Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Тихоокеанский государственный университет"

Курсовая работа

по дисциплине "Метрология, стандартизация и сертификация"

Расчёт и выбор допусков и посадок для типовых соединений деталей в узлах машин

Хабаровск 2013



Оглавление

Введение

1. Реферат

2. Проектная часть

2.1 Размеры, допуски, предельные отклонения и посадки (задача 1)

2.2 Единая система допусков и посадок (задача 2)

2.3 Гладкие цилиндрические соединения (задача 3)

2.4 Посадки переходные

2.5 Подшипники качения (задача 4)

2.6 Шпоночные соединения

2.7 Шлицевые соединения

Заключение

Список литературы



Введение

Целью выполнения курсовой работы является получение практических навыков: по анализу и расчету типовых соединений в узлах машин, по определению допусков и посадок на номинальные размеры сопрягаемых деталей и допусков формы и расположения поверхностей, по выбору параметров шероховатости поверхностей и определению их числовых значений, по обозначению на чертежах допусков, посадок и условных обозначений различных соединений. Помимо того, достигается более глубокое усвоение основных теоретических положений метрологии и приобретение практических метрологических навыков.

допуск посадка соединения



1. Реферат

Курсовая работа по дисциплине “Метрология, стандартизация и сертификация” на тему “Расчёт и выбор посадок допусков и посадок типовых соединений деталей в узлах машин” содержит пояснительную записку на 41 листов формата А4.

Целью работы является: освоение системы допусков и посадок ЕСДП и методик расчёта, выбора и назначения допусков и посадок типовых сопряжений деталей в узлах машин, таких как: гладкие цилиндрические соединения с зазором, натягом и переходные; соединения шпоночные и шлицевые.



2. Проектная часть

2.1 Размеры, допуски, предельные отклонения и посадки

Задача 1

1. Вычертить в произвольном масштабе эскиз детали, приведенной на рис. 1.10 стр.21 [1], проставить на эскизе номинальные размеры и предельные отклонения вместо буквенных обозначений согласно варианту (табл. 1.1 стр. 21-24).

2. Изобразить графически на СПД каждый номинальный размер с допусками на его обработку. Указать на чертеже верхнее предельное отклонение отверстия ES и вала es и нижнее - EI для отверстия и ei для вала.

3. Определить по СПД предельные размеры и допуск на обработку каждого размера.

4. Задаться самостоятельно действительным размером на каждый номинальный размер.

5. По номинальному размеру и числовому значению предельных отклонений определить буквенное обозначение основного отклонения и номер квалитета.

Решение:

1. Эскиз детали (рис. 1.1.)

Рисунок 1.1

2. Определение по СПД предельных размеров и допуска на обработку каждого размера. При этом максимальный размер:

;

;

минимальный размер:

;

;

допуск

TD = ES - EI, Td = es - ei.

· :

-

-

-

· :

-

-

-

· :

-

-

-

· :

-

-

-

· :

-

-

-

· :

-

-

-

· :

-

-

-

· :

-

-

-

· :

-

-

-

· :

-

-

-

· :

-

-

-



3. Зададимся действительными размерами (рис. 1.2):

Рисунок 1.2

·

· ;

· ;

· ;

· ;

· ;

· .



4. По номинальному размеру и числовому значению предельных отклонений определим буквенное обозначение основного отклонения и номер квалитета:

;

;

;

;

;



2.2 Единая система допусков и посадок (ЕСДП)

Задача 2

Для заданных посадок ,, определить:

- допуск отверстия (TD), допуск вала (Td), допуск посадки (TN или TS);

- предельные отклонения отверстия и вала (ES, EI, es, ei);

- предельные размеры отверстия и вала (D_max, D_min, d_max, d_min);

- в какой системе (отверстия или вала) задана посадка.

- Построить СПД деталей сопряжения с указанием на ней предельных отклонений размеров деталей и зазоров.

Решение

Задана посадка .

1. Данная посадка назначена в системе отверстия, так как основное отверстие обозначается буквой Н, а основной вал - h; при этом допуск отверстия задан по 7-му квалитету, а допуск вала - по 8-му квалитету.

2. Допуск отверстия TD по 7-му квалитету и допуск вала Td по 8-му квалитету для номинального размера D(d) = 10 мм (диаметр номинального сопряжения) определим по табл. 2.1. стр. 31 [1]. Они равны IT7 = 18 мкм, IT8 = 22 мкм.

3. Определим предельные отклонения для отверстия и вала.

Нижнее отклонение основного отверстия Н равно нулю, т. е. EI = 0 (см. рис. 2.2 и табл. 2.2 стр. 33-36 [1]).

Верхнее отклонение отверстия определим по уравнению

мкм = 0,018 мм.

Находим предельные отклонения вала.

Расположение поля допуска вала определяется буквой e. Оно находится ниже нулевой линии (см. рис. 2.2 [1]). Верхнее отклонение es определяется по табл. 2.3 стр. 37-39 [1]; для e оно равно -25 мкм, т. е. es = -25 мкм = -0,025 мм. Нижнее отклонение вычисляем по формуле:

ei = es - IT8 = - 25 - 22 = 47 мкм = - 0,047 мм.

4. Находим предельные размеры отверстия и вала по формулам:

D_max = D + ES = 10 + 0,030 = 10,030 мм;

D_min = D + EI = 10 + 0,000 = 10,000 мм;

d_max = d + es = 10 + (-0,025) = 9,975 мм;

d_min = d + ei = 10 + (-0,047) = 9,953 мм.

5. Строим схему расположения полей допусков отверстия и вала и указываем на ней предельные размеры отверстия, вала и зазоров (рис 2.1.).



Рисунок 2.1

Данная посадка относится к посадкам с зазором. Определим величину зазора.

Задана посадка .

1. Данная посадка назначена в системе отверстия, так как основное отверстие обозначается буквой Н, а основной вал - h; при этом допуск отверстия задан по 7-му квалитету, а допуск вала - по 6-му квалитету.

2. Допуск отверстия TD по 7-му квалитету и допуск вала Td по 6-му квалитету для номинального размера D(d) = 14 мм (диаметр номинального сопряжения) определим по табл. 2.1. стр. 31 [1]. Они равны IT7 = 18 мкм, IT6 =11 мкм.

3. Определим предельные отклонения для отверстия и вала.

Нижнее отклонение основного отверстия Н равно нулю, т. е. EI = 0 (см. рис. 2.2 и табл. 2.2 стр. 33-36 [1]). Верхнее отклонение отверстия определим по уравнению

мкм = + 0,018 мм.

Находим предельные отклонения вала.

Расположение поля допуска вала определяется буквой. Оно находится по обе стороны от нулевой линии (см. рис. 2.2 стр. 33 [1]). Верхнее и нижнее отклонения (es и ei) определяются по табл. 2.3 стр. 37-39 [1]; для они равны 5,5 мкм, т. е. es = +5,5 мкм = +0,0055 мм, ei = -5,5 мкм = - 0,0055мм.

4. Находим предельные размеры отверстия и вала по формулам:

D_max = D + ES = 14 + 0,018 = 14,018 мм;

D_min = D + EI = 14 + 0,000 = 14,000 мм;

d_max = d + es = 14 + 0,0055 = 14,0055 мм;

d_min = d + ei = 14 + (-0,0055) = 13,9945мм.

5. Строим схему расположения полей допусков отверстия и вала и указываем на ней предельные размеры отверстия, вала и зазоров (рис 2.2.).

Рисунок 2.2

Данная посадка относится к переходным посадкам. Определим величину максимального натяга и зазора.

Задана посадка .

1. Данная посадка назначена в системе отверстия, так как основное отверстие обозначается буквой Н, а основной вал - h; при этом допуск отверстия задан по 7-му квалитету, а допуск вала - по 6-му квалитету.

2. Допуск отверстия TD по 7-му квалитету и допуск вала Td по 6-му квалитету для номинального размера D(d) = 18 мм (диаметр номинального сопряжения) определим по табл. 2.1. стр. 31 [1]. Они равны IT7 = 21 мкм, IT6 = 13 мкм.

3. Определим предельные отклонения для отверстия и вала.

Нижнее отклонение основного отверстия Н равно нулю, т. е. EI = 0 (см. рис. 2.2 и табл. 2.2 стр. 33-36 [1]).

Верхнее отклонение отверстия определим по уравнению

мкм = +0,021 мм.

Находим предельные отклонения вала. Расположение поля допуска вала определяется буквой p. Оно находится выше нулевой линии (см. рис. 2.2 стр. 33 [1]). Нижнее отклонение ei определяется по табл. 2.3 стр. 37-39 [1]; для p оно равно +22 мкм, т. е. ei = +22 мкм = +0,022 мм. Верхнее отклонение вычисляем по формуле:

es = ei + IT6 = 22 + 13 = +35 мкм = +0,035 мм.



4. Находим предельные размеры отверстия и вала по формулам:

D_max = D + ES = 18 + 0,021 = 18,021 мм;

D_min = D + EI = 18 + 0,000 = 18,000 мм;

d_max = d + es = 18 + 0,035 = 18,035 мм;

d_min = d + ei = 18 + 0,022 = 18,022 мм.

5. Строим схему расположения полей допусков отверстия и вала и указываем на ней предельные размеры отверстия, вала и зазоров (рис 2.3.).

Рисунок 2.3

Данная посадка относится к посадкам с натягом. Определим величину максимального и минимального натяга.

2.3 Гладкие цилиндрические соединения

Задача 3

Для заданных посадок (см. свой вариант в табл. 3.1 стр. 55-56 [1]) определить:

- численные значения допусков на обработку деталей сопряжения;

- расположение полей допусков относительно нулевой линии;

- предельные значения размеров деталей (D_max, D_min, d_max, d_min);

- предельные значения зазоров (S_max, S_min, S_ср);

- построить СПД на все варианты посадок, указанных в задании;

- показать на СПД для каждого сопряжения предельные значения размеров деталей и зазоров;

- дать анализ рассмотренных посадок по точности изготовления деталей сопряжения и точности их центрирования. Задана посадка .

1. Допуск отверстия TD по 5-му квалитету и допуск вала Td по 4-му квалитету для номинального размера D(d) = 9 мм определим по табл. 2.1. стр. 31 [1]. Они равны IT5 = 6 мкм, IT4 = 4 мкм.

Определим предельные отклонения для отверстия и вала: EI = 0 (см. рис. 2.2 [1]).

мкм = 0,006 мм.

Находим предельные отклонения вала:

es = 0 (см. рис. 2.2 [1]).

ei = es - IT4 = 0 - 4 = -4 мкм = - 0,004 мм.

Находим предельные размеры отверстия и вала по формулам:

D_max = D + ES = 9 + 0,006 = 9,006 мм;

D_min = D + EI = 9 + 0,000 = 9,000 мм;

d_max = d + es = 9 + 0 = 9,000 мм;

d_min = d + ei = 9 + (-0,004) = 8,996 мм.



Рассчитываем S_max, S_min, S_cр:

S_max = ES -ei = 6 - (-4) = 10 мкм;

S_min = EI - es = 0 - 0 = 0 мкм;

S_cр = (S_max + S_min)/2 = [10 + 0]/2 = 5 мкм.

2. Строим схему расположения полей допусков отверстия и вала и указываем на ней предельные размеры отверстия, вала и зазоров (рис 2.4).

Рисунок 2.4

3. Это одна из самых плотных из скользящих посадок; она обеспечивает минимальные зазоры в соединении (наименьший зазор S_min = 0). Она относится к высокоточным посадкам.

Задана посадка .

1. Допуск отверстия TD по 5-му квалитету и допуск вала Td по 4-му квалитету для номинального размера D(d) = 460 мм определим по табл. 2.1. стр. 31 [1]. Они равны IT5 = 27 мкм, IT4 = 20 мкм. Определим предельные отклонения для отверстия и вала:

мкм = 0,027 мм.

Находим предельные отклонения вала:

es = -20 (см. рис. 2.2 и табл. 2.3 стр. 37-39 [1]).

ei = es - IT4 = -20 - 20 = -40 мкм = - 0,040 мм.

Находим предельные размеры отверстия и вала по формулам:

D_max = D + ES = 460 + 0,027 = 460,027 мм;

D_min = D + EI = 460 + 0,000 = 460,000 мм;

d_max = d + es = 460 + (-0,020) = 459,980 мм;

d_min = d + ei = 460 + (-0,040) = 459,960 мм.

Рассчитываем S_max, S_min, S_cр:

S_max = ES -ei = 27 - (-40) = 67 мкм;

S_min = EI - es = 0 - (-20) = 20 мкм;

S_cр = (S_max + S_min)/2 = [67 + 20]/2 = 43,5 мкм.

2. Строим схему расположения полей допусков отверстия и вала и указываем на ней предельные размеры отверстия, вала и зазоров (рис 2.5).

Рисунок 2.5

3. Эта посадка гарантирует небольшой зазор. Она обеспечивает взаимное осевое перемещение сопряженных деталей при сохранении высокой точности центрирования.

Задана посадка .

1. Допуск отверстия TD по 7-му квалитету и допуск вала Td по 7-му квалитету для номинального размера D(d) = 410 мм определим по табл. 2.1. стр. 31 [1]. Они равны IT7 = 63 мкм. Определим предельные отклонения для отверстия и вала: EI = 0 (см. рис. 2.2 [1]).

мкм = 0,063 мм.

Находим предельные отклонения вала:

es = -68 (см. рис. 2.2 и табл. 2.3 стр. 37-39 [1]).

Ei = es - IT7 = -68 - 63 = -131 мкм = - 0,131 мм.

Находим предельные размеры отверстия и вала по формулам:

D_max = D + ES = 410 + 0,063 = 410,063 мм;

D_min = D + EI = 410 + 0,000 = 410,000 мм;

d_max = d + es = 410 + (-0,068) = 409,932 мм;

d_min = d + ei = 410 + (-0,131) = 409,869 мм.

Рассчитываем S_max, S_min, S_cр:

S_max = ES -ei = 63 - (-131) = 194 мкм;

S_min = EI - es = 0 - (-68) = 68 мкм;

S_cр = (S_max + S_min)/2 = [194 + 68]/2 = 131 мкм.

2. Строим схему расположения полей допусков отверстия и вала и указываем на ней предельные размеры отверстия, вала и зазоров (рис 2.6).

Рисунок 2.6

3. Данная посадка гарантирует зазор для сопряжений деталей, вращающихся со средней скоростью. Посадки H7/f7 является ходовой и предназначены для подвижных соединений, например, подшипников в коробках скоростей и подач станков, подшипников в различных деталях для их свободного вращения - в зубчатых колесах, шкивах и др.

Задана посадка

1. Допуск отверстия TD по 7-му квалитету и допуск вала Td по 7-му квалитету для номинального размера D(d) = 330 мм определим по табл. 2.1. стр. 31 [1]. Они равны IT7 = 57 мкм. Определим предельные отклонения для отверстия и вала:

мкм = 0,057 мм.

Находим предельные отклонения вала:

es = -125 (см. рис. 2.2 и табл. 2.3 стр. 37-39 [1]).

ei = es - IT7 = -125 - 57 = -182 мкм = - 0,182 мм.

Находим предельные размеры отверстия и вала по формулам:

D_max = D + ES = 330 + 0,057 = 330,057 мм;

D_min = D + EI = 330 + 0,000 = 330,000 мм;

d_max = d + es = 330 + (-0,125) = 329,875 мм;

d_min = d + ei = 330 + (-0,182) = 329,818 мм.

Рассчитываем S_max, S_min, S_cр:

S_max = ES -ei = 57 - (-182) = 209 мкм;

S_min = EI - es = 0 - (-125) = 125 мкм;

S_cр = (S_max + S_min)/2 = [209 + 125]/2 = 167 мкм.

2. Строим схему расположения полей допусков отверстия и вала и указываем на ней предельные размеры отверстия, вала и зазоров (рис 2.7).

Рисунок 2.7

Посадка данного типа называется свободной, применяется при азличных режимах работы узлов, точности центрирования, относительной трудоемкости изготовления посадочных поверхностей отверстия и вала, требуемой долговечности.

Задана посадка

1. Допуск отверстия TD по 7-му квалитету и допуск вала Td по 8-му квалитету для номинального размера D(d) = 300 мм определим по табл. 2.1. стр. 31 [1]. Они равны IT7 = 52 мкм, IT8 = 81 мкм. Определим предельные отклонения для отверстия и вала:

мкм = 0,052 мм.

Находим предельные отклонения вала:

es = -190 (см. рис. 2.2 и табл. 2.3 стр. 37-39 [1]).

ei = es - IT8 = -190 - 81 = -271 мкм = - 0,271 мм.

Находим предельные размеры отверстия и вала по формулам:

D_max = D + ES = 300 + 0,052 = 300,052 мм;

D_min = D + EI = 300 + 0,000 = 300,000 мм;

d_max = d + es = 300 + (-0,190) = 299,810 мм;

d_min = d + ei = 300 + (-0,271) = 299,729 мм.

Рассчитываем S_max, S_min, S_cр:

S_max = ES - ei = 52 - (-271) = 323 мкм;

S_min = EI - es = 0 - (-190) = 190 мкм;

S_cр = (S_max + S_min)/2 = [323 + 190]/2 = 256,5 мкм.

2. Строим схему расположения полей допусков отверстия и вала и указываем на ней предельные размеры отверстия, вала и зазоров (рис. 2.8).



Рисунок 2.8

3. Эта посадка применяется для легкоподвижных соединений, допускающих радиальное перемещение и компенсацию погрешностей: взаимного расположения трущихся поверхностей (вследствие перекоса или прогиба вала), формы деталей (в осевом и радиальном направлениях), сборки и температурных деформаций (в подшипниках турбин, валков прокатных станов).

Задана посадка

1. Допуск отверстия TD по 11-му квалитету и допуск вала Td по 11-му квалитету для номинального размера D(d) = 255 мм определим по табл. 2.1. стр. 31 [1]. Они равны IT11 = 320 мкм. Определим предельные отклонения для отверстия и вала:

мкм = 0,320 мм.

Находим предельные отклонения вала:

es = -920 (см. рис. 2.2 и табл. 2.3 стр. 37-39 [1]).

ei = es - IT11 = -920 - 320 = -1240 мкм = - 1,240 мм.



Находим предельные размеры отверстия и вала по формулам:

D_max = D + ES = 255 + 0,320 = 255,320 мм;

D_min = D + EI = 255 + 0,000 = 255,000 мм;

d_max = d + es = 255 + (-0,920) = 254,080 мм;

d_min = d + ei = 255 + (-1,240) = 253,760 мм.

Рассчитываем S_max, S_min, S_cр:

S_max = ES -ei = 320 - (-1240) = 1560 мкм;

S_min = EI - es = 0 - (-920) = 920 мкм;

S_cр = (S_max + S_min)/2 = [1560 + 920]/2 = 1240 мкм.

2. Строим схему расположения полей допусков отверстия и вала и указываем на ней предельные размеры отверстия, вала и зазоров (рис 2.9).

Рисунок 2.9

3. Данная посадка характеризуется очень большими зазорами.



2.4 Посадки переходные

Переходные посадки предназначены для обеспечения легкости сборки и разборки неподвижных соединений при высокой точности центрирования сопрягаемых деталей. В переходных посадках поля допусков отверстия и вала частично перекрываются и в соединении возможно появление, как зазора, так и натяга.

Заданы переходные посадки , :

Определить вероятность появления зазоров и натягов, если известно, что при изготовлении деталей сопряжения рассеяние размеров отверстия и вала подчиняется нормальному закону (закону Гаусса);

Проверить расчет переходной посадки по табл. 3.10 стр. 35 [1].

Решение:

Переходная посадка

1. Определяем допуски изготовления отверстия и вала по табл. 2.1 стр. 31 [1]. Они равны: = 27 мкм, = 20 мкм.

2. Определяем основные (ближайшие) отклонения для отверстия и вала по табл. 2.2 стр. 34-36 и табл. 2.3 стр. 37-39 [1]. EI = 0; ei = -10 мкм; es = +10 мкм.

3. Определяем предельное отклонение для отверстия ES = +27 мкм.

Запишем посадку с расшифровкой численных значений полей допусков

1. Строим СПД деталей сопряжения (рис. 3.1.)



Рисунок 3.1

2. Рассчитываем N_max, N_min, N_c

N_max = es - EI = 10 - 0 = 10 мкм;

N_min = S _max =ei - ES = -10 - 27 = -37 мкм;

N_c = (N_max + N_min)/2 = [+10 + (-37)]/2 = -13,5 мкм.

3. Определяем среднее квадратичное отклонение натяга

4. Определяем предел интегрирования

5. Определяем функцию Ф(z) для z = 2,48 по табл. 3.9. стр. 83 [1] Ф(z) = 0,4920.



6. Рассчитываем вероятность натягов и зазоров при z < 0:

7. Определяем процент натягов и зазоров

%;

100 - 0.8 = 99.2%.

8. Проверяем правильность выбора (расчета) переходной посадки по табл. 3.10 стр. 85 [1].

Согласно СТ СЭВ 144-75, посадки H5/js4 имеют 0,5-1,0 % натяга. Посадка ш480H5/js4 имеет 0,8 % натяга. Данное значение входит в рекомендуемый СТ СЭВ 144-75 интервал. Следовательно, посадка рассчитана верно.

9. Изобразим кривую Гаусса для рассчитанного в примере диапазона натягов и зазоров (рис.3.2.).

Рисунок 3.2



Переходная посадка

1. Определяем допуски изготовления отверстия и вала по табл. 2.1 стр. 31 [1]. Они равны: = 54 мкм, = 35 мкм.

2. Определяем основные (ближайшие) отклонения для отверстия и вала по табл. 2.2 стр. 34-36 и табл. 2.3 стр. 37-39 [1].

EI = 0; ei = +51 мкм.

3. Определяем предельные отклонения для отверстия и вала

ES = 54 мкм; es = ei + = 51 + 35 =+86 мкм

4. Запишем посадку с расшифровкой численных значений полей допусков

5. Строим СПД деталей сопряжения (рис.3.3.)

Рисунок 3.3

6. Рассчитываем N_max, N_min, N_c

N_max = es - EI = 86 - 0 = 86 мкм;

N_min = S _max =ei - ES = 51 - 54 = -3 мкм;

N_c = (N_max + N_min)/2 = [+86 + (-3)]/2 = 41,5 мкм.

7. Определяем среднее квадратичное отклонение натяга

8. Определяем предел интегрирования

9. Определяем функцию Ф(z) для z = 3,88 по табл. 3.9. стр. 83 [1] Ф(z) = 0,49996.

10. Рассчитываем вероятность натягов и зазоров при z > 0:

11. Определяем процент натягов и зазоров

%;

100 - 99.9944= 0.0056 %.



12. Изобразим кривую Гаусса для рассчитанного в примере диапазона натягов и зазоров (рис 3.4.).

Рисунок 3.4

2.5 Подшипники качения

Подшипники качения - это стандартное изделие, состоящее из наружного кольца, диаметр которого обозначается D, внутреннего кольца диаметром d, из тел качения (шариков или роликов и сепаратора, держащего тела качения). Ширина подшипника обозначается через B. Наружное кольцо имеет фаски с двух сторон радиусом r. Подшипники характеризуются классом точности. Существует 6 классов точности: 0, 9, 5, 4, 2, Т.

Задача: По данным Подшипника (табл. 4.9 стр. 107-112 [1]) необходимо:

- подобрать поля допусков для установки подшипников качения в корпус и на вал;

- определить:

* для сопряжения наружного кольца подшипника с отверстием в корпусе:

- наибольший и наименьший (предельные) размеры отверстия в корпусе;

- допуск отверстия;

- наибольший и наименьший (предельные) размеры наружного кольца подшипника;

- допуск наружного кольца подшипника;

- наибольшие, наименьшие и средние натяги или зазоры;

* для сопряжения внутреннего кольца подшипника с валом:

- предельные размеры вала;

- предельные размеры внутреннего кольца подшипника;

- допуск вала и допуск внутреннего кольца подшипника;

- предельные натяги или зазоры;

1) построить схемы расположения полей допусков сопряженных деталей;

2) начертить эскизы:

- подшипникового узла;

- деталей сопряжения (вала, корпуса, крышки, подшипника и др.);

3) проставить на эскизах:

- обозначение подшипниковых и других посадок на сборочном чертеже и деталях сопряжения (рис. 4.5. стр. 105 [1]);

- обозначение и величину шероховатости и требований точности на деталях подшипникового узла.

Исходные данные:

- подшипник шариковый радиально-упорный однорядный ГОСТ 831-75: № 46320, где 46320 - условный номер подшипника, имеющего основные размеры: d = 100 мм, D = 215 мм, B = 47 мм, r = 4 мм, класс точности - 6;

- величина нагрузки: R_ос = 39,45 кН, R_р = 157,8 кН;

- режим работы - тяжелый (до 300%);

- динамическая грузоподъемность С = 58,4 и статическая Со = 34,2 кН;

- температура подшипникового узла не превышает 100 °С;

- вращаемая деталь - вал.



Решение:

Сопряжение "наружное кольцо-корпус"

Выбираем посадку наружного кольца подшипника в корпус по табл. 4.5 стр. 97-98 [1] с учетом условий работы подшипника (режим - тяжелый, перегрузка 300 %; класс точности 4, вид нагружения кольца - местный). Этим условиям соответствует подшипниковый узел для шпинделей тяжелых металлорежущих станков. Рекомендуемые посадки K6/l4, M6/l4, K6/l6, M6/l5. Принимаем посадку К6/l6.

Определяем предельные отклонения наружного кольца подшипника по табл. 4.2 стр.91 [1] для D_m = 215 мм, класса точности 6, радиально-упорного подшипника: es = 0; ei = - 20 мкм.

Строим схему расположения поля допуска (СПД) наружного кольца подшипника (рис. 4.1).

Определяем предельные размеры наружного кольца подшипника и допуск на обработку кольца:

Dm_max= Dm + es = 215 + 0,000 = 215,000 мм;

Dm_min=Dm - ei = 215 - 0,020 = 214,980 мм;

TD_m= D_max - D_min = ES - EI = 215 - 214,980 = 0,020 мм = 20 мкм.

Определяем предельные отклонения диаметра отверстия в корпусе под подшипник по табл. 2.1 стр. 31 и 2.2 стр. 33-36 [1] для поля допуска К6 и D=215 мм. В связи с тем, что поле допуска отверстия в корпусе должно изготавливаться в системе вала, то в этом случае поле допуска будет расположено выше нулевой линии. Определим ближайшее отклонение этого поля допуска от нулевой линии, т. е.

EI = - 4 + = - 4 + 9 = + 5 мкм.



Определим допуск на обработку отверстия диаметром 215: T_D = 29 мкм;

Определим верхнее предельное отклонение:

ES = EI + T_D = 5 + 29 = +34 мкм = 0,034 мм.

Вычерчиваем поле допуска отверстия на СПД для наружного кольца подшипника (рис. 4.1). Определяем предельные размеры отверстия:

D_min = D + EI = 215 + (+ 0,005) = 215,005 мм;

D_max = D + ES = 215 + 0,034 = 215,034 мм.

Определяем наибольший и наименьший зазоры в сопряжении (наружное кольцо-корпус)

S_max=ES - ei = 34 - (-20) = 54 мкм;

S_min = EI - es = 5 - 0= 5 мкм;

Наносим предельные размеры сопрягаемых деталей на СПД (см. рис. 4.1).

Сопряжение "Внутреннее кольцо-вал"

Внутреннее кольцо испытывает циркуляционный характер нагружения, так как вал вращается и постоянно действует сила F_r. Поэтому для определения посадки кольца на вал необходимо определить интенсивность нагрузки по формуле:

,

где = F_r = 157,8 кН;

= = 1,8 (динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки: при перегрузке до 150 % k₁ = 1, при перегрузке до 300 % k₁ = 1,8);

= k₂ = 1 (коэффициент ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе, определяется по табл. 4.6 стр. 99 [1]);

= k3 = 1 (коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами тел качения);

b - ширина посадочного места подшипника, м;

В - ширина подшипника, м;

r - номинальная координата монтажной фаски,

.

1. Определим поле допуска для изготовления вала диаметром d = 100 мм по (см. табл. 4.7 стр. 100 [1]). Это поле n6 или n5. Принимаем поле n6.

2. Определяем основное отклонение ei для поля n6. Оно равно ei = +23 мкм (табл. 2.3 стр. 37-39 [1]). Допуск по 6 квалитету для d = 100 равен Td = 22 мкм (табл. 2.1 стр. 31 [1]). Верхнее предельное отклонение равно

еs = ei + Td = +23 + 22 = +45 мкм.

3. Определяем предельные отклонения внутреннего кольца подшипника по табл. 4.1 стр. 91 [1] для d_m = 100 мм, класса точности 6, радиально-упорного подшипника es_m = 0; ei_m = - 13 мкм.

4. Строим СПД для внутреннего кольца подшипника и для вала (см. рис. 4.1)



5. Определяем предельные размеры: вала под внутреннее кольцо подшипника d и отверстия dm подшипника

d_max = d + es = 100 + 0,045 = 100,045 мм;

d_min = d + ei = 100 + 0,023 = 100,023 мм;

dm_max= d_m + es_m = 100 + 0,000 = 100,000 мм;

dm_min= d_m + ei_m = 100 +(-0,013) = 99,987 мм.

6. Определяем предельные натяги в сопряжении "внутреннее кольцо-вал"

N_max= d_max - dm_min = 100,045 - 99,987 = 0,058 мм = 58 мкм;

N_min= d_min - dm_max = 100,023 - 100,000 = 0,023 мм = 23 мкм;

7. Наносим предельные размеры сопрягаемых деталей на СПД (рис. 4.1).

8. Вычерчиваем эскизы подшипникового узла и деталей сопряжения: вала, корпуса с отверстиями под подшипники, втулки, крышки, подшипника в сборке. Пример эскизов показан на рис. 4.1.

9. Определяем величину шероховатости для обработки поверхностей отверстия в корпусе и вала под кольца подшипников по табл. 4.8 стр. 101 [1] и проставляем на эскизах деталей.

10. Определяем допуски формы посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов по табл. 10.8 и 10.9 и проставляем на эскизах деталей.

11. Проставляем на эскизах обозначение подшипниковых и других соединений и допуски на обработку сопрягаемых деталей (см. рис. 4.1).



Рисунок 4.1

2.6 Шпоночные соединения

Шпоночные соединения применяются для передачи вращающего момента от одной детали (вала) к другой (ступице зубчатого колеса, шкива, маховика и т. п.). Наибольшее значение в машиностроении России получили призматические шпоночные соединения.

Задача:

Зубчатое колесо насажено на вал коробки скоростей станка и передает крутящий момент при помощи призматической шпонки. Параметры сопряжения указаны ниже.

Исходные данные (табл. 5.2 стр. 123 [1]):

-номинальный диаметр вала d = 7,5 мм;

-вид шпоночного соединения - нормальное;

-исполнение шпонки - А;

-длина ступицы L_ст. = 18 мм.

Задание:

Определить: основные размеры элементов шпоночного соединения: b, h, l - ширину, высоту и длину шпонки; и - глубину паза на валу и во втулке; b - ширину паза на валу и во втулке;

1. предельные размеры элементов шпоночного соединения и предельные натяги (зазоры) в сопряжениях шпонка - паз (на валу ив ступице);

1. Начертить схему расположения полей допусков деталей сопряжения с указанием размеров и предельных отклонений;

2. Начертить на формате А4 эскизы продольного и поперечного сечений деталей сопряжения (см. рис. 5.8 стр. 122[1]).

Решение:

1. Основные размеры шпоночного соединения с призматической шпонкой определяем по табл. 5.1 стр. 116-117 [1] в зависимости от диаметра вала d = 7,5 мм: b = 2h9 - ширина шпонки; h = 2h11 - высота шпонки; b - ширина шпоночного паза для нормального соединения:- на валу - 2N9;- в ступице - 2J_s9; глубина паза:- на валу = 1,2h14;- в ступице = 1h14; длина шпонки l = 18h14 при длине ступицы L_ст = 18 мм.

2. Согласно определенным данным можно записать следующие посадки шпоночного соединения: "Шпонка - паз" на валу Ш7,5 N9/h9; "Шпонка - паз" в ступице Ш2Js9/h9.

3. Дальнейшее решение задачи выполняется аналогично решению задач для гладких цилиндрических соединений из раздела ЕСДП.

Определим численные значения основных размеров шпоночного соединения "паз вала - шпонка", "паз ступицы - шпонка" (табл. 2.1 стр. 31, 2.2 стр. 33-36, 2.3 стр. 37-39 [1]) и их предельные размеры:

мм; мм;

мм; мм;

мм; мм;

мм; мм;

мм; мм;

мм; мм;

мм; мм,

4. Построим схему полей допусков сопряжений (рис. 5.1).

Рисунок 5.1

5. Определим предельные натяги (зазоры) в сопряжениях:

паз вала - шпонка:

паз ступицы - шпонка:



Знак "-" указывает на переход минимального натяга в максимальный зазор.

6. Начертим эскизы поперечного сечения деталей сопряжения на листе формата А4:

- шпонки (см. рис. 5.1, б стр. 114; 5.3 стр. 116 [1]);

- вала с пазом (см. рис. 5.6, а стр. 119 [1]);

- ступицы с пазом (см. рис. 5.6, б стр. 119 [1]).

7. Проставим на эскизах размеры деталей с предельными отклонениями, шероховатостью поверхностей, допусками формы и расположения поверхностей.

2.7 Шлицевые соединения

Задача. Крутящий момент М_кр передается с зубчатого колеса на вал при помощи прямобочного шлицевого соединения.

Исходные данные(табл. 6.3 стр. 131-132 [1]): Условное обозначение основных размеров деталей сопряжения и их номинальные размеры zЧdЧDЧb => 6Ч11Ч14Ч3; центрирующий диаметр D.

Задание:

По заданному варианту составить и записать полное условное обозначение прямобочного шлицевого соединения и дать расшифровку каждому знаку условного обозначения. Подобрать посадки на D, d и b.

Выделить из условного обозначения шлицевого соединения обозначения шлицевой втулки и шлицевого вала, записать их и дать схему расположения полей допусков на все элементы (на наружный D, внутренний d диаметры и ширину шлица (зуба) b).

Определить:

- предельные отклонения на все элементы соединения (D, d и b вала и втулки);

- предельные размеры всех элементов шлицевого соединения (D, d и b вала и втулки);

- предельные зазоры по всем диаметрам и ширине шлица.

Начертить эскизы (на формате А4) шлицевого соединения (в продольном направлении и поперечном сечении) с указанием всех посадок и предельных отклонений.

Проставить на эскизах деталей (вале и втулке) допуски формы и расположения поверхностей и шероховатость поверхностей сопряжения.

Решение:

Обозначение прямобочных шлицевых соединений валов и втулок, их размеры и допуски регламентированы стандартами ГОСТ 1139-80 (СТ СЭВ 6844-89).

По указанным стандартам обозначение шлицевых соединений должны содержать: букву, указывающую поверхность центрирования, число зубьев (шлицев) и номинальные размеры d, D, b с указанием посадок после соответствующих размеров. Допускается не указывать в обозначении допуски нецентрирующих диаметров. По табл. 6.2 стр. 128 [1] выбираем посадки при центровании по D: для D - H7/f7, для d - H12/а11, для b - F8/f8.

С учетом исходных данных и выбранных посадок полное обозначение шлицевого соединения запишется следующим образом:

.

Расшифровка (записи условного обозначения соединения). Задано прямобочное шлицевое соединение с центрированием по наружному диаметру D, числом зубьев (шлицев) z = 6, внутренним диаметром d = 11 мм, наружным диаметром D = 14 мм с посадкой по диаметру центрирования H7/f7, с шириной зуба (шлица) b = 3 мм и посадкой по размеру b F8/f8. Посадка по нецентрирующему диаметру d - H12/a11.

Из полного обозначения шлицевого соединения запишем обозначение шлицевой втулки и шлицевого вала: втулка: D - 6 Ч 11H12 Ч 14H7 Ч 3F8;вал: D - 6 Ч 11a11 Ч 14f7 Ч 3f8.

Предельные отклонения и допуски на диаметры и ширину зуба (шлица) находим по основным отклонения и допускам по квалитетам из таблиц ЕСДП (ГОСТ 25346-89; СТ СЭВ 145-88). Получим размеры с отклонениями для отверстия и вала (табл. 2.1 стр. 31, 2.2 стр. 33-36, 2.3 стр. 37-39 [1]):

втулка:; ; ;

вал:; ; .

Строим схемы расположения полей допусков (СПД) на все элементы шлицевого соединения (рис. 6.1 - 6.3).

По схемам (рис. 6.1, 6.2, 6.3) определяем предельные размеры элементов сопряжения (d_max, d_min, D_max, D_min, b_max, b_min) для втулки и вала и величину зазоров в сопряжениях d, D и b и результаты наносим на СПД (рис. 6.1, 6.2,6.3).



Предельные размеры элементов сопряжения:

- для размера d (для втулки и вала) (рис. 6.1):

Рисунок 6.1

- для размера D (для втулки и вала) (рис. 6.2):



Рисунок 6.2

- для размера b (для втулки и вала) (рис. 6.3):

Рисунок 6.3



Величина зазоров в сопряжениях:

- по размеру d:

- по размеру D:

- по размеру b:

Вычерчиваем эскизы шлицевого соединения и деталей сопряжения; проставляем посадки, численные значения предельных отклонений, допуски формы и расположения поверхностей, шероховатость на поверхностях сопряжения при указанном способе центрирования.



Заключение

В ходе выполнения курсовой работы были усвоены теоретические и практические знания по курсу метрологии, стандартизации и сертификации. Изучены основные виды посадок и область их использования; получены навыки расчета посадок, определения вероятностных характеристик переходной посадки, а также определения метода центрирования и выбора посадки шлицевого вала. Рассчитаны и назначены поля допусков и посадки при шлицевом соединении. Назначены посадки на соединения деталей с подшипником. Рассчитаны вероятностные характеристики переходных посадок. Цели курсовой работы полностью достигнуты.



Список литературы

1. Расчет и выбор допусков и посадок для типовых соединений деталей в узлах машин / Н.А. Кутний. - Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2010. - 266 с.

Размещено на Allbest.ru

...