Выбираем СИ для контроля внутреннего размера Ш22М8.

8/33 [?]=8 мкм, IT=33 мкм

5в, 6а, 12

5в - нутромеры индикаторные (НИ) с ценой деления отсчетного устройства 0,01 мм.

Условия измерения:

- используемое перемещение измерительного стержня 0,03 мм;

- средство установки: концевые меры длины 1 класса с боковниками или установочные кольца (до 160 мм);

- шероховатость поверхности отверстий R_a не более 5 мкм.

Предельная погрешность измерения 5 мкм.

?_5в=5 мкм<[?] .

6а - нутромеры индикаторные (НИ) при замене отсчетного устройства измерительной головкой (ИГ) с ценой деления 0,001 или 0,002 мм.

Условия измерения:

- используемое перемещение измерительного стержня, 0,1 мм;

- средство установки: концевые меры длины 1 класса или установочные кольца (до 160 мм);

- шероховатость поверхности R_a не более 1,25 мкм.

Предельная погрешность измерения 5,5 мкм.

?_6в =5,5 мкм< [?].

12 - микроскопы универсальные измерительные при использовании штриховой головки.

Предельная погрешность измерения 6 мкм.

?₁₂ =6 мкм< [?].

Выбираем СИ для контроля наружного размера Ш22h6.

Накладные средства измерения

4/13 [?]=4 мкм, IT=13 мкм

6а*, 6в.

6а* - микрометры рычажные (МР и МРИ) с ценой деления 0,002 мм и 0,01 мм при установке на нуль по установочной мере и скобы рычажные (СР) с ценой деления 0,002 мм при настройке на нуль по концевым мерам длины при использовании на всем пределе измерения.

Условия измерения:

- вид контакта любой.

- при работе приборы находятся в руках;

- класс применяемых концевых мер 3.

Предельная погрешность измерения 4 мкм.

?_6а* =4 мкм = [?].

6в - микрометры рычажные (МР и МРИ) с ценой деления 0,002 мм и 0,01 мм при установке на нуль по установочной мере и скобы рычажные (СР) с ценой деления 0,002 мм при настройке на нуль по концевым мерам длины при использовании на ±10 делениях шкалы.

Условия измерения:

- вид контакта плоскостный и линейчатый;

- при работе приборы находятся в стойке или обеспечивается надежная изоляция от тепла рук оператора;

- класс применяемых концевых мер 2.

?_6в =2 мкм < [?].

Станковые средства измерения

4/13 [?]=4 мкм, IT=13 мкм

7к, 9а, 10а, 11в, 12а, 14б, 20а.

7к - индикаторы часового типа (ИЧ и ИТ) с ценой деления 0,01 и пределом измерения от 2 до 10 мм, класс точности 0.

Условия измерения:

- установочные узлы по ГОСТ 10197-70: штативы и стойки с диаметром колонки не менее 30 мм и наибольшим вылетом головки до 200 мм (С-IV; Ш-11Н; ШМ-11Н);

- используемое перемещение измерительного стержня 0,1 мм;

- класс применяемых концевых мер 3;

- диапазон измеряемых размеров 5 мм.

?_7к =4 мкм < [?].

9а - головки рычажно-зубчатые (2ИГ) с ценой деления 0,002 мм и пределом измерения ±0,1 мм; с настройкой по концевым мерам длины на любое деление.

Условия измерения:

- используемое перемещение измерительного стержня ±0,10 мм;

- установочные узлы по ГОСТ 10197-70: штативы с диаметром колонки не менее 30 мм и наибольшим вылетом головки до 200 мм (Ш-11Н и ШМ-11Н);

- класс применяемых концевых мер 3;

?_9a =3,5 мкм < [?].

10а - головки рычажно-зубчатые (1ИГ) с ценой деления 0,001 мм и пределом измерения ±0,05 мм с настройкой по концевым мерам длины на любое деление.

Условия измерения:

- используемое перемещение измерительного стержня ±0,050 мм;

- установочные узлы по ГОСТ 10197-70: штативы с диаметром колонки не менее 30 мм и наибольшим вылетом головки до 200 мм (Ш-11Н и ШМ-11Н);

- разряд применяемых концевых мер 5.

?_10a =2 мкм < [?].

11в - индикаторы многооборотные (2МИГ) с ценой деления 0,002 мм и пределом измерения 2 мм.

Условия измерения:

- используемое перемещение измерительного стержня 0,4 мм;

- установочные узлы по ГОСТ 10197-70: стойки с пределами измерения 0-160 мм и 0-100 мм и диаметром колонки не менее 50 мм и не менее 30 мм соответственно (С-II и C-III);

- класс применяемых концевых мер 2.

?=4 мкм = [?].

12а - индикаторы многооборотные (1МИГ) с ценой деления 0,001 мм и пределом измерения 1 мм.

Условия измерения:

- используемое перемещение измерительного стержня 1 мм;

- установочные узлы по ГОСТ 10197-70: штативы с диаметром колонки не менее 30 мм и наибольшим вылетом головки до 200 мм (Ш-11Н и ШМ-11Н);

- класс применяемых концевых мер 2.

?_12a =3 мкм < [?].

14б - головки измерительные пружинные (микрокаторы) (5ИГП, 5ИГПГ) с ценой деления 0,005 мм и пределом измерений ±0,15 мм.

Условия измерения:

- используемое перемещение измерительного стержня 0,15 мм;

- установочные узлы по ГОСТ 10197-70: C-II - стойки с пределом измерений 0-160 мм, вылетом головки 75 мм и диаметром колонки 50 мм;

- класс применяемых концевых мер 3.

?_14б =3 мкм < [?].

20а - головки измерительные пружинные малогабаритные (микаторы) (2ИПМ) с ценой деления 0,002 мм и пределом измерения ±0,1 мм.

Условия измерения:

- используемое перемещение измерительного стержня ±0,1 мм;

- установочные узлы по ГОСТ 10197-70: штативы с диаметром колонки не менее 30 мм и наибольшим вылетом головки до 200 мм (Ш-11Н и ШМ-11Н);

- класс применяемых концевых мер 3.

?_20а =1,6 мкм < [?].

4. Выбор, обоснование и расчет посадок подшипников качения

В рассматриваемом узле вал вращается в двух подшипниках. В соответствии с заданием в механизме установлен подшипник 404 ГОСТ 8338-75. Подшипник 404 - подшипник шариковый радиальный однорядный с основными размерами: d=20 мм, D=72 мм, B=19 мм. Данный подшипник относится к тяжелой серии диаметров 4 и узкой серии ширин 0. Класс точности подшипника качения - нормальный.

Определяем виды нагружения колец подшипника. Так как передача крутящего момента осуществляется цилиндрическими зубчатыми колёсами, то в зубчатом зацеплении действует радиальная нагрузка, постоянная по направлению и по значению. Вал вращается, а корпус неподвижен, следовательно, внутреннее кольцо испытывает циркуляционное нагружение, а наружное кольцо - местное. Примем легкий режим работы подшипникового узла. ГОСТ 3325 для такого случая рекомендует поля допусков цапфы вала, сопрягаемой с кольцом подшипника качения k6 или j_s6. Выбираем поле k6, которое обеспечивает посадку с натягом. Так же на основании рекомендаций стандарта выбираем поле допуска отверстия корпуса Н7. Предельные отклонения средних диаметров колец подшипника качения определяем по ГОСТ 520, предельные отклонения вала Ш20k6 и отверстия корпуса Ш72Н7 - по ГОСТ 25347-82 «Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок. Поля допусков и рекомендуемые посадки» и расчеты сводим в таблицы 4.1 и 4.2.

Таблица 4.1 - Предельные размеры колец подшипников качения

Таблица 4.2 - Предельные размеры цапфы вала и отверстия корпуса

Строим схемы расположения полей допусков сопрягаемых деталей подшипникового узла и рассчитываем зазоры (натяги) (рисунок 4.1 и 4.2).

По d_m:

N_max = d_max - d_{m min} = 20,015 - 19,990 = 0,025 мм = 25 мкм;

N_min = d_min - d_{m max} = 20,002 - 20,000 = 0,002 мм = 2 мкм;

N_cp = (N_max + N_min)/2 = (25 + 2)/2 = 13,5 мкм.

Рисунок 4.1 - Схема расположения полей допусков сопряжения Ш20L0/k6

По D_m:

S_max = D_max - D_{m min} = 72,030 - 71,987 = 0,043 мм = 43 мкм;

S_min = D_min - D_{m max} = 72,000 - 72,000 = 0 мм;

S_cp = (S_max + S_min)/2 = (43 + 0)/2 = 21,5 мкм;

T_S = IT_Dm + IT_D = 30 + 13 = 43 мкм.

Производим проверку наличия в подшипнике качения радиального зазора, который уменьшается по причине натяга при посадке подшипника на вал. В расчетах принимаем среднее значение натяга и среднее значение зазора в подшипнике как наиболее вероятные.

N_cp = 13,5 мкм;

N_эфф = 0,85·13,5 = 11,5 мкм = 0,0115 мм;

d₀ = d_m + (D_m - d_m)/4 = 20,000 + (72,000 - 20,000)/4 = 33,0 мм;

? d₁= N_эфф· d_m/ d₀=0,0115·20/33,0 = 0,007 мм = 7,0 мкм.

Рисунок 4.2 - Схема расположения полей допусков сопряжения Ш72Н7/l0

По ГОСТ 20226-82 «Подшипники качения. Заплечики для установки подшипников качения. Размеры» определяем диаметры заплечиков вала и корпуса.

Для диаметра вала d = 20 мм шариковых подшипников диаметр заплечика = 27 мм.

Для внутреннего диаметра корпуса D = 72 мм шариковых подшипников диаметр заплечика равен D_a = 63 мм.

По ГОСТ 3325 (таблица 3) выбираем требования к шероховатости:

- посадочной поверхности вала под кольцо подшипника Rа 1,25;

- посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника Rа 1,25;

- торцовой поверхности заплечика вала Rа 2,5.

В ГОСТ 3325 также нормированы требования к форме посадочных поверхностей вала и корпуса, сопрягаемых с кольцами подшипника, и к торцовому биению заплечиков валов и отверстий корпусов.

Из таблицы 4 ГОСТ 3325 выбираем значения:

- допуска круглости посадочной поверхности вала под кольцо подшипника 3,0 мкм;

- допуска профиля продольного сечения посадочной поверхности вала под кольцо подшипника 3,0 мкм;

- допуска круглости посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника 6,0 мкм;

- допуска профиля продольного сечения посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника 6,0 мкм.

Из таблицы 5 ГОСТ 3325 выбираем значения:

- допуска торцового биения заплечика вала 21 мкм;

- допуска торцового биения заплечика корпуса 30 мкм.

Допуск торцового биения заплечика вала можно округлить до значения 20 мкм.

Суммарное допустимое отклонение от соосности, вызванное неблагоприятным сочетанием всех видов погрешностей обработки, сборки и деформации подшипников посадочных поверхностей вала и корпуса под действием нагрузок, оценивается допустимым углом взаимного перекоса и_max между осями внутреннего и наружного колец подшипников качения, смонтированных в подшипниковых узлах.

В Приложении 7 ГОСТ 3325 приведены числовые значения допусков соосности посадочных поверхностей для валов и для корпусов в подшипниковых узлах различных типов при длине посадочного места В₁ = 10 мм (в диаметральном выражении). При другой длине посадочного места B₂ для получения соответствующих допусков соосности следует табличные значения умножить на B₂/10. Подшипник 404 имеет ширину B₂ = 19 мм и относится к группе радиальных однорядных шариковых. Примем нормальный ряд зазоров. Тогда допуск соосности поверхностей вала составит Т_соосн = 4·В₂/10 = 4·19/10 = 7,6 мкм; ужесточаем рассчитанный допуск по ГОСТ 24643 и принимаем Т_соосн = 6 мкм. Соответственно для поверхностей корпуса Т_соосн = 8·B₂/10 = 15,2 мкм; ужесточаем до значения Т_соосн = 12 мкм.

5. Расчет допусков и посадок шпоночного соединения

Основные размеры шпонки выбираем в зависимости от диаметра вала Ш90 по ГОСТ 23360 (для вала Ш90 b Ч h = 24Ч14 мм, длина шпонки l = 63 мм)

Условное обозначение:

Шпонка 24Ч14Ч63 ГОСТ 23360-78.

Расчет шпоночного соединения по ширине шпонки b:

Ширина паза вала B₁=24N9:

ES=0 мм;

EI= - 0,052 мм;

B_1max=B₁+ ES =24,000+0 =24,000 мм;

B_1min= B₁+ EI =24,000 - 0,052 =23,948 мм.

Ширина шпонки b₂=24h9:

IT=30 мкм;

es=0 мм;

ei=es - IT =0 - 0,052= - 0,052 мм;

b_2max= b+es = 24,000 + 0 = 24,000 мм;

b_2min= b+ei = 24,000 - 0,052 = 23,948 мм.

Ширина паза втулки B₃=24Js9:

ES=+0,026 мм;

EI= - 0,026 мм;

B_3max=B₃+ ES =24,000 + 0,026 =24,026 мм;

B_3min= B₃+ EI =24,000 - 0,026 =23,974 мм.

Строим схему расположения полей допусков шпоночного соединения по ширине шпонки (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 - Схема расположения полей допусков шпоночного соединения

Определяем предельные зазоры в посадке 24 N9/h9 шпонки b₂ = 24h9 с пазом вала B₁ = 24N9 и строим схему расположения полей допусков сопряжения (рисунок 5.2):

S_1max = B_1max - b_2min = 24,000 - 23,948 = 0,052 мм;

N_1max = b_2max - B_1min = 24,000 - 23,948 = 0,052 мм.

Рисунок 5.2 - Схема расположения полей допусков ширины шпонки 24h9 и ширины паза вала 24N9

Определяем предельные зазоры в посадке 24Js9/h9 шпонки b₂ = 24h9 с пазом втулки B₃ = 24Js9 и строим схему расположения полей допусков сопряжения (рисунок 5.3):

S_2max = B_3max - b_2min = 24,026 - 23,948 = 0,078 мм;

N_2max = b_2max - B_3min = 24,000 - 23,974 = 0,026 мм;

Рисунок 5.3 - Схема расположения полей допусков ширины шпонки 24h9 и ширины паза втулки 24Js9

Расчет шпоночного соединения по высоте шпонки h:

Высота шпонки h=14h9.

IT=110 мкм;

es=0 мм;

ei=es - IT =0 - 110= - 110 мкм = - 0,110 мм;

h_max=h + es = 14,000 + 0 = 14,000 мм;

h_min=h + ei = 14,000 - 0, 110 = 13,890 мм.

Глубина паза вала t₁= 9,0 мм. По ГОСТ 23360 определяем:

ES=+02 мм;

EI=0;

t_{1 max}= t₁ + ES = 9,0 + 0,2 = 9,2 мм;

t_{1 min}= t₁ + EI = 9,0 + 0 = 9,0 мм.

Глубина паза втулки t₂=5,4 мм. По ГОСТ 23360 определяем:

ES=+0,2 мм;

EI=0;

t_{2 max}= t₂ + ES = 5,4 + 0,2 = 5,6 мм;

t_{2 min}= t₂ + EI = 5,4 + 0 = 5,4 мм.

Определяем предельные зазоры по высоте шпонки:

S_max = t_1max + t_2max - h_min =9,20 + 5,60 - 13,89 = 0,91 мм;

S_min = t_1min + t_2min - h_max = 9,0 + 5,4 - 14,0 = 0,4 мм.

Расчет шпоночного соединения по длине шпонки l:

Длина шпонки l₁=63h14.

IT=0,74 мм;

es=0;

ei=es - IT = 0 - 0,74 = -0,74 мм;

l_1max= l₁+es= 63,00 + 0 = 63,00 мм;

l_1min= l₁+ei= 63,00 - 0,74= 62,74 мм.

Длина паза вала L₂=63H15.

IT=1,2 мм;

EI=0;

ES=EI+IT=1,2 мм;

L_2max=L₂+ES = 63,0 + 1,2 = 64,2 мм;

L_2min=L₂+EI=63,0 + 0 = 63,0 мм.

Тогда значения предельных зазоров будут:

S_max = L_2max - l_1min = 64,20 - 62,74 = 1,46 мм;

S_min = L_2min - l_1max = 63,00 - 63,00= 0 мм.

Строим схему расположения полей допусков шпоночного соединения по длине шпонки (рисунок 5.4):

Рисунок 5.4 - Схема расположения полей допусков по длине шпоночного паза 63 H15/h14

6. Расчет допусков и посадок резьбового соединения

Дана резьбовая посадка с зазором М30Ч1 - 4Н/4g.

Определяем номинальные значения диаметров внутренней резьбы (гайки) и наружной резьбы (болта) по ГОСТ 24705:

d = D = 30,000 мм;

d₂ = D₂ = 29,350 мм;

d₁= D₁= 28,917 мм;

d₃= 28,773 мм;

P = 1,0 мм.

Предельные отклонения диаметров резьбовых деталей с внутренней резьбой (гайки) и наружной резьбой (болта) выбираем по ГОСТ 16093, и результаты представляем в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Предельные отклонения диаметров резьбовых поверхностей

Определяем предельные размеры внутренней резьбы (гайки) и наружной резьбы (болта), и результаты представляем в таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Предельные размеры резьбовых поверхностей (по диаметрам)

Рассчитываем предельные значения зазоров в резьбовой посадке:

- по D (d):

S_min = D_min - d_max = 30,000 - 29,974 = 0,026 мм;

S_max - не нормируется;

- по D₂ (d₂):

S_2min = D_2min - d_2max = 29,350 - 29,324 = 0,026 мм;

S_2max = D_2max - d_2min = 29,456 - 29,244 = 0,212 мм;

- по D₁ (d₁):

S_1min = D_1min - d_1max = 29,917 - 28,891 = 0,026 мм;

S_1max - не нормируется.

Строим схему расположения полей допусков резьбового соединения M30Ч1 - 4H/4g (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 - Схема расположения полей допусков резьбового соединения M30Ч1 - 4H/4g

7. Выбор показателей контрольного комплекса зубчатого колеса и приборов для контроля выбранных показателей

В соответствии с заданием m=4,5 мм, z=32, точность 9-С ГОСТ 1643-81.

d = m · z = 4,5 · 32 = 144 мм.

По норме кинематической точности, норме плавности работы и по норме полноты контакта зубьев назначена 9 степень точности. По нормам бокового зазора выбран вид сопряжения С, которому соответствует вид допуска на боковой зазор с и класс отклонения межосевого расстояния IV.

Выбор показателей контрольного комплекса будет осуществляться для следующей зубчатой передачи: 9-С ГОСТ 1643-81.

В соответствие с выбранными степенями точности выбираем показатели контрольного комплекса зубчатого колеса по следующим нормам точности (контрольный комплекс 5):

По нормам кинематической точности выбираем.

= 100 мкм - допуск на радиальное биение зубчатого венца.

По нормам плавности выбираем .

= ±40 мкм - допуск на предельные отклонения шага.

По нормам полноты контакта зубьев .

=40 мкм - допуск на погрешность направления зуба.

По нормам бокового зазора , .

= 140 мкм - наименьшее дополнительное смещение исходного контура.

= 200 мкм - допуск на смещение исходного контура.

Схемы приборов для контроля показателей контрольного комплекса (рисунок 7.1 - 7.3).

Контролируемый параметр - радиальное биение зубчатого венца F_r.

Рисунок 7.1 - Биениемер

Контролируемый параметр - отклонение шага f_pt

1 - измерительная губка, 2 - отсчетное устройство, 3 - корпус, 4,5 - винты, 6 - гайка, 7 - упорная губка, 8 - измерительная губка, 9 - шаг колеса, 10 - рамка, 11, 12 - боковички, 13 - винт, 14 - концевые меры

Рисунок 7.2 - Шагомер

Контролируемый параметр - направление зуба F_вr.

1 - стол, 4 - проверяемое колесо, 3 - наклонная линейка и охватывающие шпиндель ленты, 2 - поперечная каретка, 5 - измерительный узел, 6 - микроскоп, 7 - линейка

Рисунок 7.3 - Ходомер

Библиография