Підбір посадок для заданих з’єднань з врахуванням конструкційних особливостей i умов роботи вузла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технічне завдання

1. Складальне креслення заданого вузла на форматі А1 з номерами деталей і позначенням розмірів розмірного ланцюга згідно з таблицею 6, посадками підшипників, шліцьовим і різьбовим з'єднаннями (відповідно до свого варіанта). Номери деталей мають розташовуватись за годинниковою стрілкою і обов'язково по порядку. Невистачаючі розміри деталей призначити, виходячи з конструктивних міркувань.

2. Робочі креслення двох-трьох з'єднаних деталей згідно з таблицею 1 з позначенням усіх розмірів, параметрів шорсткості і допусків форми та розміщення поверхонь.

Таблиця 1

Варіант	12
Номери деталей	1, 5

3. Методом подібності вибрати і обґрунтувати посадки для з'єднань (відповідно до свого варіанта) згідно з таблицею 2.

Таблиця 2 - В міліметрах

Варіант	М
12	М18	10

4. Розрахувати основні параметри: граничні розміри, допуски, зазори і натяги у двох з'єднаннях згідно з таблицею 3. Побудувати поля допусків для цих з'єднань.

Таблиця 3

Варіант	12
З'єднання
З'єднання

5. Розрахувати і визначити посадку з натягом, визначити зусилля запресоване згідно з даними таблиці 4.

Таблиця 4 - В міліметрах

Варіант	Номінальний діаметр з'єднання, , мм	Зовнішній діаметр втулки, , мм	Довжина спряжених поверхонь, , мм	Матеріал втулки і вала	Крутний момент, Мкр, Нм	Шорсткість, мкм
						втулки	вала
12	40	48	28	Сталь 33ХС ГОСТ 1050-55	1300	1,6	1,6

6. Розрахувати виконавчі розміри робочого калібра для контролю вала (отвору) з полем допуску h8 (H9), згідно з таблицею 5. Побудувати схему полів допусків калібра. Виконати креслення робочого калібра з виконавчими розмірами.

Таблиця 5

Варіант	12
Вал (отвір)

7. Розрахунок різьбового з'єднання та проектування різьбових калібрів. Для призначеної посадки різьбового з'єднання розрахувати граничні розміри, допуски розмірів, допуски посадок і зазори. Побудувати схему розміщення полів допусків посадок різьбового з'єднання, а також зробити розрахунки та накреслити поля допусків різьбового калібр-кільця: М18х1-.

8. Зробити аналіз і розрахунок розмірного ланцюга згідно з таблицею 6 і складальним кресленням методом повної взаємозамінності.

Таблиці 6 - В міліметрах

Варіант
12	0,350	20	20	28	30	110

9. Обґрунтувати вибір параметрів шорсткості та допусків форми і розміщення поверхонь.

10. Скласти відомість курсової роботи.

11. Скласти специфікацію.

12. Скласти список використаної літератури.

Календарний план виконання курсової роботи з вств

	Назва етапів курсової роботи	Термін виконання, тиждень
		денна форма
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13	Оформлення технічного завдання і календарного плану Розробка складального креслення Розробка креслень деталей Вибір та обґрунтування посадок Розрахунок основних параметрів двох зєднань Розрахунок посадки з натягом Розрахунок виконавчих розмірів калібра і розробка креслення калібра Розрахунок шліцьового зєднання Розрахунок розмірного ланцюга Обґрунтування вибору параметрів шорсткості та допусків форми і розташування поверхонь Закінчення оформлення складального креслення і креслення деталей Розробка специфікації і відомості курсової роботи Здача розрахунково-обчислювальної частини і комплекту креслень Захист курсової роботи	1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15

Вступ

Прискорення темпів технічного прогресу повязано зі зростанням ролі точності та взаємозамінності в машинобудуванні та приладобудуванні. Якість і ефективність дій машин і приладів, які виробляються знаходиться у прямій залежності від точності їхнього виготовлення та контролю показників якості за допомогою технічних вимірів.

Точність та її контроль служать вихідною точкою найважливішої особливості сукупності виробів - взаємозамінності, що визначає значною мірою техніко-економічний ефект, який ми отримуємо при експлуатації сучасних технічних пристроїв.

В даній галузі широко розвинена стандартизація, головною метою якої є безперервне підвищення якості виробів, їхньої здатності задовольняти потреби народного господарства, які весь час зростають, та нової техніки. Тому комплекс глибоких знань та певних навичок в сфері точності, взаємозамінності, стандартизації та технічних вимірювань тепер є обовязковою необхідною частиною професійної підготовки спеціалістів з машинобудівних, приладобудівних та механічних спеціальностей.

До складу цієї комплексної дисципліни входять такі прошарки знань як: система допусків і посадок, методика їх розрахунку, засоби вимірювань і вимоги до них, взаємозамінність різних елементів машин, стандартизація необхідних величин і конструкторських засобів.

Взаємозамінність це також можливість збірки та заміни при ремонті деталей та складальних одиниць іншими без припасування, при виконанні технічних умов та досягненні заданих параметрів машини.

Стандартизація являє собою встановлення та застосування правил з метою впорядкування діяльності в певній галузі на користь та за участі усіх зацікавлених сторін і, зокрема, для досягнення загальної оптимальної економії при дотриманні умов експлуатації та вимог техніки безпеки.

1. Вибір і обґрунтування посадок

Завдання: за методом подібності обрати посадки, квалітети і степені точності для зєднань М18, d5.

М18 - метрична різьба. Різьбові з'єднання широко використовуються в конструкціях машин, апаратів, приладів, інструментів і пристосувань різних галузей промисловості. Дане різьбове з'єднання болта 15 з валом 12. Номінальні значення діаметрів (зовнішнього, середнього і внутрішнього) і кроку різьби слід визначити за таблицями ГОСТ 24705-81 або СТ СЕВ 182-75 на основні розміри. Вибираємо крок різьби - 1 з посадками .

Вибираємо: М18х1-

d5 - гладке циліндричне з'єднання штифта з ступицею і валом. В даному випадку доцільно використати перехідну посадку в системі отвору [1,с.322…331] - це є найбільш характерний та використовуваний тип перехідних посадок; ймовірність отримання натягів і зазорів в з'єднанні приблизно однакова.

2. Розрахунок основних параметрів двох зєднань

Завдання: визначити граничні розміри, допуски, зазори та натяги для розмірів d1, d4.

1. З'єднання валу з внутрішнім кільцем підшипника - d1=40L6/k6.

Граничні відхилення отвору та валу по СТ СЄВ 144-75:

[2, с.276, таблиця 4.83], [1, с.91, таблиця 1.29]

ES=0 мм EI=-0,010 мм

es=+0,018 мм ei=+0,002 мм

Характеристика посадки: посадка з натягом в системі отвору.

Граничні розміри отвору (внутрішнього кільця підшипника) та валу:

Dmax=Dн+ES=40+0=40,0 мм.

Dmin=Dн+EI=40+(-0,010)=39,99 мм.

dmax=dн+es=40+0,018=40,018 мм.

dmin=dн+ei=40+0,002=40,002 мм.

Допуски валу та отвору:

Td=dmax-dmin=40,018-40,002=0,016 мм.

TD=Dmax-Dmin=40,0-39,99=0,010 мм.

Максимальний натяг:

Nmax=dmax-Dmin=40,018-39,99=0,028 мм.

Мінімальний натяг:

Nmin=dmin-Dmax=40,002-40,0=0,002 мм.

Допуск посадки:

Tn=Nmax-Nmin =0,028-0,002=0,026 мм.

Перевірка: Tn=Td+TD=0,016+0,010=0,026 мм.

0,026 мм.=0,026 мм.

Схема розміщення полів допусків зображена на рисунку 1.

Рисунок 1 - Схема розміщення полів допусків з'єднання 40L6/k6

2. З'єднання втулки з валом -

ES=+0.025 мм; es=+0,008 мм;

EI= 0 мм; ei=-0.008 мм;

Позначення зєднання через граничні відхилення:

Характеристика посадки: посадка перехідна в системі отвору. Схема розташування полів допусків зображена на рисунку 2.

Визначаю граничні розміри деталі

Dmax=dн.с.+ES=40+0.025=40,025 мм;

Dmin= dн.с.+EI=40+0=30мм;

dmax= dн.с.+es=40+0.008=40,008 мм;

dmin= dн.с.+ei=40-0.008=39.992 мм;

Визначаю допуски деталей

TD=Dmax-Dmin=ES-EI=0.025-0=0.025 мм;

Td=dmax-dmin=es-ei=0.008-(-0.008)=0,016 мм;

Визначаю максимальні зазори і натяги

Smax=Dmax-dmin=40.025-39.992=0.033 мм;

Nmax=dmax-Dmin=40.008-40=0.008мм;

Визначаю допуски посадки

ТSN =Smax+Nmax=0,033+0,008=0,041мм;

Перевіряю розрахований допуск на посадку TSN=TD+Td=0,025+0,016=0,041 мм.



Рисунок 2 - Поле допуску втулки з валом

3. Розрахунок посадки з натягом

Варіант	Номінальний діаметр з'єднання, , мм	Зовнішній діаметр втулки, , мм	Довжина спряжених поверхонь, , мм	Матеріал втулки і вала	Крутний момент, Мкр, Нм	Шорсткість, мкм
						втулки	вала
12	40	48	28	Сталь 33ХС ГОСТ 1050-55	1300	1,6	1,6

болт різьба допуск калібр

Рисунок 3 - Розрахункова схема посадки з натягом



Розрахунок посадок з натягом виконується з метою забезпечення необхідну міцність зєднань, тобто відсутність зміщень деталей, що спрягаються. Виходячи з першої умови визначаю мінімальний допустимий натяг Nmin, що необхідний для сприймання та передачі внутрішніх навантажень; виходячи з другої умови визначаю максимальний допустимий натяг Nmax, за якого, як правило, відсутні пластичні деформації.

Мета розрахунку посадок з натягом це:

забезпечення необхідної міцності з'єднання;

забезпечення міцності спряжених деталей.

Умова підбору посадок:

- максимальний натяг Nmax у вибраній посадці повинен бути не більший максимального допустимого натягу Nmax: Nmax[Nmax]

Якщо він буде більший то при з'єднанні деталі зруйнуються.

- мінімальний натяг Nmin у вибраній посадці, з урахуванням можливих коливань діючого навантаження та інших факторів, повинен бути більше мінімального допустимого натягу Nmin: Nmin [Nmin]

Якщо він буде менший, то з'єднання не буде надійним.

Визначаємо необхідний мінімальний питомий тиск на контактних поверхнях з'єднання при мінімальному натязі,

де f - коефіцієнт тертя, взятий із [1, с. 334].

Визначаємо мінімальний розрахунковий натяг: .

Визначаємо коефіцієнти Ляме: , де .

Тоді: 

Значення Е та взято з таблиці [1, с.335].

Визначаємо мінімальний допустимий натяг з врахуванням поправок до .

,

де ш - поправка, яка враховує зминання нерівностей контактуючих поверхонь деталей при утворенні з'єднання,

;

t - поправка, яка враховує різницю робочої температури деталей і температури складання;

t=0, так як температура , тобто температура втулки, вала і складання однакова;

ц - поправка, яка враховує послаблення натягу під дією відцентрових сил;

ц=0, так як розміри деталей незначні і тому невеликі й моменти інерції, що впливають на значення відцентрових сил;

п - поправка, яка компенсує зменшення натягу після можливих розбирань;

визначається дослідним шляхом, або береться з формули:

,

приймаємо п=12,8мкм.

Тоді, .

Визначаємо питомий тиск при максимальному натязі, для цього розраховуємо Р1 і Р2 по формулах і приймаємо менше значення за [Pmax]:



;

Отже приймаємо .

Визначаємо максимальний розрахунковий натяг:

; .

Визначаємо максимальний допустимий натяг:

;

де уд =0,92 визначається з графіка з [1, с. 336].

Підбираємо посадку. Згідно ГОСТ 25347-89(82) [1, с. 153-157], знаючи максимальний і мінімальний натяг, беремо посадку 40 у якої Nmax=81мкм, Nmin=55мкм.

Перевіряємо умови підбору посадки:

Умови виконані. Посадка підібрана правильно.

Визначаємо запас міцності з'єднання і запас міцності деталей. Запас міцності з'єднання для цієї посадки буде: ;

запас міцності деталей буде:.

Згідно теорії ймовірності фактичний запас міцності буде вище, з ймовірністю близько 99,73%. Визначаємо імовірні тобто вірогідні натяги:



; ;

де ;

допуск отвору , допуск валу ;

отже:

;

.

Тоді ймовірний запас міцності буде: ;

тобто .

Для вибору преса необхідної міцності визначаємо необхідне зусилля пресування при складанні деталей:

де fп - коефіцієнт тертя при пресуванні; .

Pmax питомий тиск при максимальному натязі Nmax в посадці:

;

тоді .

4. Розрахунок граничних розмірів калібр-пробки для контролю валу d4

Побудувати схему полів допусків деталі і калібр-пробки. Виконати креслення калібр-пробки з вказівкою виконавчих розмірів і шорсткості.

Згідно з ГОСТ 25347-89 знаходимо граничні відхилення деталі:

ES=+0.025мм

EI=0.000мм

Граничні розміри отвору:

Dmax=DH+ES=40+0,025=40,025 мм

Dmin=DH+EI=40+(0,000)=40,000 мм

Згідно ГОСТ 24851-81 визначаємо допуск і інші параметри калібра. Для інтервалу розмірів 30-40 і сьомого квалітету маємо:

Н=0,004 Z=0,003 Y=0,003 б=0мм.

Виконавчі розміри нового калібр-пробки:

Прохідна сторона:

ПРmax=Dmin+Z+H/2=40,000+0,003+0,004/2=40,005 мм;

ПРmin=Dmin+Z-H/2=40,000+0,003-0,004/2=40,001 мм;

Непрохідна сторона:

НЕmax=Dmax-б+H/2=40,025-0+0,004/2=40,027 мм;

НЕmin=Dmax- б-H/2=40,025-0-0,004/2=40,023 мм;

При експлуатації допустимий найменший розмір калібр-пробки буде:

ПРзн=Dmin-y+ б=40,000-0,003+0=39,997мм;



Рисунок 4 - Схема розміщення полів допусків на виготовлення калібр-пробки для контролю отвору 40H7

Рисунок 5

5. Розрахунок різьбового з'єднання

Таблиця 7 - Вихідні дані до завдання

Параметри	№ варіанту 12
Різьбове з'єднання

Різьбові з'єднання широко використовуються в конструкціях машин, апаратів, приладів, інструментів і пристосувань різних галузей промисловості.

Номінальні значення діаметрів (зовнішнього, середнього і внутрішнього) і кроку різьби слід визначити за таблицями ГОСТ 24705-81 або СТ СЕВ 182-75 на основні розміри. Далі за таблицями ГОСТ 16093-81 або СТ СЕВ 640-77 на допуски в залежності від ступені точності, основного відхилення і кроку різьби необхідно вибрати граничні відхилення діаметрів різьби і підрахувати їх граничні розміри.

Розрахувати різьбове з'єднання М181 - 6H/6g.

- болт М181 - 6g;

- гайка М181 - 6H;

- крок мілкий P=1 мм;

- зовнішній діаметр d(D)=18,000 мм;

- середній діаметр d2(D2)=16,701 мм;

- внутрішній діаметр d1(D1)=15,835 мм;

Таблиця 8 - Граничні відхилення діаметрів різьби болта М181-6g, мкм

d	d2	d1
es	ei	es	ei	es
- 7	- 20	- 7	-20	- 7

Таблиця 9 - Граничні відхилення діаметрів різьби гайки М181-6H, мкм

D	D2	D1
EI	ES	EI	ES	EI
0	+13	0	+13	0

Розрахунок граничних розмірів

- болта:

dMAX = d + es=18,000-0,007=17,993 (мм);

dMIN = d + ei =18,000-0,020=17,080 (мм);

d1 MAX = d1 + es = 15,835 - 0,007 = 15,828 (мм);

d1 MIN = d1 + ei - не нормується;

d2 MAX = d2 + es = 16,701 - 0,007 = 16,694 (мм);

d2 MIN = d2 + ei = 16,701 - 0,020 = 16,681 (мм).

- гайки:

DMAX - не нормується;

DMIN = D + EI = 18,000 + 0 = 18,000 (мм);

D1 MAX = D1 + ES = 15,835 + 0,013 = 15,848 (мм);

D1 MIN = D1 + EI = 15,835 + 0 = 15,835 (мм);

D2 MAX =D2 + ES = 16,701 + 0,475 = 17,176 (мм);

D2 MIN = D2 + EI = 16,701 + 0 = 16,701 (мм).

Допуски:

Td = dMAX - dMIN = 17,993 - 17,080 = 0,913 (мм);

Td2 = d2 MAX - d2 MIN = 16,694 - 16,681 = 0,013 (мм);

TD2 = D2 MAX - D2 MIN = 17,176 - 16,701 = 0,475 (мм);

TD1 = D1 MAX - D1 MIN = 15,848 - 15,835 = 0,013 (мм).

Граничні значення зазорів

- по зовнішньому діаметру:

SMAX - не нормується;

SMIN = DMIN - dMAX = 18,000 - 17,993 = 0,007 (мм);

- по середньому діаметру:

S2 MAX = D2 MAX - d2 MIN = 17,176 - 16,681 = 0,495 (мм);

S2 MIN = D2 MIN - d2 MAX = 16,701 - 16,694 = 0,007 (мм);

- по внутрішньому діаметру:

S1 MAX - не нормується;

S1 MIN = D1 MIN - d1 MAX = 15,835 - 15,828 = 0,007 (мм).

Схема розташування полів допусків приведена на рисунку 5.



Рисунок 6 - Схема розташування полів допусків різьбового з'єднання М18х1-6H/6g

6. Розрахунок розмірного ланцюга

Завдання зробити аналіз розрахунок ланок розмірного ланцюга згідно з заданими даними:

Варіант
12	0,350	20	20	28	30	110

Рисунок 7 - Схема розмірного ланцюга



1. В завданні необхідно визначити розмір замикальної ланки, а також допуски і граничні відхилення складових ланок пятиланкового розмірного ланцюга.

Допуск замикальної ланки ТА=0,350 мм.

Розміри складових ланок: =20мм, = 20мм, = 28 мм, =30 мм, =110 мм.

2 Приймаємо метод повної взаємозамінності та спосіб допусків одного квалітету.

Вирішуємо пряму задачу.

Встановлюємо, що: - збільшуюча ланка, , , , - зменшуючі ланки.

Визначаємо номінальне значення замикальної ланки згідно формули:

Приймаємо для замикальної ланки основне відхилення h, тоді для 2h граничні відхилення будуть: es(A)=0 і ei(A)=-0.215 мм.

Згідно таблиці [2, таблиця 3.3] для розмірів ланок до 120 мм і формул [2, с. 20] для розмірів ланок до 500 мм, визначаємо одиниці допуску:

;

де - середнє арифметичне інтервалу розмірів;

(інт - інтервал розмірів при визначенні допусків згідно ГОСТ 25346-89)

А1 = 20 мм і1 = 1,08 мкм

А2 = 20 мм і2 = 1,08 мкм

А3 = 28 мм і3 = 1,31 мкм

А4 = 30 мм і4 = 1,31 мкм

А5 = 110 мм і5 = 1,85 мкм

Визначаємо кількість одиниць допуску для розмірного ланцюга за формулою:

Згідно таблиці [1, таблиця 1.8], знаходимо, що ця кількість одиниць допуску приблизно відповідає квалітету IT8

За квалітетом IT9 згідно ГОСТ 25346-89, таблиця [1, таблиця 1.8; 5, таблиця 1] визначаємо допуски складових ланок:

ТА1 =43 мкм

ТА2 =43 мкм

ТА3 =52 мкм

ТА4 =52 мкм

ТА5 =74 мкм

Правильність визначення допусків складових ланок перевіряється за допомогою формули, за якою сума допусків складових ланок повинна бути меншою або рівною допуску замикальної ланки:

Визначаємо суму допусків:

,



Сума допусків складових ланок не перевищує допуску замикальної ланки, тобто задача розв'язана правильно.

Визначаємо граничні відхилення для складових ланок. Для цього приймаємо основні відхилення, для збільшуючої ланки Н і для зменшуючих - h:

ланка А1 - 20h9; es(A1) = 0 мм; ei(A1) =-0,043 мм

ланка А2 - 20h9; es(A2) = 0 мм; ei(A2) =-0,043 мм

ланка А3 - 28h9; es(A3) = 0 мм; ei(A3) =-0,052 мм

ланка А4 - 30h9; es(A4) = 0 мм; ei(A4) =-0,052 мм

ланка А5 - 110Н9; ES(A5) =0,074мм EI(A5) = 0 мм.

Для того, щоб сума допусків точно відповідала допуску замикальної ланки, треба визначити допуск однієї із складових ланок, яка може бути зв'язаною або компенсуючою.

Для цього застосовуємо формулу:

Наприклад, допуск для ланки А2 буде:

Якщо тепер підрахувати суму допусків складових ланок, то вона буде дорівнювати допуску замикальної ланки:

Розрахунок розмірного ланцюга методом повної взаємозамінності дає можливість отримувати вузли без попереднього підбору чи підгонки складових ланок, тобто виключає ймовірність браку, але даний спосіб являється одним з найдорожчих.



7. Обґрунтування вибору параметрів шорсткості допусків форми та розташування поверхонь

Відхилення форм і розташування поверхонь утворюються при процесі експлуатації деталей через неточності і деформації верстата. Параметри, що визначають характеристику шорсткості поверхні регламентовано ГОСТ 2789-83. Параметр Ra є переважним. Усі поверхні, на яких не нанесені позначення шорсткості мають шорсткість Ra=12,5. Числові значення параметрів шорсткості наведені в [3, с.344].

Згідно [3, с.340] поверхні валу відносно квалітету точності для шийок валу Ra=2,5.

Числові параметри шорсткості поверхонь калібрів регламентовано ГОСТ 2789-83. Для калібр-пробки вибираю шорсткості Ra=0.04 - для робочих поверхонь, та Ra=3.2 - для невідповідальних поверхонь. Для калібрів Ra не повинен перевищувати 10% допуску калібра.

Графічні символи допусків форми та розташування встановлені ГОСТ 2308-80 і ГОСТ 24642-89, які наведені в [3, с.345]. Числові значення допусків форми та розташування поверхонь встановлені ГОСТ 24643-89. Деякі поверхні на валу мають підвищену геометричну точність.

Приймаю допуск перпендикулярності 72h7 відносно 280h14 бази А не більше 0,02 мм.



Висновок

В даному технічному проекті проведено підбір методом подібності посадок для заданих з'єднань з врахуванням конструкційних особливостей i умов роботи вузла.

Розрахунковим методом пiдiбранi посадки для з'єднань: гладке циліндричне з'єднання штифта з ступицею і валом, різьбового з'єднання М18х1-. Проведено розрахунок різьбового з'єднання: М18х1-, втулки з валом та валу з внутрішнім кільцем підшипника

Для контролю діаметра отвору 40Н7 спроектована калiбр-пробка. Виконано розрахунок розмірного ланцюга методом повної взаємозамiнностi.

Виконаний технічний проект дозволяє обумовлення вибору посадок для різних з'єднань та призначень допусків на їх виготовлення.

Література

1. Допуски і посадки: Справочник/ В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинський. - Л.: Машиностроение, 1982.-Ч.1.

2. Допуски і посадки: Справочник/ В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинський. - Л.: Машиностроение, 1983.-Ч.2.

3. Кирилюк Ю.Е. Допуски и посадки: Справ очник. - К.: Вища школа, 1987.

4. Якушев А.И. и др. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. - М.: Машиностроение, 1987.

5. Богданов В.Н. и др. Справочное руководство по черчению. - М.: Машиностроение, 1989.

6. Подшипники кочення: Сборник.-М.: Издательство стандартов, 1989 - ч.1,2.

7. Козловський Н.С., Ключников В.М. Сборник примеров и задач по курсу “Основы стандартизации, допуски, посадки и технические измерение” - М.: Машиностроение, 1983.

Размещено на Allbest.ru

...