Нормирование точности шпоночных и шлицевых соединений

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Задание

1.Нормирование точности гладких соединений

1.1 Соединения гладких валов и отверстий

1.2 Контроль размеров цилиндрических поверхностей гладкими калибрами

1.3 Допуски и посадки подшипников качения

1.4 Допуски размеров, входящих в размерные цепи

2.Нормирование точности типовых соединений сложного профиля

2.1 Нормирование точности метрической резьбы

2.2 Нормирование точности шпоночных и шлицевых соединений

2.3 Нормирование точности цилиндрических прямозубых передач

3.Выбор универсальных средств измерения

Список используемой литературы



Задание. ЧАСТЬ РАЗДАТОЧНОЙ КОРОБКИ АВТОМОБИЛЯ

Рисунок - Часть раздаточной коробки автомобиля

Примечание. Призматическая шпонка на чертеже не показана.

На рисунке изображена часть раздаточной коробки автомобиля; эта коробка служит для передачи крутящего момента к ведущим мостам автомобиля.

Зубчатое колесо 5 включения заднего моста перемещается по шлицам передаточного вала 1 с помощью вилки 4. Правый конец вала опирается на подшипник качения, установленный в гнездо зубчатого колеса 6, изготовленного как одно целое с вторичным валом.

Левый конец вала 1 имеет подшипник 2, который закрыт крышкой 18, которая установлена на крыльчатке 19 по D₃ с незначительным зазором и крепится винтами 3 к корпусу 7.

Величина зазора должна быть строго выдержана (оговорено заданием). Гайка 20 закрепляет крыльчатку.

На хвостовике вторичного вала 6 по D₂ на сегментной шпонке с незначительным зазором установлено зубчатое колесо 9 привода спидометра.

В корпус 10 установлен подшипник 8 вторичного вала. Корпус 10 точно центрируется по D₁ в корпусе раздаточной коробки 7.

На шлицевом валу 15 смонтированы промежуточное колесо 13 и зубчатое колесо понижающей передачи 17. При положении, указанном на чертеже, включена прямая передача; при введении зубчатого колеса 5 в зацепление с зубчатым колесом 17, включается понижающая передача.

Шлицы в отверстиях зубчатых колёс закаливаются.

Зубчатая передача среднескоростная, колёса стальные с нагревом до +70єС, корпус раздаточной коробки изготавливается из силумина и нагревается до +60 єС.

Крышки подшипников 16 и 11 должны свободно устанавливаться в отверстия корпуса, так как их подтяжкой регулируются зазоры в конических подшипниках 14. Крышки подшипников крепятся при помощи болтов.

Для вариантов 1-4 резьба нормальной длины свинчивания (N), для вариантов 5-7 резьба короткой длины свинчивания (S), 8-10 резьба длинной длины свинчивания (L).

Подшипники качения испытывают умеренные толчки и вибрации и при работе имеют перегрузки до 300 %. Между крышкой 16 и подшипником 14 предусмотрен тепловой зазор, величина которого обеспечивается расчетом размерной цепи.

Перечислим звенья размерной цепи:

А₁ и А₅ ? высота буртиков крышек 11 и 16;

А₂ и А₄ ? толщина прокладок;

А₃ ? корпусный размер;

А₆ и А₈ ? монтажная высота подшипников;

А₇ ? длина шлицевой части ступени вала 15.



Таблица 2 - Исходные данные к рисунку

№ варианта	Гладкие цилиндрические соединения	Подшипники качения	Шпоночное соединение
	D1	D2	D3	Smax	Smin	Вал	№ поз.	Условное обозначение подшипника	Радиальная нагрузка, кH	d	b
	мм	мкм					мм
1	82	34	58	105	10	3,0	8	60207	8,0	34	10
№ варианта	Шлицевое соединение	Резьбовое соединение	Зубчатая передача
	Z	d	D	№ поз.	Обознач. резьбы			пр.	лев.	№ поз	a	m	Z	V, м/с
		мм			мм	мкм	мин		мм
1	8	36	42	3	М10	8,88	3	+2	-8	5	112	5	16	10
№ варианта	Размерная цепь, размеры в мм
1	2,5	0,5	5	2,5	160	17,25±0,25	120



1.Нормирование точности гладких соединений

1.1 Соединения гладких валов и отверстий

Для гладких соединений, номинальные размеры которых указаны в чертежах, таблицах к чертежам и пояснениях, назначить посадки по ГОСТ-25347 (с соблюдением предпочтительности), построить схемы полей допусков с указанием предельных отклонений, предельных и средне вероятных зазоров или натягов. Для одного из заданных сопряжений, рассчитать посадку по указанным в таблице предельным зазорам или натягам. Назначение посадки указать на сборочном чертеже. Выполнить эскизы деталей, входящих в соединения.

1.1.1 Подбор посадки методом подобия для соединения по D₁

1.1.1.1 Карта исходных данных

В таблице 1.1 приведены исходные данные для соединения по D₁.

Таблица 1.1 -Исходных данные для соединения по D₁

Наименование исходных данных	Значение исходных данных
Номинальный размер соединения и его значение	D1= 82 мм
Название деталей, входящих в соединение	Корпус 10 и корпус 7
Требования, предъявляемые к работе соединения (из описания к чертежу)	Корпус 10 точно центрируется по D1 в корпусе раздаточной коробки 7

1.1.1.2 Назначение на соединение системы вала или отверстия

В описания рисунка для задания сказано, что в соединение входит корпус 10 и корпус раздаточной коробки 7. Из двух систем предпочтительной является система отверстия (СH), поскольку стоимость обработки точного отверстия выше, чем точного вала, так как для производства разных по точности отверстий в системе вала (Сh) требуется множество мерных режущих инструментов и средств контроля. Поэтому выбираем систему отверстия (CH), и выбираем основное отверстие корпуса раздаточной коробки 7 [1, с.24].

1.1.1.3 Определение типа посадки

Соединение неподвижное, точно центрированное, таким образом, тип посадки - переходная [1, с.25].

1.1.1.4 Подбор вида сопряжения

Подбор вида сопряжения производим методом подобия. Метод подобия основан на применении большого справочного материала по применению посадок в конструкциях.

Методом подобия назначаем посадку . Вероятность получения зазоров и натягов одинакова. При L 3d зазоры не ощущаются. Обеспечивается хорошее центрирование, требуют дополнительного крепления, применяются в передачах со средними скоростями (до 15 м/с) в точных квалитетах. [1, с.31, таблица 1.6].

1.1.1.5 Выбор точности посадки

Рассматривая конструкцию и условия работы данного соединения, назначаем посадку. Применяется для установки зубчатых колёс на валах редукторов, в станках и других машинах; передача крутящего момента обеспечивается шпонкой; шкивы, муфты на валах; втулка в головке шатуна тракторного двигателя, маховики и рычаги на валах; стаканы подшипников, когда предпочтителен натяг [1, с.31, таблица 1.6].

1.1.1.6 Расчет характеристик посадки

Расчет характеристик заключается в определении предельных размеров отверстия и вала [1, с.10], определении величин зазоров (натягов) [1, с.24]:

Предельные размеры отверстия:

мм;

мм.

Предельные размеры вала:

мм;

мм.

Максимальный зазор: мм.

Максимальный натяг: мм.

Средний зазор: мм.

На рисунке 1.1 изображена схема расположения полей допусков назначенной посадки .

Рисунок 1.1 - Расположения полей допусков вала и отверстия посадки

1.1.1.7 Технические требования на рабочие чертежи деталей

Назначение шероховатости поверхностей сопрягаемых деталей методом подобия [1, с.48-50, таблица 2.3,2.4] при уровне относительной геометрической точности А:

для вала: мкм;

для отверстия: мкм.

Назначение допуска цилиндричности методом подобия [1, с.50,60 таблица 2.4,2.9]:

для вала: T_/о/= 6 мкм;

для отверстия: T_/о/=10 мкм.

Эскизы деталей и соединения по посадке с указанием шероховатости и допусков формы показаны на рисунке 1.2

Рисунок 1.2 - Соединение корпусов по посадке

1.1.2 Подбор посадки методом подобия для соединения по D₂

1.1.2.1 Карта исходных данных

В таблице 1.2 приведены исходные данные для соединения по D₂.



Таблица 1.2 - Исходные данные для соединения по D₂

Наименование исходных данных	Значение исходных данных
Номинальный размер соединения и его значение	D2=34 мм
Название деталей, входящих в соединение	Вторичный вал 6 и зубчатое колесо 9
Требования, предъявляемые к работе соединения (из описания к чертежу)	На хвостовике вторичного вала 6 по D2 на сегментной шпонке с незначительным зазором установлено зубчатое колесо 9.

1.1.2.2 Назначение на соединение системы вала или отверстия

В соединение входит вторичный вал 6 и зубчатое колесо 9. Так как внутренние поверхности более сложны в обработке и стоимость их выше, то выбираем систему отверстия СН, и соответственно принимаем основное отверстие зубчатого колеса.

1.1.2.3 Определение типа посадки

Соединение неподвижное шпоночное, таким образом, тип посадки - переходная.

1.1.2.4 Подбор вида сопряжения

Методом подобия назначаем посадку [1, с.31, таблица 1.6].

Более вероятны зазоры, чем натяги. Обеспечивают лёгкую сборку и разборку, а также точное центрирование. Применяются для сменных деталей, которые требуют дополнительного крепления. Применяются в точных квалитетах: валы с 4-го по 7-й, а отверстия с 5-го по 8-й.

1.1.2.5 Выбор точности посадки

Рассматривая конструкцию и условия работы данного соединения, назначаем посадку .

Стаканы подшипников 4-го, 5-го классов точности в корпусах, зубчатые колёса, соединяемые с валом двумя шпонками, пиноль задней бабки токарного станка [1, с.31, таблица 1.6].

1.1.2.6 Расчет характеристик посадки

Расчет характеристик заключается в определении предельных размеров отверстия и вала [1, с.10], определении величин зазоров (натягов) [1, с.24]:

Предельные размеры отверстия: мм; мм.

Предельные размеры вала: мм; мм.

Максимальный натяг: мм.

Максимальный зазор: мм.

Средний зазор: мм.

На рисунке 1.3 изображена схема расположения полей допусков назначенной посадки .

Рисунок 1.3 - Расположения полей допусков вала и отверстия посадки

1.1.2.7 Технические требования на рабочие чертежи деталей

Назначение шероховатости поверхностей сопрягаемых деталей методом подобия [1, с.48-50, таблица 2.3,2.4] при уровне относительной геометрической точности А:

для вала: мкм;

для отверстия: мкм.

Назначение допуска цилиндричности методом подобия [1, с.50,60 таблица 2.4,2.9]:

для вала: T= 5 мкм;

для отверстия: T= 8 мкм.

Эскизы деталей и соединения по посадке с указанием шероховатости и допусков формы показаны на рисунке 1.4

Рисунок 1.4 - Соединение зубчатого колеса и вторичного вала по посадке

1.1.3 Назначение посадки расчетным методом по D₃

Назначение посадки расчетным методом производится в следующей последовательности [1, с.28]

1.1.3.1 Карта исходных данных

В таблице 1.3 приведены исходные данные для соединения по D₃.



Таблица 1.3 - Исходных данные для соединения по D₃

Наименование исходных данных	Значение исходных данных
Номинальный размер соединения и его значение	D3=58 мм
Название деталей, входящих в соединение	Крыльчатка 19 и крышка 18
Заданные характеристики для расчетного метода назначения посадок, мкм: Smax= Smin=	105 10

1.1.3.2 Назначение на соединение системы вала или отверстия

Так как внутренние поверхности более сложны в обработке и стоимость их выше, то выбираем систему отверстия СН. Таким образом основное отверстие - это паз зубчатого колеса.

1.1.3.3 Расчет допуска посадки в соединении

мкм.

1.1.3.4 Расчет относительной точности посадки

По номинальному размеру находим число единиц допуска [1, с. 15, таблица 1.1]:

мкм.

Находим среднюю точность детали по числу единиц допуска посадки:

1.1.3.5 Определение квалитета вала и отверстия

Исходя из того, что , то принимаем , , что соответствует 8 квалитету для вала и отверстия.

1.1.3.6 Определение отклонения отверстия и вала

По известному номинальному размеру и квалитету основной детали по ГОСТ 25346 [1, с.15-18, таблица 1.1,1.2,1.3] определяется значение второго отклонения.

Поскольку выбрана система отверстия (EI=0) и квалитет отверстия принят 8, тогда поле допуска отверстия: .

По следующим зависимостям определим основное и второе отклонение не основной детали соединения - вала в CH:

мкм

мкм

По ГОСТ 25346 подпираем стандартное поле допуска вала:

Таким образом, получается посадка с отклонениями:

Расчет характеристик заключается в определении предельных размеров отверстия и вала [1, с.10], определении величин зазоров (натягов) [1, с.24]:

Предельные размеры отверстия: мм; мм

Предельные размеры вала: мм; мм

Минимальный зазор: мм

Максимальный зазор: мм

Средний зазор: мм

Проверка правильности расчета и подбора посадки:



Условия выполняются.

На рисунке 1.5 изображена схема расположения полей допусков назначенной посадки

Рисунок 1.5 - Расположения полей допусков вала и отверстия посадки

1.1.3.7 Технические требования на рабочие чертежи деталей

1.1.3.7.1 Определение уровня относительной геометрической точности

Принимаем уровень относительной геометрической точности A (нормальный), поверхности без особых требований к точности формы при низкой скорости вращения или перемещения [1. с. 62].

1.1.3.7.2 Определение допуска формы Тф:

Тф = Кф ^. Т,

где Кф - коэффициент формы,

Т - допуск размера:

для вала Т = 46 мкм;

для отверстия Т = 46 мкм.

Принимаем Кф = 0,3 [3, с.63, таблица 2.11], что соответствует уровню относительной геометрической точности A (нормальный).

Допуск формы вала Тф = 0,3 ^. 46 = 13,8 мкм

Допуск формы отверстия Тф = 0,3 ^. 46 = 13,8 мкм.

Округляем полученные значения Тф до ближайшего стандартного [3, с.60, таблица 2.9]:

Допуск формы вала Тф = 16 мкм

Допуск формы отверстия Тф = 16 мкм.

1.1.3.7.3 Определение значения шероховатости поверхности Ra:

Ra = Kr ^. T,

где Kr - коэффициент шероховатости,

Т - допуск размера, мкм.

Принимаем Kr = 0,05 [1, с.63, таблица 2.11], так как уровень относительной геометрической точности A (нормальный).

Шероховатость поверхности вала Ra = 0,05 ^. 46 = 2,3 мкм

Шероховатость поверхности отверстия Ra = 0,05 ^. 46 = 2,3 мкм.

Округляем полученные значения Ra до ближайшего стандартного значения (вариант 1) [1, с.47, таблица 2.2]:

для вала Ra = 3,2 мкм

для отверстия Ra = 3,2 мкм.

Эскизы деталей и соединения по посадке с указанием шероховатости и допусков формы показаны на рисунке 1.6



Рисунок 1.6 - Соединение крышки подшипника и крыльчатки по посадке

1.2 Контроль размеров цилиндрических поверхностей гладкими калибрами

Построить схему расположения полей допусков гладких калибров для контроля отверстия и вала, рассчитать исполнительные размеры калибров. Вычертить эскизы калибров.

1.2.1 Карта исходных данных

Для расчета выбираем соединение «корпус - корпус» по диаметру D₁ и заполняем карту исходных данных - таблицу 1.4.

Таблица 1.4 - Карта исходных данных для калибров

Контролируемая поверхность	Контролируемый размер	Калибр
Отверстие		Пробка
Вал		Скоба



1.2.2 Определение размеров допусков на калибры

По ГОСТ 24853-81 найдём допуски на калибры для вала и отверстия [1, с.184, таблица 8.1] и занесем данные в таблицу 1.5.

Таблица 1.5- Допуски на калибры для вала и отверстия, мкм

Наименование	Пробка	Скоба
	Обозначение	номинал	Обозначение	номинал
Размер сдвига поля допуска проходных калибров внутрь поля допуска детали		5,0		5,0
Размер выхода допуска на износ за границу поля допуска детали		4,0		4,0
Размер сдвига поля допуска непроходных калибров внутрь поля допуска детали		0		0
Допуск на изготовление калибра		6,0		6,0
Допуск на изготовление контркалибра	--	--		2,5

1.2.2 Расчет калибра-пробки

Исполнительные и действительные размеры калибра-пробки согласно схеме расположения полей допусков (рисунок 1.7) подсчитываются по формулам [1, с.187, таблица 8.2]:

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

Размер предельного износа калибра-пробки определяется по следующей формуле [1, с.187, таблица 8.2]:

мм.

Рисунок 1.7 - Расположения полей допусков отверстия и калибра-пробки по ГОСТ 24853-81

1.2.3 Расчет калибра-скобы

Исполнительные и действительные размеры калибра-скобы согласно схеме расположения полей допусков (рисунок 1.8) подсчитываются по формулам [1, с.187, таблица 8.2]:

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

Размер предельного износа скобы определяется по следующей формуле [1, с.187, таблица 8.2]:

мм.

1.2.4 Расчет контркалибра

Для контроля размеров калибров-скоб используют контркалибры. Исполнительные размеры контркалибров согласно схеме расположения полей допусков (рисунок 1.8) подсчитываются по формулам[1, с.187, таблица 8.2]:

мм

мм

мм

Исполнительные размеры калибров округляются для изделий 6...14 квалитетов и всех контркалибров ? до 0,5 мкм в сторону сокращения производственного допуска контролируемой детали, величина допуска калибра и контркалибра должна сохраниться.

Рисунок 1.8 - Расположения полей допусков вала, калибра-скобы и контркалибров по ГОСТ 24853-81



1.2.5 Технические требования к калибрам

Допуск цилиндричности для круглых пробок определяется по особо точным квалитетам по ГОСТ 25346-89 [1, с.189]. Для калибра 8 допуски формы определяются по IT2, которому соответствует

T_/о/=1,6 мкм.

Шероховатость рабочих поверхностей Ra по ГОСТ 2015-84 [1, с.188, таблица 8.3]:

Пробка Ra = 0,08 мкм;

Скоба Ra = 0,08 мкм;

Контркалибры Ra = 0,04 мкм.

Шероховатость торцов - Ra = 1.6 мкм, фасок - Ra = 0.8 мкм.

1.2.6 Конструктивные размеры пробки

Конструктивные размеры калибра-пробки [1, с.198 , таблица 8.9] показаны в таблице 1.6.

Таблица 1.6 - Размеры калибра-пробки

Обозначение пробок	Dном отв.	L	l	Масса, кг
проходная по ГОСТ 14815 - 8136-0014 непроходная по ГОСТ 14816 - 8136-0114	82 82	151 141	36 26	1,56 1,16

Условное обозначение пробок (рисунок 1.9) для отверстия :

а - пробка 8136-0014 Н7, ГОСТ 14815-69

б - пробка 8136-0114 H7, ГОСТ 14816-69



Рисунок 1.9 - Конструкция калибров-пробок с насадками 8136-0014 Н7 ГОСТ 14815-69, 8136-0114 H7, ГОСТ 14816-69

1.2.8 Конструктивные размеры скобы

Конструктивные размеры калибра-скобы [1, с.191-192, таблица 8.4] показаны в таблице 1.7.

Таблица 1.7 - Размеры калибра-скобы

Обозначение скобы	dном вала	D1	H	h	B	S	l	l1	l2	r	r1	Масса, кг
8113-0154	82	160	135	55	18	6	32	20	4	48	8	0,58

Условное обозначение скобы (рисунок 1.10) для вала :

Скоба 8113-0154 k6, ГОСТ 18360-93.



Рисунок 1.10 - Эскиз калибра-скобы 8113-0154 k6, ГОСТ 18360-93

Эскиз контркалибра

1.3 Допуски и посадки подшипников качения

Для колец заданного подшипника назначить посадку на вал и в корпус. Расшифровать условное обозначение подшипника. Построить схемы полей допусков. Вычертить эскизы подшипникового узла и посадочных поверхностей вала и корпуса под подшипник.

1.3.1 Карта исходных данных

Таблица 1.8 - Исходные данные

Наименование исходных данных	Значение исходных данных
Условное обозначение подшипника	60207
№ позиции по чертежу	8
Радиальная нагрузка Fr, кН	8
Режим работы подшипника, перегрузки %	перегрузка до 300%, толчки и вибрации умеренные, режим работы - нормальный.
Вращающаяся деталь	Вал
Конструкция вала (по чертежу) Конструкция корпуса (по чертежу)	Сплошной Неразъемный

1.3.2 Условное обозначение подшипника

Расшифровка подшипника 60207 по ГОСТ 3189:

Подшипник радиальный шариковый однорядный с двухсторонним уплотнением,

код диаметра отверстия - 07

серия по диаметру - 2

тип подшипника - 0 - радиальный шариковый

конструктивное исполнение - 60000 - однорядный с одной защитной шайбой

серия по ширине - 0

класс точности - 0

размерная серия - 0000200

1.3.3 Конструктивные размеры подшипника [1, с.100, таблица 4.5]:

Основные размеры подшипника по ГОСТ 7242

-внутренний диаметр подшипника d = 35 мм;

-внешний диаметр подшипника D = 72 мм;

- ширина подшипника B = 17_-0,12 мм;

-радиусы скруглений r = r₁ = 2,0 мм.

На рисунке 1.11 представлен эскиз подшипника с конструктивными размерами.



Рисунок 1.11 - Подшипник однорядный с одной защитной шайбой по ГОСТ 7242

1.3.4 Определение отклонений на посадочные размеры колец подшипника

Класс точности подшипника 0.

Для всех типов и классов точности подшипников верхнее отклонение для наружного и внутреннего колец равны нулю: ES=0, es=0.

По ГОСТ 520 определим нижние отклонения на посадочные размеры колец подшипника [1, с.105,107, таблица 4.9]:

внутреннее кольцо подшипника мкм

внешнее кольцо подшипника мкм

1.3.5 Определение вида нагружения колец подшипника

Вращающаяся деталь - вал, следовательно, внутренне кольцо подшипника испытывает циркуляционную нагрузку, наружное кольцо испытывает местное нагружение.

1.3.6 Расчет интенсивности радиальной нагрузки

Вращающееся кольцо подшипника испытывает циркуляционный вид нагружения, что требует обеспечения неподвижного соединения с сопрягаемой деталью. Величина минимального натяга зависит от интенсивности радиальной нагрузки, определяемой по формуле [1, с.106]:

где - интенсивность радиальной нагрузки, Н/мм;

- радиальная реакция опоры в подшипнике, Н;

B - ширина подшипника, мм;

r и r₁ - радиусы закругления на торцах кольца подшипника (r=r₁), мм;

К₁ - динамический коэффициент посадки, зависящий от допустимой перегрузки

(K₁=1,8 при перегрузке до 300%, когда толчки и вибрации сильные);

К₂ - коэффициент, учитывающий ослабление посадочного натяга при пониженной жесткости вала или корпуса (для жесткой конструкции К₂=1);

К₃ - коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами тел качения в двурядных роликоподшипниках и сдвоенных шарикоподшипниках при наличие осевой нагрузки на опору (для однорядных подшипников К₃=1).

1.3.7 Выбор полей допусков

Для циркуляционно-нагруженного кольца подберем посадку в зависимости от диаметра, интенсивности радиальной нагрузки и класса точности [1, с.109, таблица 4.12].

Посадка для внутреннего кольца подшипника .

Для местно-нагруженного кольца подберем посадку в зависимости от диаметра и класса точности [1, с.110, таблица 4.13].

Посадка для наружного кольца подшипника

1.3.8 Геометрические параметры посадки

Внутреннее кольцо подшипника:

мм;

мм;

Вал: мм;

мм;

Минимальный натяг: мм;

Максимальный натяг: мм;

Средний натяг: мм.

На рисунке 1.12 показана схема расположения полей допусков для внутреннего кольца подшипника и вала посадки.

Рисунок 1.12 - Расположения полей допусков внутреннего кольца подшипника и вала

1.3.9 Геометрические параметры посадки

Отверстие корпуса:

мм;

мм;

Внешнее кольцо подшипника:

мм;

мм;

Максимальный натяг: мм;

Максимальный зазор: мм;

Средний зазор: мм.

На рисунке 1.13 показана схема расположения полей допусков для внешнего кольца подшипника и отверстия посадки .

Рисунок 1.13 - Расположения полей допусков внешнего кольца подшипника и отверстия

1.3.10 Технические требования на рабочие чертежи деталей

Значение шероховатости поверхностей сопрягаемых деталей [1, с.48, таблица 2.3]:

для вала: мкм;

для отверстия: мкм;

для заплечиков мкм.

Допуск круглости и профиля продольного сечения [1, с.112, таблица 4.15]:

для вала: мкм;

для отверстия: мкм.

Допуски торцевого биения заплечников [1, с.112, таблица 4.15]:

для вала: мкм;

для отверстия: мкм.

На рисунках 1.14 и 1.15 показаны эскизно части деталей, с которыми сопрягается подшипник. На рисунке 1.16 изображен упрощенный эскиз подшипникового узла.

Рисунок 1.14 - Вал под посадку подшипника

Рисунок 1.15 - Корпус под посадку подшипника



Рисунок 1.16 - Подшипниковый узел (упрощенно)

1.4 Допуски размеров, входящих в размерные цепи

Для сборочной единицы заданного варианта размерной цепи решить «прямую задачу» по методу максимума-минимума (методу полной взаимозаменяемости), т.е. по заданным предельным размерам замыкающего звена назначить предельные отклонения на составляющие звенья, номинальные размеры которых установлены.

Размерная цепь - совокупность взаимосвязанных линейных (или угловых) размеров, образующих замкнутый контур и определяющих собой взаимное положение деталей в механизме или поверхностей и осей в детали.

1.4.1 Исходные данные

В таблице 1.9 представлены исходные данные для расчета размерных цепей. нормирование точность шпонка шлица

Таблица 1.9 - Исходные данные

Максимальное значение замыкающего звена , мм	+2,5
Минимальное значение замыкающего звена , мм	+0,5
Высота буртиков крышек , мм	5,0
Толщина прокладок , мм	2,5
Корпусной размер , мм	160
Высота подшипников , мм	17,25±0,25
Длина шлицевой части ступени вала , мм	120

Замыкающий размер А - это размер размерной цепи, получающийся последним в результате сборки узла. В конструкторской размерной цепи замыкающим размером является либо зазор, либо натяг, либо величина смещения одной детали относительно других в процессе функционирования механизма.

1.4.2 Схема размерной цепи

Составляем схему размерной цепи (рисунок 1.17), а также определяем увеличивающие и уменьшающие звенья методом замкнутого потока.

Составляющими размерами (звеньями) размерной цепи являются размеры, изменение которых приводит к изменению размера замыкающего звена.

В зависимости от влияния составляющих размеров на замыкающий размер составляющие размеры подразделяются на увеличивающие и уменьшающие. Увеличивающими размерами называются такие размеры (звенья), увеличение которых приводит к увеличению замыкающего звена. Уменьшающими размерами называются такие размеры (звенья), увеличение которых приводит к уменьшению замыкающего звена.

Рисунок 1.17 - Схема размерной цепи: ,, - увеличивающие звенья; ,,,, - уменьшающие звенья

1.4.3 Определение номинального размера замыкающего звена

где n и p - количество увеличивающих и уменьшающих размеров в размерной цепи соответственно;

j - порядковый номер составляющего размера (звена);

A - размеры составляющих звеньев размерной цепи.

1.4.4 Определение допуска замыкающего звена

мм.

1.4.5 Определение отклонений замыкающего звена

мм;

мм.

1.4.6 Определение среднего квалитета составляющих размеров

1.4.7 Назначение для составляющих размеров (звеньев) конкретного квалитета по расчетному значению .

Назначаем 12 квалитет, так как расчетное значение находится между табличными значениями равными и . Результаты расчета сводим в таблицу 1.10.

1.4.8 Назначение стандартных полей допусков

Для размеров охватывающих (внутренних) поверхностей отклонения назначать в плюс, как для основного отверстия (Н); для размеров охватываемых (наружных) поверхностей отклонения назначать в минус, как для основного вала (h); для остальных размеров - симметричные отклонения (±IT/2). По ГОСТ 30893.1 на все размеры с общими допусками можно принять симметричные отклонения.

1.4.9 Определение расчетного допуска замыкающего звена

Необходимо обеспечить . Так как расхождение и значительное, то сменим точность (квалитет) одного или двух размеров в размерной цепи, причем допуски на эти размеры должны остаться стандартными. Изменим у звеньев А₂, А₃ квалитет с 12 на 11 квалитет.

1.4.10 Определение верхнего и нижнего отклонений замыкающего звена

Предельные отклонения замыкающего звена по расчётам не соответствуют заданным

Существует не соответствие в значение расчётных отклонений замыкающего звена над заданными поэтому, для согласования этих значений вводим корректировочное отклонение звена - звена компенсатора, т.е. определение его отклонения из условия .

1.4.11 Определение нижнего и верхнего отклонений звена компенсатора

;

1.4.12 Отклонение звена А₅

Таблица 1.10 - Сводная таблица к расчету прямой и обратной задачи

Обозначение размеров размерной цепи Aj	Номинальный размер звена, мм	Значение единицы допуска ij, мкм	Принятые значение звеньев размерной цепи
			назначения полей допусков по расчетному значению am	после согласования значений допусков	после согласования предельных отклонений
	5	0,8	5js12(±0,060)	5js12(±0,060)	6js9(±0,015)
	2,5	0,6	2,5h12(-0,100)	2,5h11(-0,060)	3h10(-0,040)
	160	2,5	160h12(-0,400)	160h11(-0,250)	220h11(-0,290)
	2,5	0,6	2,5h12(-0,100)	2,5h12(-0,100)	3h10(-0,040)
	5	0,8	5js12(±0,060)	5js12(±0,060)
	17,25±0,25	Ї	17,25±0,25	17,25±0,25	21,75±0,25
	120	2,2	120h12(-0,350)	120h12(-0,350)	170h11(-0,250)
	17,25±0,25	Ї	17,25±0,25	17,25±0,25	21,75±0,25
Ї	Ї
		Ї	Ї



2.Нормирование точности типовых соединений сложного профиля

2.1 Нормирование точности метрической резьбы

Расшифровать условное обозначение резьбы, определить ряд предпочтительности заданной резьбы. Назначить посадку на резьбовое соединение. Построить номинальный профиль и схемы расположения полей допусков болта. По значениям погрешностей размеров элементов цепи определить приведённый средний диаметр, дать для него схему и сделать заключение о годности резьбы.

2.1.1 Карта исходных данных

Таблица 2.1 - Карта исходных данных

Наименование исходных данных	Значение исходных данных
Условное обозначение резьбы	М10
№ позиции по чертежу	3
Наименование деталей входящих в соединение	Крышка подшипника и корпус 7
Длина свинчивания	N (нормальная)
Погрешность угла профиля
Погрешность шага ?Рn , мм	0.003
Измеренный средний диаметр резьбы d2изм, мм	8,88

2.1.2 Определение ряда предпочтительности, шага резьбы и степени точности

Резьба метрическая с номинальным наружным диаметром болта d = 10 мм.

Шаг резьбы крупный Р = 1,5 мм, правая, однозаходная n=1.

Ход P_h - величина относительного перемещения исходной средней точки по винтовой линии резьбы на угол 360°, P_h=Pn=1,51=1,5 мм

По ГОСТ 8724 [1, с.118, таблица 5.1] определяем: ряд предпочтительности - первый.

Определим поля допусков резьбы по ГОСТ 16093 [1, с.125, таблица 5.8]. С учётом того, что класс точности резьбы средний (получил наибольшее распространение в машиностроении) и длина свинчивания нормальная, то выбираем предпочтительные поля допусков:

поле допуска резьбы болта: 6g; болт М10-6g.

поле допуска резьбы гайки: 6Н; гайка М10-6Н.

Соединения М10-6Н/6g.

2.1.3 Определение номинальных размеров резьбы

По ГОСТ 24705 [1, с.119, таблица 5.2] определяем основные размеры профиля, которые приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Основные параметры резьбы

Параметр	Значение
Наружный диаметр резьбы d(D), мм	10
Внутренний диаметр d1(D1), мм	d-2+0,376=10-2+0,376= 8,376
Средний диаметр d2(D2), мм	d-1+0,026 = 10-1+0,026= 9,026
Внутренний диаметр болта по дну впадин d3, мм	d-2+0,160=10-2+0,160= 8,160
Высота исходного треугольника H, мм	0,866•Р=0,866•1,5=1,299
Рабочая высота витка H1, мм	0,541•Р =0,541•1,5=0,8115
Радиус закругления впадин R, мм	0,144•Р=0,14•1,5=0,21

Форма впадины у наружной резьбы может быть плоскосрезанной (по диаметру d₁) или радиусной (по диаметру d₃). Во втором случае резьба более прочная [1, с.115].

На рисунке 2.1 показаны профиль метрической резьбы и основные размеры (параметры) установленные по ГОСТ 24705.



Рисунок 2.1 - Профиль метрической резьбы М10

2.1.4 По ГОСТ 16093 определяем поля допусков и значение отклонений

В таблице 2.3 приведены поля допусков и значения отклонений для метрической резьбы М8 [1, с.120-122, таблица 5.3, 5.4, 5.5, 5.6]

Таблица 2.3 - Поля допусков и значения отклонений метрической резьбы М10

Номинальный Размер, мм	Обозначение поля допуска	Величина допуска Т, мкм	Верхнее отклонение, мкм	Наибольший предельный размер, мм	Нижнее отклонение мкм	Наименьший предельный размер, мм
d = 10	6g	236	-32	9,968	-268	9,732
d2 = 9,026	6g	132	-32	8,994	-164	8,862
d1 = 8,376	g	-	-32	8,344	-	-
D = 10	H	-	-	-	0	10,000
D2 = 9,026	6H	180	+180	9,206	0	9,026
D1 = 8,376	6H	300	+300	8,676	0	8,376

2.1.5 Определение приведённого диаметра резьбы

По заданным значениям шага Р и угла наклона /2 боковых сторон профиля подсчитываем приведённый средний диаметр резьбы. Приведенный средний диаметр - диаметр условной идеальной резьбы:

d _{2 прив.} = d _{2 изм.} + f _a + f _p.

Погрешность половины угла профиля:

.

Диаметральная компенсация погрешностей половины угла профиля f_a

f_a=0,36•Р•?/2=0.36•1,5•5=2,7 мкм.

Диаметральная компенсация погрешностей по шагу на длине свинчивания f_p

f_p=1.732•?Р_n=1.732•3=5,196 мкм;

d_2прив. = d_2изм. + f_a + f_p = 8,88 + 0,0027 + 0,00519= 8,8878 мм.

2.1.6 Заключение о годности

Условие годности резьбы по среднему диаметру для болта:

-условие прочности: ,

мм;

-условие свинчиваемости: ,

мм.

Таким образом, резьба по среднему диаметру болта годна, оба условия выполняется.

На рисунке 2.2 изображено расположение полей допусков по среднему диаметру болта, на рисунках 2.3 и 2.4 показано расположение полей допусков по профилю резьбы болта с основным отклонением 6g и гайки с основным отклонением 6H соответственно.



Рисунок 2.2 - Расположения полей допусков по среднему диаметру болта

Рисунок 2.3 - Расположение полей допусков по профилю резьбы болта с основным отклонением 6g

Рисунок 2.4 - Расположение полей допусков по профилю резьбы гайки с основным отклонением 6H



2.2 Нормирование точности шпоночных и шлицевых соединений

2.2.1 Нормирование точности шпоночного соединения

Для шпоночного соединения с призматической (или сегментной) шпонкой подобрать посадки шпонки в пазы вала и отверстия, исходя из условий работы; вычертить эскизы поперечных сечений вала, отверстия и самой шпонки; изобразить на схеме посадки шпонки по ширине в пазы вал и отверстия.

2.2.1.1 Карта исходных данных

Таблица 2.4 - Карта исходных данных на шпоночное соединение

Наименование исходных данных	Значение исходных данных
Диаметр цилиндрического соединения d, мм	34
Ширина и высота шпонки (ГОСТ 23360) b Ч h, мм	10 Ч 8
Шпонка:	крепежная
Тип производства:	серийное
Количество шпонок в соединении:	одна
Расположение шпонок в соединении под углом:	Ї

2.2.1.2 Определение параметров шпоночного соединения [1, с.83, таблица 3.1]

d = 34 мм - диаметр вала;

b = 10 мм - ширина шпонки;

h = 8 мм - высота шпонки;

S_min = 0,4 мм - фаска;

S_{1 max} = 0,4 мм - фаска;

r = 0,4 мм - радиус закругления;

l = 22...110 мм - интервал длин;

t₁ = 5,0^+0.2 мм - глубина шпоночного паза с отклонением на валу;

t₂ = 3,3^+0.2 мм - глубина шпоночного паза с отклонением во втулке.

Вид паза вала - закрытый (нормальное соединение, когда втулка (зубчатое колесо) расположена по середине вала).

2.2.1.3 Выбор посадок шпонки

Предельное отклонение по ГОСТ 23360-78 [1, с.84]:

на ширину шпонки b ;

на высоту шпонки h .

Поля допусков пазов [1, с. 86, таблица 3.2]:

на валу ;

на втулке .

Втулка - шпонка

Вал - шпонка

Поля допуска по длине шпонки l: H14, дли паза под шпонку L: H15.

На рисунке 2.5 показана схема расположения полей допусков для размера b шпоночного соединения. На следующем рисунке 2.6 изображено шпоночное соединения: в поперечное сечение в сборе, сечение шпонки, поперечные сечения вала и втулки.

Рисунок 2.5 - Расположения полей допусков на размер b шпоночного соединения



Рисунок 2.6 - Шпоночное соединение

2.2.2 Нормирование точности шлицевого соединения

Для шлицевого призматического соединения по заданным условиям работы и наличию или отсутствию термообработки у втулки выбрать способ центрирования и назначить посадки по ГОСТ 1139. Построить схемы полей допусков по трем элементам (d, D, b) соединения. Вычертить эскизы поперечных сечений поверхностей шлицевого соединения в сборе, вала и втулки.

2.2.2.1 Карта исходных данных

Таблица 2.5 - Карта исходных данных для шлицевого соединения

Наименование исходных данных	Исходных данных
z Ч d Ч D , мм	8 Ч 36 Ч 42
Соединение работает: с реверсом с вращением в одну сторону	Вращение в одну сторону
Соединение вдоль оси: подвижное неподвижное	Подвижное
Шлицы в отверстии втулки: закалены незакаленны	Закалены

2.2.2.2 Определение параметров шлицевого соединения

z = 8 - количество шлиц;

d = 36 мм - внутренний диаметр шлиц;

D = 42 мм - наружный диаметр шлиц;

b = 7 мм - ширина шлиц;

c = 0,4^+0,2 мм - фаска;

r = 0,3 мм - радиус закруглений.

Шлицевое соединение 8 Ч 36 Ч 42 относится к средней серии ГОСТ 1139 [1, с.88, таблица 3.3].

2.2.2.3 Выбор вида центрирования, назначение посадок

В зависимости от условий работы механизма (отсутствие реверса) и закалки шлиц выбираем вид центрирования шлицевого соединения и назначаем посадки по ГОСТ 1139-80 [3, с.89]. Выбираем центрирование по d. Центрирование по d обеспечивает точное центрирование и применяется для подвижных соединений, шлицы при этом закаливаются.

Соединение вдоль оси подвижное, 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:

2.2.2.4 Схема расположения полей допусков в посадках

- центрирующий элемент (рисунок 2.7)

Рисунок 2.7 - Расположения полей допусков по внутреннему диаметру d

- не центрирующий элемент (рисунок 2.8)

Рисунок 2.8 - Расположения полей допусков по внешнему диаметру D



- элемент дополнительного центрирования (рисунок 2.9)

Рисунок 2.9 - Расположения полей допусков по ширине b

На рисунке 2.10 изображено шлицевое соединение в поперечном сечении.

Рисунок 2.10 - Шлицевое соединение

2.3 Нормирование точности цилиндрических прямозубых зубчатых передач

По заданным степени точности и виду сопряжения прямозубой = 0 и некорригированной х = 0 цилиндрической зубчатой передачи назначить контрольные параметры для проверки её годности. Определить их допустимые значения. В соответствии с ЕСКД вычертить эскиз зубчатого колеса.

2.3.1 Карта исходных данных

В таблице 2.6 представлены исходные данные для назначения контрольных параметров для проверки ее годности.

Таблица 2.6 - Карта исходных данных зубчатой передачи

Наименование исходных данных	Значение исходных данных
Сведения о зубчатой передаче и колесе
Вид изделия (автомобиль, пресс, специальный станок)	Раздаточная коробка автомобиля
№ позиции по чертежу	5
Межосевое расстояние а, мм	112
Модуль зубчатой передачи m, мм	5
Исходный контур	ГОСТ 13755-81
Коэффициент смещения исходного контура х	0
Окружная скорость V, м/с	10
Число зубьев Z	16

2.3.2 Определение параметров зубчатого колеса

Диаметр делительной окружности d = m • z = 5 • 16 = 80 мм;

Диаметр окружности вершин d_а = d + 2 • m = 80 + 2 • 5 = 90 мм;

Диаметр окружности впадин d _f = d - 2,5 • m = 80 - 5 • 2,5= 67,5 мм;

Ширина зубчатого венца B = 10 · m = 10 · 5 = 50 мм.

Вид передачи - скоростная.



2.3.3 Определение степени точности

Исходя из заданной окружной скорости (V=10м/с) прямозубой цилиндрической передачи, выбираем степень точности по нормам плавности работы передачи, которой соответствует седьмая степень (точная) [1, с.144, таблица 6.3].

С технологической точки зрения нормы плавности могут быть не более чем на одну степени грубее или на две степени точнее нормы кинематической точности. Степень точности по нормам контакта может быть любой: более точной, равной или на одну степень грубее, чем нормы плавности.

Для кинематических (отсчетных) передач наиболее важной является кинематическая точность, она назначается на одну степень точнее, чем нормы плавности и контакта зубьев.

Для силовых передач, работающих при малых и средних скоростях (прокатные станы), степень точности по контакту зубьев должна быть выше, чем по кинематической точности и по плавности (на одну степень). Для среднескоростных (автомобили) и высокоскоростных передач (турбины) степень точности по нормам плавности целесообразно назначать на одну точнее, чем по нормам кинематической точности.

Для передач общего назначения для всех норм точности назначают одинаковую степень точности [1, с.142].

Таким образом назначаем:

-степень кинематической точности - 8;

-степень точности по нормам контакта - 7.

2.3.4 Определим вид сопряжения

Вид с...