Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

1. Характеристика цилиндрического соединения и расчёт калибров

2. Выбор посадок для заданных цилиндрических соединений

2.1 Соединение шестерня - вал

2.2 Соединение втулка - вал

2.3 Соединение стакан подшипника - крышка стакана

3. Допуски и посадки подшипников качения

4. Допуски и посадки шпоночных соединений

5. Допуски и посадки шлицевых соединений

6. Расчёт посадки с натягом

Список использованных источников

1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАДАННОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ И РАСЧЕТ КАЛИБРОВ.

Имеем по заданию:

отверстие и вал

Определение предельных размеров деталей, допусков отверстия и вала и допуска посадки.

Для отверстия:

верхнее отклонение, ES = +70 мкм

нижнее отклонение, EI = 0 мкм

наибольший предельный размер, D_max = 14,070 мм

наименьший предельный размер, D_min = 14,000 мм

допуск отверстия, TD = ES - EI = 70 мкм

Для вала:

верхнее отклонение, es = -32 мкм

нижнее отклонение, ei = -75 мкм

наибольший предельный размер, d_max = 13,968 мм

наименьший предельный размер, d_min = 13,925 мм

допуск вала, Td = es - ei = 43 мкм

Определим значения зазоров:

наибольший зазор, S_max = D_max - d_min = 145 мкм

наименьший зазор, S_min = D_min - d_max = 32 мкм

допуск зазора, TS = S_max - S_min = 113 мкм

Данная посадка - посадка с зазором в системе отверстия.

Согласно таблице 2 /5/ определяем степень точности отверстия: верхнему отклонению ES=+70 мкм и нижнему отклонению EI=0 соответствует степень точности H10.

Определим степень точности вала:

Зная число единиц допуска (а), можно по таблице 1.4 /5/ определить квалитет вала:

a = T/i

где: i - единица допуска;

dm - среднее геометрическое граничных значений интервала, мм.

dm = 13,946 мм , i = 1,097

a = 43/1,097= 39,19

Данному числу единиц допуска соответствует 9 квалитет.

Характер посадки - H10/e9

Метод окончательной обработки поверхностей деталей и шероховатости поверхностей.

Для получения валов и отверстий с полями допусков по 10 квалитету применяют такие же методы обработки, что и для получения деталей 9 квалитета, т.е. получение достигается тонким строганием, тонким фрезерованием, получистовым развёртыванием, тонким шабрением, холодной штамповкой в вытяжных штампах (полых или оболочковых деталей), а также чистовое зенкерование. Наиболее приемлемым и экономичным методом обработки является чистовое растачивание. Согласно табл. 2.66 /4/ данным методом обработки можно получить шероховатость поверхности Ra = 1.6 мкм. Эта шероховатость является предпочтительной. Для вала 9 квалитета точности применяется чистовое точение. Полученная при этом шероховатость согласно таблице 2.66 /4/ будет составлять Ra = 1.6 мкм.

Схемы полей допусков деталей и рабочих калибров к ним, эскизы деталей и соединения.

Рисунок 1.1 - Схема полей допусков соединения

По таблице 1.8 /4/ определяем отклонения и допуски рабочих калибров.

Рабочий калибр пробка для отверстия ??14 H10

Z = 8 мкм

Y = 0 мкм

H = 3 мкм,

где Z - отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для отверстия относительно наименьшего предельного размера изделия;

Y - допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия;

H - допуск на изготовление калибров для отверстия.

Наибольший размер нового проходного калибра пробки:

ПР_max = D_min + Z + H/2

ПР_max = 14 + 0,008 + 0,003/2 = 14,0095 мм

Размер калибра пробки, проставляемый на чертеже - 14,0095_-0,003

Исполнительные размеры:

наибольший - 14,0095 мм

наименьший - 14,0065 мм

Наименьший размер изношенного проходного калибра пробки:

ПР_изнош = D_min - Y

ПР_изнош = 14 - 0= 14 мм

Если калибр имеет указанный размер, то его нужно изъять из эксплуатации.

Наибольший размер нового непроходного калибра пробки:

НЕmax = Dmax + H/2

НЕ_max = 14,070 + 0,003/2 = 14,0715 мм

Размер калибра НЕ, проставленный на чертеже - 14,0715 _-0,003

Исполнительные размеры:

наибольший -14,0715 мм

наименьший -14,0685 мм

Рисунок 1.2 - Схема полей допусков пробки

Рабочий калибр скоба для вала Ж--14e9

Z₁ = 8 мкм

Y₁ = 0 мкм

H₁ = 5 мкм,

где Z₁ - отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для вала относительно наибольшего предельного размера изделия;

Y₁ - допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия;

H₁ - допуск на изготовление калибров для вала.

Наименьший размер нового проходного калибра скобы:

ПР_min = d_max - Z₁ - H₁/2

ПР_min = 13,968- 0,008 - 0,005/2 = 13,9575 мм

Размер калибра скобы, проставляемый на чертеже - 13,9575^+0,005

Исполнительные размеры:

наибольший - 13,9625 мм

наименьший - 13,9575 мм

Наибольший размер изношенного проходного калибра скобы:

ПР_изнош = d_max + Y₁

ПР_изнош = 13,968 + 0 = 13,968 мм

Наименьший размер непроходного калибра скобы:

НЕ_min = d_min - H₁/2

НЕ_min = 13,925 - 0,005/2 = 13,9225 мм

Размер калибра НЕ, проставляемый на чертеже - 13,9225^+0,005

Исполнительные размеры:

наименьший - 13,9225 мм

наибольший - 13,9275 мм.



Рисунок 1.3 - Схема полей допусков скобы

а) Эскиз вала б) Эскиз отверстия в) Эскиз соединения

Рисунок 1.4 - Эскизы

Рисунок 1.5 - Эскиз калибра пробки



Рисунок 1.6 - Эскиз калибра скобы

2. ВЫБОР ПОСАДОК ДЛЯ ЗАДАННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

2.1 Соединение шестерня-вал

Номинальный размер - 120 мм.

Анализ механизма, выбор посадок и предельных значений.

Исходя из анализа данного соединения, определяем переходную посадку в системе отверстия H7/k6. Крутящий момент передается с помощью дополнительного крепления шпонками (как в нашем случае), штифтами, винтами и т.п. По таблицам 1 и 2 приложения /5/ находим предельные отклонения размеров и посадки:

Вал и Отверстие

Определение шероховатости и методов окончательной обработки.

Поверхность вала изготавливается по 7 квалитету. Такую точность можно получить тонким точением с получением R_а=1,6 мкм согласно таблице 2.66 (4). Отверстие изготовляется по 6 квалитету, что достигается в основном круглым шлифованием с получением R_а=0,8 мкм согласно таблице 2.66 (4).

Определение погрешности измерений, выбор средств измерений.

На основе ГОСТ 8.051-81 определяем допускаемую погрешность измерений. Для отверстия (диаметр 120 мм, 7 квалитет) d = ±10 мкм, для вала (диаметр 120 мм, 6 квалитет) d = ±6 мкм.

Из таблицы VII /8/ выбираем измерительный инструмент:

- для отверстия - индикаторный нутромер 155 ГОСТ 9244-75

пределы измерения 100 … 160 мм

цена деления 0,002 мм

погрешность ±4,5 мкм

- для вала - скоба рычажная СР 01410 ГОСТ 11098-75

пределы измерения 100 … 125 мм

цена деления 0,002 мм

погрешность при измерении в стойке ±5 мкм

Рисунок 2.1 - Схема полей допусков соединения

а) Эскиз вала б) Эскиз шестерни в) Эскиз соединения

Рисунок 2.2 - Эскизы

2.2 Соединение втулка - вал

Номинальный размер соединения 115 мм.

Анализ механизма, выбор посадок и предельных значений.

Выбираем легкоходовую посадку с зазором H8/е8. Данная посадка является одной из списка основных посадок с зазором в системе отверстия. По таблицам 1 и 2 приложения /5/ находим предельные отклонения размеров и посадки.

Вал и Отверстие

Определение шероховатости и методов окончательной обработки.

Для отверстия наиболее приемлемым и экономичным методом обработки является чистовое растачивание. Согласно табл. 2.66 /4/ данным методом обработки можно получить шероховатость поверхности Ra=1.6 мкм. Эта шероховатость является предпочтительной. Для вала точности применяется чистовое точение. Полученная при этом шероховатость согласно таблице 2.66 /4/ будет составлять Ra = 1.6 мкм.

Определение погрешности измерений, выбор средств измерений.

На основе ГОСТ 8.051-81 определяем допускаемую погрешность измерений. Для отверстия (диаметр 115 мм, 8 квалитет) d = ±12 мкм, для вала (диаметр 115 мм, 8 квалитет) d = ±12 мкм.

Из таблицы VII /8/ выбираем измерительный инструмент:

- для отверстия - индикаторный нутромер 155 ГОСТ 9244-75

пределы измерения 100 … 160 мм

цена деления 0,002 мм

погрешность ±4,5 мкм

- для вала - микрометр рычажный МРИ ГОСТ 4381-80

пределы измерения 100 … 125 мм

цена деления 0,002 мм

погрешность при отсчете в стойке ±10 мкм

Рисунок 2.3 - Схема полей допусков соединения



а) Эскиз вала б) Эскиз втулки в) Эскиз соединения

Рисунок 2.4 - Эскизы

2.3 Соединение стакан подшипника - крышка стакана

Номинальный размер - 110 мм.

Анализ механизма, выбор посадок и предельных значений.

Для данного соединения выбираем посадку с большим зазором в системе отверстия H12/b12. По таблицам 1 и 2 приложения /5/ находим предельные отклонения размеров и посадки:

Вал и Отверстие

Определение шероховатости и методов окончательной обработки.

Поверхность вала изготавливается по 12 квалитету. Такую точность можно получить получистовым обтачиванием с получением R_а=12,5 мкм (по таблице 2.66 (4)). Отверстие изготовляется также по 12 квалитету, что достигается получистовым растачиванием с получением R_а=25 мкм (по таблице 2.66 (4)).

Определение погрешности измерений, выбор средств измерений.

На основе ГОСТ 8.051-81 определяем допускаемую погрешность измерений. Для отверстия (диаметр 110 мм, 12 квалитет) d = ±70 мкм, для вала (диаметр 110 мм, 12 квалитет) d = ±70 мкм.

Из таблицы VII /8/ выбираем измерительный инструмент:

- для отверстия - индикаторный нутромер НИ ГОСТ868-82

пределы измерения 100 … 160 мм

цена деления 0,01 мм

погрешность в границах всего диапазона ±25 мкм

- для вала - гладкий микрометр МК 125 ГОСТ 6507-78

пределы измерения 100 … 125 мм

цена деления 0,01 мм

погрешность ±5 мкм

Рисунок 2.5 - Схема полей допусков соединения

а) Эскиз б) Эскиз в) Эскиз соединения

Рисунок 2.6 - Эскизы

3. ДОПУСКИ И ПОСАДКИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

Исходные данные: подшипник №408.

Определение посадочных размеров подшипника, предельные отклонения этих размеров и класс точности.

По ГОСТ 8338-75 «Подшипники шариковые радиальные однорядные» находим размеры подшипника №408.

D = 110 мм

d = 40 мм

B = 27 мм

ГОСТ 520-89 устанавливает следующие классы точности подшипников: 0; 6; 5; 4; 2 (в порядке повышения точности).

Следует отдавать предпочтение подшипникам класса 0 или 6 по сравнению с подшипниками более высоких классов. Если особых требований к точности вращения узла нет, принимают нормальный класс 0.

Предельные отклонения размеров находим по таблице 2.1 /5/ для класса точности Ро:

предельное отклонение отверстия Td = -12 мкм;

предельное отклонение наружного диаметра TD = -15 мкм.

Определение вида нагружения и посадок на вал и корпус.

Наружное кольцо испытывает местное нагружение, поэтому в соответствии с табл. 2.5 /5/ назначаем посадку в корпус с полем допуска - H7. Внутреннее кольцо испытывает циркуляционное нагружение, по таблице 2.4 /5/ выбираем посадку на вал с полем допуска - k6.

Определим предельные отклонения посадочных поверхностей вала и отверстия в корпусе, предельные значения посадок.

По таблицам 1 и 2 приложения /5/ находим предельные отклонения отверстия и вала:

посадка отверстие в корпусе - наружное кольцо.

Верхнее отклонение отверстия: ES = +35 мкм

Нижнее отклонение отверстия: EI = 0 мкм

Верхнее отклонение наружного кольца: es = 0 мкм

Нижнее отклонение наружного кольца: ei = -15 мкм

Smax = 50 мкм

Smin = 0 мкм

посадка внутреннее кольцо - вал

Верхнее отклонение внутреннего кольца: ES = 0 мкм

Нижнее отклонение внутреннего кольца: EI = -12 мкм

Верхнее отклонение вала: es = +18 мкм

Нижнее отклонение вала: ei = +2 мкм

Nmax = 30 мкм

Nmin = 2 мкм

Назначение шероховатостей и методов обработки.

По рекомендациям таблицы 2.6 /5/ принимаем шероховатости:

отверстия корпуса Ra = 2,5 мкм

вала Ra = 1,25 мкм

торцов заплечиков корпуса Ra = 2,5 мкм

По таблице 2.7 /5/ определяем допускаемые биения заплечиков корпуса - 45 мкм.

Назначаем методы окончательной обработки: для отверстия - чистовое растачивание, для вала - чистовое шлифование.

Рисунок 3.1 - Схема полей допусков подшипникового соединения



а) Эскиз вала б) Эскиз корпуса в) Эскиз соединения

Рисунок 3.2 - Эскизы

4. ДОПУСКИ И ПОСАДКИ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

калибр цилиндрический шестерня шпоночный

Номинальный размер вала Ш120, шпонка - призматическая.

Определение размеров шпонки, шпоночных пазов вала и втулки.

В данном случае шпонка передаёт крутящий момент с вала на шестерню.

Размеры шпонки и пазов выбираем по таблице 2 (1):

- шпонка bxh 32x18

- паз t₁=11 мм

d+t₂=127,4 мм

Анализ механизма, выбор посадок, определение отклонений.

Мы имеем неподвижное плотное соединение с постоянным нагружением. Посадки принимаем по таблице 12 (6):

- шпонка: h9; T=69 мкм

h11; Т=110 мкм

- паз втулки: ширина P9; T=62 мкм

глубина H12; Т=150 мкм

- паз вала: ширина P9; T=62 мкм

глубина H12; Т=180 мкм

Выбор экономичных методов обработки поверхностей, подбор измерительного и контрольного инструмента.

Выберем метод обработки по таблице 2.66 (4):

- вал обрабатываем фрезерованием

- втулку - протягиванием

- шпонку - плоским получистовым шлифованием

По ГОСТ 8.051-81 определяем допускаемую погрешность измерения

d--= ±20 мкм. По таблице VII /8/ выбираем измерительные инструменты:

индикаторный нутромер ГОСТ 868-82

пределы измерения: 25 … 50 мм;

цена деления: 0,01 мм;

предельная погрешность: ±10 мкм.

рычажный микрометр МР ГОСТ 4381-80

пределы измерения: 0 … 25 мм;

цена деления: 0,002 мм;

предельная погрешность: ±6 мкм.

Ширину паза вала и втулки контролируем пазовым калибром b_K1 (ПР) и b_K2 (НЕ) ГОСТ 24121-80.

Глубину паза вала измеряем индикаторным глубиномером типа ТН.

Характеристика (согласно таблице 13 (2)):

- пределы измерения 0…12.5 мм

- цена деления 0,01 мм

- предельная погрешность мкм

Глубину паза вала контролируем калибром-глубиномером H₁ (ПР) и H₁ (НЕ) ГОСТ 24118-80.

Глубину паза втулки контролируем калибром-глубиномером H₁ (ПР) и H₁ (НЕ) ГОСТ 24116-80.

Схемы полей допусков и эскизы деталей.

Рисунок 4.1 - Схема полей допусков



Рисунок 4.2 - Эскиз вала

Рисунок 4.3 - Эскиз втулки

Рисунок 4.4 - Эскиз шпоночного соединения

5. ДОПУСКИ И ПОСАДКИ ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Номинальный размер шлицевого соединения 8х42х48.

Анализ механизма, выбор способа центрирования и посадки.

Применим центрирование по диаметру d, потому что при этом будут обеспечиваться все заданные характеристики соединения с обеспечением высокой точности в отношении совмещения осей вала и втулки, т.к. они могут быть окончательно обработаны шлифованием.

Наше шлицевое соединение принадлежит к лёгкой серии.

По данным таблицы 4.4 (5) принимаем:

- для размера d -

- для размера b -

Определим предельные отклонения

вал f8: d=

D= (по таблице 17 (1)) d11

втулка H7: d=

D= H11

Для размера b вал (h9) b=

втулка (D9) b=

Выбор экономичных методов обработки деталей и подбор инструмента обработки.

Методы обработки назначаем:

втулка - шлифование R_а =2,5 мкм

вал - шлифование R_а = 2,5 мкм

Размеры втулки контролируем (по таблице 2 (2)):

D - листовой двухсторонней пробкой D_К (ПР) и D_К (НЕ) ГОСТ 24961-81.

b - калибром пазовым b_К (ПР) и b_К (НЕ) ГОСТ 24968-81

Выбираем контрольные инструменты для поэлементного контроля шлицевых деталей (по таблице 2 (3)):

d - калибром-скобой двухсторонней d_К (ПР) и d_К (НЕ) ГОСТ 24965-81

b - калибром-скобой толщины зубьев b_К (ПР) и b_К (НЕ) ГОСТ 24966-81

Выбираем контрольные инструменты для комплексного контроля шлицевых деталей.

Определяем исполнительные размеры шлицевого калибра-кольца.

D_max=47,92 мм , d_max=41,975 мм и b_max=8 мм

H_1d=H_1D=0,007; Z_1d=0,0085; H_1b=0,006 ; Z_1b=0,012 ; H_1D^=0,025; Z_1D^=0,185

Внутренний диаметр d:

Наружный диаметр D:

Ширина паза:



Определяем исполнительные размеры шлицевого калибра-пробки.

D_min=48,16 мм , d_min=42 мм и b_min=8,04 мм

H_d=0,007; Z_d=0,0085; H_b=0,004 ; Z_b=0,012 ; H_D^=0,025; Z_D^=0,08

Внутренний диаметр d:

Наружный диаметр D:

Ширина паза:

Схема полей допусков и эскизы деталей.

Схема полей допусков изображена на рисунке 5.1.



Рисунок 5.1 - Схема полей допусков

Рисунок 5.2 - Эскиз вала

Рисунок 5.3 - Эскиз втулки



Рисунок 5.4 - Эскиз шлицевого соединения

6. РАСЧЁТ ПОСАДКИ С НАТЯГОМ

Исходные данные

Номинальный диаметр (d_n) 63 мм

Диаметр отверстия полового вала (d₁) 50 мм

Наружный диаметр втулки (D₂) 140 мм

Длина контакта (l) 50 мм

Материал вала Бронза БрА9ЖЗЛ

Материал втулки Сталь 30

Способ сборки под прессом

Крутящий момент (М_КР) 55 Н*м

Осевая сила (Р_ОС) 470 Н

Рисунок 6.1 - Эскиз соединения

Выбираем шероховатость поверхности для вала Rz_d = 3,2 мкм и для втулки Rz_D = 3,2 мкм.

Расчёт усилий

Расчёт и выбор стандартной посадки ведут исходя из условия, что при минимальном натяге должно передаваться необходимое усилие, а при максимальном натяге не происходило разрушение. Усилия, необходимые для передачи данных нагрузок, определяются в зависимости от их вида и вычисляются по следующим выражениям:

Давление от крутящего момента:

Давление от осевой силы:

Суммарная нагрузка:

где Р_М - усилие, передаваемое крутящим моментом;

Р_О - осевое усилие;

Р - суммарное действие осевого усилия и крутящего момента;

f - коэффициент трения (принимаем равным 0,3 по таблице 21 (5)).;

l - длина соединения;

d_n - диаметр соединения

Определение натяга

Рассчитав Р, необходимую для передачи заданной нагрузки на основании зависимостей известных из решений задачи Лямэ (теория упругости) в общем случаи для толстостенных цилиндров имеем выражение с помощью которого можно вычислить наименьший натяг, способный передать данные нагрузки;

N_min =,

где N_min - минимальный натяг;

ED и Ed - модули упругости вала и отверстия соответственно (принимаем равными ED=Ed=2*1011 Па (по таблице 2 (6));

С_D и С_d - коэффициенты, определяемые по следующим формулам:

1.807

1.376

где м_D и м_d - коэффициенты Пуассона (принимаем равными 0,3).

Тогда:

7.4 мкм

Определённый таким образом натяг будет меньше расчётного на величину деформации гребня:

N_расч=N_min + 1.2(R_Zd + R_ZD)=7.4+1.2·(3.2 + 3.2) =15 мкм

Расчёт и выбор стандартной посадки ведут исходя из условия неподвижности сопрягаемых деталей:

.

По приложению 9(8) принимаем рекомендуемую посадку с мкм.

Проверка на прочность.

Чтобы проверить детали на прочность, необходимо вычислить напряжения в Па, которые возникают при наибольшем для выбранной посадки натяге:

МПа

Эти напряжения для отверстия и вала будут равны:

МПа;

МПа.

Эти напряжения должны быть меньше предела текучести, т.е.

у_D < у_TD,

у_d < у_Td.

Принимаем пределы текучести для отверстия у_D=24,5кгс/мм² =245МПа и для вала у_d=27,5кгс/мм² =375МПа по таблице 5(5).

118,1 МПа< 245 МПа

89,9 МПа< 275 МПа

Условия прочности выполняются для вала и для втулки. После изготовления детали необходимо провести экспериментальную проверку прочности.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Зайцев Ю.Ф. Применение стандартов ЕСДП для обеспечения взаимозаменяемости в машиностроении: Учебное пособие. - Петрозаводск, 1989.

2. Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч. - 6-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение,1982.-ч. 1, 2.

3. Белкин И.М. Средства линейно угловых измерений. - М.: Машиностроение 1987

4. Подшипники качения: Справочник. - 6-е изд., перераб и доп. - М.: Машиностроение,1975.-С.572.

5. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3т. М.: Машиностроение,1978.- т.1,2.

6. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х ч., 3-е изд., исправл. - М.: Машиностроение,1988.-ч.2

7. Дарков А.В. Сопротивление материалов. - М.: Высшая школа.1989.-С.624.

8. Серый И.С. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1987.

Размещено на Allbest.ru

...