Нормирование точности и технические измерения

Размещено на Allbest.ru

Введение

размер точность форма посадка

Одной из главных целей конструктора в ходе проектирования и конструирования новых и усовершенствования устаревших изделий, является разработка чертежной документации для чертежей, обеспечивающей необходимую технологичность и высокое качество изделий в соответствии с ЕСКД и ЕСДП.

Цель курсовой работы по дисциплине “Нормирование точности и технические измерения”:

1) Приобретение студентом необходимых знаний и навыков для расчета и выбора допусков и посадок типовых соединений деталей машин:

- расчет и выбор посадки с натягом;

- расчет и выбор посадок подшипников качения;

- выбор посадок для гладких цилиндрических соединений методом подобия;

- выбор допусков и посадок шлицевого соединения;

- выбор степеней точности и посадок резьбового соединения;

- выбор и расчет точности зубчатых колес и передач;

2) Определение допусков и предельных отклонений размеров, входящих в размерную цепь

3) Нормирование точности формы и расположения, шероховатости поверхностей узла.

Достоинствами курсовой работы по сравнению с другими видами обучения являются практически полная самостоятельность студента во время её выполнения, необходимость использования знаний из других параллельных областей.

Общее описание конструкции и работы сборочной единицы. Обоснование и выбор обозначения размеров и требований к точности деталей и сопряжений, включая гладкие цилиндрические, резьбовые, шпоночные (шлицевые), а также зубчатые колеса и передачи.

Револьверная головка предназначена для крепления рабочего инструмента - сверл, разверток, зенкеров и т. п. Головка монтируется на поворотном суппорте карусельно-токарного станка.

Основные сборочные единицы и детали головки - муфта 1, рычаг 2, корпус 4, прихват 6, колесо 7, крышка 8, ось 10, винт 12, шпиндель 15 и вал-шестерня 17.

Корпус 4 (см. главное изображение) устанавливается на шпиндель центральным отверстием диаметром 70 мм. Для монтажа стопоров 13, гаек 14, контргаек 5 и винтов 21 в корпусе выполнены пять отверстий диаметром 32 мм. В расточке корпуса прямоугольной формы расположены пять прихватов 6, удерживаемые винтами 22. Для размещения державок рабочего инструмента в корпусе выполнены пять расточек диаметром 60 мм, расположенные под углом 10° к оси корпуса. В пяти отверстиях корпуса диаметром 20 мм запрессованы цилиндрические штифты, фиксирующие державки.

В отверстии шпинделя 15 размещен вал-шестерня 17. Справа на валу-шестерне установлена плавающая шайба 16 и навернута гайка 14. На левый конец шпинделя надета муфта 1 в сборе, в которой смонтированы на оси 92.01.03 блок-шестерня 92.01.04 (с втулкой 92.01.05), а на оси 92.01.06 ведомая шестерня 92.01.02. Венец Р блока-шестерни постоянно зацеплен с венцом П вала-шестерни 17. Венец блока-шестерни находится в свободном состоянии и зацепляется с венцом М ведомой шестерни 92.01.02 только при повороте револьверной головки в новое положение. Шестерня 92.01.02 и колесо 7 находятся в постоянном зацеплении. Колесо 7 крепится к корпусу 4 винтами 24.

Муфта 2, шпиндель 15 и блок-шестерня 92.01.04 закрыты крышкой 8, навернутой на резьбовую часть колеса 7. На выступающей части вала-шестерни 17 смонтирован рычаг 2.

Чтобы повернуть револьверную головку в следующее рабочее положение, рычаг 2 из верхнего положения нужно повернуть вокруг оси 10 в нижнее положение. При этом корпус 4 со всеми смонтированными в нем деталями под действием пружин пяти упоров переместится по шпинделю 15 влево на величину смещения оси эксцентрика 92.02.01. Венец Н войдет в зацепление с ведомой шестерней 92.01.02, одновременно стопор 13 конусной впадиной Т выйдет из выступа У фиксатора. Затем рычаг 2 поворачивает на 360° по часовой или против часовой стрелке и ставят его в первоначальное положение. Одновременно револьверная головка повернется вокруг оси на 72° и произойдет ее зажим. Вместе с револьверной головкой переместятся и державки с рабочим инструментом.

Вариант 3

Требования к зубчатой передаче	Точность вращения
Характер нагрузки	Спокойная или с умеренными толчками,перегрузка до 150%.
Материал корпуса	Чуг.
Материал зубчатого колеса	40Х
корпуса	+60
зубчатого колеса	+75
Посадка с натяго
Материал венца зубчатого колеса	40Х
Материал втулки (ступицы зубчатого колеса)	СЧ15
Диаметр соединения, мм	75
Длина соединения, мм	40
Вращающий момент, Н•м	700
Шероховатость сопрягаемых поверхностей, мкм		5
		2,5
Подшипник и вал
Диаметр внутреннего кольца подшипника d, мм
Диаметр наружного кольца подшипника D, мм
Ширина кольца подшипника b, мм
Радиальная реакция опоры R, кН
Резьба крепежная	M81
Зубчатое колес
Модуль m, мм	1,75
Число зубьев z	20
Передаточное число i	1
Окружная скорость , м/с	14
Размеры размерной цепи, м
Б?max	-
Б?min	-

1. Расчет и выбор посадок с натягом

Посадки с натягом предназначаются для образования неподвижных соединений. Величина натяга N складывается из деформации сжатия и деформации растяжения контактных поверхностей соответственно вала и отверстия. Упругие силы, возникающие при деформации, создают на поверхности деталей напряжение, препятствующее их взаимному смещению.

Расчет посадки с натягом в курсовой работе выполняется по типовой методике, приведенной в литературе (2, стр. 222). Порядок расчета:

Определяются минимальный и максимальный функциональные натяги по формулам:

, мкм,

, мкм,

где T - вращающий момент, Н•м;

D,L - диаметр и длина соединения, м;

CD, Cd - коэффициенты жесткости конструкции;

ED = 2•1011, Ed = 1•1011 - модули упругости материалов охватывающей детали и вала, Н/м2 (1, т.1 табл.1.106 стр.335);

f = 0,15 - коэффициент трения при нагреве или охлаждении сопрягаемых деталей (2, табл.9.2, стр.225);

Pдоп - наибольшее допустимое давление на поверхности контакта вала и охватывающей детали, при котором отсутствуют пластические деформации, Н/м2.

Коэффициенты жесткости конструкции определяются по следующим формулам (2, стр.223):

;

где мм - наружный диаметр охватывающей детали (зубчатого колеса);

D1 = 14мм - внутренний диаметр полого вала (ступицы зубчатого колеса);

мD = 0,30; мd = 0,25 - коэффициенты Пуассона (1, табл.1.106 стр.335);

Наибольшее допустимое давление Pдоп (2, стр. 224) определяется по формулам:

для охватывающей детали

Н/м2;

б. для вала

Н/м2,

где уТ - предел текучести материалов охватывающей детали и вала (приложение 2, таблица 2 методических указаний к выполнению курсовой работы).

уТ = 3,4•108 Н/м2 - охватывающей детали,

уТ = 2,1•108 Н/м2 - вала.

В формулу Nmax ф подставляется меньшее допустимое давление Pдоп = 1,4 •108 Н/м2.

Определяем коэффициенты жесткости:

Определяем минимальный и максимальный функциональные натяги:

мкм,

мкм.

Определяем поправки к найденным значениям Nmin ф и Nmax ф:

а) поправка u учитывает смятие неровностей контактных поверхностей вала и охватывающей детали

мкм,

где Kd = 0,6 и KD = 0,1 - коэффициенты, учитывающие величину смятия неровностей на поверхности вала и охватывающей детали (приложение 2, таблица 3 методических указаний к выполнению курсовой работы);

Rzd и RzD - высота неровностей поверхностей вала и охватывающей детали.

б) поправка ut учитывает различие рабочей температуры и температуры сборки, и различие коэффициентов линейного расширения материалов вала и отверстия:

мкм,

где бD = 12?10-6 и бd = 10,5?10-6 - коэффициенты линейного расширения материала деталей (приложение 2, таблица 2 методических указаний к выполнению курсовой работы);

tрD и tрd - рабочие температуры деталей;

t = 20?C - температура сборки деталей.

Определяем Nmin ф и Nmax ф с учетом поправок:

мкм,

мкм.

При и поправка берется со знаком «плюс».

Находим функциональный допуск посадки

мкм.

Распределим функциональный допуск между эксплуатационным и конструктивным таким образом, чтобы

мкм.

Принимаем мкм.

мкм,

,

мкм, тогда принимаем мкм,

где NЗ.Э. и NЗ.Э. - запас прочности соединения соответственно при эксплуатации и сборке;

TD и Td - допуски размеров деталей по сопрягаемым поверхностям.

Определяем число единиц допуска а и соответствующий квалитет (приложение 2, таблица 4 методических указаний к выполнению курсовой работы):

,

где i - единица допуска, мкм

мкм.

.

Из приложения 2, таблицы 4 методических указаний к выполнению курсовой работы, выбираем квалитет - IT6.

Выбираем стандартную посадку по СТ СЭВ 144-75, при этом соблюдаем следующие условия:

-

-

- ,

Где ;

мкм; мкм.

Проверяем выполнение этих условий:

а) 94114.43

б) 6036.90

в) 23.1120.43

Условия а), б), в) выполняются.

Выбираем посадку Ш20 и вычерчиваем схему полей допусков:



2. Выбор посадок для гладких цилиндрических соединений методом подобия

Итоговые данные по выбору посадок гладких цилиндрических соединений методом подобия.

Обозначение соеди- нения на сбор. чертеже	Наиме- нование соединения	Выб- ранная посадка	Предельные отклонения и допуски, мкм	Предельные зазоры и натяги, допуски посадок, мкм
			Отверстие	Вал
			ES	EI	TD	es	ei	Td
1) Поз. 15 и 7	Вал-шпиндель	переход	+21	0	21	+15	+2	13	-	19	-	-	15	-
2) Поз. 15 и 16	Вал-шайба	переход	+21	0	21	+6,5	-6,5	13	-	14,5	-	-	6,5	-
3) Поз. 4 и 15	Корпус - шпиндель	переход	+30	0	30	+21	+2	19	20	28	-	-	21	-
Поз. 17	Вал-подшипник скольж.	зазор	+21	0	21	-20	-41	21	20	62	42	-	-	-
92.01.03и Р	Вал- Зуб.кол	зазор	+18	0	18	+12	+1	11	-1	17	18	-	-	-
6) ?14 92.01.03-05	Вал-втулка	зазор	+18	0	18	+12	+1	11	-1	17	18	-	-	-

1) 2) 3)

4) 5) и 6)

3. Выбор посадок подшипника скольжения

Подшипник скольжения выбирается по размерам и среде, в которой он будет работать (жидкостное/полужидкостное трение).

Диаметр d=20, мм

Длина l=66, мм

Работает в жидкостной среде.

Кольца подшипников скольжения, как правило, производятся из баббита.

Вал вращается со скорость 14 м/с. Поэтому рекомендуется использовать масляные СОЖ.

4. Выбор степеней точности и посадок резьбового соединения

Тип посадки рассматриваемых соединений определяется характером заданной нагрузки. Поскольку для узла задана нагрузка спокойная с умеренными толчками, перегрузка до 150%, следует принимать переходную посадку с целью уменьшения возможного самоотвинчивания деталей.

Принимаем длину свинчивания N = мм ([1], табл. 4.36, стр. 178), где d - номинальный диаметр резьбы, мм.

Принимаем длину свинчивания N = мм

Принимаем длину свинчивания N = мм

Принимаем длину свинчивания N = мм

Принимаем длину свинчивания N = мм

Принимаем длину свинчивания N = мм

Принимаем длину свинчивания N = мм

Выбираем переходную посадку (пункт 6.1 методических указаний к выполнению курсовой работы)

Итоговые данные по выбору посадок.

Наименование деталей	Номинальные размеры параметров резьбы, мм	Предельные отклонения диаметров резьбы, мкм	Допуск, мкм
	D1(d1)	D2d2)	D(d)	Верхнее отклонение	Нижнее отклонение
Винт М10Ч1,5-2m	8,376	9,026	10	+85	+32	53
Винт М8Ч1,25-2m	6,647	7,188	8	+75	+28	47
Винт М16Ч2-2m	13,835	14,701	16	+102	+36	66
Винт М6Ч1-2m	4,918	5,351	6	+71	+26	45
Вал М22Ч2,5-2m	19,294	20,376	22	+110	+42	68

5. Выбор шпонки

Выбор шпонки производится по СТ СЭВ 189-75 (основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Размеры, допуски и посадки). В нашем случае - призматическая шпонка (исполнение А) размеры которой выбираем из (1, табл.4.52, c.773) в зависимости от диаметра вала.

Диаметр вала, мм	Размеры сечения шпонки	Глубина паза, мм	Интервалы длин шпонок, мм
		вала	втулки
	b	h			от	до
d=40	12	8	5	3,3	28	140
d=56	16	10	6	4,3	45	180

Длину шпонки принимаем

l1 = 42мм.

l2 = 42мм.

Размер сечения паза для призматической шпонки (исполнение А).

R=b/2

6. Выбор степеней точности и вида сопряжения зубчатой передачи

Выбор степеней точности зубчатого колеса

По степени точности зубчатые колеса и передачи подразделяются в порядке убывания точности на 12 степеней. При выборе степеней точности зубчатого колеса учитывается назначение передачи, режим ее работы, требования к надежности и долговечности и т.п. Все показатели точности сгруппированы в три нормы: норму кинематической точности, норму плавности работы и норму контакта зубьев. Т.к. по условию необходима «бесшумность работы», то мы должны будем выбрать степень точности, необходимую для бесшумности работы зубчатой передачи.

В зависимости от окружной скорости выбираем степень кинематической точности равную 6 (высокая), так как , (1, табл.5.12, с. 857).

Расчет бокового зазора и выбор вида сопряжения

Гарантированный боковой зазор находится по формуле (1.стр. 873):

где V - толщина слоя смазки между зубьями;

- межосевое расстояние;

и - коэффициенты линейного расширения материала колеса и корпуса;

и - отклонение температур колеса и корпуса от 20°С;

- угол профиля исходного контура, (1. стр. 837).

Величина толщины слоя смазки зависит от способа смазывания и окружной скорости колес. Ориентировочно ее можно определить по формуле (1. стр. 873):

где m - модуль зубчатого колеса, мм.

мм

Межосевое расстояние определим по формуле (2, с.160):

,

где d1 и d2 - начальные диаметры шестерни и колеса.

мм; мм, (2. стр 160).

где z1 = 56 и - число зубьев шестерни и колеса.

мм.

Определяем: мкм

Из условия выбираем вид сопряжения зубьев D (1, табл. 5.16, с. 863), для которого мкм.

Наибольший боковой зазор, получаемый между зубьями в передаче не ограничен стандартом. Принимаем вид допуска соответствующий виду сопряжения, т.е. виду сопряжения D соответствует вид допуска с (1, табл. 5.23, с. 874).

Наибольший боковой зазор определяется по формуле (1. стр.873):

,

где TH1 = 70мкм и TH2 = 56мкм - соответственно допуск на смещение контура колес зубчатой передачи (1, табл. 5.18, с.866);

2fa = 2•14=28мкм - алгебраическая разность верхнего и нижнего отклонений межосевого расстояния зубчатой передачи (1, табл. 5.16, с.863).

Определяем :

мкм.

Итоговые данные по выбор и расчёту точности зубчатой передачи

Норма точности и вид сопряжения	Степень точности	Наименование и обозначение контрольного параметра	Числовое значение параметра
			dz1= 35 мм z1=20 m=1,75	dz2=28 мм z1=16 m=1,75
Кинематической точности - D	6	Допуск на радиальное биение зубчатого венца	36	36
		Допуск на накопленную погрешность шага по зубчатому колесу	30	26
Плавности работы - D	7	Предельные отклонение шага	±14	±14
		Допуск на погрешность профиля	11	11
Контакта зубьев - D	7	Суммарное пятно контакта ,%	По длине, не менее 60
		Допуск на параллельность осей	11	11
		Допуск на перекос осей	5,6	5,6
		Допуск на направление зуба f3	11	11
Условное обозначение зубчатой передачи	6 - 7 - 7 - D ГОСТ 1643

Числовые значения параметров взяты из (1.табл.5.7, 5.8, 5.9, 5.10 стр.845-852).

Список используемой литературы

Допуски и посадки. Справочник в 2-х частях. Под ред. Мягкова В.Ф. 5-ое зд. Ленинград «машиностроение», 1978.

2. Якушев А.И., Воронцов Л.Н., Федотов Н.М. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. Учебник для вузов, шестое издание, переработанное и дополненное. Москва «машиностроение», 1987.

3. Методические указания к курсовой работе по дисциплине НТТИ для студентов спец. 1201. Новополоцк, 1991.

4. Единая система допусков и посадок СЭВ в машиностроении и приборостроении: Справочник: В 2 т. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство стандартов, 1989.

Размещено на Allbest.ru

...