Анализ качества изделия транспортного машиностроения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Реферат

1. Расчет и выбор посадки с натягом зубчатого колеса на вал

1.1 Расчет функциональных натягов

1.2 Выбор стандартной посадки по наибольшему натягу

1.3 Анализ выбранной посадки с натягом

2. Расчет и выбор посадок подшипников качения

3. Выбор основных параметров шпоночного соединения

4. Назначение размеров вала

5. Размерные цепи

5.1 Расчет размерной цепи методом полной взаимозаменяемости

5.2 Расчет размерной цепи вероятностным методом

6. Назначение полей допусков осевых и диаметральных

размеров вала

7. Выбор измерительных средств для контроля сопрягаемых размеров под посадку с натягом

8. Назначение допусков формы и расположения поверхностей вала

9. Назначение параметров шероховатости поверхностей вала

10. Анализ точности резьбового соединения

11. Анализ точности зубчатого колеса

12. Характеристика схемы сертификации и документа о подтверждении соответствия

Библиографический список

Реферат

Курсовая работа содержит 43 страницы текста, 20 рисунков, 19 таблиц и 2 чертежа формата А3.

В курсовой работе приведена оценка технического уровня типовых соединений деталей транспортных машин: гладкие, резьбовые, шпоночные и зубчатые соединения. Установлены требования к отклонениям формы, расположения и шероховатости поверхностей. Назначены отклонения линейных размеров с использованием, в том числе, размерных цепей. Выбраны измерительные средства. Рассмотрены предложенная в варианте задания схема сертификации вала и охарактеризован документ, используемый для подтверждения соответствия.

1. Расчет и выбор посадки с натягом зубчатого колеса на вал

1.1 Расчет функциональных натягов

зубчатое колесо резьбовой измерительный

Рассчитать и выбрать посадку с натягом для соединения зубчатого колеса с валом (рис 1.1.). Исходные данные для расчета представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Исходные данные

Параметры вала и колеса, единицы измерения	Вал	Зубчатое колесо
Длина соединения,мм	L=140
Диаметр соединения (вала и отверстия ступицы), мм	d=D=100
Диаметр впадин зубчатого колеса, мм		d2=180
Модуль упругости, Па	ЕD=Еd = 2.06 · 1011
Предел текучести, Па	ут = 36 · 107
Коэффициент Пуассона	мd =мd = 0,3
Шероховатость поверхности, мкм	Rzd = 5	RzD= 6,3
Частота вращения, об/мин	1000
Крутящий момент, Нм	1500

Рисунок 1.1 - Общий вид вала в сборе (вид сверху):

1 - зубчатое колесо; 2 - вал; 3 - подшипник; 4 - крышка; 5 - сальник; 6 - шпонка; 7 - болт; 8 - шайба; 9 - шкиф; 10 - корпус

Величина удельного контактного эксплуатационного давления определяется при крутящем моменте, Па:



где n - коэффициент запаса прочности,n = 1,5;

- коэффициент трения, = 0,15;

D - номинальный диаметр соединения, м;

L - длина соединения, м.

Рассчитаем коэффициенты Ламэ:

где d₁ - внутренний диаметр вала, м;

d₂ - наружный диаметр втулки или впадин зубчатого колеса, м.

Определим величину наименьшего натяга в соединении, мкм;

Наибольший расчетный натяг определяется по формуле, мкм,

где Р_доп - наибольшее допускаемое давление на поверхности вала или втулки, Па.

На поверхности втулки отсутствуют пластические деформации при

На поверхности вала отсутствуют пластические деформации при

Исходя из того, что на поверхности втулки могут возникать пластические деформации при давлениях, меньших, чем на валу, определяем N_maxрасчс учетом наименьшего допускаемого давления .

Максимальный расчетный натяг

Находим поправку к расчетному натягу на смятие неровностей поверхности детали U_Rz, остальные поправки можно принять равными нулю:

где k - коэффициент, учитывающий высоту смятия неровностей отверстия втулки и вала;(таблица 1.2)

Rz_D,Rz_d - шероховатость поверхности втулки и вала соответственно, мкм;

Таблица 1.2 - Коэффициент учета смятия неровностей

Метод сборки соединения	k
Механическая запрессовка при нормальной температуре	Без смазочного материала	0.25-0.5
	Со смазочным соединением	0.25-0.35
С нагревом охватывающей детали	0.4-0.5
С охлаждением вала	0.6-0.7

С учетом поправки граничные допустимые значения функциональных натягов для выбора посадки будут равны:

Схема расположения полей допусков посадки с натягом в системе отверстия, используемая для выбора стандартной посадки, представлена на рисунке 1.2.

1.2 Выбор стандартной посадки по наибольшему натягу

Исходя из условия, что натяг, обеспечиваемый стандартной посадкой (ГОСТ 25347-82), должен быть меньше функционального:

Определяем по рисунку 1.2 наибольшее допустимое значение верхнего отклонения вала:

Принимаем поле допуска вала 100u8 (es=+178 мкм ei=+124 мкм). На рисунке 1.3 показана схема расположения полей допусков посадки с натягом в системе отверстия для вала u8.

Исходя из выбранного поля допуска вала u8, осуществляем предварительный выбор посадок с натягом в системе отверстия.

Из предварительно выбранных посадок выписываем отклонения отверстия с большим квалитетом

100Н8 : ES= +54,EI=0

и проверяем эту посадку по наименьшему натягу

N_min=ei-ES= мкм > (N_{min ф} = 80 мкм).

Условие выполняется, следовательно, принятая посадка отвечает предъявляемым требованиям.

На рисунке 1.4 приведены эскизы соединения на посадке 100Н8/u8 и деталей соединения с обозначением полей допусков и отклонений.

1.3 Анализ выбранной посадки с натягом

Выполним анализ выбранной посадки ш 100Н8/u8 (таблица1.3) и построим схему расположения полей допусков (рисунок 1.4) сопрягаемых деталей.

Таблица 1.3 - Анализ посадки 100H8/u8

Наименование	Отверстие	Вал
Обозначение поля допуска	100Н8	100u8
Верхнее отклонение, мкм Нижнее отклонение, мкм	ES = +54 EI = 0	es = +178 ei = +124
Наибольший предельный размер, мм Наименьший предельный размер, мм	Dmax = 100,054 Dmin = 100,000	dmax= 100,178 dmin= 100,124
Допуск размера, мм	TD = 0,054	Td = 0,054
Наибольший натяг, мм Наименьший натяг, мм	Nmax = dmax - Dmin = 0,178 Nmin = dmin - Dmax = 0,07
Допуск посадки, мм	TN = TD + Td =Nmax - Nmin =0,108

2. Расчет и выбор посадок подшипников качения

Данные для расчета приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Исходные данные

Параметры подшипника, единица измерения	Значение
Обозначение подшипника	316 (80*170*39)
Класс точночти подшипника	Р5
Диаметр наружного кольца подшипника, мм	d=170
Диаметр внутреннего кольца подшипника, мм	D=80
Ширина кольца подшипника, мм	B=39
Радиус скругления кольца подшипника, мм	r=3.5
Расчетная радиальная реакция опоры, кН	R=24
Перегрузка подшипника, %	150
Осевая нагрузка на опору	Отсутствует

Определим интенсивность нагрузки на посадочные поверхности:

где B₁ - рабочая ширина посадочного места, м:

где B - ширина подшипника, м;

r - радиус скругления колец подшипника, м;

k_p- динамический коэффициент посадки;

F-коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе;

F_A - коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки на опору.

По найденному значению P_Rи условиям задачи принимаем поле допуска посадочной поверхности вала, соединяемой с циркуляционно нагруженным внутренним кольцом по ГОСТ 3325-85. Поле допуска вала - k6.

Поле допуска отверстия в корпусе под наружное местно нагруженное кольцо выбираем в зависимости от перегрузки, типа корпуса и типа подшипника (ГОСТ 3325-85). Поле допуска отверстия в корпусе -Н7. Определяем числовые значения отклонений для этих полей допусков вала и отверстия в корпусе согласно ГОСТ 25347-82:

отклонения вала ш 80 k6 es = +21 мкм;

ei = + 2 мкм;

отклонения отверстия в корпусе ш 170 Н7 ES = + 40 мкм;

EI = 0 мкм.

Числовые значения отклонений для полей допусков подшипников L5 и l5 определяем по ГОСТ 52-2002, ГОСТ Р 52859-2007:

отклонения отверстия внутреннего кольца ш 80 L5ES=0 мкм;

EI= - 9мкм;

отклонения наружного кольца подшипника ш 170 l5 es=0мкм;

ei = - 13мкм;

Посадка внутреннего кольца подшипника на вал - ш 80 L5/ k6 (с натягом).

Посадка наружного кольца в отверстие в корпусе - ш 170 Н7/l5(переходная).

На рисунке 2.1 приведен пример обозначения посадок подшипников качения на сборочных чертежах и полей допусков сопрягаемых деталей.

По найденным значениям отклонений сопрягаемых деталей строим схему расположения полей допусков внутреннего кольца подшипника с валом (рисунок 2.2) и проводим анализ этой посадки (таблица 2.2)

Таблица 2.2 - Анализ посадки ш 80 L5/ k6

Наименование	Отверстие	Вал
Обозначение поля допуска	80 L5	80 k6
Верхнее отклонение, мкм Нижнее отклонение, мкм	ES = 0 EI = - 9	es = +21 ei = + 2
Наибольший предельный размер, мм Наименьший предельный размер, мм	Dmax = 80,000 Dmin = 79,991	dmax= 80,021 dmin= 80,002
Допуск размера, мм	TD = 0,009	Td = 0,019
Наибольший натяг, мм Наименьший натяг, мм	Nmax= dmax - Dmin = 0,03 Nmin=dmin - Dmax = 0,002
Допуск посадки, мм	TN = TD + Td = Nmax - Nmin = 0,028

По найденным значениям отклонений сопрягаемых деталей строим схему расположения полей допусков наружного кольца подшипника и корпуса (рисунок 2.3). Проводим анализ этой посадки (таблица 2.3).

Таблица 2.3 - Анализ посадки ш 170 Н7/l5

Наименование	Отверстие	Вал
Обозначение поля допуска	170 Н7	170l5
Верхнее отклонение, мкм Нижнее отклонение, мкм	ES = +40 EI = 0	es = 0 ei = - 13
Наибольший предельный размер, мм Наименьший предельный размер, мм	Dmax = 170,040 Dmin = 170,000	dmax= 170,000 dmin= 169,987
Допуск размера, мм	TD = 0,04	Td = 0,013
Наибольший зазор, мм Наибольший зазор, мм	Nmax= dmax - Dmin = 0 Smax=Dmax - dmin = 0,053
Допуск посадки, мм	TN = TD + Td = Nmax + Smax =0,053

3. Выбор размеров и посадок шпоночного соединения

Подобрать шпонку для соединения шкива с валом 70 мм. Длина шпонки l= 125 мм. Исходные данные приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Исходные данные

Параметры, единицы измерения	Значения
Диаметр вала, мм	70
Вид шпоночного соединения	свободное

На рисунке 3.1 приведены основные параметры шпоночного соединения с призматической шпонкой.

Рисунок 3.1 - Основные параметры шпоночного соединения

По данным ГОСТ 23360-78 для вала ш70 мм находим сечение шпонки bxh = 20 x 12 мм, глубину пазов вала t₁ = 7,5 мм и втулки t₂ = 4,9 мм и длину шпонки l = 125 мм. Допуски на глубину пазов вала t₁и втулки t₂ определяем также по ГОСТ 23360-78:

t₁ = 7,5^+0,2или d - t₁ = 70 -7,5 = 62,5_-0,2;

t₂ = 4,9^+0,2или d + t₂ = 70 + 4,9 =74,9^+0,2.

Сопряжение шпонки с пазом вала при заданном свободном шпоночном соединении будет осуществляться по посадке 20 Н9/h9,а с пазом втулки 20 D10/h9.

Отклонения на несопрягаемые размеры, которые рекомендует ГОСT23360-78, находим по ГОСТ 25347-82:

на высоту шпонки 12 h11 = 11_-0,110

на длину шпонки 125 h14 = 125_-1,000

на длину паза вала 125 H15 = 125^+1,600

В соответствии с рекомендациями принимаем посадку шкива на вал 125 H15/h14.

На рисунке 3.2 приведен эскиз шпоночного соединения с обозначением посадок и полей допусков размеров вала.

По ГОСТ 25347-82 находим отклонения, соответствующие принятым полям допусков:

для ширины шпонки b_шп = 20 h9: es = 0, ei= - 52 мкм;

для ширины паза вала B_в = 20 Н9: ES = +52, EI = 0 мкм;

для ширины паза втулки B_вт = 20 D10: ES = +149, EI = +65 мкм.

По найденным значениям отклонений чертим схему расположения полей допусков (рисунок 3.3) и проводим анализ этих посадок (см. таблицу 3.2).

По найденным значениям отклонений чертим схему расположения полей допусков (рисунок 3.3) и проводим анализ этих посадок (см. таблицу 3.2)

Таблица 3.2 - Анализ посадки шпонки в паз вала и паз втулки

Параметры	Паз вала	Шпонка	Паз втулки
Обозначение поля допуска	20 Н9	20 h9	20 D10
Верхнее отклонение, мкм Нижнее отклонение, мкм	ES= +52 EI= 0	es = 0 ei = - 52	ES = +149 EI = +65
Наибольший предельный размер, мм Наименьший предельный размер, мм	Bв. max = 20,052 Bв. min = 20,000	bшп. max = 20,000 bшп. min = 19,948	Bвт. max =20,149 Bвт. min =20,065
Допуск размера, мм	TBв= 0,052	Tbшп = 0,052	TBвт= 0,084
Наибольший натяг, мкм	Nmax = 0
		Nmax = -0,065
Наибольший зазор, мкм	Smax = 0,104
		Smax = 0,201
Допуск посадки, мм	TN(S) = 0,104
		TN(S) = 0,136

4. Назначение размеров вала

Исходя из приведенных в задачах диаметральных размеров ступеней вала, назначаем недостающие размеры. Данные сведены в таблице 4.1 и показаны на рисунке 4.1.

Таблица 4.1 - Размеры вала

Диметр ступени, мм	Заданные размеры сопрягаемых деталей, мм	Конструктивно назначенные размеры ступеней вала,мм
ш 80	Ширина подшипника В=39	Ширина ступени 39
ш 100	Ширина зубчатого колеса L = 140	Ширина ступени с учетом места под съемник для левого подшипника 165
-	Буртик - упор для зубчатого колеса	Назначаем: ш 120; ширина 20
-	Ступень для съемника перед правым подшипником	Назначаем: ш 100; ширина 20
ш 80	Ширина подшипника В=39	Ширина ступени 39
-	Ступень под крышку с сальниковым уплотнением	Назначаем: ш 75; ширина 16
ш 70	Ширина шкива b = 160	Ступень под шкив на 5 мм короче 155

Рисунок 4.1 - Эскиз вала с назначенными размерами

5. Размерные цепи

Для нормальной работы редуктора необходимо при обработке вала выдержать размер между опорами под подшипник А_Д = 195h12=195_-0,460 (см рисунок 5.1):

Рисунок 5.1 - Эскиз вала с размерами вдоль оси

Для соблюдения этого размера с заданными отклонениями требуется правильно задать допуски размеров А₁ = 460 мм, А₂ = 216 мм, А₃ = 39 мм, образующих вместе с размером А_Д = 195мм замкнутую размерную цепь.

Схема размерной цепи представлена на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 - Схема размерной цепи

Звенья А₁, А₂,А₃ - составляющие, а звено А_Д - замыкающее.

Производим проверку замкнутости размерной цепи, мм:

где A_j - номинальные размеры составляющих звеньев;

m-1 - общее число составляющих звеньев без замыкающего;

о_j - передаточные отношения составляющих звеньев.

5.1 Расчет размерной цепи методом полной взаимозаменяемости

Метод полной взаимозаменяемости обеспечивает сборку узла без пригонки, сортировки, индивидуального подбора или регулировки - при любом сочетании размеров детали значени размера замыкающего звена не выхлдят за установленные пределы.

В основе расчета методом полной взаимозаменяемости лежит формула:

где - допуск замыкающего звена. В нашем случае ;

о_j - передаточные отношения составляющих звеньев.

- допуски составляющих звеньев.

Принимаем для расчета допусков составляющих звеньев метод равной точности: допуски составляющих звеньев имеют одинаковую точность, то есть один коэффициент точности k_ср:

где - единица допуска составляющих звеньев для размеров до 500 мм;

- единица допуска составляющих звеньев для размеров свыше 500 мм;

где D - среднее геометрическое граничных значений интервала, в который попадает размер составляющего звена, мм:

Тогда

Значения единицы допуска для составляющих звеньев:

По данным ГОСТ 25346-89, ближайшее меньшее значение коэффициент заточности к полученному k_ср =55 будет для 9-го квалитета.

Назначим по ГОСТ 25346-89 допуски составляющих звеньев по 9-му квалитету:

A₁ = 460 мм ТА₁ = 155 мкм;

A₂ = 216мм ТА₂ = 115 мкм.

Звено А₃ выбираем увязывающим.

Сумма допусков составляющих звеньев без увязывающего

что меньше допуска замыкающего звена. Их разница равна допуску увязывающего звена:

Отклонения составляющих звеньев (EsA_j - верхнее, EiA_j - нижнее,EcA_j - среднее) назначаем как отклонения основного отверстия или вала - в тело детали:

для звена А₁ (460JS9) - в минус: EsA₁=77,5; EiA₁= -77,5; EcA₁= 0 мкм;

для звена А₂ (216js9) - в плюс: EsA₂=57,5; EiA₂=-57,5; EcA₁= 0 мкм;

для звена А_Д (195h12) - задано: EsA_Д=0; EiA_Д= -460; EcA_Д= -230 мкм;

Поле допуска увязывающего звена должно располагаться так, чтобы выполнялось равенство

где - среднее отклонение замыкающего звена, мкм;

- среднее отклонение составляющих звеньев, мкм;

- среднее отклонение увязывающего звена, мкм.

Рассчитаем положение середины поля допуска увязывающего звена:

Предельные отклонения увязывающего звена A_увяз будут равны:

Результаты расчетов сводим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Результаты расчета методом полной взаимозаменяемости

Номина-льный размер звена ,мм	Допуск разме-ра , мкм	Верхнее отклонение EsAj,мкм	Нижнее отклонение EiAj,мкм	Середина поля допуска ,мкм	Переда-точное отноше-ние звена	Произ-веде-ние мкм
195h12	460	0	-460	-230
A1=460JS9 A2=216js9	77,5 57,5	77,5 57,5	-77,5 -57,5	0 0	+1 -1	0 0
Aувяз=39	325	+325	135	230	-1	-230

Проверка правильности выполненных расчетов:

где - отклонения составляющих увеличивающих звеньев, мкм;

- отклонения составляющих уменьшающих звеньев, мкм;

5.2 Расчет размерной цепи вероятностным методом

При расчете размерной цепи вероятностны методом учитывается рассеяние размеров и вероятностный характер сочетания разеров деталей при сборке. В этом случае допуск замыкающего звена определяется по формуле, мкм:

где t - коэффициент риска;

- коэффициент относительного рассеяния.

Принимаем для расчета допусков составляющих звеньев метод равной точности. Коэффициент k_ср определяется по формуле:

Числовые значения единиц допуска i_1, i₂, i₃определены в разделе 5.1.

По данным ГОСТ 25346-89 ближайшее меньшее значение коэффициента точности к полученному будет для 10-го квалитета. Он равен 64 (IT10=64i).

Назначаем по ГОСТ 25346-89 допуски составляющих звеньев по 10-му квалитету:

A₁ = 460 мм ТА₁ = 250 мкм;

A₂ = 216мм ТА₂ = 185 мкм.

Звено А₃ выбираем увязывающим.

Сумма квадратов допусков составляющих звеньев без увязывающего

меньше квадрата допуска замыкающего звена: .

Определим допуск увязывающего звена:

Отклонения составляющих звеньев назначаем так же, как и в методе полной взаимозаменяемости - как отклонения основного отверстия или вала - в тело детали:

для звена А₁ (460JS10) - в минус: EsA₁=+125; EiA₁= -125;EcA₁=0мкм;

для звена А₂ (216JS10) - в плюс: EsA₂+92,5; EiA₂=-92,5; EcA₁= 0 мкм.

Рассчитаем положение середины поля допуска увязывающего звена:

Предельные отклонения увязывающего звена будут равны:

Результаты расчета размерной цепи вероятностным методом представим в виде таблицы 5.2.

Таблица 5.2 - Результаты расчета веротностным методом

Номина-льный размер звена ,мм	Допуск разме-ра , мкм	Верхнее отклонение EsAj,мкм	Нижнее отклонение EiAj,мкм	Середина поля допуска ,мкм	Переда-точное отноше-ние звена	Произ-веде-ние мкм
195h12	460	0	-460	-230
A1=460JS10 A2=216JS10	-125 -92,5	+125 +92,5	-125 -92,5	0 0	+1 -1	0 0
Aувяз=39	340	+400	+60	230	-1	-230

Проверка правильности решения:

мкм.

Сравнивая полученные результаты, видим, что вероятностный метод расчета дает увеличение полей допусков составляющих звеньев на 1 квалитет.

В дальнейшем при назначении отклонений используем данные, полученные вероятностным методом расчета.

6. Назначение полей допусков осевых и диаметральных размеров вала

При оформлении рабочего чертежа вала следует учитывать особенности технологии изготовления рассматриваемой детали, сборки и измерения. Осевые размеры валов подобной конструкции формируются за два установа или за две операции. Требуемая точность отдельных диаметральных размеров обеспечивается на соответствующих переходах.

На рисунке 6.1 приведена простановка размеров на рабочем чертеже вала с использованием комбинированного метода.

Рисунок 6.1 - Эскиз вала с указанием полей допусков осевых и диаметральных размеров

Полученные при обработке точности размеров ,216JS10 и 460JS10 обеспечит точность размера 195h12, определяющего качество сборки. Точность этих размеров принята на основе расчета размерной цепи. Так как для обработки левой части вала размер 195h12 не нужен, на чертеже приводим необходимый для обработки свободный размер 165 мм. Для всех свободных размеров отклонения принимаем по «среднему» классу точности ГОСТ 25670-83, что соответствует 14-му квалитету по ГОСТ 25347-82.

Отклонения диаметральных размеров назначаем исходя из результатов расчетов, полученных в задачах 1-3. Так как предельные отклонения следует назначать для всех диаметральных размеров, проставляемых на чертеже, включая не влияющие на качество сборки и несопрягаемые, их также принимаем по «среднему» классу точности ГОСТ 25670-83.

На чертеже это должно быть оговорено общей записью в технических требованиях типа:

Неуказанные отклонения размеров:

отверстий - Н14; валов - h14; остальных - ±IT 14/2.

7. Выбор измерительных средств для контроля сопрягаемых размеров под посадку с натягом

Допускаемые погрешности измерений назначаются в зависимости от допусков и номинальных размеров измеряемых размеров.

Выбрать конкретное измерительное средство в зависимости от измеряемого размера можно по ГОСТ 8.549-86, в зависимости от допуска на изготовление и допускаемой погрешности измерения - по ГОСТ 8.051-81.

Выписываем накладные измерительные средства, рекомендуемые ГОСТ 8.549-86, в таблицу 7.1.

Из этого перечня инструментов выбираем один, ориентируясь на тип производства и наличие инструментов.

Таблица 7.1 - Предельные погрешности средств измерения для контроля вала и их характеристики.

СИ и случаи применения	Условия измерения	Предельная погрешность измерения, мкм
	Вариант использования	Вид контакта	Класс концевых мер	Температурный режим, °С
Накладные средства измерения
Микрометр гладкий МК	Изолирован от рук оператора	-	-	2	5
Скоба индикаторная	Изолирован от рук оператора	любой	4	5	15
Микрометр рычажный МР	Находится в руках оператора	любой	3	5	12

Выбираем, микрометр гладкий МК ГОСТ 6507-90*: цена деления 0,01 мм; диапазон измерений 75 - 100 мм; погрешность измерения 10 мкм; температурный режим - 2°С; закреплен на стойке (изолирован от рук оператора), данные сведены в таблицу 7.2.

Таблица 7.2 - Характеристика выбранного средства и метода измерения

Наименование	ГОСТ	Пределы измерения, мм	Цена деления, мм	Погрешность измерения, мкм	Метод измерения
Микрометр гладкий МК	ГОСТ 6507-90*	75 - 100	0,01	10	Непосредствен. оценки

Для контроля отверстия 100Н8 (допуск 54 мкм) выписываем измерительные средства, рекомендуемые ГОСТ 8.549-86, в таблицу 7.3.

Таблица 7.3 - Предельные погрешности средств измерения для контроля отверстия и их характеристики

СИ и случаи применения	Условия измерения	Предельная погрешность измерения, мкм
	Вариант использования	Используемое перемещение измерительного стержня	Средство установки	Шероховатость поверхности отверстия Ra, мкм	Температурный режим, °С
Накладные средства измерения
Нутро-метр микрометрический	Аттестуется размер собранного нутрометра	13	Аттестуется размер собранного нутрометра	5	5	10
Нутро- метр индикаторный	-	0,1	Концевые меры 1-го класса	0,125	3	6,5
Станковые средства
Микроскоп измерительный универсальный	--	12*	-	-	-	-

Выбираем индикаторный нутрометр НИ ГОСТ 868-72: предел измерения 50 - 100 мм; цена деления 0,01 мм; температурный режим - 2°С; закрепление в руках;(таблица 7.4).

Таблица 7.4 - Характеристика выбранного средства и метода измерения

Наименование	ГОСТ	Пределы измерения, мм	Цена деления, мм	Погрешность измерения, мкм	Метод измерения
Нутрометр индикаторный	ГОСТ 868-82	50 - 100	0,01	15	сравнение с мерой

8. Назначение допусков формы и расположения поверхностей вала

Назначение допусков формы и расположения зависит от конструктивных и технологических требования к элементам вала. В качестве базы для назначения допусков расположения использую поверхности двух шеек вала ш105k6 под подшипники, обозначены на рисунке 8.1. На этом рисунке приведены обозначения отклонений формы и расположения в соответствии с ГОСТ 2.308-79*.

Рисунок 8.1 - обозначение отклонений формы и расположения поверхностей

Допуск торцевого биения буртика вала ТСА для обеспечении норм контакта зубьев в передаче и нормальной работы подшипников рекомендуется принимать равным:

где - допуск на погрешность направления зуба. Для нашего зубчатого колеса со степенью точности изготовления 8-7-6-А (m=7, B=160)согласно ГОСТ 1643-81

- диаметр буртика,

- ширина зубчатого колеса,

Принимаем ТСА=5 мкм.

Допуск радиального биения поверхности вала под сальниковое уплотнение принимаем 0,04 мм при частоте вращения 1000 об/мин.

Сведем выбранные данные в таблицу 8.1.

Таблица 8.2 - Численные значения допусков

Рассматриваемая поверхность	Наименование допуска	Степень точности формы или расположения	Числовое значение допуска, мкм	Знак условного обозначения
ш105k6 - под подшипник	Радиальное биение	5	16
	Круглости		6
	Профиля продольного сечения		6
ш125 - диаметр заплечика	Торцевое биение		40
ш125u8 - под зубчатое колесо	Радиальное биение	7	50
ш145 - диметр буртика	Торцевое биение		5
ш100 - под сальниковое уплотнение	Радиальное биение		40
ш95h9 - под шкив	Радиальное биение	8	60
25Р9 - под шпонку	Симметричность	8	40

9. Назначение параметров шероховатости поверхностей вала

Основные параметры и числовые значения шероховатости регламентированы стандартом ГОСТ 2789-73*.

Числовые значения параметров шероховатости назначаются по связи с допуском размера (формы).

Полученные значения RaиRz округляются до ближайшего меньшего стандартного числа по ГОСТ 2789-73* или в нормативных документах приводится необходимые рекомендации.

Используя приведенные рекомендации рассчитаем или назначим числовые значения параметров шероховатости поверхностей валаи сведем их в таблицу 9.1, учитывая при этом стандартные значения параметров RaиRz (ГОСТ 2789-73*).

На рисунке 9.1 приведены обозначения параметров шероховатости в соответствии с ГОСТ 2.309-79*.

Рисунок 9.1 - Обозначение параметров шероховатости поверхностей вала

Таблица 9.1 - принятые значения параметров шероховатости

Рассматриваемая поверхность	Допуск Т, мкм	Расчетное Значение параметра, мкм, Ra=0,05T	Рекомендуемое нормативными документами значение Ra, мкм	Принятое значение по ГОСТ 2789, мкм	Обозначение по ГОСТ 2.309.79*
ш105k6 - под подшипник	22	1,1	2,5	1
ш125 - диаметр заплечика	-	-	2,5	2,5
ш125u8 - под зубчатое колесо	63	3,15	1,6	1,6
ш145 - диметр буртика	-	-	2,5	2,5
ш100 - под сальниковое уплотнение	-	-	0,4	0,4
ш95h9 - под шкив	87	4,35	-	4
25Р9 - под шпонку	52	2,6	-	2,5

10. Анализ точности резьбового соединения

Проанализируем точность резьбового соединения М70x3-6H/5g6g-16. На рисунке 10.1 приведены эскизы резьбового соединения и отдельных полей допусков деталей соединения.

Рисунок 10.1 - обозначение посадки и полей допусков резьбового соединения

Условное обозначение указывает, что резьба метрическая (угол профиля б=60°), с мелким шагом 3мм, диаметром 70 мм, длиной свинчивания 16 мм.

6H/5g6g - обозначение посадки резьбового соединения;

6Н - поле допуска среднего и внутреннего диаметров резьбы гайки;

5g6g - поле допуска среднего и наружного диаметров резьбы болта;

6, 5, 6 - степени точности, определяющие соответственно допуски диаметров резьбы гайки и болта;

H, g - основные отклонения соответственно диаметров резьбы гайки и болта.

Из ГОСТ 24705-81, 8724-2002 выписываем номинальные размеры наружного D(d), внутреннего D₁ (d₁) и среднегоD₂ (d₂) диаметров резьбы, шага резьбы Р, исходной высоты профиля Н, а также угла профиля б для резьбы с номинальным диаметром 70 и мелким шагом 3:

D=d=70,000; D₁=d₁=66,752; D₂=d₂=68,051; P=3; H=0,8667P=2,600; б=60°.

На рисунке 10.2 показаны основные параметры анализируемой резьбы.

По ГОСТ 16093-2004 устанавливаем предельные отклонения диаметров резьбы, сопрягаемых на посадках с зазором, мкм:

для гайки М70х3-6Н-16:	для болта М70х3-5g6g-16:
ESD=+260; EID=0	esd=-48; eid= - 423
ESD2=+280; EID2=0	esd2= - 48; eid2= - 218
ESD1=+500; EID1=0	esd1= - 48; eid1= - 325

Рисунок 10.2 - профиль и основные размеры метрической резьбы

Предельные размеры и допуски средних диаметров резьбы болта и гайки, мм:

D2max=68,051+0,280=68,331;	d2max=68,051 -0,048=68,003;
D2min=68,051+0=68,051;	d2min=68,051 - 0,218=67,833;
TD2= D2max - D2min=0,280;	Td2= d2max - d2min = 0,170
Для других диаметров резьбы расчет предельных размеров аналогичен. Для внутреннего диаметра:
D1max=66,752+0,500=67,252;	d1max=66,752 - 0,048 = 66,704;
D1min=66,752+0=66,752;	d1min=66,752 -0,325 = 66,427;
TD1= D1max - D1min= 0,500;	Td1= d1max - d1min = 0,277;
Для наружного диаметра:
Dmax=70,000 + 0,260 = 70,260;	dmax = 70,000 - 0,048 = 69,952;
Dmin = 70,000 + 0 = 70,000	dmin = 70,000 - 0,423 = 69,577;
TD = Dmax - Dmin = 0,260	Td = dmax - dmin = 0,375

Отклонения шага и половины угла профиля, влияющие на взаимозаменяемость, учитываются допуском на средний диаметр.

Зазоры в соединении по среднему диаметру, мм:

S_2max = D_2max - d_2min = 68,331 - 67,833 =0,498;

S_2min= D_2min - d_2max = 68,051 - 68,003 =0,048;

Зазоры в соединении по наружному и внутреннему диаметрам, мм:

S_max = D_max - d_min = 70,260 - 69,577 =0,683;

S_min= D_min - d_max = 70,000 - 69,952 =0,048;

S_1max = D_1max - d_1min = 67,252 - 66,427 =0,825;

S_1min= D_1min - d_1max = 66,752 - 66,704 =0,048.

На рисунке 10.3, показано расположение полей допусков диаметров резьбы, предельные размеры и зазоры.

Рисунок 10.3 - схема расположения полей допусков диаметров резьбы для посадки М70х3-6Н/5g6g-16

11. Анализ точности зубчатого колеса

Исходные данные приведены в таблице 11.1.

Таблица 11.1 - Исходные данные

Параметры, единицы измерения	Значение
Точность изготовления зубчатого колеса	8-7-6-А
Модуль, мм	m=7
Число зубьев, шт.	z=43
Ширина венца, мм	B=160

Рассматриваемое зубчатое колесо должно быть изготовлено:

· со степенью точности 8 по нормам кинематической точности;

· со степенью точности 7 по нормам плавности работы;

· со степенью точности 6 по нормам контакта.

Вид сопряжения зубьев зубчатых колес в передаче, характеризующий боковой зазорj_n, установлен «А».

Вид допуска на боковой зазор «а» соответствует виду сопряжения.

Исходя из функционального назначения механизма для зубчатого колеса со степенью точности 8-7-6-А выбираем 4-ый комплекс контроля.

Названия и определения измеряемых показателей и допусков на измеряемые показатели приведены в ГОСТ 1643-81. Результаты работы записываем в виде таблицы 11.2. Числовые значения допусков контролируемых показателей принимаем по ГОСТ 1643-81.

Таблица 11.2 - Значения допусков измеряемых показателей точности зубчатого колеса

Наименование и обозначение по ГОСТ 1643-81	Числовые значения допуска, мкм	Название и тип измерительных приборов
измеряемого показателя точности зубчатого колеса	допуска на измеряемый показатель точности зубчатого колеса
Показатели кинематической точности
Frr - радиальное биение зубчатого венца Fcr - погрешность обката	Fr - допуск на радиальное биение зубчатого венца Fc - допуск на погрешность обката	80 50	Прибор для измерения радиального биения
Показатели плавности работы
fpbr - отклонение шага зацепления fptr - отклонение шага	fpb - предельное отклонение шага зацепления fpt - предельные отклонения шага	±21 ±22	Шагомер шага зацепления Шагомер основного шага
Показатели норм контакта
Fвr - погрешность направления зуба	Fв - допуск на направление зуба	16	Прибор для измерения погрешности направления зуба
Показатели, обеспечивающие боковой зазор передачи
EHr - дополнительное смещение исходного контура	EHs - наименьшее дополнительное смещение исходного контура ТН - допуск на дополнительное смещение исходного контура ЕНi - наибольшее дополнительное смещение исходного контура	- 350 250 - 600	Тангенциальный зубомер

Диаметр окружности выступов определяется по формуле:

где d - делительный диаметр зубчатого колеса,

где m - модуль зуба, m=7 мм;

z - число зубьев, z=43.



Предельные отклонения на диаметр окружности выступов принимаем по h10, т.е. в нашем случае Ш315h10. Радиальное биение поверхности выступов зубчатого колеса с учетом рекомендаций принимаем 0,160 мм.

Предельные отклонения на ширину зубчатого венца принимаем также по h10 (160h10). Допуск торцевого биения поверхности базового торца для обеспечения норм контакта зубьев в передаче и нормальной работы подшипников принимаем равным допуску торцевого биения буртика вала Ш145: ТСА=5 мкм.

Допуск перпендикулярности торцевой поверхности колеса оси его вращения находим по ГОСТ 24643-81: для 315h10 и 9 степени точности TPR=100 мкм.

Параметры шероховатости поверхности Ш125H8 определяется в соответствии с зависимостью параметра Raот допуска размера 125Н8 - Т=63 мкм:

Принимаем шероховатость поверхности Ш125Н8 - Ra=1,6 мкм, а правой торцевой поверхности зубчатого колеса Ra=2,5 мкм, также как и торца буртика Ш145.

Так как степень точности зубчатого колеса 8-7-6-А, то шероховатость поверхности профиля зуба принимаем Ra=0,8 мкм. Шероховатость остальных поверхностей Rz=20 мкм.

На рисунке 11.1 приведен эскиз зубчатого колеса с обозначением полей допусков, отклонений формы и расположения и шероховатости поверхностей.



Рисунок 11.1 - Эскиз зубчатого колеса

12. Характеристика схемы сертификации и документа о подтверждении соответствия

В соответствии с вариантом задания У-9 предложенная схема сертификации 2а предусматривает проведение испытаний типового образца продукции и последующий инспекционный контроль за сертифицированной продукцией путем испытания образца, взятого у продавца, проводимых в аккредитованной испытательной лаборатории, а также анализ состояния производства (таблица 12.1).

Таблица 12.1 - Схема сертификации продукции

№ схемы	Испытания	Проверка производства (системы качества)	Инспекционный контроль сертифицированной продукции
2а	Испытание типа продукции	Анализ состояния производства	Испытание образцов, взятых у продавца

Схема 2а рекомендуется для импортируемой продукции, поставляемой регулярно в течение длительного времени. В этом случае инспекционный контроль проводится по образцам, отобранным из поставленных в РФ партий.

Для рассматриваемого вала испытания должны включать:

· оценку механических свойств материала вала в соответствии с заданным чертежом;

· значения осевых и диаметральных размеров и их отклонений с учетом данных чертежа;

· значения отклонений формы и расположения поверхностей;

· оценку параметров шероховатости поверхности;

· значения параметров резьбового соединения.

Характеристика документа, подтверждающего соответствие (декларация о соответствии, сертификат соответствия), основывается на данных Федерального закона № 184 «О техническом регулировании», введенном в действие в 2003 году, или литературы.

Библиографический список

1. Иванов И.А., Урушев С.В. Основы метрологии, стандартизации, взаимозаменяемости и сертификации : учебное пособие для вузов железнодорожного транспорта. - М. : ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2008. - 287 с.

2. Метрология, стандартизация и сертификация на транспорте: учебник / И.А. Иванов, С.В. Урушев, А.А. Воробьев, Д.П. Кононов. - М. : Издательский центр «Академия», 2009. - 336с.

3. Анухин В.И. Допуски и посадки. Выбор и расчет, указание на чертежах. 3-е изд., переработанное и дополненное. - СПб. : Издательство «Питер», 2004. - 207 с.

4. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. Учебник для вузов/А.И. Якушев, Л.Н. Воронцов, Н.М. Федотов - 6-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1986. - 352 с.

5. Допуски и посадки : справочник в 2 ч. / под ред. В.Д. Мягкова. - 6-е изд.,перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, 1983.

6. Метрология, стандартизация и сертификация : методические указания к курсовой работе на тему «Анализ качества изделия машиностроения» / И.А. Иванов, С.В. Урушев, Д.П. Кононов, В.Г. Кондратенко, Н.Ю. Шадрина. - СПб. : ПГУПС, 2006. - 41 с.

7. Берков В.И. технические измерения (альбом) : учеб. пособие. 3-е изд.,перераб. и доп. - М. : Высш. школа, 1983. - 144 с.

8. Единая система допусков и посадок СЭВ в машиностроении и приборостроении : справочник в 2 т. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство стандартов, 1989. - Т. 2: Контроль деталей. - 208 с.

Размещено на Allbest.ru

...