3. Расчет обЪема и веса детали

На рисунке 1 приведена схема разбивки детали на элементарные объемы. Объем детали будет равен алгебраической сумме элементарных объемов.

Рисунок 1 – Схема разбивки детали на элементарные объемы

Рассмотрим элемент, объем которого мы можем найти по формуле (1)

V_Ι = V₁-V_А-V_В- V_С-V_Д-V_Е-V_Ж V_З , (1)

где объем V₁ - объем полого цилиндра:

V_{пол. цил.} = 0,785 ∙ h ∙ (D² – d²), (2)

V₁=0,785∙ 34 ∙ (192,776² – 97²)=740743,22 мм³

объем V_А – объем четверти тора:

V_А=2,47r²(D-0,848r), (3)

V_А=2,47∙10²((97+20)-0,848∙10)=26804,44мм³

объем V_В - объем четверти тора:

V_В=2,47r²(D+0,848r), (4)

V_В=2,47∙10²((172-20)+0,848∙10)=39638,56мм³

объем V_С – объем полового цилиндра, находим по формуле (2)

V_С=0,785∙10²(152²-117²)= 73907,75 мм³

объем V_Д – объем восьми отверстий, имеющих форму цилиндра:

V_цил. = 0,785∙h∙D², (5)

V_Д=8∙0,785∙7∙9²=3560,76 мм³

объем V_Е – объем восьми отверстий, имеющих форму усеченного конуса:

V_Е= H(D²+Dd+d²), (6)

V_Е = ∙3(15²+15∙9+9²)=2769,48мм³

объем V_ж- объем полового цилиндра, находим по формуле (2)

V_ж=0,785∙14(175²+113²) = 6237,44 мм³

объем V_з – объем четверти тора, находится по формуле (4)

V_з = 19596,58 мм³

V_Ι = 378228,20 мм³

Рассмотрим второй элемент, объем которого мы можем найти по формуле (6)

V_ΙΙ = V₂-V_К-V_{И ,} (7)

где объем V₂- объем цилиндра, находим по формуле (5)

V₂ = 0,785∙97²∙56=413619,64 мм³

объем V_К- объем цилиндра, находим по формуле (5)

V_К = 0,785∙77²∙56=260638,84 мм³

объем V_И- объем двух конических кольца:

V_И = 0,524(3D-2d)dH , (8)

V_И = 2∙0,524(3∙97-2∙3,5)3,5∙11=11458,83 мм³

V_ΙΙ=141521,97 мм³

Рассмотрим третий элемент объем, которого V_ΙΙΙ – это объем зубьев колеса, и он равен объему полого цилиндра (формула (2)), умноженному на коэффициент, равный 0,55:

V_ΙΙΙ =∙0,55 0,785∙34(210,78² – 192,78²) = 106655,70мм³, (9)

Складывая объемы трех этих элементов найденные по формулам (1), (7), (9) получим объем всей детали:

V_Д = V_Ι+V_ΙΙ+V_ΙΙΙ , (10)

где V_Д- объем детали;

V_Ι ,V_ΙΙ,V_ΙΙΙ – объемы, получаемые по формулам (1,7,9).

V_Д= 626405,87 мм³ = 626,406 см³

Теперь, зная объем детали, найдем массу детали по формуле (11):

М_Д = V_Д ∙ ρ, (11)

где ρ - плотность материала, =7,8 г/см³.

М_Д = 626,406 ∙ 7,8 = 4917,29 г

4. Определение группы металла , группы сложности , группы точности , исходного индекса

Расчет ведем по ГОСТ 7505-89.

Группа стали назначается, исходя из среднего массового содержания углерода или легирующих элементов. Материал – Cталь 20ХН3А ГОСТ 4543-71, суммарная массовая доля легирующих элементов 4%, а значит группа стали М2.

Степень сложности определяется путем вычисления следующего

отношения (11):

С_i = , (12)

где V_ПОК – объем поковки;

V_Ф - объем геометрической фигуры, в которую вписывается форма детали (рисунок 2).

Рисунок 2 – Геометрическая фигура, в которую вписывается форма детали

Для данной детали описанной фигурой будет являться цилиндр, размеры которого увеличены на 1,05. Найдем объем этого цилиндра по формуле (2):

V_Ф = 0,785 ∙ 58,8 ∙ 221,32² = 2260936,19 (мм³).

Объем поковки на данном этапе находится по формуле (13):

V_ПОК = V_Д ∙ К_Р, (13)

где К_Р – расчетный коэффициент, К_Р = 1,7.

V_ПОК =626405,87 ∙ 1,7 = 1064889,97 (мм³).

С_i = = 0,47.

По расчету получаем степень сложности поковки С₂.

Класс точности поковки устанавливается в зависимости от технологического процесса и оборудования для ее изготовления, а также исходя из предъявляемых требований к точности размеров поковки. Согласно ГОСТ 7505-89 выбираем 4-й класс точности – Т4.

Массу поковки найдем по формуле, аналогичной формуле (11):

М_ПОК = 1064,889 ∙ 7,8 = 8306,1 г

Исходный индекс для последующего назначения основных припусков, допусков и допускаемых отклонений определяется в зависимости от массы, марки стали, степени сложности и класса точности поковки по ГОСТ 7505-89. В данном случае исходный индекс 14.