Размещено на http://www.allbest.ru/

Эскиз детали «Вал-шестерня»

Качественный анализ детали

Деталь - Вал-шестерня изготавливается из высококачественной легированной конструкционной стали 20ХН3А ГОСТ4543-71. Данная сталь удовлетворительно обрабатывается резанием. Для уменьшения износа поверхностей вала применяется химико-термическая обработка - цементирование на глубину 1,2…1,5 мм с повторным нагревом под закалку, а на шлифованных поверхностях h не менее 0,7 мм. Резьба от цементации предохраняется. Поверхности зубьев, шлицев, шлифованные поверхности должны иметь твердость 59…63 HRC, торцы 54 HRC не менее, сердцевина зубьев 30…45 HRC, остальные обработанные поверхности 47 HRC.

Заготовку можно получить двумя методами: штамповкой на КГШП или поперечно-клиновой прокаткой.

Деталь довольно проста по конструкции и имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций. Форма заготовки приближена к форме детали. Имеется свободный доступ инструмента к обрабатываемым поверхностям.

В конструкции детали заложен принцип единства баз. Технологические базы в течение всего хода технологического процесса остаются неизменными, что позволяет избежать дополнительных погрешностей. В соответствии с этим принципом расставлены размеры на чертеже. Размеры, определяющие нерабочие поверхности детали, имеют более широкие поля допусков и более грубую шероховатость, чем рабочие. К валу предъявляются высокие требования по допуску на радиальное биение 0,019 мм.

Контроль диаметральных размеров осуществляется с помощью скоб, колец, микрометра; линейных размеров - с помощью штангенциркуля, шаблонов, калибра; отверстия - с помощью пробки; шлицев - с помощью шлицевых комплексных, шлицевых поэлементных, прямобочных, шлицевых проходных калибров. Для контроля резьбы применяются комплексные калибры. Шероховатость проверяется профилометром.

Следует отметить, что вал жесткий (l/D = 408/92 = 4,4). Это говорит о том, что имеется возможность увеличения режимов резания.

На валу имеются в наличии поверхности, к которым предъявляются высокие требования по точности (шейки вала, резьбовые поверхности), что ведёт к увеличению трудоемкости и перерасходу средств на изготовление детали в свою очередь к увеличению себестоимости детали, но в свою очередь допускает применение станков нормальной точности.

Нетехнологичными являются следующие элементы: резьба, два сквозных отверстия с пересекающимися осями. При их обработке возможен увод сверла. Следовательно, для их получения необходимо использовать специальное приспособление.

Также нетехнологичными элементами являются зубья; шлицы, которые имеют эвольвентный и прямоугольный профили. С точки зрения механической обработки шлицевые и зубчатые поверхности нетехнологичны, так как операция нарезания зубьев и шлицев со снятием стружки производится в основном малопроизводительными методами.

Вал имеет значительные перепады по диаметру - максимальный 108 мм, минимальный 42 мм. Остальные обрабатываемые поверхности с точки зрения обеспечения точности и шероховатости не представляют технологических трудностей.

Вал подвергается термообработке, что свидетельствует об усложненном технологическом процессе его получения.

Количественный анализ детали

вал шестерня деталь технологичность

Количественная оценка технологичности конструкции может быть осуществлена лишь при использовании соответствующих базовых показателей технологичности. К основным показателям относятся:

1) трудоемкость изготовления детали Т_И, нормо-час

2) технологическая себестоимость детали С_т, руб

С_т = 287781 руб

Необходимость использования дополнительных показателей определяется тем, что на стадии разработки чертежа детали и его согласования с технологом, последний руководствуется, главным образом, техническими критериями, ввиду отсутствия в этот момент данных о трудоемкости и технологической себестоимости проектируемой детали, так как технологический процесс ее изготовления еще не разработан.

При оценке детали на технологичность обязательным являются следующие дополнительные показатели (по методике В.Г. Кононенко):

1. коэффициент унификации конструктивных элементов

К_у.э = Q_у.э / Q_э,

где Q_у.э и Q_э - соответственно число унифицированных конструктивных элементов детали и общее, шт.;

К_у.э = 5/17 = 0,29

2. коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей

К_п.ст = D_o.c / D_м.о,

где D_o.c, D_м.о - соответственно число поверхностей детали, обрабатываемых стандартным инструментом, и всех, подвергаемых механической обработке поверхностей, шт.;

К_п.ст = 32/32 = 1

3. коэффициент обработки поверхностей

К_п.о = 1-D_м.о/D_э,

где D_м.о и D_э соответственно число поверхностей подвергаемых механической обработке и общее число поверхностей, шт.;

К_п.о = 1-32/32 = 0

4. коэффициент использования материала

К_и.м = q/Q

где q, Q - соответственно масса детали и заготовки, кг;

К_и.м= 11,2/16,6= 0,67

масса детали q = 11,2 кг;

5. максимальное значение квалитета обработки IT 6;

6. минимальное значение параметра шероховатости обрабатываемых поверхностей R_а = 0,63 мкм;

Таким образом, проанализировав количественные показатели технологичности для данной детали, следует сказать, что к отрицательным показателям, характеризующим деталь, относятся: коэффициент использования материала, который является ниже среднего (0,67< 0,7). Это говорит о том, что значительная часть материала срезается в стружку, что приводит к снижению технологичности изделия, а также к удорожанию детали.

Коэффициент унификации конструктивных элементов показал, что деталь нетехнологична, так как имеет лишь четверть унифицированных конструктивных элементов.

К положительным показателям, характеризующим деталь, относятся: коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей - все поверхности обрабатываются стандартным инструментом.

Таким образом, проанализировав качественные и количественные показатели технологичности детали «Вал-шестерня», можно сделать вывод, что из-за наличия большого количества нетехнологичных элементов, указанных выше, высоких требований к точности обработки, и необходимости термообработки, данный вал является мало технологичным.

Назначение и условия работы детали в сборочной единицы

Деталь - Вал-шестерня входит в состав раздаточной коробки седельного тягача МАЗ 54326-020.

Деталь - Вал-шестерня, представляет собой вал, на котором выполнены: резьба; шлицы двух видов - прямобочные и с эвольвентным профилем; а также нарезаны зубья и два отверстия с пересекающимися осями.

Данная деталь входит в состав раздаточной коробки. Раздаточная коробка (рисунок 2.1) служит для передачи крутящего момента от коробки переменных передач к переднему ведущему мосту. С ее помощью осуществляется автоматическое или принудительное включение и выключение переднего моста.

Рисунок 2.1 Схема раздаточной коробки

Вал-шестерню устанавливают на шарикоподшипники, которые запрессовывают в корпус раздаточной коробки. На прямобочные шлицы устанавливается соединительный фланец, который служит для присоединения карданного вала привода переднего ведущего моста автомобиля. Неподвижность соединительного фланца в продольном направлении обеспечивается за счет корончатой гайки навинчиваемой на резьбу, нарезаемую на хвостовике вал-шестерни.

Вал-шестерню устанавливают на шарикоподшипники, которые запрессовывают в корпус раздаточной коробки. На прямобочные шлицы устанавливается соединительный фланец, который служит для присоединения карданного вала привода переднего ведущего моста автомобиля. Неподвижность соединительного фланца в продольном направлении обеспечивается за счет корончатой гайки навинчиваемой на резьбу, нарезаемую на хвостовике вал-шестерни.

Вал-шестерня раздаточной коробки находится в постоянном зацеплении с промежуточной шестерней на оси вторичного вала коробки передач. Благодаря этому вал-шестерня раздаточной коробки на всех передачах синхронно подключает в работу передний ведущий мост, когда срабатывает муфта свободного хода.

Вал не только поддерживает нагруженные детали, но и передает вращающие моменты. На валу имеется зубчатый венец, зубья которого: воспринимают ударные и контактные нагрузки, изнашиваются из-за трения, а также воспринимают напряжения от изгиба. Также на валу имеется два вида шлицев, которые работают на смятие, срез и также изнашиваются из-за трения. Исходя из сказанного необходимо подобрать такой материал, который бы воспринимал контактные нагрузки, обладал хорошей износостойкостью, выдерживал нагрузки кручения и изгиба. Поэтому вал-шестерню изготавливают из высококачественной конструкционной стали 20ХН3А ГОСТ 4543-71. Сталь этой марки используется при изготовлении шестерен, валов, втулок, силовых шпилек, болтов, червяков, муфт и другие цементируемых деталей, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающих под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах. Заменителями данной стали являются стали 38ХА, 20ХГР, 20ХГНР, 15Х2ГН2ТА, 20ХНГ. Механические свойства и химический состав стали 20ХН3А представлены в таблицах 2.1 и 2.2.

Таблица 2.1

Механические свойства стали 20ХН3А ГОСТ 4543-71

Размещено на http://www.allbest.ru/

где - предел текучести;

- временное сопротивление разрыву;

- относительное удлинение после разрыва;

- относительное сужении;

КСИ - ударная вязкость.

Таблица 2.2

Химический состав стали 20ХН3А ГОСТ 4543-71, в процентах