложение А: Варианты заданий курсовой работы …………………..
33
Приложение Б: Подшипники шариковые радиальные однорядные…...
42
Приложение В: Чертежи к заданиям курсовой работы…………………
43
Введение
Качество выпускаемых машин и агрегатов, а также оптимальные условия их производства и ремонта в значительной мере зависят от уровня стандартизации и взаимозаменяемости, используемых в конструкции деталей и узлов, а также правильного выбора допусков и посадок при их проектировании и изготовлении. В свою очередь соблюдение заданных допусков и посадок не возможно без использования соответствующих измерительных инструментов и приборов для контроля размеров при изготовлении деталей и сборке узлов.
В процессе изучения курса «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения» студент должен ознакомиться с общими принципами взаимозаменяемости и стандартизации, системой допусков и посадок, а также с методами и средствами измерения размеров деталей.
Практические занятия и лабораторные работы позволяют студенту закрепить теоретические знания, полученные на лекциях и самостоятельной подготовке, научиться назначать допуски и посадки, обоснованно выбирать контрольно-измерительные инструменты и уметь ими пользоваться, а также научиться пользоваться стандартами и справочной литературой.
Выполнение курсовой работы является завершающим этапом обучения по данному курсу и допуском к сдаче экзамена.
Краткие общие методические указания
Курсовая работа включает выполнение задач по 6-ти темам.
1. Допуски и посадки гладких цилиндрических соединений.
2. Расчет посадки с натягом гладких цилиндрических соединений.
3. Допуски и посадки подшипников качения.
4. Допуски и посадки шпоночных соединений.
5. Допуски и посадки шлицевых соединений.
6. Расчет размерных цепей.
К каждой теме указан перечень задач, которые необходимо решить, приведены основные положения для их решения и рассмотрен пример. Исходные данные для каждого варианта курсовой работы приведены в приложении А.
Номер варианта соответствует двум последним цифрам учебного шифра студента, но может быть изменен по усмотрению преподавателя. Курсовая работа оформляется в виде пояснительной записки в объеме 18-20 страниц формата А4. Титульный лист оформляется по установленным в СПбГАУ правилам, текстовая и графическая части – в соответствии с требованиями ЕСКД.
Текст располагается на одной стороне листа с соблюдением ниже перечисленных требований. Ширина полей: сверху и снизу – не менее 20 мм; слева – 25 мм; справа – 10 мм. Обязателен список используемой литературы.
В тексте методических указаний в квадратных скобках приводятся ссылки на литературу.
Задача1. Допуски и посадки гладких цилиндрических соединений.
Выбор универсальных измерительных средств
Методические указания
При решении задачи необходимо руководствоваться заданием, указанным в таблице 1, приложения А в соответствии с заданным вариантом.
Согласно индивидуальному варианту требуется выполнить следующие работы.
1. По заданным номинальному размеру посадки и значениям предельных отклонений размеров вала и отверстия необходимо определить предельные значения размеров, допуски размеров, минимальный и максимальный зазор или натяг в соединении, а также установить квалитет, посадку, систему, в которой она выполнена, пользуясь справочной литературой [3, 8, 9] найти условные обозначения полей допусков, соответствующие заданным предельным размерам деталей в цифровом выражении, а также установить соответствующую шероховатость поверхностей деталей и рекомендуемый способ их механической обработки.
2. Начертить схему расположения полей допусков соединения, эскизы соединения и отдельных деталей (втулки и вала) с обозначением размеров, допусков и шероховатости поверхностей.
Квалитет, систему и наименование посадки устанавливают, исходя из номинального размера соединения и предельных отклонений размеров деталей в цифровом выражении.
Стандартами установлены две системы посадок: система отверстия и система вала. В автотракторной промышленности и сельхозмашиностроении более предпочтительное применение имеет система отверстия, чем система вала, главным образом, вследствие применения меньшего количества специального режущего инструмента и контрольно-измерительных средств.
Система вала применяется в конструкциях машин при разных посадках нескольких деталей на вал, при соединении стандартных деталей и узлов, выполненных по системе вала (например, наружного диаметра наружного кольца подшипника).
Установление наивыгоднейшего квалитета размеров деталей имеет большое практическое значение, так как от этого зависит надежность, долговечность и экономичность производства машин. При установлении квалитета следует учитывать особенности конструкции и технологии изготовления деталей и особенно завершающих операций, допускаемые отклонения размеров, допуски формы и расположения поверхностей детали, условия контроля и др.
5-й квалитет при производстве деталей тракторов и грузовых автомобилей обычно не применяется.
6-й квалитет является основным при обработке шеек коленчатых и распределительных валов, посадочных мест под подшипники качения, а также при изготовлении деталей коробки скоростей и др.
По 7 и 8 квалитетам изготовляют ответственные узлы автомобилей и сельскохозяйственных машин, посадочные отверстия деталей тракторов и т.д.
8, 9 и 10 квалитеты применяются при изготовлении менее точных деталей тракторов, сельскохозяйственных и других машин.
Выбор посадок. Посадки сопрягаемых деталей выбирают, исходя из конструктивных и эксплуатационных условий, передаваемых крутящих моментов, герметичности, центрирования, обеспечения относительной подвижности или неподвижности деталей, а также на основании предварительного расчета, по аналогии с ранее проверенными практикой подобными соединениями [3].
Шероховатость поверхностей сопрягаемых деталей устанавливают в зависимости от назначения деталей, заданного номинального размера, квалитета (величины допуска) и посадки. После установления квалитета и значений шероховатости поверхностей назначают экономические виды окончательных механических обработок деталей.
Эскизы деталей и соединения приводятся в произвольном масштабе. Предельные отклонения указываются на чертежах непосредственно после номинального размера принятыми буквенными обозначениями и числовыми значениями.
Для наглядности поля допусков деталей и посадок изображаются в виде прямоугольников, ширина которых берется приблизительно равной 25 мм, длина – 40 мм относительно нулевой линии, соответствующей номинальному размеру соединения.
Все предельные отклонения с соответствующими знаками (+ или -) на схемах проставляются в микрометрах (мкм) против границ полей допусков.
Пример. Определить предельные отклонения, допуски, зазоры и натяги, допуск посадки, обозначить посадку и предельные размеры на чертежах, построить схему расположения полей допусков деталей цилиндрического соединения.
Задано соединение с размерами:
а)отверстие (D) - ;
б) вал (d) - .
Решение. Номинальный размер соединения dн.с.= 28 мм.
Предельные отклонения отверстия:
верхнее отклонение ЕS = +0,053 мм; нижнее отклонение EI = +0,020 мм.
Предельные отклонения вала:
верхнее отклонение es = 0; нижнее отклонение еi = – 0,021 мм.
Предельные размеры отверстия:
- наибольший - Dmax = Dн + ЕS = 28,000 + 0,053 = 28,053 мм;
- наименьший - Dmin = Dн + EI = 28,000 + 0,020 = 28,020 мм.
Предельные размеры вала:
- наибольший- dmax = dн + es = 28,000+0=28,000 мм;
- наименьший - dmin = dн + еi = 28,000+(-0,021)=27,979 мм.
Допуски размеров:
- отверстия - ТD = Dmax - Dmin = 28,053-28,020=0,033 мм
- вала - Тd = dmax - dmin = 28,000 -27,979=0,021 мм.
Зазоры:
- наибольший зазор - Smax = Dmax - dmin = 28,053 – 27,979 = 0,074 мм.
- наименьший зазор - Smin = Dmin - dmax = 28,020-28,000=0,020 мм.
В данной посадке имеются зазоры, значит, она относится к группе посадок с зазором.
Допуск посадки: Ts = Smax - Smin = 0,074 - 0,020 = 0,054 мм.
В том случае, когда расчетная величина зазоров (Smax и Smin ) получается со знаком (-), следует, что соединение задано по посадке с натягом и зазоры (Smax и Smin ) необходимо заменить на натяги (Nmax и Nmin ) с противоположным знаком (+).
Если же в результате расчета получаем Smax со знаком (+), а Smin со знаком (-), то следовательно соединение задано по переходной посадке, в которой минусовое значение Smin является максимальным натягом Nmax с противоположным знаком (+).
Строим схему расположения полей допусков деталей. На схеме расположения полей допусков деталей дано наглядное представление о наличии в посадке зазоров (Рис.1.1).
Рис.1.1 Схема расположения полей допусков отверстия и вала
По таблицам [3] устанавливаем, что предельные отклонения вала (es = 0 и ei= - 21 мкм) соответствуют предельным отклонениям основного вала седьмого квалитета (h7), а предельные отклонения отверстия (ES = +53 мкм и EI = +20 мкм) соответствуют полю допуска F8. Следовательно, дана посадка с зазором в системе вала.
Обозначение посадки на чертеже:
буквенное - Ø числовое - Ø
Обозначение допусков размеров деталей соответственно:
отверстия – F8 и ; вала - h7 и .
Обозначения посадки, предельных размеров деталей и шероховатости поверхности показаны на рис.1.2.
По справочнику [3] принимаем шероховатость поверхности отверстия Ra = 1,6 мкм, а вала – Ra = 0,8 мкм, а также находим, что окончательной обработкой отверстия является растачивание тонкое, а закаленного вала - чистовое круглое шлифование.
Рис. 1.2 Варианты обозначения посадки и размеров деталей
Выбор универсальных измерительных средств
Согласно ГОСТ 8.051-81 [7] величина допускаемой погрешности измерения принимается равной 35% от значения допуска на изготовление деталей по 5-6 квалитетам, 25% - для деталей, изготовленных по 7, 8 и 9 квалитетам, и 20% - для деталей, изготовленных по 10-14 квалитетам.
Необходимо соблюдать, чтобы предельная погрешность средства измерения (∆изм ) равнялась бы или была меньше допустимой погрешности измерения конкретного размера гладкой цилиндрической детали (∆доп.), т.е. ∆изм ≤ ∆доп .
Пример.
Для измерения деталей: отверстия и вала необходимо подобрать универсальные измерительные средства.
По ГОСТ 8.051-81 (таблицы 9 и 5) допустимая погрешность измерения деталей составляет:
- для отверстия - ∆доп = 18 мкм, для вала - ∆доп = 6 мкм.
В таблицах 9 и 5 (ГОСТ 8.051-81), в зависимости от интервала номинального размера, приведена дробь, в числителе которой указана допускаемая погрешность измерения (∆доп ), а в знаменателе - допуск на изготовление данной детали. Ниже дроби обозначен шифр измерительного средства, состоящий из цифры и буквы: цифра - порядковый номер измерительного средства (таблицы 1 и 2 стандарта), а буква - вариант использования данного измерительного средства (а, б, в и т.д.).
По таблице 2 (ГОСТ 8.051-81) определяем, что для измерения отверстия мм с допуском 33 мкм рекомендуются индикаторные нутромеры с ценой деления шкалы 0,01 мм, настроенными по концевым мерам 3 класса точности; предельная погрешность измерения индикаторного нутромера составляет ∆изм. = 10 мкм.
По таблице 1 (ГОСТ 8.051-81) определяем, что валы 8 квалитета целесообразно измерять рычажными скобами с ценой деления шкалы 0,002 мм, настроенными по концевым мерам 3 класса точности. Предельная погрешность измерения рычажной скобы составляет ∆изм = 4,5 мкм. Таким образом, выбранные измерительные средства отвечают предъявленным требованиям:
- для измерения отверстия – ∆изм = 10 мкм < ∆доп = 18,0 мкм;
- для измерения вала – ∆изм = 4,5 мкм < ∆доп = 6 мкм.
Задача 2. Расчёт и выбор посадок с натягом
Методические указания
При решении задачи необходимо руководствоваться заданием, указанным в таблице 1, приложения А в соответствии с заданным вариантом. Эскиз соединения приведен на рис.2.1. При решении этой задачи необходимо также ответить на все вопросы, поставленные в задаче 1.
Студент самостоятельно принимает необходимые для расчета данные:
а) по заданному номинальному размеру сопряжения определяет масштаб эскиза для своего варианта;
б) по масштабу устанавливает номинальные размеры диаметров D1 и d1, посадочной длины l (рис.2.1);
в) для всех вариантов в качестве материала для сопрягаемых деталей принимаем для шестерни - сталь 45, для вала - сталь 50, а также другие справочные данные, соответствующие этим материалам, необходимые для решения задачи.
Методика расчёта и выбора посадок с натягом
Расчет посадок с натягом выполняется с целью обеспечить прочность соединения, т.е. отсутствие смещения сопрягаемых деталей под действием внешних нагрузок при достаточной прочности сопрягаемых деталей.
Исходя из первого условия, определяется наименьший допускаемый натяг [Nmin], необходимый для восприятия и передачи внешних нагрузок.
Исходя из второго условия, определяется наибольший допустимый натяг [Nmax], при котором не будет пластических деформаций на контактных поверхностях при запрессовке.
Пример. Рассмотрим порядок расчета и выбора посадки с натягом для соединения отверстие ступицы шестерни – вал (рис.2.1, а).
Исходные данные:
- dн.с.= 50 мм - номинальный размер соединения;
- d1 = 80 мм - наружный диаметр ступицы;
- l = 40 мм - длина сопряжения;
- DI = 10 мм - диаметр отверстия вала (рис.2.1);
- Мкр = 500 Н·м - передаваемый крутящий момент.
Справочные данные:
- материал шестерни: сталь 45 (модуль упругости Е2 = 2·1011Н/м2, коэффициент Пуассона μ2 = 0,30, предел текучести σТ2 = 35·107Н/м2, шероховатость поверхности RzD = 10 мкм);
- материал вала: сталь 50 (Е1 = 2·1011Н/м2, μ1 = 0,30 , σТ1 = 37·107Н/м2, Rzd = 6,3 мкм).
Коэффициент трения:
- сталь по стали f = 0,069 ÷ 0,13.
В данном примере используется коэффициент трения сталь по стали f = 0,08.
Решение.
1. Определяем требуемое наименьшее удельное давление на контактных поверхностях соединения по формуле:
[Рmin] .
Если задано передаваемое осевое усилие Ро , то требуемое наименьшее удельное давление на контактных поверхностях соединения определяем по формуле:
[Рmin] , Н/м2 .
2. По полученному значению [Рmin] определяем необходимую величину наименьшего расчётного натяга по формуле:
мкм
где Е1 и Е2 – модули упругости соответственно вала и отверстия; С1 и С2 – коэффициенты, определяемые, по формулам:
Рис. 2.1. Эскиз соединения деталей с натягом
a) вал с отверстием; б) вал без отверстия (D1=0)
а) для вала:
;
б) для отверстия:
.
Подставляем найденные значения С1 и С2 в формулу:
.
3. Если шероховатости сопрягаемых поверхностей обозначены параметром Rz, то определяем величину наименьшего допустимого натяга по формуле:
.
Если же шероховатость поверхности оценена параметром Rа, тогда наименьший натяг определяется по формуле:
.
4. Определяем наибольшее удельное давление на контактных поверхностях вала P1 и втулки P2, при котором отсутствует пластическая деформация на контактных поверхностях деталей.
а) для вала:
;
б) для втулки:
.
В качестве наибольшего удельного давления [Рн.б.] берётся наименьшее из двух значений (P1 или P2), принимаем P2, , имеющем значение меньшее, чем P1.. Следовательно, [Рн.б.] .
5. Определяем величину наибольшего расчетного натяга по формуле:
6. Определяем наибольший допустимый натяг [Nmax] с учетом шероховатостей поверхностей по формуле:
.
При более точных расчётах необходимо учитывать поправку, если при рабочей температуре натяг увеличивается, а также коэффициент, учитывающий увеличение удельного давления торцов охватывающей детали [3].
7. Условия подбора посадки:
а) наибольший натяг Nmax в подобранной посадке должен быть не больше [Nmax]: Nmax ≤ [Nmax];
б) наименьший натяг Nmin у выбранной посадки с учетом допусков возможных колебаний действующей нагрузки и других факторов должен быть больше [Nmin]:
Nmin ≥ [Nmin].
8. Пользуясь справочником [3] , находим посадку, соответствующую условиям подбора.
В нашем примере выбираем посадку , для которой
Nmax = 106 мкм < [Nmax ]=124 мкм;
Nmin = 56 мкм > [Nmin] = 53 мкм.
Запас прочности соединения для данной посадки равен:
Nmin – [Nmin ]= 56 – 53 = 3 мкм.
Запас прочности деталей: [Nmax] – Nmax = 124 – 106 = 18 мкм.
9. Определяем усилие запрессовки по формуле:
где fП – коэффициент трения при запрессовке; fП =(1,15 ÷1,2)·f .
Схема расположения полей допусков деталей посадки с натягом в системе отверстия представлена на рис.2.2.
Удельное давление Рmax при наибольшем натяге Nmax в посадке определяется по формуле:
÷
.
Рис. 2.2 Схема расположения полей допусков деталей посадки
с натягом в системе отверстия
В тексте записки следует привести:
1) схему расположения полей допусков отверстия и вала;
2) эскизы деталей и соединения в сборе;
3) обозначить предельные размеры деталей и посадки в буквенном и числовом выражениях;
4) обозначить шероховатость посадочных поверхностей.
Задача 3. Допуски и посадки подшипников качения
Методические указания
При решении задачи необходимо руководствоваться заданием, указанным в таблице 1, приложения А в соответствии с заданным вариантом. Согласно индивидуальному варианту требуется выполнить следующие работы.
1. Установить номинальные значения параметров подшипника, принять один из видов нагружения для каждого кольца, выбрать посадки наружного и внутреннего колец.
2. Пользуясь справочниками, найти предельные отклонения вала и отверстия в корпусе и колец подшипника. Определить зазоры и натяги в соединениях.
3. Подобрать шероховатость посадочных поверхностей сопрягаемых деталей, установить допускаемые отклонения геометрической формы посадочных поверхностей и биения заплечиков [3].
4. Выбрать экономические способы окончательной обработки и контроля деталей.
5. Привести в записке схемы расположения полей допусков выбранных посадок, вычертить эскизы сопряжений подшипника с неосновными деталями, отдельно вала и отверстия со всеми необходимыми обозначениями.
Номинальные размеры параметров подшипника определяют, пользуясь справочником [2] или приложением Б, таблица 1.
Посадки подшипников качения на вал и в корпус выбираются в зависимости от вида нагружения колец по справочнику [3], по ГОСТ 3325-85 [10],либо по таблице 3.1.
Для всех вариантов принимаем циркуляционное нагружение - для внутреннего кольца и местное нагружение – для наружного кольца подшипника.
В зависимости от выбранной посадки устанавливаются предельные отклонения сопрягаемых деталей (вал - внутреннее кольцо; корпус – наружное
кольцо). Отклонения на диаметры колец подшипника выбирают по специальным таблицам, приведённым в разделе "Подшипники качения" справочника [3]; ГОСТ 520-2002, на неосновные (присоединительные) детали - по справочнику [3], ГОСТ 25347-82 [9].
Таблица 3. 1 Посадки подшипников качения класса точности 0 и 6 на вал и отверстие корпуса (по ГОСТ 3325-85)
Класс точности подшипника
Нагружение кольца
местное
циркуляционное
колебательное
Посадки внутреннего кольца на вал
Шариковые и роликовые радиально-упорные подшипники качения
0
6
Посадки наружного кольца в корпус
Шариковые и роликовые радиально-упорные подшипники качения
0
6
Зазоры, натяги и все необходимые расчеты определяются так же, как и для гладких цилиндрических соединений, приведенных в задаче 1.
Шероховатость поверхностей, допускаемые отклонения от правильной геометрической формы посадочных поверхностей и допускаемые отклонения биения заплечиков вала и отверстия в корпусе под подшипники определяются по справочнику [3].
Выбор экономических способов окончательной обработки и измерительных средств для вала и корпуса производится аналогично гладким цилиндрическим деталям (задача 1).
Схема расположения полей допусков деталей соединения (наружное кольцо подшипника - корпус и внутреннее кольцо - вал) изображается так же, как и для гладких цилиндрических деталей соединения (см. задачу 1).
На сборочных чертежах посадки подшипников качения обозначают следующим образом: Ø 70 или Ø 150 ,
где - m6 и H7 - поля допусков неосновных деталей (вала и отверстия корпуса) по 6 и 7 квалитетам; L0 - поле допуска внутреннего диаметра внутреннего кольца подшипника по 0 классу точности; l0 - поле допуска наружного диаметра наружного кольца подшипника по 0 классу точности.
Пример. Подобрать посадки на кольца подшипника № 216 нулевого класса точности с деталями редуктора. Нагрузка на подшипник Р = 6000 Н.
Решение. По справочнику [2] или приложению Б находим:
d = 80 мм (80·10-3м) - номинальный размер диаметра внутреннего кольца подшипника;
D = 140 мм - (140·10-3 м) – номинальный диаметр наружного кольца;
B = 26 мм (26·10-3м) - ширина кольца;
r = 3мм (3·10-3 м) – радиус закругления.
К – коэффициент серии нагружения; (для легкой серии нагружения К = 2,8; для средней К = 2,3; для тяжелой К= 2,0).
По условиям работы заданного узла принимаем циркуляционный вид нагружения для внутреннего кольца подшипника, так как вращается вал и усилие передается последовательно всей дорожке качения внутреннего кольца подшипника. Для наружного кольца принимаем местный вид нагружения. Это кольцо допускает некоторое перемещение при толчках и ударах.
L0 – отклонение отверстия внутреннего кольца;
l0 – отклонение наружного размера подшипника.
Посадка внутреннего кольца на вал выбирается исходя из условий работы заданного узла по величине наименьшего расчетного натяга. Значение наименьшего расчетного натяга определяется по формуле:
(натяг округляется в сторону увеличения полученного значения натяга).
Так как присоединительная деталь (вал) изготавливается по 6 квалитету (для подшипников качения "0" и "6" класса точности) в системе отверстия и он соединяется с отверстием внутреннего кольца подшипника неподвижно, то, пользуясь ГОСТ 25347-82 [9], находим его поле допуска (k, m, n или p), у которого нижнее отклонение должно быть равно или больше Nmin.p., т.е. ei ≥ Nmin.p.
Для рассматриваемого примера это условие будет выдержано, если примем поле допуска m6, у которого еs = +30 мкм и еi = +11 мкм.
Посадка внутреннего кольца подшипника на вал обозначается .
Проверяем внутреннее кольцо подшипника качения на прочность. Вычисляем значение допустимого натяга:
, или 364 мкм
где [σp] = 400 МПа - допустимое напряжение на растяжение подшипниковой стали; d = 80∙10-3 м - внутренний диаметр внутреннего кольца подшипника.
Если натяг (Nдon) будет не равен целому числу мкм, то его округляют в сторону уменьшения полученного значения натяга.
Допустимый натяг Nдоп = 364 мкм больше наибольшего табличного натяга Nmax.т.= 45мкм и, следовательно, подшипник имеет значительный запас прочности.
Для соединения наружная поверхность наружного кольца подшипника - отверстие в корпусе принимаем посадку . Предельные отклонения, размеры посадочных поверхностей, зазоры и натяги определяем аналогично решению, приведенному в задачах 1 и 2.
Шероховатость посадочной поверхности вала принимаем Ra=1,25 мкм, а отверстия в корпусе - Ra=2,5 мкм [3]. Для достижения выбранной шероховатости и квалитета посадочных поверхностей целесообразно применять закалённый вал, обработанный круглым чистовым шлифованием, а отверстие в корпусе - тонким растачиванием.
Допускаемая овальность и конусность посадочных поверхностей не должна быть более: для вала - 0,010 мм и для отверстия - 0,020 мм [3]. Допускаемое отклонение биения заплечиков не должно быть более: для вала - 0,025 мм и для отверстия - 0,050 мм.
Эскизы посадочных поверхностей и примеры обозначения посадки и предельных размеров деталей приведены на рис. 3.1.
Рис. 3.1 Чертежи соединения подшипника качения с валом и
корпусом и отдельно присоединительных деталей
Схемы расположение полей допусков деталей соединений представлены на рис.3.2.
Рис. 3.2 Схема расположения полей допусков присоединительных
деталей с кольцами подшипника качения
Задача 4. Допуски и посадки шпоночных соединений
Методические указания
При решении задачи необходимо руководствоваться заданием, указанным в таблице 1, приложения А в соответствии с заданным вариантом.
По данной теме необходимо выполнить следующие работы.
1. Исходя из номинального диаметра вала, соответствующего заданному варианту, по справочнику [3], ГОСТ 23360-78 [11], ГОСТ 24071-97 [12] определить номинальные размеры шпонки и пазов вала и втулки.
2. Из условия работы и назначения шпоночного соединения выбираются посадки: шпонка - паз вала и шпонка – паз втулки.
Выбор полей допусков шпонки по ширине и шпоночных пазов для призматических и сегментных шпонок производится по справочнику [3], либо по таблицам ГОСТ 23360-78 [11]и ГОСТ 24071-97 [12], а числовые значения отклонений по ГОСТ 25346-89 [8].
Кроме того необходимо рассчитать предельные размеры шпонки и пазов и допуски этих размеров; определить наибольшие и наименьшие зазоры или натяги в соединении. Построить схемы расположения полей допусков деталей соединения.
3. Выбрать экономические способы окончательной обработки поверхностей шпонки и пазов.
Экономическими способами окончательной обработки поверхностей являются: шпонки - плоское получистовое шлифование, паза вала под сегментную шпонку - фрезерование трехсторонней дисковой фрезой, паза вала под призматическую шпонку - фрезерование чистовое концевой фрезой и паза втулки - протягивание в крупносерийном, долбление в индивидуальном и мелкосерийном производствах.
4. Шероховатость поверхности деталей шпоночного соединения с призматической и сегментной шпонками выбирается по справочнику [3].
5. Привести эскизы деталей шпоночного соединения и проставить предельные размеры на них с буквенными и числовыми обозначениями отклонений; указать на деталях шероховатость поверхностей.
6. Описать контрольно-измерительные средства для комплексной и поэлементной проверки деталей шпоночного соединения.
Пример. Подобрать посадки призматической шпонки с пазами вала и втулки. Номинальный размер диаметра вала d = 30мм.
Решение. Номинальные размеры деталей шпоночного соединения принимаем по ГОСТ 23360-78 [11]:
b= 8 мм - ширина шпонки,
h= 7 мм - высота шпонки.
Шпоночное соединение предназначено для серийного производства общего машиностроения. По ГОСТ 23360-78 выбираем посадки: соединение шпонка – паз вала , соединение шпонка - паз втулки .
После выбора числовых значений по ГОСТ 25347-82 [9] посадки запишутся: шпонка – паз вала , мм; шпонка - паз втулки , мм .
Расчеты предельных размеров, допусков, зазоров и натягов шпоночного соединения привести в пояснительной записке.
Принимаем шероховатость рабочих поверхностей шпонки Ra=2,5 мкм, паза вала - Rz=20 мкм и паза втулки Rz=20 мкм, нерабочих поверхностей шпонки, паза вала и паза втулки - Rz=40 мкм.
Выбираем экономические способы окончательной обработки:
- шпонки - плоское шлифование;
- паза вала - фрезерование чистовое концевой фрезой;
- паза втулки - протягивание чистовое.
Перечень контрольно-измерительных средств, необходимых для контроля деталей шпоночного соединения, должен быть описан и пояснен эскизами соответствующих средств, пользуясь литературными источниками [3,5].
Схемы расположения полей допусков деталей приведены на рис. 4.1.
Рис. 4.1 Схема расположения полей допусков деталей посадок
шпонка-паз втулки и шпонка-паз вала
Эскизы деталей шпоночного соединения представлены на рис. 4.2.
Рис. 4.2 Эскизы шпоночного соединения и отдельно каждой детали
Далее в записке должны быть также приведены все необходимые расчеты, как это было сделано в задаче 1.
Задача 5. Допуски и посадки шлицевых соединений
Методические указания
При решении задачи необходимо руководствоваться заданием, указанным в таблице 1, приложения А в соответствии с заданным вариантом.
По данной теме необходимо выполнить следующие работы.
1. Выбрать способ центрирования и посадки элементов шлицевого соединения.
2. Определить предельные отклонения центрирующего и нецентрирующего диаметров, а также ширину пазов втулки и толщину зубьев вала.
3. Выбрать шероховатость сопрягаемых поверхностей деталей и обозначить её на эскизе; указать экономические способы окончательной обработки поверхностей шлицевого соединения, обеспечивающие заданную точность и шероховатость поверхности. Построить схемы расположения полей допусков выбранных посадок.
4. Указать контрольно-измерительные средства, применяемые для комплексной и поэлементной проверки шлицевых деталей на автотракторных заводах и ремонтных предприятиях.
5. Вычертить эскизы поперечных сечений шлицевого соединения (в сборе) и деталей, проставить посадочные и предельные поэлементные размеры (в буквенных и числовых обозначениях).
Номинальные размеры элементов деталей шлицевого соединения определяются по ГОСТ 1139-80 [14]. Исходя из назначения и условий работы заданного шлицевого соединения, выбирают способ центрирования и посадки центрирующих поверхностей. При выборе рекомендуется пользоваться литературой [1, 3].
На основании выбранных посадок и заданных номинальных размеров шлицевого соединения по справочнику [3] определяются их квалитеты, предельные отклонения.
Схемы расположения полей допусков деталей шлицевого соединения строятся по аналогии с деталями гладкого цилиндрического соединения. Шероховатость поверхности деталей определяется по справочнику [3].
Средства комплексного и поэлементного контроля деталей шлицевого соединения на заводах массового и крупносерийного производства (автотракторные заводы) приведены в литературе [1,3,5]. Характерным для этого контроля является применение комплексных и поэлементных калибров. В работе необходимо кратко описать конструкции принятых калибров. На ремонтных предприя-
тиях комплексная проверка шлицевых деталей производится заменяемыми сопрягаемыми деталями. Измерение отдельных элементов шлицевых деталей осуществляется универсальными измерительными средствами.
Простановка на чертежах предельных размеров элементов шлицевого соединения производится по ГОСТ 1139-80.
Пример. Определить посадку шестерни на ведущий вал приводного шкива трактора "Беларусь".
Исходные данные:
z = 8 шт – количество шлицов;
d = 42 мм – внутренний диаметр;
D = 48 мм – наружный диаметр.
На основании исходных данных по справочнику [3] принимаем среднюю серию нагружения и определяем b = 8 мм, (где b – номинальный размер по ширине шлица).
Решение. Обоснование вида центрирования шлицевого соединения: приводной механизм служит для передачи значительных по величине крутящих моментов, при соединении подвижном принимаем посадку с зазором, центрирование по "D", т.к. шестерня каретки в процессе работы редко перемещается по валу.
Сочетание полей допусков выбираем из группы полей допусков преимущественного применения. Условное обозначение рассматриваемого шлицевого соединения:
D – 8 х 42 х 48 х 8 .
Числовые значения предельных отклонений на размеры шлицевого соединения выбираем по таблицам стандарта ГОСТ 25347-82 [9].
Предельные размеры и отклонения элементов деталей шлицевого соединения, шероховатость поверхности и способы обработки их приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 Предельные размеры, отклонения, шероховатость поверхности и способы окончательной (чистовой) обработки шлицевых поверхностей
Наименование элементов деталей шлицевого соединения
Предель-ные
размеры, мм
Предельные
отклонения, мкм
Шероховатость поверхности, мкм
Способ окончательной
(чистовой)
обработки
Верхнее
Нижнее
Центрирующие элементы:
Отверстие
48 Н7
+25
0
Rа=1,25
протягивание
Вал
48 f 7
-25
-50
Rа=0,62
шлифование
Ширина впадин отверстия
8 F 8
+35
+13
Rа=1,25
протягивание
Толщина зубьев вала
8 f 8
-13
-35
Rа=1,25
шлифование
Нецентрирующие элементы:
Отверстие
42 Н 11
+160
0
Rz=40
зенкерование
Вал
42-2,5
0
- 2500
Rz=40
фрезерование
Схемы расположения полей допусков элементов деталей, выбранных посадок шлицевого соединения приведены на рис. 5.1., а эскизы соединении и деталей – на рис.5.2.
Рис. 5.1 Схемы расположения полей допусков посадок элементов
шлицевого соединения
Рис.5.2 Эскизы шлицевого соединения и отдельно каждой детали
Задача 6. Расчет размерных цепей
Методические указания
При решении задачи необходимо руководствоваться заданием, указанным в таблице 1, приложения А, № рисунка, указанный в скобках, выбирается из приложения В согласно заданного варианта.
По данной теме необходимо выполнить следующие работы.
1. Представить в записке эскиз заданного узла, выявить составляющие звенья размерной цепи с заданным замыкающим размером.
2. Построить схему размерной цепи.
3. Проверить правильность установленных номинальных размеров составляющих звеньев цепи.
4. Определить квалитет звеньев размерной цепи.
5. Рассчитать размерную цепь.
Размерная цепь – это замкнутый контур взаимосвязанных размеров (звеньев) отдельной детали или сборочной единицы, например, узла редуктора.
В качестве составляющих звеньев для деталей являются их взаимосвязанные размеры, один из которых является замыкающим.
В сборочных единицах в качестве звеньев являются размеры деталей, составляющих размерную цепь, а замыкающим звеном, как правило, является зазор, либо пространственное положение одной или нескольких деталей относительно принятых базовых поверхностей.
Замыкающее звено размерной цепи характеризует точность, которую необходимо обеспечить при сборке (изготовлении) для нормальной эксплуатации рассматриваемой сборочной единицы (детали).
В общем случае целью расчета размерных цепей является решение одной из двух нижеследующих задач:
1.Прямая задача (проектная). По заданной точности замыкающего звена определяется точность составляющих звеньев, то есть по заданным предельным отклонениям и допуску замыкающего звена рассчитываются предельные отклонения и допуски составляющих звеньев.
2. Обратная задача (проверочная). По известным (заданным) допускам и предельным отклонениям, составляющих звеньев определяются предельные отклонения и погрешности замыкающего звена.
В зависимости от результатов решения прямой задачи используют несколько методов достижения точности замыкающего звена. В том случае, если в результате расчета точность размеров составляющих звеньев не превышает допустимой экономической точности размера их изготовления, обеспечивается полная взаимозаменяемость деталей при сборке (метод полной взаимозаменяемости).
Применяют также метод компенсации (применения набора прокладок), метод подгонки выбранного звена, метод регулировки и др.
Методические указания
Для успешного выполнения задачи студент должен разобраться в конструкции, выявить условия работы заданного узла, установить последовательность его сборки и разборки. Рекомендуемая методика выявления составляющих звеньев позволяет избежать лишних ошибок при проведении размерного анализа и облегчает решение задачи.
Номинальные размеры звеньев, составляющих размерную цепь, студентом назначаются приближенно по масштабу, в котором вычерчен узел, причем исходным номинальным размером является заданный размер детали (обычно подшипника). Принятые номинальные размеры следует уточнить с нормальными линейными размерами по стандарту [3]. Номинальные размеры стандартизованных деталей определяются по соответствующим ГОСТ (например, размер ширины колец подшипников качения [2,3]. Уплотняющие прокладки под крышками подшипников принимаются равными 0,5±0,05 мм по ГОСТ 9347-74 «Картон прокладочный и уплотнительные прокладки из него. Технические условия».
Студент в курсовой работе решает только одну простую цепь, решая первую задачу методом полной взаимозаменяемости без учета ее связей с другими размерными цепями узла.
Пример 1. Решить размерную цепь узла редуктора (рис. 6.1.), замыкающим звеном которой является расстояние между торцом зубчатого колеса и корпусом, равное U1 =10±1,5 мм.
Примечание. В примере и в вариантах заданий допуск на несовпадение торцов зубчатых колес в учебных целях принят уменьшенным, а на зазоры несколько завышенными.
Решение. Выявим составляющие звенья размерной цепи. Рассматривая эскиз узла (рис.6.1. а), выявляем размерные связи, влияющие на точность замыкающего звена, записываем эти связи через сборочные базы, а именно: замыкающее звено (U1) – зубчатое колесо (Зк) – распорная втулка (Вт) - подшипник правый (Пп) - крышка правая (Кр.п) - прокладка правая (Пр.п) - корпус (Кор) -замыкающее звено (U1).
После выявления составляющих размеров вычерчиваем схему размерной цепи (рис.6.1.б) и определяем увеличивающие (А1 и А2) и уменьшающие (А3, А4, А5 и А6) размеры.
По эскизу (рис.6.1.а) определяем номинальные размеры составляющих звеньев:
- расстояние от обработанной до необработанной части корпуса – А1 = 275мм;
- размер уплотняющей прокладки по ГОСТ 9347-74 - А2 = 0,5±0,05мм;
- размер выступа крышки – А3 =25мм;
- монтажная высота роликоподшипника 316 [2] – А4 =35,5-0,150 мм;
- размер распорной втулки – А5 = 95мм;
- размер зубчатого колеса от левого торца до правого торца ступицы – А6 =110мм.
Проверяем правильность установленных номинальных размеров составляющих звеньев:
U1,
где U1 – номинальный размер замыкающего звена;
m – число увеличивающих звеньев;
n – число уменьшающих звеньев.
Рассчитанный номинальный размер замыкающего звена соответствует заданному, следовательно, все номинальные размеры размерной цепи подобраны правильно.
По заданным предельным отклонениям определяем допуск замыкающего звена (ТU1):
ТU1 =ESU1 - EIU1 = (+1,5) – (–1,5) = 3,0 мм,
где ESU1 – верхнее отклонение; EIU1 – нижнее отклонение.
Результаты расчета заносим в графы 1,2,3 расчетной таблицы 6.1.
Значения единиц допуска для всех номинальных размеров звеньев (кроме
тех, для которых задан допуск) определяем расчетом, либо по таблице 6.2 и заносим в графу 4 расчетной таблицы 6.1 (Кизв.).
Среднее количество единиц допуска рассчитывается по формуле [1,3]:
где Кизв – число известных звеньев.
Таблица 6.1 Расчетная таблица к решению размерной цепи узла редуктора
Звенья размерной цепи
Обозначение
звеньев
Наименование
звеньев
Номинальный
размер, мм
Значение единицы допуска
Квалитет
Допуск, мм
Предельные
отклонения, мм
Заданный
и расчётный
Принятый
Заданный
и расчётный
Принятый
Нижнее
Верхнее
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
А1
А2
А3
А4
А5
А6
U1
Увеличи-вающие
Уменьшаю-щие
Замыкаю-щее
275
0,5
25,0
35,5
95,0
100
10
3,243
–
1,303
–
2,168
2,168
–
13
по ГОСТ
9347-74
13
0
13
13
–
14
13
0
13
13
–
0,81
0,10
0,32
0,15
0,54
0,54
3,00
1,35
0,10
0,32
0,15
0,54
0,54
3,00
-1,29
-0,05
-0,16
-0,15
-0,54
-0,54
-1,50
+0,06
+0,05
+0,16
0
0
0
+1,50
Таблица 6.2 Значение единицы допуска для интервалов размеров
Интервалы
размеров, мм
До 3
Св.3 до 6
Св.6 до 10
Св.10 до 18
Св.18 до 30
Св.30 до 50
Св. 50 до 80
Св. 80 до 120
Св. 120 до 180
Св.180 до 250
Св.250 до 315
Св.315 до 400
Св.400 до 500
i, мкм
0, 55
0,73
0,90
1,08
1,31
1,56
1,86
2,17
2,52
2,89
3,22
3,54
3,89
Рис. 6.1 Эскиз заданного узла редуктора:
а – эскиз узла; б – схема размерной цепи узла
Рассчитанное среднее количество единиц допуска деталей находится между 13 и 14 квалитетами (см.таблицу 6.3).
Таблица 6.3 Значения числа единиц допуска для квалитетов IT5 … IT17
Квалитет
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Количество
единиц допуска, а
7
10
16
25
40
64
100
160
250
400
640
1000
1600
13 квалитет с технологической точки зрения является экономическим. Обычно для решения размерных цепей методом полной взаимозаменяемости назначают 11, 12, 13 и 14 квалитеты. После принятия квалитета заполняем графу 5 расчетной таблицы 6.1.
По принятому квалитету (IТ13, ac = 250) определяем допуски всех составляющих размеров [3] и данные заносим в графу 7 расчетной таблицы 6.1.
Суммарный допуск составляющих размеров, равный расчетному значению допуска замыкающего звена, составляет:
.
Расчетный допуск замыкающего размера оказался меньше заданного (ТU1 = 3мм), следовательно, часть составляющих размеров должна быть выполнена с расширенными допусками. Величина, на которую могут быть увеличены допуски составляющих размеров, составит:
ТU1 – ТUP = 3,00 – 2,46 = 0,54 мм.
Из технологических соображений наиболее целесообразно расширить допуск составляющего размера А1 до:
ТА1P= 0,81 + 0,54 = 1,35 мм.
Допуск размера А1 соответствует примерно 14 квалитету и равен TА1=1,35мм. Условие TU1 =соблюдено. Результат расчета заносим в графы 6 и 8 таблицы 6.1.
Если ТUP окажется больше ТU1 , то допуск одного из составляющих размеров нужно уменьшить (обычно берут ту деталь, которую легче изготовить и измерить).
Определение предельных отклонений.
Определяем предельные отклонения составляющих размеров (кроме зависимого размера А1), при этом принимаем расположение полей допусков для охватываемых поверхностей (А5, А6 )со знаком минус (–), для охватывающих со знаком плюс (+), а для остальных симметричное (±). Результаты заносим в графы 9 и 10 расчётной таблицы 6.1.
Определяем предельные отклонения зависимого размера по формулам:
а) верхнее предельное отклонение:
ESU1 = ES Аiув. – EI Aiум;
ESU1 = (ESA1 + ESA2) – (EIA3 + EIA4+ EIA5 + EIA6);
1,5 = (ESA1 + 0,05) – (–0,16 – 0,15 – 0,54 – 0,54);
ESA1 = 1,5 – 1,44 = +0,06 мм;
б) нижнее предельное отклонение:
EI U1= EI Аiув – ESAiум;
EI U1= (EIА1 + EIА2) – (ESA3 + ESA4 + ESA5 + ESA6);
–1,5 = (EIА1 – 0,05) – (0,16 + 0 + 0 + 0);
EIА1 = –1,5 + 0,21 = –1,29 мм.
Таким образом, размер зависимого звена составит:
А1= мм.
Правильность расчёта можно проверить, определив допуск зависимого размера и сравнив его с принятым выше (ТА1 = 1,35мм), т.е.:
ТА1 = ESA1 – EIА1 = +0,06 – (–1,29) = 1,35 мм.
Убедившись в правильности расчёта, заносим предельные отклонения зависимого размера в расчётную таблицу 6.1.
У меня вариант 45
подробнее
Заказчик
заплатил
заплатил
500 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик воспользовался гарантией, чтобы исполнитель повысил уникальность работы
25 февраля 2017
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
Расчёт и выбор посадок типовых соединений и размерных цепей..docx
2017-05-20 20:18
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
5
Положительно
Великолепный автор! Все сделано качественно и быстро. За работу получил максимальную оценку. Исправлять ничего не требовалось.
Хочешь такую же работу?
300 ₽
