Курсовая по метрологии Расчёт и выбор посадок для деталей машин

топчий.DOC

ХАРАКТЕРИСТИКА ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ И РАСЧЁТ КАЛИБРОВ5
ВЫБОР ПОСАДОК ДЛЯ ЗАДАННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ10
1 Выбор посадки для соединения шестерни с валом10
2 Выбор посадки для соединения распорного кольца с валом13
3 Выбор посадок для соединения корпуса с крышкой подшипника16
ДОПУСКИ И ПОСАДКИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ19
ДОПУСКИ И ПОСАДКИ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ23
ДОПУСКИ И ПОСАДКИ ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ 28
РАСЧЕТ ПОСАДКИ С НАТЯГОМ .33
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ36
Современное машиностроение развивается в условиях жесткой конкуренции и развитие его идет в направлениях: существенное повышение качества продукции; сокращение времени обработки на новых станках за счет технических усовершенствований; повышение интеллектуальной оснащенности машиностроительной отрасли.
Повышение эффективности использования и улучшения качества изделий машиностроения базируются на обеспечении взаимозаменяемости. Обеспечение взаимозаменяемости становится неотъемлемой частью автоматизированного совместного проектирования конструкций и технологии с использованием электронной связи на компьютерной технике.
В свою очередь взаимозаменяемость невозможна без нормирования точности. Вопросы нормирования точности составляют основу обязательных для изучения вопросов абсолютно для всех специалистов работающих в любой отрасли машиностроения. Освоение дисциплины "Нормирования точности в машиностроении" является частью профессиональной подготовки специалистов в высших учебных заведениях. Сведения полученные студентами при изучении дисциплины практически осваиваются закрепляются и развиваются при последующем использовании их в общих и специальных конструкторских и технологических дисциплинах а также в курсовых и дипломных проектах.
ХАРАКТЕРИСТИКА ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ И РАСЧЁТ КАЛИБРОВ
1 Определить предельные размеры деталей допуски отверстия и вала предельные значения и допуск посадки.
1.1 Исходные данные:
1.2 Определение допусков и предельных размеров отверстия.
Номинальный размер отверстия: Dн=8мм.
Верхнее отклонение отверстия:
Нижнее отклонение отверстия:
Наибольший предельный размер отверстия
Dmax=Dн+ES=8+0.036=8.036 мм.
Наименьший предельный размер отверстия
Dmin=Dн+EI=8+0=8 мм.
1.3 Определение допусков и предельных размеров вала.
Номинальный размер отверстия: dн=70мм.
Верхнее отклонение вала:
Нижнее отклонение вала:
Td=es-ei=64-42=22 мкм.
Наибольший предельный размер вала
dmax=dн+es=8+0.064=8.064 мм.
Наименьший предельный размер вала
dmin=dн+ei=8+0.042=8.042 мм.
1.4 Определение допуска посадки.
ТП=TD+Td=36+22=58 мкм
1.5 Определение степени точности системы и характера посадки.
Значение единиц допуска i определяется формулой:
относится к интервалу от 6 до 10 мм.
По таблице 1.3 [6] определяем Dm=775 мм i=089 мкм
Рассчитываем степень точности отверстия и вала:
= – число единиц допуска отверстия
- число единиц допуска вала
По таблице 5.3. [5] определяем степень точности:
Для вала вторая степень точности что соответствует
-ому квалитету (IT=25i). Для отверстия степень точности и квалитет те же.
По таблицам 1 и 2 в приложении источника [6] определяем характеристики отверстия и вала:
Система посадки – отверстие т.к. нижняя граница отверстия совпадает с нулевой линией. Характер посадки с натягом т.к. поле допуска вала находится выше поля допуска отверстия (Рисунок 1.1).
2 Расчет шероховатости.
Для заданной посадки определяем методы обработки вала и отверстия по таблице П.1. [5].
Для отверстия 8-ого квалитета наиболее приемлемым и экономичным методом обработки является растачивание чистовое при котором достигается значение шероховатости Ra=1.6-3.2 мкм.
Для вала применяется шлифование круглое чистовое с параметром шероховатости Ra=0.8-1.6 мкм.
По таблице 10.1. [5] выбираем стандартные значения шероховатости:
Для отверстия Ra=32 мкм
Для вала Ra=1.6 мкм.
3 Схема полей допусков соединяемых деталей и калибров к ним эскизы деталей и их соединения.
Рисунок 1.1 – Схема полей допусков отверстия и вала
Рисунок 1.2 – Схема полей допуска калибра-пробки
Рисунок 1.3 – Схема полей допусков калибра-скобы
Рисунок 1.4 – Эскиз а) вал б) отверстие
Рисунок 1.5 – Эскиз соединения
4 Определить исполнительные размеры рабочих калибров и вычертить их эскизы.
4.1 По ГОСТ 24853-81 определяем:
По таблице 1.8.[6]определяем допуски и отклонения для калибра – пробки:
Z – отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра – пробки относительно наибольшего предельного размера изделия калибра – пробки;
Y – допустимый выход размера изношенного проходного калибра за границу поля допуска изделия калибра – пробки.
H – допуск на изготовление калибра – пробки;
По таблице 1.8.[6] определяем допуски и отклонения для калибра – скобы:
Z1 – отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для вала относительно наибольшего предельного размера изделия;
Y1 – допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия;
H1 – допуск на изготовление калибров для вала.
4.2 Расчет исполнительных размеров калибра пробки.
4.3 Расчет исполнительных размеров калибра скобы.
4.4 Эскизы калибров пробки и скобы.
Рисунок 1.6 – Эскиз калибра – пробки
Рисунок 1.7 – Эскиз калибра – скобы
ВЫБОР ПОСАДОК ДЛЯ ЗАДАННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
1 Выбор посадки для соединения шестерни с валом
1.1 Исходные данные.
Соединение: шестерня-вал диаметр соединения – 80 мм.
Для данного соединения необходимо обеспечить легкую разборку и сборку. Наиболее подходящей является переходная посадка в системе отверстия. Данная посадка применяется при центрировании деталей и для предотвращения их вибраций в подвижных узлах при вращении со средними скоростями.
По таблице 1 и 2 в приложении источника [6] определяем предельные отклонения:
es=+21 мкм ES=+30 мкм
Опредение предельных размеров соединяемых деталей:
Наибольший натяг посадки:
Smax= Dmax- dmin =28 мкм.
Наименьший натяг посадки:
Nmax= dmax- Dmin =21 мкм.
ТП=TD+Td=19+30=49 мкм.
1.2 Нахождение оптимальной шероховатости соединяемых деталей.
Нахождение оптимальной шероховатости соединяемых деталей.
По таблице П.1 [5] для посадки выбираем шероховатость:
для вала наиболее экономичным и приемлемым методом является шлифование круглое чистовое с шероховатостью Ra=0.8-1.6 мкм;
для отверстия – растачивание тонкое с шероховатостью Ra=04-08.
По таблице 10.1 [5] выбираем стандартное значение шероховатости:
отверстие - Ra=08 мкм.
1.3 Определение допускаемой погрешности измерений. Выбор универсальных средств измерений.
По таблице П.2 [5] определяем допускаемую погрешность средств измерений.
Отверстие: доп=9 мкм
По таблице П.3 [5] в качестве универсального средства измерений выбираем:
Для вала – скоба рычажная.
Для отверстия – индикаторный нутромер.
И окончательно по таблице П.5 [5] выбираем для вала скоба рычажная с ценной деления 0.002 пределом измерения от 50 до100 мм (СР 01110 ГОСТ 11098-75) с погрешностью измерений СИ=±0.002 мм. Проверка: СИ=2 мкм доп=5 мкм значит СИ выбрано правильно.
По таблице П.6 [5] выбираем для измерения диаметра отверстия индикаторный нутромер с пределом измерений от 50 до 100 мм с ценой деления 0.002 мм первого класса точности с головкой 2ИГ (нутромер НИ 50-100 ГОСТ 9244-75). Нутромер дает погрешность СИ=±0.004 мм
Проверка: СИ=4 мкм доп=9 мкм значит СИ выбрано правильно.
1.4 Построение схемы полей допуска соединяемых деталей и их эскизов.
Рисунок 2.1 –Схема полей допусков соединения
Рисунок 2.2 – Эскиз шестерни
Рисунок 2.3 – Эскиз вала
Рисунок 2.4 – Эскиз соединения
2 Выбор посадки для соединения распорного кольца с валом
2.1 Исходные данные.
Соединение: распорное кольцо – вал диаметр соединения – 80 мм.
Для данного соединения выбираем посадку с гарантированным зазором так как для этого узла необходимо обеспечить легкость разборки и сборки при этом не требуется высокой точности.
Предпочтительной посадкой в данном случае является посадка .
ei=-46 мкм EI=+30 мкм
Определение предельных размеров соединяемых деталей:
Dmin=D+EI=80+0.03=80.03 мм.
Наибольший зазор посадки:
Smax=Dmax-dmin=ES-ei=104+46=150 мкм.
Наименьший зазор посадки:
Smin=Dmin-dmax=EI-es=30-0=30 мкм.
ТП=TD+Td=74+19=Smax-Smin=150-30=120 мкм.
2.2 Нахождение оптимальной шероховатости соединяемых деталей.
для вала наиболее экономичным и приемлемым методом является шлифование круглое получистовое с шероховатостью Ra=32-63 мкм;
для отверстия – растачивание чистовое с Ra=16-32 мкм.
отверстие - Ra=16 мкм.
2.3 Определение допускаемой погрешности измерений. Выбор универсальных средств измерений.
По таблице П.2 [5] определяем допускаемую погрешность измерений.
Отверстие: доп=18 мкм
Для вала – микрометр гладкий.
И окончательно по таблице П.5 [5] выбираем для вала микрометр гладкий с ценной деления 0.01 пределом измерения от 75 до 100 мм первого класса точности (Микрометр МК-100-1 ГОСТ 6507-78) с погрешностью измерений СИ=±0.0025 мм.
Проверка: СИ=2.5 мкм доп=12 мкм значит СИ выбрано правильно.
По таблице П.5 [5] выбираем для измерения диаметра отверстия микрометрический нутромер с пределом измерений от 75 до 175 мм ценой деления 0.01 мм который дает погрешность СИ=±0.006 мм (Нутромер НМ-75-175 ГОСТ 10-75).
Проверка: СИ=6 мкм доп=18 мкм значит СИ выбрано правильно.
2.4 Построение схемы полей допуска соединяемых деталей и их эскизов.
Рисунок 2.5 –Схема полей допусков соединения
Рисунок 2.6 – Эскиз вала
Рисунок 2.7 – Эскиз распорного кольца
Рисунок 2.8 – Эскиз соединения
3 Выбор посадок для соединения корпуса с крышкой подшипника
3.1 Исходные данные.
Соединение: корпус – крышка подшипника диаметр соединения – 180 мм.
Для данного соединения применима посадка с минимальным гарантированным зазором. К этому узлу не прикладывается больших усилий и не требуется большой точности в изготовлении. Предпочтительной является посадка в системе отверстия . Это посадка низкой точности предназначенная для неподвижных грубоцентрированных соединений.
Определяем предельные отклонения для вала и отверстия по таблицам П.7 и П.8 [5].
Верхнее отклонение ES = +250 мкм
Нижнее отклонение EI = 0 мкм
Наибольший предельный размер Dmax = 180250 мм
Наименьший предельный размер Dmin = 180 мм
Допуск отверстия TD = ES – EI = +250 – 0 = 250 мкм
Верхнее отклонение es = 145 мкм
Нижнее отклонение ei = 395 мкм
Наибольший предельный размер dmax = 179855 мм
Наименьший предельный размер dmin = 179605 мм
Допуск вала Td = es – ei = 145 + 395 = 250 мкм
Наибольший зазор Smax = ES – ei = +250 + 395 = 645 мкм
Наименьший зазор Smin = EI – es = 0 + 145 = 100 мкм
Допуск посадки ТП = ТD + Тd = 250 + 250= 500 мкм.
3.2 Нахождение оптимальной шероховатости соединяемых деталей.
для вала наиболее экономичным и приемлемым методом является скоростное обтачивание с Ra=04-16 мкм;
для отверстия – зенкерование чистовое с Ra=32-63 мкм.
отверстие - Ra=32 мкм.
3.3 Определение допускаемой погрешности измерений. Выбор универсальных средств измерений.
Отверстие: доп=50 мкм
Для отверстия– индикаторный нутромер.
Окончательно по таблице П.5 [5] выбираем для вала микрометр гладкий с ценной деления 0.01 пределом измерения от 175 до200 мм (Микрометр МК-200-1 ГОСТ 6507-78) с погрешностью измерений СИ=±0.004 мм.
Проверка: СИ=4 мкм доп=50 мкм значит СИ выбрано правильно.
По таблице П.6 [5] выбираем для измерения диаметра отверстия индикаторный нутромер с пределом измерений от 160 до 260 мм с ценой деления 0.002 мм с головкой 2ИГ (нутромер 160-260 ГОСТ 9244-75). Нутромер дает погрешность СИ=±0.004 мм
3.4 Построение схемы полей допуска соединяемых деталей и их эскизов.
Рисунок 2.9 – Схема полей допусков соединения
Рисунок 2.10 – Эскиз корпуса и крышки
Рисунок 2.11 – Эскиз соединения
ДОПУСКИ И ПОСАДКИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ
1 Определить посадочные размеры подшипника и предельные отклонения этих размеров.
Номер подшипника-414
Из таблицы К27 [9] определяем тип подшипника и его характеристики:
Тип подшипника – шариковый радиальный однорядный.
Диаметр наружного кольца - D=180 мм
Диаметр внутреннего кольца - d=70 мм
Ширина кольца – В=42 мм
По маркировке подшипника определяем класс точности – 0.
Радиальные шариковые подшипники – наиболее простые и дешевые. Предназначены для восприятия преимущественно радиальных нагрузок но могут одновременно нести значительные осевые нагрузки. Эти подшипники широко распространены в машиностроении.
Поскольку подшипник – стандартное изделие то посадка наружного кольца с корпусом осуществляется по системе вала наружная поверхность подшипника является основным валом а посадка внутреннего кольца с валом – по системе отверстия отверстие внутреннего кольца является основным.
1.2 Исходя из степени точности и величины диаметров внутреннего и наружного колец по таблице П.9 и П.10 [5] определяем их предельные отклонения.
2 Определение вида нагружения выбор посадок подшипника на вал и в корпус.
Для нашего механизма характерен циркуляционный тип нагружения внутреннего кольца т.к. имеется вращающийся вал. А наружное кольцо испытывает местное нагружение.
По этим данным и диаметру внутреннего кольца подшипника из таблицы П.11 [5] выбираем посадку L0k6 на вал.
Из таблицы П.13 [5] выбираем посадку H7l0 в корпус.
3 Определение предельных отклонений посадочных поверхностей вала и отверстия в корпусе.
Предельные отклонения определяем по таблицам П.7[5] и П.8[5].
верхнее отклонение ES = +40 мкм;
нижнее отклонение EI = 0 мкм;
наибольший предельный размер Dma
наименьший предельный размер Dm
допуск отверстия TD = ES – EI = +40 – 0 = 40 мкм.
верхнее отклонение es = +21 мкм;
наибольший предельный размер dma
наименьший предельный размер dm
допуск вала Td = es – ei = +21 2 = 19 мкм.
Для наружного кольца:
Наибольший зазор Sma
Наименьший зазор Smin = EI – es = 0 – 0 = 0 мкм.
Для внутреннего кольца:
Наибольший натяг Nmax = es – EI = +21 + 15 = 36 мкм.
4 Определение шероховатости допускаемых отклонений формы и расположения соединяемых поверхностей.
4.1 Определяем по таблице П.14 [5] шероховатость посадочных поверхностей.
Отверстие: Ra=2.5 мкм
Торцы заплечиков валов и корпусов: Ra=2.5 мкм
4.2 Определение допусков формы.
Из таблицы П.14 [5] находим допускаемые торцовые биения:
Для подшипников нулевого класса точности допускаемые отклонения цилиндричности не должны превышать четверти допуска на диаметр:
Для отверстия в корпусе - мкм
Выбираем по таблице 2.18 [7] степень точности вала и отверстия и стандартное значение допуска цилиндричности:
Для вала: 5-я степень точности точность формы - мкм.
Для отверстия: 6-я степень точности точность формы - мкм.
4.3 По таблице П.1 [1] определяем методы обработки поверхностей вала и корпуса.
Для вала - круглое чистовое шлифование с достижением шероховатости Ra=1.25 мкм.
Для отверстия – чистовое растачивание с параметром шероховатости Ra=2.5 мкм.
5 Построение полей допусков эскизы посадочных поверхностей вала и корпуса а также сборочный эскиз.
Рисунок 3.1 – Схема полей допусков вала и корпуса
Рисунок 3.2 – Эскиз вала
Рисунок 3.3 – Эскиз отверстия
Рисунок 3.4 – Эскиз соединения вала и корпуса с подшипником
ДОПУСКИ И ПОСАДКИ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Имеем по заданию: вал диаметром 80 мм шпонку призматического типа.
Шпоночные соединения служат для передачи вращающего момента а также для закрепления деталей на валах. Такими деталями являются шкивы ременных передач зубчатые колеса муфты маховики кулачки и т.д.
1 Размеры шпонки и шпоночных пазов.
По таблице 3.2 [6] определяем размеры шпонки шпоночных пазов вала и шестерни а также их предельные отклонения:
ширина шпонки b = 22 мм;
высота шпонки h = 14 мм;
ширина шпоночного паза на валу b1 = 22 мм;
ширина шпоночного паза на шестерне b2 = 22 мм;
глубина шпоночного паза на валу t1 = 9 мм;
глубина шпоночного паза на шестерне t2 =54 мм.
2 Выбор посадок шпонки в паз вала и шестерни
Так как крутящий момент передаётся за счёт шпоночного соединения поэтому для надежной работы узла по таблице 3.2 [6] принимаем нормальное соединение с полем допуска ширины шпоночного паза вала N9 и полем допуска ширины шпоночного паза шестерни JS9.
Посадки будут в системе вала:
) шпонка в паз вала по ширине – N9h9
) шпонка в паз шестерни по ширине – JS9h9.
По таблицам 3.1 и 3.2 [6]определяем отклонения размеров шпоночного соединения:
) ширина шпонки мм;
) ширина шпоночного паза на валу мм;
) ширина шпоночного паза на шестерне мм;
) глубина шпоночного паза на валу t1= мм;
) глубина шпоночного паза на шестерне t2 = мм;
) длина шпоночного паза на валу l1 = 70H15(+1000) мм.
Определим предельные размеры шпонки и пазов по ширине:
)наибольшая ширина шпонки bma
)наименьшая ширина шпонки bm
)наибольшая ширина паза на валу b1ma
)наименьшая ширина паза на валу b1m
)наибольшая ширина паза на шестерне b2ma
)наименьшая ширина паза на шестерне b2min = 21974 мм.
Определим предельные размеры шпонки и пазов по высоте:
)наибольшая высота шпонки hma
)наименьшая высота шпонки hm
)наибольшая глубина паза на валу t1ma
)наименьшая глубина паза на валу t1m
)наибольшая глубина паза на шестерне t2ma
)наименьшая глубина паза на шестерне t2min = 54 мм.
Определим предельные размеры шпонки и пазов по длине:
)наибольшая длина шпонки lma
)наименьшая длина шпонки lm
)наибольшая длина паза на валу l1ma
)наименьшая длина паза на валу l1min = 70 мм.
Определение предельных значений посадок по ширине:
Наибольший натяг Nma
Наибольший зазор Smax = 52 мкм.
Наибольший зазор Smax = 78 мкм.
Определение предельных значений посадок по длине:
Наименьший зазор Smin = 38 мкм.
3 Определение оптимальной шероховатости поверхности. Выбор измерительного и контрольного инструмента
3.1 Выбор методов обработки поверхностей.
По таблице 2.66 [7] определяем методы обработки поверхностей и их шероховатости для рабочих (боковых) поверхностей пазов:
боковые сопрягаемые поверхности шпонки имеют
Вал – фрезерование концевой фрезой Rz=20 мкм.
Шестерня – протягивание чистовое Rz=20 мкм.
Боковые сопрягаемые поверхности шпонки – шлифование плоское получистовое Ra=1.6 мкм.
Для днищ пазов Rz = 40 мкм.
3.2 Подбор измерительного и контрольного инструмента.
Глубину паза измеряем индикаторным глубиномером типа ГИ
Характеристика по приложению [5]:
– пределы измерения 0 10 мм
– цена деления 001 мм
– предельная погрешность мкм
Глубину паза шестерни d + t2 измеряем индикаторным нутромером с пределом измерений от 50 до 100 мм цена деления 0.01 который дает погрешность СИ=±0.003мм (Нутромер 50-100 ГОСТ 9244-75)
Ширину и высоту шпонки измеряем микрометром гладким МК 25-2 ГОСТ 6507-78 (цена деления 0.01 предельная погрешность ±4 мкм)
Длину шпонки – микрометром гладким МК 75-2 ГОСТ 6507-78 (цена деления 0.01 предельная погрешность ±4 мкм)
Ширину паза вала контролируем пазовым калибром 22N9 (ПР)
(допуск ±1.5 мкм) и 22JS9 (НЕ) (допуск ±1.5 мкм) ГОСТ 24121-80.
Ширину паза шестерни контролируем пазовым калибром 22N9 (ПР) (допуск ±1.5 мкм) и 22JS9 (НЕ) (допуск ±1.5 мкм) ГОСТ 24121-80.
Глубину паза вала контролируем калибром-глубиномером 9.2 (ПР) (допуск ±1.25 мкм) и 9 (НЕ) (допуск ±1.25 мкм) ГОСТ 24118-80.
Глубину паза шестерни контролируем калибром-пластиной 5.6 (ПР) (допуск ±1.25 мкм) и 5.4 (НЕ) (допуск ±1.25 мкм) ГОСТ 24116-80.
4 Схема расположения полей допусков шпоночного соединения. Эскизы деталей и их соединения.
Рисунок 4.1 – Схема полей допусков шпоночного соединения
Рисунок 4.2 – Эскиз вала
Рисунок 4.3 – Эскиз шестерни
Рисунок 4.4 – Эскиз шпоночного соединения
Рисунок 4.5 – Эскиз шпонки
ДОПУСКИ И ПОСАДКИ ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Исходные данные: номинальный размер шлицевого соединения 10х72х82.
1 Выбор способа центрирования и посадок шлицевых деталей.
По заданию имеем шлицевое прямобочное соединение средней серии 10×72×82 (по таблице 4.1 [6]).
Шлицевые соединения обозначены z × d × D где:
z = 10 – число зубьев;
d = 72 – внутренний диаметр соединения (номинальный диаметр окружности впадин) мм;
D = 82 – наружный диаметр соединения (номинальный диаметр окружности выступов) мм.
Соединение шестерня – вал вторичный – подвижное работает в условиях динамических нагрузок. Исходя из этого выбираем центрирование по внутреннему диаметру d т. к. при этом будут обеспечены все заданные характеристики соединения наряду с высокой степенью соосности поверхности шестерни относительно оси вращения вала.
Посадки шлицевых соединений по размерам d и D выполняют в системе отверстия что позволяет сократить номенклатуру дорогостоящих протяжек применяемых для обработки шлицевых отверстий.
По таблице 4.4 [6] выбираем:
посадку по внутреннему диаметру d:
посадку по ширине шлицов b:
Для нецентрирующего диаметра D установлены поля допуска: для втулки H12 для вала a11.
Шлицевое соединение:
2 Определение предельных отклонений наружного и внутреннего диаметров ширины впадин втулки и зубьев вала.
Внутренний диаметр d = 72 H7f7
Из приложения по таблице 2 [6] для отверстия:
-верхнее отклонение шестерни ES = +30 мкм;
-нижнее отклонение шестерни EI = 0 мкм;
-максимальный диаметр отверстия Dma
-минимальный диаметр отверстия Dm
-допуск отверстия TD = ES - EI = 30 – 0 = 30 мкм
Из приложения по таблице 1 [6] для вала:
-верхнее отклонение вала es = – 30 мкм;
-нижнее отклонение вала e
-максимальный диаметр вала dma
-минимальный диаметр вала dm
-допуск вала Td = es - ei = - 30 – (-60) = 30 мкм
Наибольший зазор соединения:
Smax = ES – ei = 30 – (– 60) = 90 мкм
Наименьший зазор соединения:
Smin = EI – es = 0 – (–30) = 30 мкм
TS = TD + Td = 30 + 30 = 60 мкм
Наружный диаметр D = 82 H12a11
-верхнее отклонение шестерни ES = +350 мкм;
-допуск отверстия TD = ES - EI = 350 – 0 = 350 мкм
-верхнее отклонение вала es = – 380 мкм;
-допуск вала Td = es - ei = - 380 – (-600) = 220 мкм
Smax = ES – ei = 350 – (– 600) = 950 мкм
Smin = EI – es = 0 – (–380) = 380 мкм
TS = TD + Td = 350 + 220 = 570 мкм
Ширина шлицов b = 12 F8h9
Из приложения по таблице 2 [6] для ширины пазов в шестерне:
-верхнее отклонение шестерни ES = +43 мкм;
-нижнее отклонение шестерни EI = +16 мкм;
-наибольшая ширина bma
-наименьшая ширина bm
-допуск ширины Tb = ES – EI = 43 – 16 = 27 мкм
Из приложения по таблице 1 [6] для ширины шлицов на валу:
-верхнее отклонение вала es = 0 мкм;
-допуск ширины Tb = es - ei = 0 –(-43) = 43 мкм
Smax = ES – ei = 43 – (– 43) = 86 мкм
Smin = EI – es = 16 – 0 = 16 мкм
TS = Smax – Smin = 86 – 16 = 58 мкм
3 Выбор методов обработки и контрольного инструмента.
Выбираем экономичные методы обработки деталей шлицевого соединения.
Центрирующие поверхности:
шестерня: Ra = 0.8 мкм
Все остальные (нецентрирующие) поверхности:
шестерня: Ra = 3.2 мкм
боковая поверхность шлицов шестерни: Ra = 1.6 мкм
боковая поверхность шлицов на валу: Ra = 0.8 мкм
Для центрирующих поверхностей (d) и боковых поверхностей шлицов на валу применяют шлифование чистовое.
Для обеспечения собираемости шлицевых деталей необходимо чтобы размеры их параметров отклонение формы и расположение шлицов находились в заданных пределах. Отверстия и валы с прямобочным шлицевым профилем должны подвергать двойному контролю: дифференцированному (поэлементному) и комплексному.
Калибры для контроля шлицевых валов (по таблице 2.2 [8]):
Для контроля внутреннего диаметра при центрировании по d применяется калибр – скоба двусторонний dк (ПР) и dк (НЕ) ГОСТ 24965-81.
Калибры для контроля шлицевых отверстий (по таблице 2.2 [8]):
для D – калибр - пробка Dк (ПР) и Dк (НЕ) ГОСТ 24961-81.
для b – пазовый калибр bк (ПР) и bк (НЕ) ГОСТ 24968-81.
Для контроля толщины зубьев вала применяется калибр – скоба bк (ПР) и bк (НЕ) (ГОСТ 24966 – 81).
4 Схема полей допуска шлицевого соединения. Эскизы деталей и их сборочный эскиз.
Рисунок 5.1 – Схема полей допуска шлицевого соединения
Рисунок 5.2 – Эскиз вала
Рисунок 5.3 – Эскиз шестерни
Рисунок 5.4 – Эскиз шлицевого соединения
РАСЧЁТ ПОСАДКИ С НАТЯГОМ
Номинальный диаметр (dn)
Диаметр отверстия вала (d1)
Наружный диаметр втулки (D2)
Крутящий момент (Мкр)
Рис. 6.1 – Эскиз соединения
2. Определение нагрузок.
Давление от крутящего момента:
Давление от осевой силы:
Рос – наибольшая осевая сила Н;
МКР – наибольший крутящий момент Н·м;
f – коэффициент трения (принимаем равным 012 по таблице 1.104 [7]);
dn – номинальный диаметр соединения м.
3 Определение натяга.
Рассчитав Р необходимую для передачи заданной нагрузки на основании зависимостей известных из решений задачи Лямэ для толстостенных цилиндров можно определить наименьший натяг способный передать данные нагрузки:
ED и Ed – модули упругости отверстия и вала (принимаем: ED = 2·1011 Па
Ed = 2·1011 Па (по таблице 1.106 [7]).
Сd и СD – коэффициенты определяемые по формулам:
D d – коэффициенты Пуассона (принимаем mD = 03; d = 03 (таблица 1.106 [7])).
Получим минимальный натяг:
4 Определяем расчетный натяг:
Nрасч=Nmin + 1.2(RZd + RZD)=5+1.2·(3.2 + 3.2)=128 мкм
5 По таблице 1.49 [7] выбираем посадку H7r6 которая удовлетворяет условию Nmin ³ Nрасч и имеющая минимальный натяг 13 мкм.
6 Определение наибольших напряжений которые могут возникнуть после запрессовки при применении посадки 32 H7r6.
Эти напряжения должны быть меньше предела текучести т.е. D TD d Td.
Втулка изготовлена из стали имеющей предел текучести
Вал изготовлен из стали имеющей предел текучести sTd=275 МПа.
7 Построение схемы полей допусков.
Находим предельные отклонения по таблице 1 и 2 в приложении [6]:
es=+50 мкм ES=+30 мкм
Рисунок 6.2 – Схема полей допусков соединения
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Марков Н.Н. Нормирование точности в машиностроении: учеб. Для машиностроит. спец. вузов. Н.Н. Марков В.В. Осипов М.Б. Шабалина. – М.:Высшая школа 2000.-355 с.
Никифоров А.Д. Взаимозаменяемость стандартизация и технические измерения: учебное пособие для студ. Вузов обуч. по машиностроит. спец. – М.: Высшая школа 2000.- 510 с.
Серый И.С. Взаимозаменяемость стандартизация и технические измерения. – М.: Агропромиздат 1987. – 367 с.
Якушев А.И. Взаимозаменяемость стандартизация и технические измерения: учебник для вузов: А.И. Якушев Л.Н.Воронцов Н.М. Федотов. – М.: Машиностроение 1986. -352 с.
Шубин А.А. Основы нормирования точности в машиностроении: учеб. Пособие для студ. инж. спец. А.А. Шубин Ю.В.Янюк. – Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ 2006. 168 с.
Зайцев Ю.Ф. Применение стандартов ЕСДП для обеспечения взаимозаменяемости в машиностроении: Учебное пособие. – Петрозаводск;РИО ПГУ 1989.-88с.
Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч.В.Д.Мягков и др.- Л.: Машиностроение1982.-ч. 1 2.
Белкин И.М. Средства линейно-угловых измерений: справочник – М.: Машиностроение 1987. – 368 с.
Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие. - Издание 2-е переработанное и дополненное – Калининград: Янтар. Сказ 2004 – 454 с.

Курсовик по метрологии(ворд 2003).doc

Характеристика цилиндрического соединения и расчёт калибров 5
1. Исходные данные 5
2. Выбор шероховатости .7
3. Эскизы деталей схемы полей допусков 8
4. Исполнительные размеры рабочих калибров 10
Выбор посадок для заданных цилиндрических соединений 12
1. Выбор посадок первого соединения .. 12
1.1. Система посадки . 12
1.2. Шероховатость и обработка ..12
1.3. Средства измерения 13
1.4. Эскизы и схемы ..14
2 Выбор посадок второго соединения .14
2.1. Система посадки 14
2.2. Шероховатость и обработка .15
2.3. Средства измерения 15
2.4. Эскизы и схемы .16
3 Выбор посалок третьего соединения 16
3.1. Система посадки 16
3.2. Шероховатость и обработка .17
3.3. Средства измерения 17
3.4. Эскизы и схемы .18
Допуски и посадки подшипников качения 19
1. Посадочные размеры предельные отклонения ..19
2. Вид нагружения колец класс точности подшипника 19
3. Предельные отклонение посадочных поверхностей 20
4 Определение шероховатости отклонений формы и расположения методов обработки соединяемых поверхностей ..21
5 Схемы полей допусков и эскизы посадочных поверхностей 22
Допуски и посадки шпоночных соединений .. .. ..23
1 Определение размеров шпонки . 23
2 Выбор посадки шпонки ..23
3 Выбор методов обработки и контрольного инструмента 24
4 Эскизы деталей и схемы полей допусков 26
Допуски и посадки шлицевых соединений 28
1 Серия и размер соединения 28
2 Предельные отклонения посадок .29
3 Выбор методов обработки подбор контрольного инструмента 29
4 Схемы полей допусков и сборочный эскиз шлицевого соединения .. 30
Расчет посадки с натягом ..32
1. Определение удельного давления при действии крутящего момента и осевой силы . 33
2 Наименьший расчетный натяг . 33
3. Расчет значения коэффициентов Лемя . 33
4. Максимальное удельное давление .. ..34
5. Определние максимального натяга .. 34
6. Определение максимального и минимального расчетных натягов . ..34
Список литературы 36
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Шубин А.А. Основы нормирования точности в машиностроении: учеб. пособие для студентов инженерных специальностейА.А. Шубин Ю.В. Янюк. – Петрозаводск: Изд – во ПетрГУ 2006 – 168 с.
В.И. Анурьев “Справочник конструктора машиностроителя” в3-х томах том 2 “Подшипники качения: справочник” – 2001 912 с.
Зайцев Ю.Ф. Применение стандартов ЕСДП для обеспечения взаимозаменяемости в машиностроении: учебное пособие. – Петрозаводск: РИО ПГУ 1989. – 88 с.
ХАРАКТЕРИСТИКА ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ И РАСЧЁТ КАЛИБРОВ.
1 Определение предельных размеров деталей допусков предельных значений
Нормальный размер DH=21 мм
Верхнее предельное отклонение ES=52 мкм
Нижнее предельное отклонение EI=0
Наибольший предельный размер Dmax=DH+ES=21+0052=21052 мм
Наименьший предельный размер Dmin=DH+JS=21+0=21 мм
Допуск TD=ES-EI=52-0=52 мкм
Номинальный размер dH=21 мм
Верхнее предельное отклонение es=106 мкм
Нижнее предельное отклонение ei=73 мкм
Наибольший предельный размер dmax=dH+es=21+0106=21106 мм
Наименьший предельный размер dmin=dH+ei=21+0073=2173 мм
Допуск Td=es-ei=106-73=33 мкм
ТП=TD+Td=52+33=85 мкм
рисунок 1.1 схема полей допусков
Т.к. EI=0 то посадка относится к системе отверстие.
Поле допуска вала находится выше поля допуска отверстия значит это посадка с натягом.
Nmax=es-EI=106-0=106 мкм
Nmin=ei-ES=73-52=21 мкм
Определяем степень точности отверстия и вала:
Dmin Dmax – границы интервалов в мм
По таблице определяем что ø21 относится к интервалу свыше 18 до 30 мм.
Определяем количество единиц допуска отверстия:
Определяем количество единиц допуска вала:
По таблице 5.3 (источник 1) определяем что отверстие относится к 10-му квалитету (IT10=40i)
Вал относится к 9-му квалитету точности (IT9=25i).
По таблице П.7 П.8 (источник 1) подбираем стандартные поля допусков:
2 Выбор методов обработки
По таблице П.1 (источник 1) выбираем методы обработки:
Отверстие – зенкерование чистовое Ra=3.2-6.3 мкм
Вал - обтачивание продольной подачей чистовое Ra=1.6-3.2(0.8) мкм
По таблице 10.1 (источник 1) выбираем стандартные значения шероховатости:
3 Схемы полей допусков и эскизы соединяемых деталей
По таблице 2ГОСТ 24853-81 определяем:
Где Н – допуск калибра пробки
Z – смещение поля допуска проходного калибра пробки
Y – граница износа проходного калибра пробки
H1 – допуск калибра скобы
Z1 – смещение поля допуска проходного калибра скобы
Y1 – граница износа проходного калибра скобы
рисунок 1.2 Схема полей допусков калибра пробки
4 Определение исполнительных размеров рабочих калибров эскизы калибров
Расчёт исполнительных размеров пробки:
Р-НЕ=(Dmax+H2)-H=(21.052+0.0015)-0.003 =21.0535-0.003
Р-ПР=(Dmin+z+H2)-H=(21+0.009+0.0015)-0.003=21.009-0.003
ПРизн=Dmin-Y=21-0=21
рисунок 1.3 Схема полей допусков калибра скобы
Расчёт исполнительных размеров скобы:
Р-НЕ=(dmin-H12)+H1=(21.73-0.003)+0.006=21.727+0.006
Р-ПР=(dmax-z1-H12)+H1=(21.106-0.009-0.003)+0.006=21.094+0.006
ПРизн=dmax+Y1=21.106+0=21.106
рисунок 1.4 – Эскизы деталей и соединения:
а – вал; б – отверстие; в – соединение.
рисунок 1.6 – Эскиз калибра-пробки (проходного и непроходного)
Рисунок 1.7 – Эскиз калибра-скобы
ВЫБОР ПОСАДОК ДЛЯ ЗАДАННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
1 Выбор посадок на основе анализа механизма
Существует два метода выбора посадок (расчетный и метод аналогов). Расчетным методом выбирают посадки с умеренным и большим натягом а метод аналогов используют в большинстве случаев.
Порядок выбора посадок:
)исходя из анализа механизма выбирается система посадки в большинстве случаев система вала;
)определяется характер посадки и требования точности.
Посадки с натягом и переходные установлены в точных квалитетах причем отверстие на один квалитет грубее вала; пятый квалитет нежелательно использовать т. к. сложно обрабатывать. В посадках с зазором применимы 6 – 11 квалитеты.
Для подвижных соединений выбираются посадки с гарантированным зазором для центрирования деталей применяются переходные или скользящие посадки для неподвижных соединений без дополнительного крепления применяются посадки с натягом для крышек рекомендуются посадки пониженной точности (8 – 11 квалитет) для глухих крышек с гарантированным зазором для сквозных - скользящие.
Номинальный диаметр 64 картер – гнездо оси. В таких случаях широко используются скользящие посадки позволяющие центрировать детали.
Выбираем скользящую посадку точность отверстия и вала 9 квалитет:
Номинальный диаметр 180 мм картер – стакан подшипника характер соединения аналогичен предыдущему поэтому характер посадки и точность её такие же.
Номинальный диаметр 160 мм стакан подшипника – крышка. Выбираем скользящую посадку точность отверстия - 7 квалитет вала - 11 квалитет:
2 Выбор оптимальной шероховатости и методов обработки соединяемых поверхностей
По таблице П.1 (источник 1) определяем метода обработки
для вала выбираем шлифование чистовое при этом виде обработки получаемая шероховатость составляет мкм;
Для отверстия растачивание чистовое Ra=16 – 32мкм; стандартная шероховатость
по таблице 10.1 (источник 1) определяем стандартное значение шероховатости:
Для вала выбираем шлифование чистовое при этом виде обработки получаемая шероховатость составляет мкм;
Для отверстия развёртывание чистовое Ra=16 – 32мкм
Стандартные значение шероховатости:
Для вала выбираем шлифование чистовое Ra=0.8-1.6 мкм
Для отверстия рассверливание Ra=12.5-25 мкм
3 Определение допускаемой погрешности измерений выбор средств измерений
По таблице П.2 (источник 1) определяем допустимую погрешность средств измерений:
отверстие: доп=12мкм;
Для вала микрометр рычажный МК 50-75-2 ГОСТ 6507-78:
предел измерений 0 – 150мм;
погрешность СИ=± 4мкм.
Для отверстия индикаторный нутромер НИ 50-100-1 ГОСТ 868-82:
предел измерений 50 – 100мм;
погрешность СИ=10 мкм.
отверстие: доп=16мкм;
Для вала микрометр рычажный МК 175-200-1 ГОСТ 6507-78:
предел измерений 175 – 200мм;
погрешность СИ=±6 мкм.
Для отверстия индикаторный нутромер НИ 160-250-1 ГОСТ 868-82:
предел измерений 160-250 мм;
Для вала микрометр гладкий рычажный МК 150-175-2 ГОСТ 6507-78:
предел измерений 150 – 175 мм;
Для отверстия индикаторный нутромер НИ 75-175-2 ГОСТ 868-82:
предел измерений 75 – 175мм;
погрешность СИ=± 6мкм.
рисунок 2.1 – Схема полей допусков эскиз деталей и соединений:
а – картер – гнездо оси 64мм; б – картер - стакан подшипника 180мм;
в – стакан подшипника - крышка 160мм.
ДОПУСКИ И ПОСАДКИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ
1. Определение посадочных размеров подшипника
По справочнику (источник 2) определяем что это радиально шариковый открытый подшипник с размерами:
По маркировке подшипника видно что он имеет нулевой класс точности.
По таблице П.10 (источник 3) определяем предельные отклонения подшипника на средний диаметр.
2. Определение вида нагружения посадки подшипника на вал и в корпус
Исходя из анализа механизма определяем что вал вращается корпус неподвижен тогда внутреннее кольцо подшипника имеет циркуляционное нагружение а наружное местное. В этом механизме нет осевой фиксации наружных колец подшипника.
В данном механизме опора является плавающей так как нет устройств осевой фиксации наружных колец подшипника поэтому для наружного кольца следует применять посадку с зазором. Для циркуляционного с небольшим зазором.
По таблице П. 11 (источник 3) выбираем посадку на вал: L0k6
По таблице П. 13 (источник 3) выбираем посадку скользящую H7l0
3. Определение предельных отклонений посадочных поверхностей вала и отверстия в корпусе предельные значения посадок
По таблицам П.7 П.8 (источник 1) определяем предельные отклонения:
Соединение подшипник – вал – посадка с гарантированным натягом.
рисунок 3.1. схемы полей допусков
а) соединение подшипник – валб) соединение подшипник – корпус
4 Определение шероховатости отклонений формы и расположения методов обработки соединяемых поверхностей
По таблице П.14 (источник 1) определяем шероховатость
отверстие – Ra=2.50 мкм
опорные торцы – Ra=2.50 мкм
По таблице П14 15 (источник 1) определяем допуск торцевого биения вала и отверстия
заплечики валов – =30 мкм
заплечики отверстий - =63 мкм
Расчетный допуск цилиндричности
вал – TO=025*19=4.75 мкм;
отверстие – TO=025*40=10 мкм.
Округляем допуск цилиндричности до стандартных значений (ГОСТ 24643-81).
Принимаем для вала допуск цилиндричности:
TO=5мкм (5 степень точности)
TO=10мкм (6 степень точности)
Методы обработки посадочных поверхностей:
Вал 75 k6 – шлифование чистовое.
Отверстие 160 H7 – растачивание чистовое.
Рисунок 3.2 – Эскиз:
а – вал; б – отверстие; в – соединение вал–подшипник–корпус.
ДОПУСКИ И ПОСАДКИ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
1 Определение размеров шпонки шпоночных пазов вала и втулки
Дано: диаметр вала (24мм) и конструкция шпонки (сегментная). По ГОСТ 24071-97 определяем размеры шпонки:
По таблице ГОСТ 24071-97 определяем предельное отклонение шпонки:
2 Выбор посадки шпонки определение отклонений размеров шпонки пазов вала и втулки допуски
Посадка шпонка – вал
Посадка шпонка – втулка
Определение предельного размера:
3 Методы обработки шпонки и пазов измерительный инструмент
Шпонка изготавливается из специального проката отрезается по длине и шлифуется по боковым сторонам. Паз вала фрезеруется а паз втулки получается долблением.
Согласно ГОСТ 23360-79 (источник 3) указаны параметры шероховатости:
боковые поверхности пазов вала и втулки
боковые поверхности шпонки Ra=25мкм.
Для контроля шпонки выбираем микрометр МК-25-2 ГОСТ 6507-78:
предел измерений 0 – 25мм;
погрешность СИ=±0004мм;
Для паза штангенциркуль ШЦ-II-160-005 ГОСТ 166-80:
предел измерений 0 – 160мм;
погрешность СИ=±005мм;
Для ширины паза пазовый калибр для глубины паза вала калибр – глубиномер для глубины паза втулки калибр – пластина.
рисунок 4.1 – Схема полей допусков:
- поле допуска паза вала;
- поле допуска паза втулки.
рисунок 4.2 – Эскиз валика (а) и отверстия шестерни (б)
рисунок 4.3 – Эскиз шпонки
Рисунок 4.4 – Эскиз шпоночного соединения
ДОПУСКИ И ПОСАДКИ ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
1 Определение серии и размеров соединения способа центрирования и посадки
По таблице 4.1 (источник 3) определяем серию шлицов и размер b:
применяется центрирование по внутреннему диаметру.
По таблице 4.4 (источник 3) выбираем посадки:
для d=56мм выбираем посадку с гарантированным зазором ;
для b=8мм выбираем посадку с гарантированным зазором ;
для D=65мм посадка .
2 Определение предельных отклонений
По таблицам П.7 П.8 (источник 1) определяем предельные отклонения наружного и внутреннего диаметров а также ширины впадин втулки и зубьев вала.
3 Методы обработки контрольный инструмент
По таблице П.1 (источник 1) выбираем методы обработки и получаемую шероховатость.
Так как центрирование применяется по внутреннему диаметру то окончательный вид обработки размера d:
отверстие – внутреннее круглое шлифование чистовое (Ra=08 – 16мкм);
впадины вала – профильное шлифование чистовое (Ra=08 – 16мкм).
По таблице 10.1 (источник 1) ГОСТ 2789-73 определяем стандартное значение шероховатости:
отверстие Ra=125мкм;
впадины вала Ra=125мкм.
вал – обтачивание скоростное (Ra=04 – 16мкм);
впадины отверстия – строгание чистовое (Ra=32 – 63мкм).
Стандартное значение: вал - Ra=1мкм; впадина - Ra=5мкм.
зуб вала – шлифование получистовое (Ra=32мкм);
впадина отверстия – шлифование чистовое (Ra=08 – 16мкм).
Стандартное значение: зуб - Ra=32мкм; впадина – Ra=125мкм.
Для контроля шлицевых соединений применяют калибры поэлементного контроля: пробки базовые калибры и скобы. Для комплексного контроля шлицевая пробка и шлицевое кольцо. Допуски калибров для контроля шлицевых прямобочных соединений регламентированы ГОСТ 7951-80.
рисунок 5.1 – Схемы полей допусков шлицевого соединения
а – размер d; б – размер D; в – размер b.
рисунок 5.2 – Эскиз шлицевого соединения
а – вал; б – отверстие; в – соединение