Составление и расчет сборочной размерной цепи

Размещено на http://www.allbest.ru

Липецкий государственный технический университет

Кафедра Транспортные средства и техносферная безопасность

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Метрология Стандартизация и Сертификация»

На тему «Составление и расчет сборочной размерной цепи»

Студент Ерохин В.Е.

Группа АТ-15

Руководитель Перегудов Н.Е.

Липецк 2017 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Анализ работы узла с выбором определённых требований и условий работы

2. Расчет размерных цепей методом максимума минимума

2.1 Способ равных допусков

2.2 Способ одного квалитета

3. Вероятностный метод расчета размерных цепей

3.1 Способ равных допусков

3.2 Способ одного квалитета

4. Метод регулирования при расчете размерных цепей

5. Метод групповой взаимозаменяемости

6. Анализ результатов методов расчета размерной цепи

6.1 Анализ размерных цепей методом максимума-минимума

6.2 Анализ размерных цепей методом вероятностного расчета

6.3 Анализ размерных цепей методом регулирования

6.4 Анализ размерных цепей методом групповой взаимозаменяемости

6.5 Назначение посадок для сборочного чертежа

Вывод

Библиографический список



ВВЕДЕНИЕ

Расчет размерных цепей и их анализ как обязательный этап конструирования машин повышает качество, обеспечивает взаимозаменяемость и снижает трудоемкость их изготовления. При этом устанавливается количественная связь между размерами деталей машины, уточняются номинальные значения и допуски взаимосвязанных размеров, исходя из эксплуатационных требований и экономической точности обработки деталей и сборки машины; определяется наиболее рентабельный вид взаимозаменяемости (полная или неполная); добиваются наиболее правильной простановкой размеров на рабочих чертежах; определяются операционные допуски и пересчитываются конструктивные размеры на технологические (в случае несовпадения технологических баз с конструктивными). размерный цепь червячный вал

Расчет точности сборки с помощью размерных цепей независимо от их вида и задач можно выполнить в такой последовательности.

1. Выявление замыкающего звена, а для прямой задачи также его номинального значения и отклонений. Замыкающим звеном могут быть зазор, натяг, размер, значение перемещения детали в механизме и другие величины, характеризующие точность собранного изделия. Номинальные значения и отклонения выбирают в зависимости от эксплуатационных требований к механизму.

2. Определение составляющих звеньев и выполнение эскиза размерной цепи. По сборочному чертежу выявляются параметры деталей, влияющие на точность замыкающего звена. Найденные составляющие звенья вместе с замыкающим (исходным) звеном изображаются в виде замкнутой схемы прямо на чертеже или в виде эскиза. Этот этап является основным, так как ошибки в нем приводят к ошибочному результату расчета.

3. Определение коэффициентов влияния. Они характеризуют степень и направленность влияния составляющих звеньев на замыкающее звено.

4. Составление основного уравнения размерной цепи, связывающего номинальные значения звеньев.

5. Выбор метода расчета размерной цепи. Применение того или иного метода зависит от типа производства, требуемой точности звеньев и других факторов



1. АНАЛИЗ РАБОТЫ УЗЛА С ВЫБОРОМ ОПРЕДЕЛЕННЫХ ТРЕБОВАНИЙ И УСЛОВИЙ РАБОТЫ

Описание размерной цепи

1. Крышка корпуса;

2. Прокладка регулировочная;

3. Подшипники качения;

4. Стакан;

5. Вал-червяк;

6. Гайка круглая шлицевая;

На рисунке 1 представлен чертеж корпуса червячного вала (5) вращающегося на двух подшипниках качения (3). Скорость вращения валов, температура эксплуатации и динамические нагрузки на элементах редуктора небольшие.

Рисунок 1 - Чертеж размерной цепи



2. РАСЧЕТ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ МЕТОДОМ МАКСИМУМА МИНИМУМА

Этот метод обеспечивает полную взаимозаменяемость. В его основу положен принцип возможности одновременного сочетания предельных значений увеличивающих и уменьшающих размеров, приводящий к наиболее неблагоприятным условиям сборки, т.е. все увеличивающие звенья имеют наибольшие значения, а уменьшающие звенья - наименьшие, и наоборот. Если при этих условиях возможна сборка узла механизма, то данный метод гарантирует 100%-ную собираемость.

Метод максимума-минимума содержит два способа расчета: способ равных допусков и способ одного квалитета.

Определим увеличивающие и уменьшающие звенья, а также определим их номинальные размеры. (обозначение размеров соответствует размерной цепи рис.2)

Рисунок 2 - Обозначение размеров

Исходное звено: - зазор между крышкой корпуса и коническим подшипником качения, необходим для обеспечения стабильной работы редуктора при экстремальных условиях.

Увеличивающие звенья:

Уменьшающие звенья:

Номинальные размеры:

.

Проведем проверку правильности определения номинальных размеров по основному уравнению размерной цепи:

У

(41+2)-(19+12+12)-0=43-43-0=0. (1)

Поскольку равенство выполняется, можно сделать вывод о правильности определения номинальных размеров.

2.1 Способ равных допусков

Определим предельные размеры исходного звена. Величина зазора определяется номинальными размерами звеньев сборочной размерной цепи и требуемой точностью изготовления сборочной единицы.

Тогда допуск исходного звена равен:

Теперь перейдем непосредственно к расчету сборочной размерной цепи методом максимума-минимума, способом равных допусков.

Таблица 1.1 Допуски на ширину кольца подшипника качения

С учетом того, что звенья - стандартные (подшипники качения) с классом точности 0, их допуски в соответствии с таблицей 1.1 равны:

И во всех последующих расчетах изменению не подлежат, определяем средний допуск составляющих звеньев:

где m - это количество увеличивающих звеньев, n - это количество уменьшающих звеньев.



Таблица 1- Допуски

По табл. 1 выбираем ближайшие стандартные допуски нестандартных звеньев в соответствии с их номинальными размерами:

Проведем проверку выбранных стандартных допусков по выражению(1)



Произведем корректировку допусков

Таким образом 394<400 - условие выполняется.

По выбранным допускам звеньев размерной цепи окончательно определяем предельные отклонения и размеры звеньев. При этом для увеличивающих звеньев поля допусков определяются как для основных отверстий, а для уменьшающих звеньев - как для основных валов. Это правило не относится к подшипникам качения.

Тогда: ;; ;;

На этом расчет размерной цепи методом максимума-минимума, способом равных допусков закончен.

2.2 Способ одного квалитета

Рассчитаем сборочную размерную цепь методом максимума-минимума, способом одного квалитета. Все исходные данные для расчета сохраняются.



Таблица 2

По таблице 2

определяем значения единиц допуска для составляющих звеньев

;

Среднее число единиц допуска

Выбираем ближайший 10 квалитет по таблице 2 со стандартным числом единиц допуска a=64 и по этому квалитету определяем допуски составляющих звеньев учитывая, что допуски стандартных звеньев (подшипников) не изменились.

Проверим условие(1) :



Условие (1) не выполняется, т.к. 464>400мкм. Необходимо провести корректировку допусков. Для этого выбираем наиболее технологичные звенья: 9 квалитет

Тогда:

Проверим условие (1) со скорректированными допусками:

Условие выполняется.

По выбранным допускам звеньев размерной цепи определяем средние отклонения звеньев. При этом для увеличивающих звеньев, как для охватывающих, поля допусков определяются как для основных отверстий, а для уменьшающих звеньев, как для охватываемых, - как для основных валов. Это правило не относится к подшипникам качения.

Так же должно выполняться условие:

Тогда (рис.2):

=200

Таким образом, условие не выполняется. Произведем корректировку средних отклонений, для этого выберем наиболее технологичное звено (А1).

Произведем корректировку E₁.

Из уравнения -29

Для вычисления новых отклонений запишем уравнения:

Где x=ei - нижнее предельное отклонение,

y=es - верхнее предельное отклонение.

Получаем: x=-3мкм

y=-55мкм.

Проверим условие (2):

Условие (2) выполняется.



Рисунок 3-Схема полей допусков составляющих звеньев и средних отклонений.

Тогда:;; ;;

На этом расчет размерной цепи методом максимума-минимума, способом одного квалитета закончен.



3. ВЕРОЯТНОСТНЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ

Этот метод базируется на теории вероятностей, согласно которой одновременное сочетание предельных значений увеличивающих и уменьшающих размеров маловероятно. Эта вероятность настолько мала, что такие сочетания практически можно не учитывать. В общем случае процент выхода размеров изделия за пределы допуска зависит от закона их распределения, и его называют производственным риском.

Таким образом, величины допусков составляющих звеньев, а также их предельные размеры, зависят от закона распределения размеров, намеченной программы выпуска изделий, а также запланированного процента риска (брака).

Вероятностный метод расчета содержит два способа: способ равных допусков и способ одного квалитета.

3.1 Способ равных допусков

Принимаем закон распределения размеров из таблицы 3 , процент брака P=10% =1.65

Таблица 3- Значение коэффициента t? при различных процентах риска

Найдем величину среднего допуска по выражению:

=



Тогда по таблице 1 выбираем стандартные допуски для составляющих звеньев, учитывая, что для подшипников качения допуск не изменился.

При установленных стандартных допусках составляющих звеньев определяем величину коэффициента :

Таким образом, при установленных допусках процент риска не превышает заданных 10%

Тогда: ;; ;;

На этом расчет размерной цепи вероятностным методом, способом равных допусков закончен.

3.2 Способ одного квалитета

Принимаем закон распределения размеров , процент брака P=5% - =1.96

Среднее число единиц допуска:

Ближайшим квалитетом для размеров является 13-й квалитет с а=250. По таблице 2 выбираем стандартные допуски для составляющих звеньев, учитывая, что для подшипников качения допуски остаются неизменными.

Тогда:

При установленных стандартных допусках составляющих звеньев определяем величину коэффициента :

Таким образом, при установленных допусках процент риска не превышает заданных 10%.

Так же должно выполняться условие (2):



195+70-(-165-60-60)= 550мкм

Таким образом, условие (2) не выполняется. Произведем корректировку средних отклонений, для этого выберем самое технологичное звено А1.

Произведем корректировку E₁.

Из уравнения 185

Определим новые предельные отклонения поля допуска звена А1:

Где x=ei - нижнее предельное отклонение,

y=es - верхнее предельное отклонение.

Получаем: x= 20 мкм

y=350 мкм.

Тогда:

195+70-(185-60-60)=200мкм

Условие (2) выполняется.



Рисунок 4-Схема полей допусков составляющих звеньев и средних отклонений.

Таким образом:;; ;;

На этом расчет размерной цепи вероятным методом, способом одного квалитета закончен.



4. МЕТОД РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРИ РАСЧЕТЕ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ

Рисунок 5- размерная цепь с компенсатором

Все размеры, представляющие звенья размерной цепи, выполняют с расширенными допусками, экономически приемлемыми для данных производственных условий, а размер одного из звеньев изменяют без удаления материала с помощью компенсационных колец или прокладок. Такое звено называют компенсирующим.

В качестве компенсатора принимаем звено, размеры которого проще всего регулировать дополнительными вставками А5. Строим размерную цепь с компенсатором Рис.(5)

Допуски остальных составляющих звеньев не рассчитываем, а назначаем экономически целесообразными для производства. В нашем случае назначаем допуски 12-му квалитету:

Так как компенсирующее звено выбрано из числа увеличивающих звеньев, то величина компенсатора:

Максимальная величина компенсатора:

Минимальная величина компенсатора:

Величина компенсации:



Количество компенсирующих колец:

Толщина компенсирующих колец:

На этом расчет сборочной размерной цепи методом регулирования завершен.



5. МЕТОД ГРУППОВОЙ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ

При данном методе расчета все детали выполняются с широкими технологическими допусками. Далее производится сортировка деталей на равное количество групп с более узкими групповыми допусками. После этого сборочные единицы собираются по одноименным группам.

Обычно 1-я группа -- такая группа, для которой предельные размеры являются наименьшими из всех групп. При этом для такой группы деталей поля групповых допусков располагаются относительно номинальных размеров в соответствии с ранее определенным правилом, т.е. для увеличивающих звеньев поля допусков определяются как для основных отверстий, а для уменьшающих звеньев -- как для основных валов. Это правило не относится к полям допусков колец подшипников качения.

Во многих случаях для выполнения условия необходимо выбрать зависимое звено для корректировки его среднего отклонения.

Продолжим рассмотрение представленного примера. Назначаем допуски для изготовления деталей по 12-му квалитету. Допуски на ширину колец подшипников назначаем по 0-му классу точности.

Тогда:

Вычислим количество групп:

=2

Принимаем

Произведем корректировку производственных допусков:

Или:

Следует отметить, что по возможности нужно подбирать стандартные допуски, если это возможно, или, в противном случае, желательно как можно меньше число звеньев изготавливать по нестандартным допускам.

Учитывая, что допуски стандартных звеньев (подшипников качения) не изменяются, принимаем:

Рассчитаем групповые допуски составляющих звеньев:

Рассчитаем средние отклонения звеньев в первой группы по основному уравнению размерной цепи для средних отклонений:

EcУ1 = Ec51 + Ec61 -(Ec11 + Ec21 +Ec31+ E431)

При этом для первой группы учитываем известное правило: для увеличивающих звеньев поля допусков определяются как для основных отверстий, а для уменьшающих звеньев - как для основных валов.

Занесем данные в таблицу (3)

Обозначение звеньев	Номинальные размеры	Допуски, мкм	Отклонения по группам, мкм
			1	2
		Ti	Tгрi	ES1	EI1	Ee1	ES1	EI1	Ee1
A?	0	400	400	400	0	200	400	0	200
A1	19	160	80	-220	-260	-40	-140	-180	40
A2	12	120	60	0	-60	-30	60	0	30
A3	12	120	60	0	-60	-30	60	0	30
A4	41	250	125	125	0	62.5	250	125	187.5
A5	2	150	75	75	0	37.5	150	75	112.5

Таблица 4- Расчетные значения групповых отклонений и допусков



Рисунок 6-Схема полей допусков составляющих звеньев и средних отклонений.

На этом расчет размерной цепи методом групповой взаимозаменяемости окончен.



6. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ МЕТОДОВ РАСЧЕТА РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ

6.1 Анализ размерных цепей методом максимума-минимума

Таблица 5- Результаты расчета способом равных допусков

Допуски, мкм
T1	T2	T3	T4	T5
84	120	120	62	660
Квалитет\Класс точности
10	6Х	6Х	9	11

Таблица 6- Результаты расчета способом одного квалитета

Допуски, мкм
T1	T2	T3	T4	T5
52	120	120	62	40
Квалитет\Класс точности
9	6Х	6Х	9	10

6.2 Анализ размерных цепей методом вероятностного расчета

Таблица 7- Результаты расчета способом равных допусков

Допуски, мкм
T1	T2	T3	T4	T5
330	120	120	390	140
Квалитет\Класс точности
13	6Х	6Х	13	15

Таблица 8- Результаты расчета способом одного квалитета

Допуски, мкм
T1	T2	T3	T4	T5
330	120	120	390	140
Квалитет\Класс точности
13	6Х	6Х	13	15

6.3 Анализ размерных цепей методом регулирования

Таблица 9- Результаты расчета методом регулирования

Величина компенсации, мкм	Допуски, мкм
	T1	T2	T3	T4
1100	210	400	100	250
Макс. Количество компенсирующих колец	Квалитет\Класс точности
3	12	6Х	6Х	12

6.4 Анализ размерных цепей методом групповой взаимозаменяемости

Таблица 10 - Результаты расчета методом групповой взаимозаменяемости

Обозначение звеньев	Номинальные размеры	Допуски, мкм	Отклонения по группам, мкм
			1	2
		Ti	Tгрi	ES1	EI1	Ee1	ES1	EI1	Ee1
A?	0	400	400	400	0	200	400	0	200
A1	19	160	80	-220	-260	-40	-140	-180	40
A2	12	120	60	0	-60	-30	60	0	30
A3	12	120	60	0	-60	-30	60	0	30
A4	41	250	125	125	0	62.5	250	125	187.5
A5	2	150	75	75	0	37.5	150	75	112.5

Допуски, получившиеся в результате расчета метода максимума-минимума, удешевляют обработку деталей, условия сборки или эксплуатации допускают некоторое увеличение колебания зазоров в соединениях. Этот метод применяется чаще при индивидуальном и мелкосерийном производстве изделий, при проектировании единичных устройств, приспособлений.При допусках вероятного метода, изделия отличаются простотой и экономичностью сборки, упрощением системы изготовления запасных частей плюс экономичность изготовления деталей за счет расширенных полей допусков. Однако наблюдаются дополнительные затраты на замену или подгонку некоторых деталей.

Изделия, допуски которых получились при методе регулирования, имеют возможность регулировки размера замыкающего звена не только при сборке, но и в эксплуатации, а также обеспечения автоматичности регулирования точности. Но возможно усложнение конструкции изделия и в некоторых случаях увеличения количества деталей в размерной цепи.

При допусках метода групповой взаимозаменяемости возможно достижение высокой точности замыкающего звена при экономически целесообразных производственных допусках размеров составляющих звеньев. Изделия нуждаются в дополнительных затратах на проверку и сортировку. Возникают некоторые усложнения сборки и хранения деталей до сборки.

Назначение посадов для сборочного чертежа

Js7/l6 - посадка подшипника с зазором по наружному кольцу, применяется для электродвигателей, шпинделей стаканов, для узлов радиально-упорных подшипников;

L6/js6 - посадка подшипника с натягом по внутреннему кольцу, применяется для узлов станков, электродвигателей, коробок передач автомобилей и тракторов;

H7/d9 - посадка, обеспечивающая гарантированный зазор в соединении, что не приводит однако к вытеканию смазки из подшипникового гнезда из-за создания герметичного стыка деталей по фланцу крышки в результате затяжки винтов крепления крышки к корпусу;

Н7/k6-посадка стакана в корпус, обеспечивающая гарантированный натяг, что позволяет стакану прочно держаться в корпусе без перемещения при сборке и во время эксплуатации

H11/h11- посадка распорной втулки на вал, низкой точности обеспечивающая зазор между втулкой и валом. Поскольку втулка прижимается к подшипнику шлицевой гайкой для соединения требуется зазор.

N9/js9-посадка шпонки в вал по ширине. Переходная посадка, применяющаяся для массового и серийного производства



ВЫВОД

В данной работе была составлена и рассчитана размерная цепь корпуса червячного вала. Были рассчитаны допуски для увеличивающих и уменьшающих звеньев, которые влияют на работу механизма в целом. При этом устанавливается количественная связь между размерами деталей, уточняются номинальные значения и допуски взаимосвязанных размеров, исходя из эксплуатационных требований и экономической точности обработки деталей и сборки; определяется наиболее рентабельный вид взаимозаменяемости (полная или неполная).



БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Носов С.В. Методические указания по расчету размерных цепей в курсовых и дипломных проектах.: Липецк - ЛГТУ, 2005.- 37с.

2. Мягков В.Д. Допуски и посадки. Справочник 1 и 2-й том.: Машиностроение. Ленинград 1979 - 544с.: 1-й том: 1978 - 544с.

3. Мягков В.Д. Допуски и посадки. Справочник 1 и 2-й том.: Машиностроение. Ленинград 1979 - 544с.: 2-й том: 1979 - 545-1032с.

Размещено на Allbest.ru

...