Нормирование точности параметров деталей машин. Выбор и обоснование посадок соединений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Пермская государственная аграрно-технологический университет

имени академика Д.Н. Прянишникова»

Кафедра «Технического сервиса и ремонта машин»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»

На тему: «Нормирование точности параметров деталей машин. Выбор и обоснование посадок соединений»

Выполнил студент 3 курса

факультета очного обучения

Направления подготовки

35.03.06 Агроинженерия

Некрасов Д.В.

Проверил: к.т.н., доцент Пепеляева Е.В.

Пермь 2019

1. Определение основных элементов гладких цилиндрических соединений

Исходные данные: отверстие Ш вал Ш

1.1 Определить предельные размеры и допуск отверстия и вала

, (1.1)

, (1.2)

, (1.3)

, (1.4)

где , - наибольшие предельные размеры отверстия и вала соответственно, мм;

, - наименьшие предельные размеры отверстия и вала соответственно, мм;

, - номинальные значения отверстия и вала соответственно, мм;

, - верхние предельные отклонения отверстия и вала соответственно, мм;

, - нижние предельные отклонения отверстия и вала соответственно, мм.

Подставив исходные данные в формулы 1.1…1.4, получим:

,

Допуск отверстия и вала определяем по формулам:

, (1.5)

, (1.6)

посадка подшипник цилиндрический зазор

где , - допуск отверстия и вала соответственно, мм.

Подставив исходные данные в формулы 1.5…1.6, получим:

.

1.2 Определить наибольший зазор, наименьший зазор, допуск посадки с зазором

Характер соединения с зазором, так как отверстие больше вала,

, (1.7)

, (1.8)

где - зазор наименьший и наибольший соответственно, мм.

Подставив расчетные данные в формулы 1.7…1.8, получим:

,

Допуск посадки с зазором рассчитываем по формуле:

, (1.9)

где - допуск посадки с зазором, мм.

Подставив расчетные данные в формулу 1.9, получим:

.

Проверка: соответственно .

Проверка сходится, расчет выполнен верно.

1.3 Установить систему, квалитет и посадку соединения.

Посадка выполнена в системе отверстия, так как нижнее предельное отклонение вала EI = 0.

Отверстие выполнено по 7 квалитету IT7, так как величина допуска соответствует Вал выполнен по 6 квалитету IT6, так как величина допуска вала соответствует [4].

Отверстие имеет основное отклонение "H", так как нижнее отклонение EI = 0. Вал имеет основное отклонение "g", так как ближайшим отклонением к нулевой линии является нижнее отклонение ei = -7 мкм [4].

Окончательно получаем посадку: Ш , характер сопряжения с зазором в системе отверстия.

1.4 Установить шероховатость сопрягаемых поверхностей и окончательный вид обработки

Принимаем нормальную точность изготовления детали, допуск формы составляет 60% допуска размера. Допуск формы равен T_ф = 0,6 Т_р .

Минимальные требования к шероховатости поверхности в зависимости от допусков размера и формы для отверстия , для вала [2].

Окончательным методом обработки для поверхности отверстия с пределами шероховатости выбираем чистовое шлифование; для поверхности вала с пределами шероховатости выбираем тонкое обтачивание [2].

2. Выбор посадок для гладких цилиндрических соединений

Заданы соединения: 3 - «стакан подшипника - крышка» d = 100 мм; 5 - «распорная втулка - вал» d = 50 мм; 10 - «фланец-шпонка-вал», чертеж 24.

2.1 «Стакан подшипника - крышка»

2.1.1 Выбрать и обосновать систему посадки соединения и квалитет

Для данного сопряжения принимаем систему отверстия, т.к она экономичнее, а условии для применения системы вала нет.

Условия работы соединения:

1. Перемещение вдоль оси отсутствует;

2. Зазор по условию сборки необходим;

3. Натяг не может быть выполнен по условию сборки;

4. Есть дополнительные крепления (болт).

2.1.2 Определить предельные отклонения размеров деталей соединения получаем зазоры.

0,242 мм

мм

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.1

Таблица 2.1- Предельные отклонения

Поле допуска	Предельные отклонения
	Верхнее, мм	Нижнее, мм
Отверстие,H7	+ 0,035	0
Вал, d9	-0,120	- 0,207

2.1.3 Установить шероховатость сопрягаемых поверхностей и выбрать окончательный вид обработки.

Принимаем нормальную точность изготовления, т.е. Тф = 60% Тр.

Шероховатость отверстия: Ra ? 2,5 мкм

Шероховатость вала: Ra ? 6,3 мкм [2]

Окончательный метод обработки для вала принимаем чистовое растачивание Ra 2,5 мкм - оптимальная шероховатость для данного вида обработки;

Окончательный метод обработки для отверстия принимаем полу чистовое обтачивание, Ra (6,3) мкм - оптимальная шероховатость для данного вида обработки [2].

2.1.4 Выбрать измерительный инструмент.

При выборе должно соблюдаться следующее неравенство:

д ? =?lim, (2.1)

где д - допустимая погрешность измерения, мкм, принимается в зависимости от номинального размера и квалитета изготовления;

?lim - предельная погрешность измерения, мкм.

Выбираем измерительный инструмент для контроля отверстия Ш100H7.

По [4] определяем допустимую погрешность измерения д = 10 мкм. Согласно [6] для контроля отверстия Ш100H7 выбираем нутромер индикаторный с ценой деления отсчётного устройства измерительной головки 0,002 мм, предельная погрешность средства измерения ?lim = 10 мкм. Условие соблюдается 10 ?10 мкм. Марка НИ 154 по ГОСТ 9244-75[7].

Выбираем измерительный инструмент для контроля вала Ш100d9.

По [4] определяем допустимую погрешность измерения д = 20 мкм. Согласно [6] для контроля вала Ш 100d9 выбираем микрометр гладкий с величиной отсчёта 0.01 мм, предельная погрешность средства измерения ?lim = 15 мкм. Условие соблюдается 20>15 мкм. Измерительный инструмент по МК100 ГОСТ 6507 - 78[7].

2.2 «Распорная втулка - вал»

2.2.1 Выбрать и обосновать систему посадки соединения и квалитет

Для данного сопряжения принимаем систему отверстия, т.к она экономичнее, а условии для применения системы вала нет.

Условия работы соединения:

1. Перемещение вдоль оси отсутствует;

2. Зазор по условию сборки необходим;

3. Натяг не может быть выполнен по условию сборки;

4. Дополнительные крепления отсутствуют.

2.2.2 Определить предельные отклонения размеров деталей.

Таблица 2.2 - Предельные отклонения

Поле допуска	Предельные отклонения
	Верхнее, мм	Нижнее, мм
Отверстие,H11	+ 0,160	0
Вал, d11	- 0,080	- 0,240

2.2.3 Установить шероховатость сопрягаемых поверхностей и выбрать окончательный вид обработки.

Принимаем нормальную точность изготовления, т.е. Тф = 60%Тр

Шероховатость отверстия: Ra ? 12,5 мкм

Шероховатость вала: Ra ? 12,5 мкм [2]

Окончательный метод обработки для отверстия принимаем черновое растачивание, Ra (12,5...6,3)мкм - оптимальная шероховатость для данного вида обработки.

Окончательный метод обработки для вала принимаем получистовое обтачивание, Ra (12,5...3,2)мкм - оптимальная шероховатость для данного вида обработки [2].

2.2.4 Выбрать измерительный инструмент

При выборе должно соблюдаться неравенство (2.1). Выбираем измерительный инструмент для контроля отверстия Ш50H11. По [4] определяем допустимую погрешность измерения д = 40 мкм. Согласно [6] для контроля отверстия Ш50H11 выбираем нутромер индикаторный с величиной отсчёта 0.01 мм, предельная погрешность средства измерения ?lim = 15 мкм. Условие соблюдается 40 ?15 мкм. Измерительный инструмент НИ - 154 по ГОСТ 9244 - 75[7].

Выбираем измерительный инструмент для контроля вала Ш50d11.

По [4] определяем допустимую погрешность измерения д = 40 мкм. Согласно [6] для контроля вала Ш50d11 выбираем микрометр гладкий с величиной отсчёта 0.01 мм, при работе обеспечивается изоляция от тепла рук оператора, предельная погрешность средства измерения ?lim = 15 мкм. Условие соблюдается 40? 15 мкм. Измерительный инструмент по [6] МК - 50 ГОСТ 6507 - 78[7].

«Фланец - шпонка - вал»

Выбрать и обосновать систему, квалитет и посадку соединения.

Шпоночные соединения предназначены для соединения с валами зубчатых колес, шкивов, маховиков, муфт и других деталей и служат для передачи крутящих моментов. Выбираем нормальное соединение так как это неподвижное соединение, не требующее частых разборок, не воспринимающее частых ударных реверсивных нагрузок. Его применяют при благоприятных условиях сборки и при массовом производстве. Поля допусков N9 для ширины паза вала, Js9 для паза фланца. Указания по назначению полей допусков на другие размеры деталей шпоночного соединения даны в ГОСТ 23360-78, ГОСТ 24071-80, по которым назначают следующие поля допусков: высота шпонки - по h11, длина шпонки - по h14, длина паза и втулки - по H15, глубина паза вала и втулки назначаются соответственно с высотой шпонки.

Указания по назначению

Исходя из диаметра вала (38 мм), определяем габаритные размеры шпоночного соединения и назначаем поля допусков.

Определить предельные отклонения, соответствующий выбранной посадке.

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.3.

Таблица 2.3- Размерные характеристики деталей шпоночного соединения

Наименование размера	Номинальный размер, мм	Поле допуска	Допуск размера T, мм	Предельные отклонения, мм	Предельные размеры, мм
				верхнее ES(es)	нижнее EI(ei)	max	min
Ширина паза вала	10	N9	0,043	0	-0,043	10,000	9,957
Ширина паза фланца	10	JS9	0,043	+0,0215	-0,0215	10,0215	9,9785
Ширина шпонки	10	h9	0,043	0	-0,043	10,000	9,957
Глубина паза вала	5	-	0,200	+0,200	0	5,200	5,000
Высота шпонки	8	h11	0,090	0	-0,090	8,000	7,910
Глубина паза фланца	3,3	-	0,200	+0,200	0	3,500	3,300
Диаметр фланца	38	H7	0,025	+0,025	0	38,025	38,000
Диаметр вала	38	k6	0,016	+0,018	+0,002	38,018	38,002
Длина шпонки	48	h14	0,740	0	-0,740	48,000	47,260
Длина паза вала	48	H15	1,200	+1,200	0	49,200	48,000

Установить шероховатость сопрягаемых поверхностей и выбрать окончательный вид обработки.

Принимаем нормальную точность изготовления, т.е. Тф = 60%Тр

Шероховатость паза во фланце, паза на валу Ra ? 3,2

Шероховатость по ширине шпонки Ra ? 3,2

Шероховатость по высоте шпонки Ra ? 6,3

Шероховатость фланца Ra ? 1,6

Шероховатость вала Ra ?0,8 [2]

Окончательный метод обработки паза на валу, паза во втулке -фрезерование, концевой фрезой с продольной подачей Ra (1,6...3,2) мкм - оптимальная шероховатость для данного вида обработки.

Окончательный метод обработки по ширине шпонки -шпоночной фрезой с маятниковой подачей, Ra (1,25...3,2) мкм - оптимальная шероховатость для данного вида обработки.

Окончательный метод обработки по высоте шпонки - чистовое торцевое точение, Ra (1,6...6,3) мкм - оптимальная шероховатость для данного вида обработки.

Окончательный метод обработки отверстия фланца - чистовое шлифование, Ra (1,6...0,32) мкм - оптимальная шероховатость для данного вида обработки.

Окончательный метод обработки вала - тонкое обтачивание, Ra (0,8...0,1) мкм - оптимальная шероховатость для данного вида обработки [2].

Выбрать измерительный инструмент.

Для контроля отверстий фланца со шпоночным пазом принимаем гладкий калибр - пробка проходной и непроходной для контроля диаметра отверстия по ГОСТ 24851-81, ГОСТ 24853-81;пазовый калибр проходной и непроходной для контроля ширины паза по ГОСТ 24121-80; калибр - глубиномер проходной и непроходной для контроля глубины шпоночного паза по ГОСТ 24116-80.

Для контроля валов со шпоночным пазом принимаем гладкий калибр - скобу проходной и непроходной для контроля наружного диаметра вала d по ГОСТ 24851-81, ГОСТ 24853-81; пазовый калибр проходной и непроходной для контроля глубины шпоночного паза по ГОСТ 24118-80; калибр - глубиномер проходной и непроходной для контроля глубины шпоночного паза по ГОСТ 24118-80.

Отверстие со шпоночным пазом считается годным, если шпоночный калибр - пробка проходит, а диаметр отверстия втулки, ширина и глубина шпоночного паза не выходят за предельные размеры.

Вал со шпоночным пазом считается годным, если шпоночный калибр - призма проходит, а диаметр вала, ширина и глубина шпоночного паза не выходят за предельные размеры.

3. Расчет и выбор посадок подшипников качения

Задано: подшипник качения 309 черт.24 сопряжения 6, 7

Определить конструктивные размеры подшипника и вид нагружения наружного и внутреннего колец.

Размеры подшипника:

мм - внутренний диаметр подшипника;

мм - наружный диаметр подшипника;

мм - ширина подшипника;

r = 2,5 мм - радиус закругления фаски.

Вид нагружения: внутреннее кольцо подшипника испытывает циркуляционный вид нагружения, так как вращается вместе с валом, посадка с натягом.

Наружное кольцо испытывает местный вид нагружения, так как неподвижно в корпусе, посадка с зазором.

Выбрать, исходя из условий эксплуатации, рекомендуемые посадки наружного и внутреннего колец подшипника.

Соединение корпус - наружное кольцо подшипника.

Посадки колец подшипника качения на вал и в отверстие корпуса принимаем по ГОСТ 3325-85. Выбираем в зависимости от вида нагружения и класса точности подшипников.

Соединение внутреннее кольцо подшипника - вал:

.

Соединение наружное кольцо подшипника - корпус:

.

Определить предельные отклонения посадочных поверхностей вала и отверстия в корпусе, колец подшипника, получаемые зазоры и натяги.

Посадочная поверхность: наружное кольцо подшипника - корпус.

Корпус

EI = 0 мм,

ES = + 0,040 мм,

Наружное кольцо подшипника

es = 0 мм,

ei = - 0,018 мм.

Получаем: .

.

Характер соединения с зазором, так как вал меньше отверстия,

где - зазор наименьший и наибольший соответственно, мм.

Подставив расчетные данные в формулы (1,7) и (1,8), получим:

,

.

Посадочная поверхность: внутреннее кольцо подшипника - вал.

Внутреннее кольцо подшипника

ES = 0 мм,

EI = - 0,018 мм,

Вал

ei = + 0,002 мм,

es = + 0,021 мм,

Получаем: .

.

Характер соединения с натягом, так как вал больше отверстия,

,

Определить шероховатость, допуски, формы и расположение посадочных поверхностей под подшипник.

Шероховатость для отверстия в корпусе

для отверстия: Ra = 2,5 мкм;

для вала: Ra = 1,25 мкм;

для опорных торцов заплечиков, валов и корпусов Ra=2,5 мкм. [2]

Допуски формы и расположения поверхностей для отверстия в корпусе:

Отверстие: Вал:

О = 0,009 мм, О = 0,004 мм,

= = 0,009 мм, = = 0,004 мм,

/О/ = 0,018 мм, /О/ = 0,008 мм,

= 0,054 мм. = 0,016 мм. [2]

4. Расчет допусков размеров входящих в размерную цепь

Задано: замыкающее звено - А_У черт. 24.

Исходя, из условий эксплуатации установить номинальное значение замыкающего звена и его допуск.

Из масштаба чертежа (1:3,125) установлено номинальное значение замыкающего звена и выбрано по ГОСТ 6636-69.

Устанавливаем номинальное значение замыкающего звена:

А _У = 6

Берем допуск замыкающего звена IТ _АУ= 2 мм.

4.1 Составить размерную цепь (провести размерный анализ)

Рисунок 4.1- Схема размерной цепи

А₁-увеличивающее = 60 мм, ширина фланца;

А₂-увеличивающее = 30 мм, ширина втулки сальника;

А₃ - увеличивающее = стандарт = 25 мм, ширина подшипника;

А₄- увеличивающее = 95 мм, ширина распорной втулки;

А₅ - увеличивающее = стандарт = 30 мм, ширина подшипника;

А₆- уменьшающее = 245 длина проточки по валу;

AУ - замыкающее звено.

Проверка правильности составления размерной цепи:

 (4.1)

где: А_ув - увеличивающие звенья размерной цепи, мм.

А_ум - уменьшающие звенья размерной цепи, мм.

А _У = (60+30+25+95+30) - 245 = 5 мм.

Проверка сходится. Размерная цепь составлена верно.

4.2 Провести расчет размерной цепи методом полной взаимозаменяемости (максимум - минимум)

Полагая, что точность определения звеньев одинаковая, решаем прямую задачу способом равных квалитетов.

Для этого определяем коэффициент точности размерной цепи по формуле:

, (4.2)

Где - допуск замыкающего звена, мкм.

- допуск известных звеньев, мкм.

- единица допуска неизвестных звеньев, мкм.

=1,86

=1,31

=2,17

=2,89

Подставив исходные данные в формулу получим;



Принимаем IT=12, .

Назначаем допуск составляющих звеньев по 12 квалитету [4].

ТА₁=0,250 мм.

ТА₂=0,210 мм.

ТА₄=0,350 мм.

ТА₆=0,460 мм.

Предельные отклонения на составляющие звенья назначаем TA_i/2, так как у нас все размеры линейные.

Определяем правильность назначения допусков на составляющие размеры:

(4.3)

Подставим расчетные данные в формулу 4.3

250+210+350+460+100+100=1470 мкм, что не соответствует заданному допуску (2000).

Проводим отладку размерной цепи, назначаем корректирующее звено. Если сумму допусков составляющих звеньев надо увеличить, то принимаем корректирующим звеном труднообрабатываемое звено.

Выберем в качестве корректирующего звена А₆=300 мм, уменьшающее, обозначаем и решаем систему уравнений:

а) Определение нижнего предельного отклонения размера корректирующего звена:

(4.4)

б) Определение верхнего отклонения размера корректирующего звена:

(4.5)

Определяем предельные отклонения корректирующего звена:

1000= 0-(0+Y)

Y=-1000мкм

-1000=(-250-210-350-100-120)-(0+X)

-1000= -1010-X

X= -1-мкм

А₄=

Проверяем правильность назначения предельных отклонений:

ТА_У=990+250+210+350+100+100=2000 мкм

Расчет правильный. Результаты расчетов сводим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1Результаты решения размерной цепи

Наименование размера	Номинальный размер	Обозначение размера	Квалитет	Допуск размера	Поле допуска	Предельные отклонения, мм	Предельные размеры, мм
				Значение	Примечание		верхн. ES (es)	нижн. EI (ei)	max	min
Замыкающее	5	АУ	-	2000	изв.	-	+1,000	-1,000	5,000	3,000
Составляющие	Уменьшающие	245	А6	-	0,780	-	кор.	-0,010	-1,000	244,990	244,000
	Увеличивающие	60 30 25 95 30	А1 А2 А3 А4 А5	12 12 12	0,250 0,210 0,100 0,350 0,100	- - изв. - изв.	h12 h12 - h12 -	0 0 0 0 0	-0,250 -0,210 -0,100 -0,350 -0,100	60,000 30,000 25,000 95,000 30,000	59,750 29,790 24,900 94,650 29,900

Литература

1. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т. 2. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979. - 559 с., ил.

2. Белкин И. М. Допуски и посадки (Основные нормы взаимозаменяемости): Учеб. Пособие для студентов машиностроительных специальностей высших технических заведений. - М.: Машиностроение, 1993 - 528с.: ил.

3. Допуски и посадки: Справочник в 2-х ч. Ч. 1/Под ред. В. Д. Мягкова. - 5-е изд. перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1978 - 544 с., ил.

4. Методическое пособие и задания для курсовой работы / авт. Ю.Е. Куимов, Е.В. Пепеляева ФГБОУ ВПО «Пермская ГСХА». - Пермь: Изд-во: ФБГОУ ВПО «Пермская ГСХА», 2013. - 64 с.; 100 экз.

5. Серый И. С. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1987. - 367с.: ил. Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).

6. Сушкевич М.И. Контроль при ремонте сельскохозяйственной техники: учебное пособие / М. В. Сушкевич - М. Агропромиздат, 1988. - 253с.

7. «Единая система допусков и посадок» СЭВ в машиностроении и приборостроении: справочник в 2 - х томах, 1989 г, 2 том.

Размещено на Allbest.ru

...