Нормирование точности гладких соединений

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Нормирование точности гладких соединений

1.1 Подбор посадки методом подобия

Карта исходных данных по D₁

Наименование исходных данных	Значения исходных данных
Номинальный размер соединения и его значение	D1=16
Название деталей, входящих в шпиндель	Ось 1 и корпус
Требования, предъявляемые к работе соединения	Ось 1 неподвижна в корпусе по D1

Выбрать систему посадки

В соединение входит ось 1 (вал) и корпус. Выбираем систему вала с основным валом оси.

Определить тип посадки

Посадки с зазором характеризуются умеренным гарантированным зазором, обеспечивающим свободное перемещение вдоль оси, поэтому принимаем посадку с зазором - F/h.

Методом подобия подбираем вид сопряжения, назначаем посадку F8/h6. В соединениях с посадкой с зазором F8/h6 имеется гарантированный зазор.

Предельные отклонения сопрягаемых деталей

Для отверстия: D₁=16F8; TD=0,027 мм; EI= 0,016; ES= 0,043;

D₁=16F8.

Для вала: d₁=16h6; Td=0,011 мм; ei=-0,011 мм; es=0.

Назначена посадка 16

Предельные размеры отверстия и вала

Предельные размеры отверстия:

D_max=D+ES=16+0,043=16,043 мм

D_min=D+EI=16+0,016=16,016 мм

D_m= D_min +TD/2=16,016+(0,0135)=16,0295 мм

Предельные размеры вала:

d_max=d+es=16+0=16 мм

d_min=d+ei=16-0,011=15,989 мм

d_m= d_min +Td/2=15,989+(0,0055)=15,9945 мм

Расчет характеристик посадки

Определение величины зазоров (натягов):

Максимальный зазор:

s_max= D_max - d_min=16,043-15,989=0,054 мм.

Минимальный зазор:

s_min= D_min - d_max =16,016 - 16=0,016 мм.

Средневероятный зазор:

s_m=(s_max - s_min)/2=(0,054-0,016)/2=0,019 мм

Допуск посадки по двум формулам:

TSN=TD+Td=27+11=38 мкм или

TSN= s_max - s_min =0,054-0,016=0,038 мм.

Назначить шероховатость и допуски формы поверхностей

Значение шероховатости поверхностей сопрягаемых деталей определяем методом подобия. Для соответствующих квалитетов при нормальном уровне относительной геометрической точности (А):

- для отверстия 8-го квалитета 16: R_a=1,6 мкм;

- для вала 6-го квалитета: R_a=0,8 мкм.

Допуск формы поверхности - цилиндричности (круглости и допуск профиля продольного сечения) назначить по :

- для отверстия диаметром 16F8 рекомендуется 6-я степень, при относительной геометрической точности А допуск формы имеет значение:

Т_ф=10 мкм,

- для вала 16h6 требуется 6-я степень, которая при относительной геометрической точности А - Т_ф=6 мкм.

Подбор посадки методом подобия для соединения по D₂ выполняется аналогично описанной методике по D₁.

В соединение входит вал 8 и зубчатое колесо 7. Выбираем систему отверстия с основным отверстием колеса. Принимаем посадку с зазором H/h. Назначаем H7/h6.

Для отверстия: D₂=34H7; TD=0,025 мм; EI= 0; ES= 0,025;

D₂=34H7.

Для вала: d₂=34h6; Td=0,016 мм; ei=-0,016 мм; es=0.

Назначена посадка 16

Предельные размеры отверстия:

D_max=D+ES=34+0,025=34,025 мм

D_min=D+EI=34+0=34 мм

D_m= D_min +TD/2=34+(0,0125)=34,0125 мм

Предельные размеры вала:

d_max=d+es=34+0=34 мм

d_min=d+ei=34-0,016=33,984 мм

d_m= d_min +Td/2=33,984+(0,008)=33,992 мм

Определение величины зазоров (натягов):

Максимальный зазор:

s_max= D_max - d_min=34,025-33,984=0,041 мм.

Минимальный зазор:

s_min= D_min - d_max =34 - 34=0 мм.

Средневероятный зазор:

s_m=(s_max - s_min)/2=(0,041-00)/2=0,0205 мм

Допуск посадки по двум формулам:

TSN=TD+Td=25+16=41 мкм или

TSN= s_max - s_min =0,025+0,016=0,041 мм.

Значение шероховатости поверхностей сопрягаемых деталей определяем методом подобия. Для соответствующих квалитетов при нормальном уровне относительной геометрической точности (А):

- для отверстия 7-го квалитета 34: R_a=1,6 мкм;

- для вала 6-го квалитета: R_a=0,8 мкм.

Допуск формы поверхности - цилиндричности (круглости и допуск профиля продольного сечения) назначить по :

- для отверстия диаметром 34H7 рекомендуется 6-я степень, при относительной геометрической точности А допуск формы имеет значение:

Т_ф=10 мкм,

- для вала 34h6 требуется 6-я степень, которая при относительной геометрической точности А - Т_ф=6 мкм.

1.2 Назначение посадки расчетным методом

Карта исходных данных по D₃

Наименование исходных данных	Значения исходных данных
Номинальный размер соединения и его значение	D3=20
Название деталей, входящих в шпиндель	Шток 9 и корпус 16
Заданные характеристики для расчетного метода назначения посадок, мкм: smax (Nmax) smin (Nmin)	smax =65 smin =20

Выбрать систему посадки

В соединение входит шток 9, который перемещается в корпусе 16 в пределах, ограниченных фиксаторами, так как гладкий вал сопрягается с несколькими отверстиями по различным посадкам, выбираем систему вала ch.

Относительная точность посадки и определение квалитета

Рассчитать допуск посадки:

TS= s_max - s_min=65-20=45 мкм.

По номинальному размеру 20 находим единицу допуска : i=1,3 мкм.

Средняя точность по числу единиц допуска посадки:

a_s=TS/i=45/1,3=35.

Исходя из того, что a_s =a_D +a_d, принимаем a_D =20, a_d=13, что соответствует 8-му квалитету для вала и 6-му - для отверстия.

Предельные отклонения сопрягаемых деталей

Принята система вала, следовательно отверстие - 20h6.

Верхнее отклонение по модулю для отверстия равно максимальному зазору |es| s_max, что соответствует основному отклонению - F

|es|=65, следовательно, вал имеет поле допуска - 20F8.

Верхнее отклонение отверстия определим по формуле:

ei=(|es|+T7)=(0,065-0,013)=0,052 мм.

Посадка будет в следующем виде 20

Расчет характеристик посадки

Предельные размеры отверстия:

D_max=D+ES=20+0,053=20,053 мм,

D_min=D+EI=20+0,020=20,020 мм,

D_m= D_min +TD/2=20+0,0165=20,0165 мм,

Предельные размеры вала:

d_max=d+es=20+0=20 мм,

d_min=d+ei=20-0,013=19,987 мм,

d_m= d_min +Td/2=19,987+0,0065=19,9935 мм,

Максимальный зазор:

s_max= D_max - d_min=20,052-19,987=0,065 мм,

Минимальный зазор:

s_min= D_min - d_max=20,020-20=0,02 мм.

Средний зазор:

s_m= (s_max +s_min)/2=(0,065+0,02)/2=0,0425 мм.

Расчетный допуск посадки:

TS=TD+Td=32+13=45 мкм

TS= s_max - s_min=0,065-0,02=0,045 мм.

Проверка правильности расчета посадки производится путем сравнения табличных (стандартных) значений предельных зазоров с заданными:

,

Условия правильности расчета выполнены.

Назначение шероховатости и допусков формы поверхностей

Технические требования на рабочие чертежи деталей определить расчетным методом для нормального уровня относительной геометрической точности (А).

Коэффициенты соотношения допусков размеров к допускам шероховатости и формы поверхностей принимают значения : Kr=0,05; Kф=0,3.

Для отверстия и вала допуск размера TD=Td=21 мкм,

R_a=Kr*Td=0,05*21=1,05 мкм, принимаем для отверстия и вала: 1,25 мкм по .

Расчет допуска формы (допуска цилиндричности):

Т_ф=Кф*Td=0,3*21=6,3, округляем до Т_ф=6 мкм

2. Нормирование точности соединений сложного профиля

2.1 Нормирование точности метрической резьбы

Карта исходных данных для метрической резьбы

Наименования исходных данных	Значения исходных данных
Условное обозначение резьбы	М321
Номер позиции по чертежу	10
Наименование деталей, входящих в соединение	Корпус 16 и защитная гайка 10
Длина свинчивания	S (нормальная)
Действительный средний диаметр	d2изм =31,3 мм
Накопленная погрешность	ДPn =8 мкм
Погрешности угла профиля	Дб/2пр = +2 мин
	Дб/2лев = -8 мин

Расшифровать условное обозначение резьбы и определить ряд предпочтительности.

Резьба метрическая, номинальный диаметр d=32 мм, шаг мелкий р=1 мм. По ГОСТ 8724 определяем ряд предпочтительности диаметров - второй.

Резьбы делятся по назначению на крепежные и специальные. Крепежные резьбы используют для соединения деталей, подлежащих периодическому разъему. Специальные резьбы могут быть кинематическими (для передачи движения и усилий), упорными (для восприятия односторонних больших нагрузок), трубными (для герметичных соединений) и др. Общими требованиями для всех резьб является обеспечение взаимозаменяемости и свинчиваемости, т.е. соединение гайки и болта без ощутимого люфта (зазора).

Зависимость шага от диаметра резьбы и ряды предпочтительного применения установлены в ГОСТ8724. Основные размеры резьбы выполняются по ГОСТ24705. Расчетные значения диаметров резьбы (d₁, d₂, d₃) могут быть определены по формулам [1, стр. 104, табл. 5.2.].

- Наружный диаметр резьбы: d=32 мм;

- Внутренний диаметр по D₁= d₁=d-2+0,917=32-2+0,917=30,917 мм;

- Средний диаметр по D₂= d₂=d-1+0,350=32-1+0,350=31,35 мм;

- Диаметр болта по дну впадин d3=d-2+0,773=32-2+0,773=30,773 мм

- Теоретическая высота витка ;

- Рабочая высота витка ;

Назначить степень точности и поля допусков на детали резьбового соединения.

Определим поля допусков резьбы по ГОСТ 16093 .

Учитывая, что средний класс точности по ГОСТ 16093 получил наибольшее распространение, а задана нормальная, выбираем предпочтительные поля допусков: резьбы болта - 6g; резьбы гайки - 6Н.

Значение отклонений и допусков резьбового соединения

Номинальный размер, мм	Обозначение поля допуска	Величина допуска Т, мкм	ES, мкм	Наибольший предельный размер, мм	EI, мкм	Наименьший предельный размер, мм
d=32	6g	180	-26	31,974	-206	31,794
d2=31,35	6g	125	-26	31,324	-151	31,199
d1=30,917	-	-	-	30,917	-	-
D=32	-	-	-	-	0	32
D2=31,35	6Н	190	190	31,54	0	31,35
D1=30,917	6Н	236	236	31,153	0	30,917

Допуск среднего диаметра болта 6 степени для диаметра 32 и шага 1 равен 125 мкм .

Допуск среднего диаметра гайки 6 степени для диаметра 32 и шага 1 равен 190 мкм .

Допуск наружного диаметра болта для 6 степени с шагом 1 равен 180 мкм .

Основные отклонения диаметров болта es=-26 мкм, а для гайки EI=0 .

Рассчитать приведенный средний диаметр резьбы болта и сделать заключение о годности резьбы.

По ГОСТ 16093 допуски на шаг резьбы и угол профиля не установлены, возможные отклонения по ним допускаются за счет изменения среднего диаметра резьбы и введения диаметральных компенсаций. Геометрически средний диаметр, шаг и угол профиля взаимосвязаны. Поэтому стандартный (табличный) допуск на средний диаметр является суммарным и определяется по формуле

где - допуск на средний диаметр болта (гайки);

fp - диаметральная компенсация погрешностей по шагу;

- погрешность шага, мкм, на всей длине свинчивания;

fб - диаметральная компенсация погрешностей половины угла профиля;

Погрешность половины угла профиля - определяется как среднее арифметическое абсолютных величин отклонений правой и левой половин угла профиля резьбы.

Вводится понятие - приведенный средний диаметр - диаметр условной идеальной резьбы. Это значение измеренного среднего диаметра d_2изм(D_2изм), увеличенное для наружной резьбы (или уменьшенное для внутренней) на суммарную диаметральную компенсацию погрешностей по шагу и погрешностей половины угла профиля. d_2пр= d_2изм+(fp +f); D_2пр=D_2изм - (fр+f).

d_2пр= d_2изм+(fp +f)=31,3+(0,014+0,002)? 31,316 мм

Условие годности резьбы по среднему диаметру для болта:

посадка деталь точность гладкий

d_2изм? d_2min, d_2пр? d_2max.

Условие прочности выполняется

31,3>31,199

Условие свинчиваемости также обеспечивается: 31,316<31,324.

Таким образом, болт годен.

2.2 Нормирование точности шпоночных соединений

Карта исходных данных шпоночного соединения

Наименование исходных данных	Значения исходных данных
Диаметр соединения d, мм	34
Ширина и высота шпонки (ГОСТ 23360), bh, мм	108
Шпонка	Направляющая
Тип производства	Серийное
Количество шпонок в соединении	одна

Размеры шпонки

Диаметр вала d	Размер шпонки	Глубина шпоночного паза с отклонением	Радиус закругления r или фаска S1max
	Сечение	Фаска Smin	Длина l	На валу t1	На втулке t2
	b	h
34	10	8	0,4	60	5,0+0,2	3,3+0,2	0,4

Выбор посадок шпонки в пазы вала и втулки

Основным посадочным размером является ширина шпонки b. По этому размеру шпонка сопрягается с двумя пазами: пазом на валу и пазом во втулке (в зубчатом колесе или другой деталью).

Шпонки обычно соединяются с пазами валов неподвижно, а с пазами втулок - с зазором. Натяг необходим для того, чтобы шпонки не перемещались при эксплуатации, а зазор - для компенсации неточности размеров и взаимного расположения пазов.

Шпонки вне зависимости от посадок изготавливаются по размеру b с допуском h9, что делает возможным их централизованное изготовление. Остальные размеры менее ответственны: высота шпонки h - по h11, длина шпонки l по H14, длина паза под шпонку L - по H15.

Предельные отклонения шпонки:

- на ширину шпонки b=;

- на высоту шпонки h=;

- на длину шпонки l=;

- на длину паза под шпонку на валу L=

Посадки шпонок осуществляются по системе вала (Ch). По [1, табл. 3.2] в зависимости от типа производства и назначения шпоночного соединения произведём выбор полей допусков. В данном соединении шпонка крепежная, соединение свободное, производство - серийное.

Принимаем: паз вала -; паз втулки -

В соединении шпонки с валом N_max=0,021; s_max=0,051 мм; в соединении с пазом втулки N_max=0,018; s_max=0,054 мм.

Расчет допусков взаимного расположения шпоночного паза

Допуски параллельности равны 0,5Т9, а допуски симметричности - 2Т9. Рассчитываем и округляем до стандартных значений , указываем на эскизах вала и втулки. Т₁₁=0,536=18 мкм; по номинальной длине шпоночного паза, ближайший допуск - 20 мкм. Т=236=72 мкм, по номинальному диаметру ближайшим допуском будет 100 мкм. Допуск симметричности зависимый, так как производство серийное.

2.3 Нормирование точности шлицевого соединения

Карта исходных данных шлицевого соединения

Наименование исходных данных	Значение исходных данных
Z x d x D, мм	83642
Соединение работает:	Без реверса
Соединение вдоль оси:	Подвижное
Шлицы в отверстии втулки:	Закаливаются

Шлицевые соединения предназначены для передачи больших крутящих моментов, они имеют большую усталостную прочность, высокую точность центрирования и направления. Достигается это высокой точностью размеров, формы и расположения зубьев (шлицев) по окружности.

В зависимости от профиля зубьев шлицевые соединения делятся на прямобочные, эвольвентные и треугольные.

По заданию имеем шлицевое прямобочное соединение, имеющие четное число зубьев 8. Выполняются прямобочные шлицевые соединения по ГОСТ 1139, в котором устанавливается три градации высот и чисел зубьев для одного и того же диаметра. В соответствии с этим соединения делятся на легкую, среднюю и тяжелую серии. Выбор серии зависит от величины передаваемой нагрузки.

Стандартные размеры шлицевого прямобочного соединения

Z x d x D	b	d1	R
Средняя серия
8x36x42	7,0	33,2	0,3

Выбираем способ центрирования шлицевого соединения.

Допуски и посадки шлицевых соединений зависят от их назначения и принятой поверхности центрирования втулки относительно вала. Стандартом предусматриваются три способа центрирования: по поверхностям диаметрами d или D; по боковым поверхностям зубьев, т.е. по размеру b.

Выбираем центрирование по d. Центрирование по d применяется, когда после операции протягивания отверстие втулки закаливается до высокой твердости (свыше 40 HRC), ее внутренний диаметр (отверстие) шлифуется на внутришлифовальном станке. Окончательно диаметр d вала обрабатывается на шлицешлифовальном станке. По не центрирующим элементам предусматриваются зазоры. Поля допусков нецентрирующих диаметров: d - у вала b12, у втулки - H11.

Назначаем посадки на элементы шлицевого соединения:

- по внутреннему диаметру d: - посадка предпочтительная;

- по внешнему диаметру D: - посадка предпочтительная;

- по ширине b: - посадка предпочтительная.

Таким образом, условная комплексная запись шлицевого соединения будет иметь вид:

d-8.

Литература

1. Нормирование точности изделий машиностроения: Учеб. Пособие/В.Н. Кайнова, Г.И. Лебедев, С.Ф. Магницкая и др./НГТУ. Н. Новгород, 2001.

2. Козловский Н.С., Виноградов А.Н. Основы стандартизации, допуски, посадки и технические измерения: Учеб. пособие, 2-е изд: - М.: Машиностроение, 1982.

3. Выбор универсальных средств измерения: Методические указания /НГТУ; В.Н. Крайнова, Г.И. Лебедев. Н. Новгород, 2000.

4. Калибры-пробки гладкие диаметром от 1 до 360 мм. ГОСТ 14807-69 - ГОСТ 14827-69.

5. Якушев А.И. Справочник контролера машиностроительного завода - М.: Машиностроение, 1930.

6. Анухин В.И. Допуски и посадки: Учеб. пособие, 3-е изд. - СПб.: Питер, 2005

7. Белкин И.М. Допуски и посадки: Учеб. пособие для студентов машиностроительных специальностей высших технических заведений. - М.: Машиностроение, 1992.

8. Проектирование калибров расположения: Методические указания /НГТУ; В.Н. Крайнова, Е.В. Тесленко. Н. Новгород, 2001.

9. Нормирование точности деталей машин: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплинам: «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения»/НГТУ; Л.А. Болдин и др. Н. Новгород, 1999.

Размещено на Allbest.ru

...