курсач Трусов (В39;40) передел картинки

31

Министерство сельского хозяйства РФ

ФГБОУ ВПО

«Ярославская государственная сельскохозяйственная академия»

Инженерный факультет

Кафедра «Технический сервис»

Взаимозаменяемость деталей и размерные цепи

Курсовая работа

по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»

Разработал: студент гр. И-32

Трусов А.А

«_____» _____________ 2011 г.

Проверил: ассистент

Вашурина М.А.

«_____» _____________ 2011 г.

Ярославль, 2011

Содержание

1. Введение………………………………………………………………….3

2. Задание 1 Расчет и выбор посадок для гладких цилиндрических соединений……………………………………………………………….4-7

3. Задание 2 Расчет количества групп деталей для селективной сборки соединения требуемой точности…………………………………..........8-11

4. Задание 3 Расчет и выбор полей допусков для деталей, сопрягаемых с подшипниками качения…………………………………………………12-15

5. Задание 4 Выбор допусков и посадок шпоночных соединений……...16-18

6. Задание 5 Допуски и посадки шлицевых соединений………………...19-21

7. Задание 6 Расчет допусков размеров, входящих в заданную размерную цепь………………………………………………………………………..22-25

8. Заключение……………………………………………………………….26

9. Литература………………………………………………………………..27

10. Приложение………………………………………………………………28-30

Введение

Современное производство машин и оборудования, приборов, их эксплуатация и ремонт основываются на использовании принципа взаимозаменяемости деталей, сборочных единиц и агрегатов.

Взаимозаменяемость – это свойство деталей, сборочных единиц и агрегатов занимать свои места в машине без каких либо дополнительных операций в соответствии с заданными техническими условиями.

Следовательно, эти детали, сборочные единицы и агрегаты должны соответствовать каким-то правилам, нормам, т.е. быть стандартизированы.

Внедрение систем общетехнических стандартов (ЕСКД, ЕСТП, ЕСТПП, ЕСДП и др.) и контроль за соблюдением требований стандартов в производстве – важнейший рычаг повышения качества продукции.

Эксплутационные показатели механизмов и машин (долговечность, надежность, точность и т.д.) в значительной мере зависят от правильности выбора посадок, допусков формы и расположения, шероховатости поверхностей у отдельных деталей.

В собранном изделии детали связаны друг с другом и отклонения размеров, формы и расположения осей или поверхностей одной из деталей вызывают отклонения у других. Эти отклонения, суммируясь, приводят к повышенному и неравномерному изнашиванию деталей, снижает точность работы подвижных соединений, вызывают интенсивный износ, очаги задиров, неравномерное распределение напряжений в неподвижных сопряжениях.

Взаимозаменяемость деталей, сборочных единиц и агрегатов основывается на Единой Системе Допусков и Посадок (ЕСДП) по ГОСТ 25346-89.

Задание 1

Расчет и выбор посадок

для гладких цилиндрических соединений

Исходные данные

1. Номинальный размер: Ø140 мм.

2. Значения расчетных натягов: N_p(max)=211 мкм, N_p(min)=84 мкм.

3. Система полей допусков: сH.

Выполнение задания

1. Определяем допуск натяга:

TN_р = N_p(max) - N_p(min) = 211-84 = 127 мкм,

Число единиц допуска по формуле:

а_{ср. =} ,

где TN – допуск натяга;

i – единица допуска для заданного размера (определяется по таблице X приложения);

2. Квалитет определяем по таблице XI приложения: IT6 – квалитет шестой.

3. Определяем допуск размера отверстия и вала по таблице I:

TD = Td = 63 мкм.

4. Определяем шероховатость деталей соединения по формуле:

R_zD ≤ 0,125TD, R_zd≤ 0,125Td

R_ZD = R_zd = 0,125 ∙ 64 = 8 мкм.

Предельные технологические натяги:

N_T(max) = N_p(max) + 1,4(R_zD + R_zd);

N_T(min) = N_p(min) + 1,4(R_zd + R_zd),

где N_р(max) ,N_р(min) – расчетные предельные натяги;

R_zD – величина шероховатости отверстия;

R_zd – величина шероховатости вала.

N_T(max) = 211 + 1,4(8 + 8) = 233,4 мкм

N_T(min) = 83 + 1,4(8 + 8) = 105,4 мкм.

5 Определяем квалитеты отверстия и вала по таблице приложения I, соблюдая условие:

TD + Td ≤ TN;

отверстие – шестой квалитет TD = 63 мкм;

вал – пятый квалитет Td = 63 мкм;

сумма допусков TD + Td = 63+63 = 126 мкм.

Назначаем стандартную посадку:

По таблице приложения III выбираем основное отклонение по условиям:

в системе отверстия (cH):

;

ei ≥ 105,4 + 63;

ei ≥168,4.

Поскольку в задании система отверстия, отклонения вала должны быть положительными:

еi = +170 мкм;

что соответствует посадке «u»;

es = ei + Td = 170 + 63 =233 мкм.

Записываем выбранную посадку:

Ø140 .

Проверяем соблюдение условия:

N_c(min) ≥ N_T(min); N_c(max) ≤ N_T(max);

N_c(max) = d_max - D_min = 140,233 – 140 = 0,233 мм; 0,233 ≤ 0,2334мм;

N_c(min) = d_min - D_max = 140,170 – 140,063 = 0,107 мм; 0,107 ≥ 0,1054мм.

Условие соблюдается – посадка выбрана верно.

6 Уточняем шероховатость поверхности вала и отверстия:

R_zd = 0,125 · Td = 0,125 · 63 = 7,875 мкм;

R_ZD = 0,125 · TD = 0,125 · 63 = 7,875 мкм.

Выбираем стандартные значения R_zd и R_ZD по таблице 1.1:

R_zd = 6,3 мкм;

R_ZD = 6,3 мкм.

По таблице 1.2 назначаем завершающий технологический процесс, обеспечивающий требуемую точность и шероховатость:

Вал – наружное чистовое точение

Отверстие – тонкое растачивание на токарном станке.

7 Выбираем средства измерения для отверстия _{δ = 16 мкм (таблица IV приложения).}

Соблюдая условие ±∆lim ≤ _δ , по таблице V - индикатор типа МИГ с ценой деления 0,01 мм с предельной погрешностью ±∆lim = 10 мкм

Для вала - δ = 16 мкм - микрометр типа МК с предельной погрешностью

± ∆lim = 10 мкм.

Результаты выбора заносим в таблицу 1.

8 Строим схему полей допусков соединения, которая представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема полей допусков соединения Ø140

9 Чертим эскизы соединения и его деталей, которые представлены на рисунке 1 приложения.

Таблица 1 – Выбор измерительных средств

Наименование детали, ее номинальный размер, поле допуска	Величина допуска изделия IT, мм	Допустимая погрешность измерения ±δ, мкм	Предельные погрешности измерит. Средства Δlim мкм	Наименование измерительных средств	Концевые меры для настройки
					Разряд	Класс
Отверстие Ø140Н8	0,063	16	10	Индикатор типа МИГ с ценой деления 0,01 мм	-	-
Вал Ø140u6	0,063	16	10	Микрометр рычажный типа МР с отсчетом 0,002 мм в стойке	-	-

Задание 2

Расчет количества групп деталей для селективной сборки соединения требуемой точности

Исходные данные

1 Соединение технологическое, заданное номинальным размером и полями допусков деталей по возможностям изготовления: Ø140.

2 Точность соединения (эксплутационного), заданная групповым допуском посадки (зазора, натяга), требуемое по условиям функционирования соединения: TS_{ЭКС. ГР.} = 30 мкм.

Выполнение задания

1. Определим значения допусков, предельных размеров вала и отверстия по таблице I:

TD = Td = 100 мкм.

Система отверстия (cH):

TD = 100 мкм;

EI = 0 (выбираем по таблице II приложения );

ES = EI + TD = 0 + 100 = 100 мкм.

Система вала (ch):

Td = 100 мкм;

ei = +43 мкм (выбираем по таблице III приложения );

es = ei + Td = 43 + 100 = +143 мкм.

Посадка Ø140 .

Определим значения предельных технологических зазоров в заданном соединении:

S_T(max) = D_max - d_min = ES – ei = 100 – 43 = 57 мкм;

S_T(min) = D_min - d_max = EI – es = 0 – 143 = - 143 мкм

Определим допуск посадки (натяга):

TS_тех = S_T(max) + S_T(mix) = 57 + 143 = 200 мкм.

3 Определим число групп вала и отверстия для обеспечения заданной точности соединения:

n_ГР = = = 6,6

где TN_ТЕХ – допуск посадки по возможностям изготовления;

TN_{ЭКС. ГР.} – групповой допуск посадки по требованиям эксплуатации.

Принимаем n_ГР = 7.

Групповой допуск вала и отверстия, т.к. номинальный размер и квалитет одинаковые, определяем по формуле:

TD_ГР = ; Td_ГР = ;

TD = Td = 100 мкм;

TD_ГР = Td_ГР = = 14.2 мкм.

4 Вычертим схему полей допусков соединения Ø140 , разделив поля допусков отверстия и вала на требуемое число групп и пронумеровав групповые поля допусков. Схема представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема полей допусков соединения Ø140 , детали которого рассортированы на 10 размерных групп

5 Составим карту сортировщика, указав в ней предельные размеры валов и отверстий в каждой размерной группе.

Таблица 2 – Карта сортировщика

Номер размерной группы		Размеры деталей, мм
		Отверстие	Вал
1	от	140,0	140,043
	до	140,01	140,053
2	свыше	140,01	140,053
	до	140,02	140,063
3	свыше	140,03	140,063
	до	140,03	140,073
4	свыше	140,04	140,073
	до	140,05	140,083
5	свыше	140,05	140,083
	до	140,06	140,093
6	свыше	140,06	140,193
	до	140,07	140,103
7	свыше	140,07	140,103
	до	140,08	140,113
8	свыше	140,08	140,113
	до	140,09	140,123
9	свыше	140,09	140,123
	до	140,10	140,133
10	свыше	140,10	140,133
	до

6 В настоящее время для селективной сборки, как правило, используют посадки, в которых допуски отверстия и вала равны. В таком случае в различных размерных группах одной и той же посадки соответствующие предельные зазоры или натяги будут иметь одинаковые значения, т.е.

Smax₁ = Smax_i = Smax_n.

Групповые зазоры равны: Smax_i = 0,123 мм.

Задание 3

Расчет и выбор полей допусков для деталей, сопрягаемых с подшипниками качения

Исходные данные

1 Номер подшипника качения: 407

2 Значение радиальной нагрузки на опоре подшипника: R = 13,5 кН

3 Чертеж узла в котором используют подшипник качения: рисунок 15.

Выполнение задания

1 По таблице VI приложения методических указаний выбираем конструктивные размеры подшипника:

d = 35 мм, D = 100 мм, B_K = 25 мм, r = 2,5 мм.

2 По чертежу узла с учетом условий его работы обоснуем характер нагрузки подшипника: перегрузка до 300%; сильные толчки и вибрации (статическая перегрузка); сильные удары и вибрации (динамическая).

3 Определим вид нагружения подшипника:

Внутреннее кольцо – циркуляционное нагружение;

Наружное кольцо – местное нагружение.

4 Посадку подшипников качения на вал и в корпус выбираем в зависимости от вида нагружения колец. При циркуляционном нагружении колец подшипников посадки на валы и в корпусы выбираем по значению интенсивности радиальной нагрузки на посадочной поверхности, которую определим по формуле:

P_R = ,

где R – радиальная нагрузка на подшипник;

K₁ – динамический коэффициент посадки, учитывающий характер нагрузки, K₁ = 1,8;

K₂ – коэффициент, учитывающий ослабление посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе, K₂ = 1;

K₃ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения радиальной нагрузки (R) между рядами тел качения в двухрядных подшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки (A) на опору; для однорядных подшипников K₃ = 1;

В_Р – рабочая ширина посадочного места,

В_Р = (В_К - 2∙r) n_п,

где n_п – количество подшипников на одной опоре;

r – радиус скругления кромок колец подшипника.

В_Р = (25 - 2∙2,5)2 = 40 мм;

P_R = Н/мм.

5 Выберем посадки подшипника на вал и в корпус при циркуляционном нагружении по таблице 3.2:

На вал: k6

В корпус: L0,

где L0 – поле допуска внутреннего кольца подшипника нулевого класса точности.

Условное обозначение соединения „внутреннее кольцо подшипника – вал”:

Ø35.

Выберем посадку под кольцо, имеющее местный вид нагружения, по таблице 3.1:

На вал: k6;

В корпус: l0,

где l0 – поле допуска наружного кольца подшипника нулевого класса точности.

Условное обозначение соединения „корпус – наружное кольцо подшипника”: Ø100.

6.Определим отклонения колец подшипников:

Для посадки Ø35:

ES = 0; EI = -12 мкм (находим по таблице VII);

еi = +2 мкм (по таблице III); Td = 16 мкм (по таблице I);

es = Td + еi = 16 + 2 = 18 мкм.

Определяем предельные натяги:

Nmax = es – EI = 0,018 – (- 0,012) = 0,030 мм;

Nmin = ei – ES = 0,002 – 0 = 0,002 мм.

Для посадки Ø100:

TD = 35 мкм (находим по таблице I); EI = 0 (по таблице II);

ES= TD + EI = 35 + 0 = 35 мкм;

es = 0; еi = - 15 мкм (по таблице VII).

Определяем предельные зазоры:

Smax = ES –ei = 0,035 – (-0,015) = 0,020 мм;

Smin = EI – es = 0 – 0 = 0.7

7,Для соединений „корпус-подшипник” и „подшипник-вал” построим схемы полей допусков. Схемы представлены на рисунке

Рисунок 3.2 – Схема полей допусков соединения 

Рисунок 3 – Схемы полей допусков подшипникового соединения

8,Вычертим эскизы подшипникового узла и деталей, сопрягаемых с подшипником, указав на них посадки соединений и размеры деталей. Эскизы представлены на рисунке 2 приложения.

Задание 4

Выбор допусков и посадок шпоночных соединений

Исходные данные

1 Диаметр вала d мм: d = 24 мм.

2 Конструкция шпонки: сегментная.

3 Вид соединения: нормальное.

4 Условия работы: точное центрирование.

Выполнение задания

1. Выберем номинальные размеры шпоночного соединения с призматическими шпонками: для d = 24 мм: ширина призматической шпонки b = 6 мм, высота h = 9 мм, глубина паза на валу t₁ = 6,5 мм, глубина паза во втулке t₂ = 2,8 мм, пределы интервала длины шпонки l = 38 мм D = 22 мм

2 Выберем поля допусков деталей шпоночного соединения по ширине шпонки по таблице 4.1. При нормальном виде соединения на ширину шпонки выбираем поле допуска h9, на ширину паза вала – N9, на ширину паза втулки – Js9 (в сопряжениях „шпонка – паз вала и паз втулки”).

3 Выберем поля допусков шпоночного соединения по номинальному размеру «вал – втулка» по таблице 4.2 в зависимости от условий работы. При точном центрировании втулки на валу выбираем поля допусков по размеру 24 для втулки H6, для вала m6:

Ø 24

4 Выполняем схему шпоночного соединения (рисунок 4).

Рисунок 4 – Схема полей допусков шпоночного соединения по ширине шпонки

5 Подсчитываем все размерные характеристики деталей шпоночного соединения и все данные представляем в виде таблицы 3.

Таблица 3 – Размерные характеристики деталей шпоночного соединения

Наименование Размера	Номинальный размер, мм	Поле допуска	Допуск размера Т, мм	Предельные отклонения, мм		Предельные размеры, мм
				верхнее	нижнее	max	min
Ширина паза вала Ширина паза втулки Ширина шпонки Глубина паза вала Глубина паза втулки Высота шпонки Диаметр втулки Диаметр вала Длина шпонки Длина паза вала Диаметр шпонки (для сегментных шпонок)	6 6 6 6,5 2,8 9 24 24 38 38 22	N9 Js9 h9 Н12 Н12 h11 Н6 m6 h14 Н15 h12	0,030 0,030 0,030 0,150 0,100 0,090 0,013 0,013 0,62 1,2 0,210	0 +0,015 0 +0,150 +0,100 0 +0,013 +0,021 0 +1,2 0	-0,030 -0,015 -0,030 0 0 -0,090 0 +0,008 - 0,62 0 -0,210	6,0 6,015 6,0 6,65 2,9 9,0 24,013 24,021 38,0 39,2 22,0	5,97 5,985 5,97 6,35 2,8 8,91 24,0 24,008 37,38 38,0 21,79

5. Определяем предельные зазоры и натяги в соединениях

„шпонка – паз вала”:

Smax = ES – ei = 0 – (- 0,030) = 0,030 мм;

Nmax = es – EI = 0 – (- 0,030) = 0,043 мм;

„шпонка – паз втулки”:

S max = ES – ei = 0,015 – (- 0,030) = 0,045 мм;

N max = es – EI = 0 – (-0,015) = 0,015 мм;

в соединении по диаметру „вал – втулка”:

Smax = ES – ei = 0,013 – 0,008 = 0,005 мм;

Smin = EI – es = 0 – 0,021 = - 0,021 мм, т.е. Nmax = 0,021 мм.

6. Вычерчиваем эскизы шпоночного соединения и его деталей, которые представляем в приложении (рисунок 3).

Задание 5

Допуски и посадки шлицевых соединений

Исходные данные

1 Условное обозначение прямобочного шлицевого соединения:

b – 10 х 21 х 26x 3 .

Выполнение задания

1 Для шлицевого соединения b – 10 х 21 х 26x 3 .

Z = 10 - число шлицев;

D = 26 мм - наружный диаметр шлицевого вала;

d = 21 мм - внутренний диаметр шлицевого вала;

b =3 мм - ширина шлицев.

Центрирование прямобочного шлицевого соединения осуществлено по боковым сторонам зубьев.

2. Установим значения основных отклонений, допусков размеров и вычертить схемы полей допусков центрирующих и нецентрирующих элементов шлицевого соединения. Схема представлена на рисунке 8 приложения.

Для центрирующего элемента: Ø21

TD = 21 мкм (находим по таблице I); EI = 0 мкм (по таблице II);

ES= TD + EI = 21 + 0 = 21 мкм;

es = -20 мкм (по таблице III); Td = 21 мкм (по таблице I);