Нормирование точности типовых соединений и их деталей

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Взаимозаменяемостью изделий, их частей или других видов продукции называют их свойство равноценно заменять при использовании любой из множества экземпляров изделий, их частей или иной продукции другим однотипным экземпляром. Взаимозаменяемость может быть полной, неполной и групповой с применением регулирования и пригонки при сборке узлов и агрегатов машин. Наиболее широко применяют полную взаимозаменяемость.

Взаимозаменяемость базируется на стандартизации, главной задачей которой является создание системы нормативно-технической документации-стандарта, разрабатываемого на основе достижений отечественной и зарубежной науки, техники, технологий и передового опыта и предусматривающей решения, оптимальные для экономического и социального развития страны.

В данной курсовой работе выполнили нормирование точности типовых соединений и их деталей.



1. РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДОК ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

1.1 Выбор посадок методом аналогии

Выбор посадки для деталей 13 и 10

Для соединения болта 13 с втулкой 10, исходя из условий работы узла методом аналогий, выбираем посадку с зазором 16H7/g6. Эта посадка обеспечит легкую сборку, достаточно высокую точность центрирования. Посадка назначена в системе отверстия.

Назначаем численные значения предельных отклонений на отверстие 16Н7, верхнее предельное отклонение ES = +0,018 мм, нижнее предельное отклонение EI = 0, на болт 16g6 верхнее предельное отклонение es = -0,006 мм, нижнее предельное отклонение ei = -0,017 мм.

Рассчитываем предельные размеры для отверстия и вала, максимальный и минимальный зазор соединения 16H7/g6.

Номинальный диаметр соединения D=16мм.

Предельные размеры и поле допуска отверстия:

Dmax=D+ES=16.000+0.018=16.018мм;

Dmin=D+EI=16.000+0=16.000мм;

TD=Dmax-Dmin=16.018-16.000=0.018мм.

Предельные размеры и поле допуска вала:

dmax=D+es=16.000-0.006=15.994мм;

dmin=D+ei=16.000-0.017=15.983мм;

Td=dmax-dmin=15.994-15.983=0.011мм

Предельные зазоры соединения:

Smax=Dmax-dmin=16.018-15.983=0.035мм;

Smin=Dmin-dmax=16.000-15.994=0.006мм;

Допуск посадки с зазором:

Sm=(Smax-Smin)/2=(0.035-0.006)/2=0.015;

TS=TD+Td=0.018+0.011=0.029.

Схема полей допусков посадки вала 13 и втулки 10 представлена на листе 1 графической части работы.

Выбор посадки для деталей 10 и 11

Для соединения втулки 10 и зубчатого колеса 11, исходя из условий работы узла, методом аналогий выбираем переходную посадку, с преимущественным натягом, в системе отверстия 25H7/n6. Эта посадка обеспечивает довольно точное центрирование, натяг необходимый для неподвижности соединения тонкостенной втулки и зубчатого колеса и условия достаточной простоты сборки.

Численные значения предельных отклонений: ES=+0.021мм; EI=0мм; es=+0.028мм; ei=+0.015мм.

Номинальный диаметр соединения D=25мм.

Предельные размеры и поле допуска отверстия:

Dmax=D+ES=25+0.021=25.021мм;

Dmin=D+EI=25+0=25.000мм;

TD=Dmax-Dmin=25.021-25.000=0.021мм.

Предельные размеры и поле допуска вала:

dmax=D+es=25+0.028=25.028мм;

dmin=D+ei=25+0.015=25.015мм;

Td=dmax-dmin=25.028-25.015=0.013мм.

Допуски посадки:

Smax=Dmax-dmin=25.021-25.015=0.006мм;

Nmax=Dmin-dmax=25.000-25.0.28=0.028мм;

TN=TD+Td=0.021+0.013=0.034мм.

Схема полей допусков для деталей 10 и 11 представлена на листе 1 графической части работы.

Выбор посадки для деталей 5 и 18

Для точного центрирования крышки 5 в корпусе 18, учитывая, что крышка крепится к корпусу болтами и необходимость легкой сборки-разборки соединения, выбираем методом аналогий переходную посадку с преимущественным зазором, в системе отверстий, 140H7/js6.

Численные значения предельных отклонений: ES=+0.040мм; EI=0мм; es=+0.0125мм; ei=-0.0125мм.

Номинальный диаметр соединения D=140мм.

Предельные размеры и поле допуска отверстия:

Dmax=D+ES=140+0.040=140.040мм;

Dmin=D+EI=140+0=140мм;

TD=Dmax-Dmin=140.040-140=0.040мм.

Предельные размеры и поле допуска вала:

dmax=D+es=140+0.0125=140.0125мм;

dmin=D+ei=140-0.0125=139.9875мм;

Td=dmax-dmin=140.0125-139.9875=0.025мм.

Допуски посадки:

Smax=Dmax-dmin=140.040-139.09875=0.94125мм;

Nmax=Dmin-dmax=140-140.0125=0.0125мм;

TN=TD+Td=0.040+0.025=0.065мм.

Схема полей допусков для крышки 5 и корпуса 18 представлена на листе 1 графической части работы.

соединение поверхность чертеж деталь

1.2 Расчет и выбор посадки с натягом

В заданном варианте задания 1.3. необходимо рассчитать величины наибольшего и наименьшего функциональных натягов и по ним выбрать наибольший и наименьший табличные натяги стандартной или комбинированной посадки, обеспечив при этом надежность соединения.

Исходные данные:

-номинальный диаметр D=40 мм;

-диаметр отверстия полого вала d1=20 мм;

-наружный диаметр втулки d2=100 мм;

-длина соединения L=50 мм;

-материал втулки - бронза;

-материал вала - сталь 30;

-шероховатость втулки Rz1=6 мкм;

-шероховатость вала Rz2=5 мкм;

-воспринимаемая нагрузка М=300 Н*м;

-метод сборки - Механическая запрессовка без смазки;

-коэффициент Пуассона =0,3 (для Сталь-30);

-модуль продольной упругости Е.=2,1*105МПа (для Сталь-30);

-коэффициент трения f=0,14;

-предел текучести т=310МПа (для Сталь-30);

-коэффициент, учитывающий величину смятия k=0,45.

Определим коэффициенты жесткости:

,

.

Находим минимальный расчетный натяг до действия минимальной осевой силы и крутящего момента:

.

Из условия прочности соединения определим Рдоп:

для втулки:,

для вала: .

Максимальный натяг определяем по Р2доп ( так как Р1доп>Р2доп ):

.

Определяем функциональные натяги с учетом поправок. Исходя из условия задачи Ut=Uц=0. Рассчитаем поправку на снятие неровностей.

,

,

где Uуд - поправка, учитывающая давление у торцов охватывающей детали; Ut - поправка, учитывающая раб. Температуру при сборке; Uц - поправка, учитывающая ослабление давления сопрягаемых поверхностей при воздействии центробежных;U - поправка, учитывающая смятие неровностей; k - коэффициент снятия неровностей соприкасаемых поверхностей, Rz - высота неровностей.

Отсюда:

,

.

Проверим полученные расчеты на ЭВМ, приведены в приложении.

Подберем (по таблице) посадку H7/u6 и проверим ее, что бы она удовлетворяла следующим условиям:

NminT>Nminf 0,032>0,025;

NmaxT<Nmaxf 0,076<0,081;

Nзэ>0,2*TNF 0,025>0,012;

Nзс<Nзэ 0,005<0,025.

Построим поля допусков определенной нами посадки (рис 1.).



Рис. 1 - Поля допусков посадки H7/u6

Предельные размеры отверстия:

Dmax=D+ES=40+0.016=40.016мм;

Dmin=D+EI=40+0=40мм;

TD=Dmax-Dmin=40.016-40=0.016мм.

Предельные размеры вала:

dmax=D+es=40+0.084=40.084мм;

dmin=D+ei=40+0.068=40.068мм;

Td=dmax-dmin=40.084-40.068=0.016мм.

Предельные зазоры соединения:

NmaxT=dmax-Dmin=40.084-40=0.084мм;

NminT=dmin-Dmax=40.068-40.40.016=0.052мм.

1.3 Расчет и выбор посадок подшипника качения

Исходные данные:

-номер подшипника 6-308;

-радиальная нагрузка R=1500 Н;

-перегрузка 100%;

-вращающееся кольцо - наружное;

-наружный диаметр наружного кольца D=90мм;

-внутренний диаметр внутреннего кольца d=40мм;

-ширина подшипника B=23мм;

-радиус монтажной фаски r=1,5мм;

-ширина кольца h=4,5мм.

Определяем вид нагружения колец подшипника: наружное кольцо имеет циркулярное нагружение; внутреннее кольцо имеет местное нагружение.

Определяем интенсивность радиальной нагрузки:

,

где: k1 - коэффициент, зависящий от характера нагрузки (при перегрузке 100% он равен k1=1); k2 - коэффициент учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе (при D/Dкорп.=0,4 он равен k2=1); k3 - коэффициент учитывающий неравномерность распределения радиальной нагрузки R.

Для циркулярно нагруженного кольца подшипника выбираем переходную посадку с преимущественным зазором 90К7/l6. Выбираем для местно нагруженного кольца подшипника переходную посадку с преимущественным натягом 40L6/h6.

Определим допуски формы посадочных поверхностей под подшипник на валу: отклонение круглости ограничено допуском 4мкм, профиля продольного сечения - 4мкм; на отверстие в корпусе: отклонение округлости - 9мкм, профиля продольного сечения - 9мкм. Допускаемое торцевое биение заплечиков примим для вала - 16мкм, для отверстия - 35мкм. Шероховатости посадочных поверхностей на валу Ra=0.4мкм, в отверстии Ra=0.8мкм, для опорных заплечиков на валу Ra=0.8мкм, в отверстии Ra=0.8мкм.

На листе №1 графической работы вычерчиваем подшипниковый узел, строим схемы полей допусков посадок подшипника на вал и в корпус. Так же выполняем рабочие чертежи вала и корпуса, сопрягаемых с подшипником, и расставляем требования к точности размеров, формы, расположения и шероховатости поверхностей.

2. ВЫБОР СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ

Необходимо выбрать универсальное измерительное средство для измерения 16g6 детали 13 (см. рабочий чертеж на листе №1 графической части работы). Это гладкая цилиндрическая поверхность, имеющая допуск размера JT=11 мкм, на которую устанавливается втулка. Определяем предельно-допустимую погрешность, она составила = 3мкм. Выбираем такой измерительный инструмент, погрешность измерения которого не превышает допустимого для данного диаметра. Этому условию соответствует микрометр рычажный (МР и МРИ) при настройке на 0 концевым мерам длины и использовании отсчета на делениях шкалы. Вид контакта: плоскостный или линейчатый. Класс применяемых концевых мер - 2. Использование: при работе прибор находится в стойке или обеспечивается надежная теплоизоляция от рук оператора. Метрологическая характеристика прибора приведена в таблице 1.

Таблица 1 - Метрологическая характеристика микрометра

Наименование прибора	Диапазон измерений, мм	Диапазон показаний, мм	Цена деления, мм	Погрешность прибора, мм	Темпер.реж.оС для диапазона размеров, мм
Микрометр рычажный (МР)	0-100	0,1	0,002	0,002	5



3. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ РАЗМЕРОВ, ФОРМЫ, РАСПОЛОЖЕНИЯ И ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

3.1 Определение требований к точности размеров, формы, расположения и шероховатости поверхностей на рабочем чертеже детали 13

Необходимо выполнить чертеж вала 13 и назначить требования к точности линейных размеров, расположения, формы и шероховатости его поверхностей.

Вал является типовой деталью и служит для передачи вращения от вала 1 к валу 20.

- Назначаем требования к точности линейных размеров вала.

Соединение вала 13 и тонкостенной втулки 10 рассмотрено в п/п 1.1.1. Для соединения вала 13 и кулисы 15 выбираем посадку в системе отверстий с гарантированным зазором S=0, H7/h6. Эта посадка обеспечивает достаточную легкость сборки-разборки и высокую точность центрирования.

-Назначаем требования к точности взаимного расположения поверхностей вала.

Вал находится в двух отверстиях, которые требуют высокой точности расположения относительно друг друга. Исходя, из этого назначим по ГОСТ 24643-81 радиальное биение двух поверхностей 12 и 16 мм, которые соприкасаются с тонкостенной втулкой 10 и кулисой 15.

Согласно ГОСТ 3325-85 торцы заплечиков вала должны иметь правильную геометрическую форму и быть перпендикулярны оси посадочных поверхностей. Допуск торцового биения заплечиков вала относительно оси центров 12-0,011мм равен 0,008 мм,16мм равен 0,01 мм.

-Назначаем требования к точности формы поверхностей вала.

16 мм является посадочной поверхностью для подшипника скольжения, следовательно, эта поверхность должна иметь правильную геометрическую форму. В соответствии с ГОСТ 24643-81 для 6 степени точности вала 16 мм назначаем отклонение от круглости и отклонение профиля продольного сечения.

-Назначаем требования к шероховатости поверхностей вала.

Требования к шероховатости поверхности вала назначаем по ГОСТ 2789-73 в зависимости от квалитета поверхности. Общие требования шероховатости поверхностей назначаем для 14 квалитета, оно не должно превышать Ra=6,3мкм.

На чертеже вынесем 2 вида в увеличенном масштабе для обозначения мелких размеров детали. Для обеспечения легкой сборки назначим две фаски на поверхностях 12 мм и 16 мм.

-Установленные требования к точности вала проставлены на его чертеже (см. лист 1 графической части работы).

3.2 Зависимый допуск

Зависимый допуск - это допуск, числовое значение которого переменно для различных деталей, изготовляемых по данному чертежу, и зависит от действительных размеров либо номеруемого и базового элементов вместе, либо только номеруемого, либо только базового элемента. Зависимые допуски расположения назначаются только для элементов, относящихся к отверстиям или валам, и при нормировании таких характеристик, как позиционный допуск, соосность, симметричность, пересечение осей, перпендикулярность осей или оси и плоскости.

В данном примере мы разберем зависимость позиционного допуска от действительного размера паза.

Расчет зависимого допуска 15Н8(+0,028). Lmin=15.000мм, Lmax=15.028мм.

Tm=Tmin+Tдоп,

где: Tmin= 0,1мм - минимальное значение допуска указанное на чертеже; Тдоп= 0,028мм - величина, на которую допуск можно расширить.

При Lдейств = Lmin Тm=0,1,

при Lдейств = Lmax Tm=0.127.

На листе №1 графической части работы показан график зависимости позиционного допуска от действительного размера паза.



4. ВЫБОР ДОПУСКОВ И ПОСАДОК СЛОЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

4.1 Выбор посадок для шпоночного соединения

Исходные данные:

-диаметр вала D=40мм;

-назначение - общее машиностроение;

-конструкция шпонки - сегментная.

Выбор посадок:

Выбираем геометрические параметры соединения вала со втулкой с помощью шпоночного соединения для заданного диаметра вала 40мм согласно ГОСТ 23360-78.

-ширина сечения шпонки b=10мм;

-высота сечения шпонки h=13мм;

-диаметр окружности шпонки 32мм;

-размер фасок шпонки 0,3х45о;

-глубина паза вала t1=10мм;

-глубина паза втулки t2=3,3мм.

Назначаем посадки для диаметра 40 и на шпоночное соединение с учетом производственного назначения, общее машиностроение. Согласно установленных посадок находим предельные отклонения: шпонка и паз на валу - 10; шпонка и паз во втулке - 10;40.

На рис. 2. показаны схемы полей допусков данных соединений.



Рис. 2 - Схемы полей допусков шпоночного соединения

Вычерчиваем на листе №2 графической работы поперечное сечение шпоночного соединения в сборе, а так же отдельно сечения паза, вала и шпонки. На основании расчетов изображаем схемы полей допусков соединений шпонка - паз на валу, шпонка - паз на втулке.

Выбор метода центрирования и посадки для шлицевого соединения.

Исходные данные:

-внутренний диаметр d-18мм;

-серия - тяжелая;

-характер соединения - не подвижный;

-наличие термообработки втулки - не каленая;

-точность центрирования - высокая.

Определяем геометрические параметры шлицевого соединения тяжелой серии для вала 16:

-число зубьев Z=10;

-наружный диаметр D=20мм;

-ширина паза втулки b=2,5мм.

Определяем способ центрирования, а именно при невысокой твердости втулки и высокой точности центрирования рекомендуется центрирование по наружному диаметру D. Назначаем посадки для неподвижного шлицевого прямобочного соединения с центрированием по наружному диаметру, учитывая высокие требования к точности центрирования:

D - 10х16H11x20H7/js6x2,5F8/js7.

На рис. 3. и 4. показаны схемы полей допусков для сопряжения по наружному диаметру D и по боковым поверхностям зубьев.

Рис. 3 - Схема полей допусков для наружного диаметра D

Рис. 4 - Схемы полей допусков для боковых поверхностей зубьев

Вычерчиваем на листе №2 графической работы сечения шлицевого соединения, шлицевого вала и втулки. Изображаем схемы полей допусков шлицевого соединения наружного диаметра D и боковой поверхности b.

4.2 Построение схемы полей допусков резьбы

Исходные данные:

-тип резьбового соединения - метрическая;

-шаг резьбы Р = 3,5мм;

-номинальный диаметр наружной (внутренней) резьбы d(D) = 33мм;

-точность изготовления резьбы - 5H6H/4jh.

На основании исходных данных имеем обозначение резьбы: М33х3,5-5H6H/4jh.

В обозначении полей допусков посадок по ГОСТ 10093-81 указано: 5Н - поле допуска резьбы (гайки) по среднему диаметру D2 с основным отклонением Н, 6Н - поле допуска резьбы (гайки) по внутреннему диаметру D1 с основным отклонением Н, 4jh - поле допуска наружной резьбы (болта) по среднему диаметру d2 с основным отклонением jh, поле допуска наружной резьбы (болта) по наружному диаметру d в обозначении не указывается и принимается равным 6g, поле допуска резьбы (гайки) по наружному диаметру ГОСТом не ограничивается.

Определяем геометрические параметры резьбы:

-угол профиля метрической резьбы =60о;

-средний диаметр наружной (внутренней) резьбы d2 = D2 = 30,727 мм;

-внутренний диаметр наружной (внутренней) резьбы d1 = D1 = 29,211 мм.

По обозначению посадки устанавливаем 5H6H/4jh - посадка переходная.

Выписываем предельные отклонения для среднего диаметра резьбового соединения d2 = D2 = 30,727. Выписываем предельные отклонения для наружного диаметра наружной резьбы (болта) d = 33 6g( ). Выписываем предельные отклонения для внутреннего диаметра внутренней резьбы (гайки) D1 = 29,211 6Н(+0,280).

Вычерчиваем на листе №1 графической работы схему полей допусков резьбового соединения.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч./В. Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. - 6-е. изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1982.

2. Белкин И.М. Допуски и посадки (Основные нормы взаимозаменяемости): Учеб. пособие для студентов машиностроительных специальностей высших технических заведений. - М.: Машиностроение, 1992 - 528с.

3. Джавахия Ж.К., Муслина Г.Р. Выбор посадок для гладких соединений деталей машин и приборов методом аналогий: Методич. указания Ульяновск УлГТУ, 1985.-37с.

4. Курсовое проектирование по взаимозаменяемости, стандартизации и техническим измерениям: Методические указания / Сост. Ж.К. Джавахия, Н.И. Веткасов. - Ульяновск: УлПИ, 1991.-54с.

5. Расчет и выбор посадок с натягом с применением ЭВМ: Методические указания / Ж.К. Джавахия, Е.А. Карев, Г.Р. Муслина. - Ульяновск УлПИ, 1988. 20с.

6. Правиков Ю.М., Муслина Г.Р. Нормирование отклонений формы, расположения и шероховатости поверхностей деталей машин: Учебное пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. - Ульяновск: УлГТУ, 2002.-100с.

Размещено на Allbest.ru

...