Расчет допусков и посадок деталей

Курсовая работа — копия.doc

Федеральное агентство по образованию
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»
по дисциплине «Метрология стандартизация и сертификация»
Тема «Расчёт и выбор допусков и посадок деталей сборочного узла»
Список использованных источников22
Рассчитать посадку с натягом зубчатого колеса (5) на вал (4).
В рассматриваемом соединении с натягом действует только крутящий момент.
Определяем требуемое минимальное удельное давление на контактных поверхностях соединения [pmin] по формуле
где f =008 – коэффициент трения сталь по стали (табл.2.4 [2]);
df = mz – 25m= 3·58 – 25·3= 1665 мм – диаметр впадин зубчатого колеса.
Определяем необходимую величину наименьшего расчётного натяга N'min по формуле предварительно рассчитав коэффициенты Ляме С1 и С2
где 03 (сталь) - коэффициенты Пуассона для охватываемой и охватывающей деталей;
d1=0 – диаметр отверстия внутри вала (вал сплошной).
где модули упругости материалов вала и втулки Е1= Е2=2·1011 Нм2(сталь) (табл.1.105 [2]).
Определяем величину минимального допустимого натяга по формуле (1.112) [2]. Предварительно рассчитав поправки по уравнениям (1.113) [2] и (1.6) [2]
γш = 5(Rad+RaD)=5·(08 + 16) = 12 мкм;
где Rad=08 мкм; RaD =16 мкм – шероховатости поверхности вала и отверстия зубчатого колеса соответственно (табл. 3.12 [2]);
γt = 0 мкм – соединение эксплуатируется при 20°С;
γц =0 – детали не вращаются;
Принимаем с учетом возможных разборок γп =10 мкм.
[Nmin] = + γш +γt + γц + γп =52+12+0+0+10= 272 мкм.
Определяем величину максимального допустимого удельного давления [Pmax] по выражениям (1.115) (1.116) [2] рассчитываем Р1 и Р2
где - пределы текучести материалов вала и втулки
=225 ·106 Нм2 (сталь 3); =245 ·106 Нм2 (сталь 35).
Определяем величину наибольшего расчетного натяга используя формулу (1.117) [2]:
=717 ·10-6 м = 717 мкм.
С учетом поправок определяем максимальный допустимый натяг по формуле (1.118) [2]:
=717·097+12 - 0=815 мкм
где находим по графику (рис.1.68 [2]) для ld =6050=12 и
По ГОСТ 25347-82 выбираем посадку используя условия выбора (1.119) и (1.120) [2]
для которой 70 мкм 815 мкм;
Верхнее отклонение отверстия: ES=+25 мкм=+0025 мм.
Нижнее отклонение отверстия: EI=0 мкм=0 мм.
Верхнее отклонение вала: es=+70 мкм=+0070 мм.
Нижнее отклонение вала: ei=+54 мкм=+0054 мм.
TD=ES-EI=25 - 0=25 мкм=0025 мм.
Td=es-ei=70 - 54=16 мкм=0016 мм.
Предельные размеры отверстия:
Dmax=D+ES=50+0025=50025 мм.
Dmin=D+EI=50+0=50 мм.
Предельные размеры вала:
dmax=d+es=50+0070=50070 мм.
dmin=d+ei=55+0054=50054 мм.
Наибольший и наименьший натяги посадки:
TN=es-EI-ei+ES=TD+Td=25+16=41 мкм=0041 мм.
Строим в масштабе 1000:1 схему полей допусков отверстия и вала (рис.1).
Рисунок 1 – Схема расположения полей допусков отверстия и вала
Рассчитать и назначить посадки подшипников качения (3) на вал (4) и в корпус (6).
Согласно варианту номер подшипника 207 подшипник шариковый радиальный однорядный по ГОСТ 8338-75 легкой серии и из справочника выписываем его основные размеры: d=35 мм; D=72 мм; В=17 мм; r=2 мм (рис.2).
Рисунок 2 – Подшипник шариковый радиальный однорядный
Исходные данные: класс точности 0; эквивалентная радиальная нагрузка Fr=50 кН; осевая нагрузка отсутствует; перегрузка 150%; вал сплошной.
Из устройства заданного узла видно что вращается вал с внутренним кольцом подшипника. Наружное кольцо подшипника установлено неподвижно в корпусе.
Рисунок 3 – Нагружение подшипника
Внутреннее кольцо имеет циркуляционное нагружение. Циркуляционно нагруженное кольцо должно иметь неподвижное соединение с сопрягаемой деталью (посадка с натягом). Наружное кольцо подшипника имеет местное нагружение (посадка с зазором).
Рассчитаем интенсивность радиальной нагрузки циркуляционно нагруженного кольца
где Fr – радиальная равнодействующая нагрузка на опору кН
b – рабочая ширина посадочного места м;
b=B-2r1=0017 - 2·0002=0013 мм
где B – ширина подшипника м; B=0017 м;
r – радиус закругления м; r=0002 м;
k1 – динамический коэффициент посадки зависящий от характера нагрузки при перегрузке до 150% k1=10 с. 347 [2];
k2 – коэффициент учитывающий степень ослабления посадочного натяга для сплошного вала k2=10 с. 347 [2];
k3 – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки для радиальных подшипников с одним наружным кольцом k3=10 с. 347 [2].
По величине радиальной нагрузки 385 кНм и диаметру циркуляционно нагруженного внутреннего кольца подшипника d=35 мм выбираем поле допуска вала k6 по табл.4.90.1 [2].
Для местно нагруженного наружного кольца подшипника с посадочным диаметром D=72 мм с перегрузкой до 150% принимаем поле допуска H7 по табл.4.90.1 [2].
Из таблиц ГОСТ 25346-89 (СТ СЭВ 145-75) выбираем основные отклонения и допуски ответственных поверхностей сопряженных с подшипником.
Отверстие в корпусе для наружного кольца 72H7
Верхнее отклонение отверстия: ES=+30 мкм=+0030 мм.
Допуск отверстия: TD=ES-EI=+30- 0=30 мкм=003 мм.
Наибольший размер отверстия:
Dmax=D+ES=72+003=7203 мм.
Наименьший размер отверстия:
Dmin=D+EI=72+ 0=72 мм.
Вал для внутреннего кольца 35k6
Верхнее отклонение вала: es=+18 мкм=+0018 мм.
Нижнее отклонение вала: ei=+2 мкм=+0002 мм.
Допуск вала: Td=es-ei=+18-(+2)=16 мкм=0016 мм.
Наибольший размер вала:
dmax=d+es=35+0018=35018 мм.
Наименьший размер вала:
dmin=d+ei=35+0002=35002 мм.
Из таблиц ГОСТ 520-2002 (СТ СЭВ 774-85) выбираем допуски на посадочные поверхности подшипника качения в зависимости от класса точности.
Внутреннее кольцо подшипника 35L0
Верхнее отклонение отверстия: ES=0 мкм=0 мм.
Нижнее отклонение отверстия: EI=-12 мкм=-0012 мм.
Допуск отверстия: TD=ES-EI=0-(-12)=12 мкм=0012 мм.
Dmax=D+ES=35+0=35 мм.
Dmin=D+EI=35+(-0012)=34988 мм.
Наружное кольцо подшипника 72l0
Верхнее отклонение вала: es=0 мкм=0 мм.
Нижнее отклонение вала: ei=-13 мкм=-0013 мм.
Допуск вала: Td=es-ei=0-(-13)=13 мкм=0013 мм.
dmax=d+es=72+0=72 мм.
dmin=d+ei=72+(-0013)=71987 мм.
Определим зазоры натяги и построим схемы полей допусков каждого из колец подшипника.
Посадка подшипника в корпус: 72.
Наибольшие зазоры и натяги посадки:
Smax= ES -ei =30-(-13)= 43 мкм= 0043 мм.
TN = TD + Td = 30+13=43 мкм=0043 мм;
TN = Nmax + Smax=0+43=43 мкм=0043 мм.
Посадка подшипника на вал 35.
Наименьшие и наибольшие натяги посадки:
Nmax=es-EI=18-(-12)=30 мкм=003 мм.
TS(TN) = TD + Td = 12+16=28 мкм=0028 мм;
TS(TN) = Nmax - Nmin=30 - 2=28 мкм=0028 мм.
Строим схему расположения полей допусков наружного и внутреннего колец подшипника в масштабе 1000:1 (рис. 4 и рис.5).
Рисунок 4 – Схема расположения полей допусков для наружного кольца подшипника и корпуса
Рисунок 5 – Схема расположения полей допусков для внутреннего кольца подшипника и вала
Назначить допуски и предельные отклонения на размеры призматической шпонки (8) и шпоночного паза на валу (4). Проанализировать выбранную посадку.
Дано: шпонка призматическая диаметр вала d=30 мм.
Определяем номинальные значения шпоночного соединения.
Согласно ГОСТ 23360-78 шпонка для диаметра 30 мм имеет следующие размеры:
b=8 мм – ширина шпонки
h=7 мм – высота шпонки
t1=4 мм – глубина паза вала
t2=33 мм - глубина паза во втулке
Принимаем нормальное шпоночное соединение.
Предельные отклонения по ширине шпонки принимаем по h9 [2 табл.2.2].
Для нормального соединения устанавливаем поле допуска для паза на валу – N9 [2 табл.2.2].
По ГОСТ 25347-82 определяем верхние и нижние отклонения полей допусков: для шпонки – 8h9 (0;– 0036) для паза вала – 8N9 (0;– 0036).
Определяем предельные размеры и допуск размера ширины шпонки 8h9 (0;–0036):
Tb=8 – 7963=0036 мм.
Определяем предельные размеры и допуск размера ширины паза вала 8N9 (0;– 0036):
TBвала=8 – 7963=0036 мм.
Определяем натяги и зазоры между пазом вала и шпонкой 8N9(0;– 0036) h9 (0;– 0036):
T(SN)= Smax + Nmax=0036+0036=0072 мм.
Рисунок 6 – Схема расположения полей допусков шпоночного соединения
Построить и решить сборочную размерную цепь методом полной взаимозаменяемости для обеспечения заданной точности сборки узла.
Дано: размер замыкающего звена .
В процессе сборки исходное звено получается обычно последним замыкая размерную цепь. Оно называется замыкающим. Составляющими являются все остальные звенья с изменением которых изменяется и замыкающее звено.
Составляю схему размерной цепи (рис. 7) и устанавливаю размеры составляющих звеньев.
Рисунок 7 – Рассчитываемая размерная цепь
Номинальные размеры звеньев: А1=17 мм; А2=85 мм; А3=60 мм; А4=15 мм; А5=17 мм.
А6=АΔ +А1 + А2 + А3+ А4+ А5=3+17+85+60+15+17=197 мм.
Звено А6 - увеличивающее остальные уменьшающие.
Определим среднюю точность размерной цепи. Найдем значение k:
где ТΔ – допуск замыкающего звена мкм;
ij – единица допуска характеризующая ту часть допуска которая меняется с изменением размера мкм.
Из таблицы 3.3 [1] находим значения ij для звеньев цепи.
Найденное значение единиц допуска лежит в пределах стандартных значений k=64 (10-й квалитет) и k=100 (11-й квалитет) ближе к 10-му квалитету [2 табл. 4.1]. Отсюда следует что звенья изготовим по 10-му квалитету а допуск звена 6 должен лежать между 10-м и 11-м квалитетами либо соответствовать одному из них. Назначаем отклонения относящиеся к валам по h прочих ±IT2 Результаты поэтапных расчётов заносим в таблицу 1.
Таблица 1 – Результаты расчёта размерной цепи
Обозначение основного
Середина поля допуска
Допуск звена А6 определим по формуле:
0=70+140+120+70+70+А6;
А6=700 – 70 – 140 – 120 – 70 – 70 = 230 мкм (IT10=185 мкм; IT11=290 мкм).
Определим предельные отклонения звена А6.
Нижнее отклонение по формуле:
-800=-0-70-0-35-0; =-800+70+35=-695 мкм.
Верхнее отклонение по формуле:
-100=-(-70)-(-70)-(-120)-(-35)-(-70);
=-100 - 70 – 70 – 120 – 35 – 70 = -465 мкм.
Проведем проверку используя формулу для координат середины полей допусков:
-450=-580 - (-35)-0-(-60)-0-(-35);
Вычисления произведены правильно.
Выбрать инструмент для измерения и контроля размеров деталей сборочного узла.
Средства измерения вала (4).
Наружный диаметр 35k6.
Допуск размера Тизд=16 мкм.
Допускаемая погрешность измерения Δизм=5 мкм по ГОСТ 8.051-81.
Выбираем для данной погрешности гладкий микрометр МК-50-2 ГОСТ 6507-78 (пределы измерения 25-50 мм класс точности 2 допускаемая погрешность измерения Δизм=4 мкм).
Наружный диаметр 50t6.
Ширина шпоночного паза 8N9.
Допуск размера Тизд=36 мкм.
Допускаемая погрешность измерения Δизм=9 мкм по ГОСТ 8.051-81.
Выбираем для данной погрешности индикаторный нутромер НИ-6-10-1 ГОСТ 868-82 (пределы измерения 6-10 мм допускаемая погрешность измерения Δизм=8 мкм класс точности 1).
Средства измерения зубчатого колеса (5).
Внутренний диаметр 50H7.
Допуск размера Тизд=25 мкм.
Допускаемая погрешность измерения Δизм=7 мкм по ГОСТ 8.051-81.
Выбираем для данной погрешности нутромер мод. 109 ГОСТ 9244-75 с головкой 2ИГ (пределы измерения 18-50 мм допускаемая погрешность измерения Δизм=35 мкм).
Длина ступицы 60h10.
Допуск размера Тизд=120 мкм.
Допускаемая погрешность измерения Δизм=30 мкм по ГОСТ 8.051-81.
Выбираем для данной погрешности гладкий микрометр МК-75-2 ГОСТ 6507-78 (пределы измерения 50-75 мм класс точности 2 допускаемая погрешность измерения Δизм=4 мкм).
Средства измерения корпуса (6).
Внутренний диаметр 72H7.
Допуск размера Тизд=30 мкм.
Выбираем для данной погрешности нутромер мод. 154 ГОСТ 9244-75 с головкой 2ИГ (пределы измерения 50-100 мм допускаемая погрешность измерения Δизм=4 мкм).
Выполнить сборочный чертеж узла (формат А3) на котором начертить размерную цепь и проставить размеры сопряжений.
Определим необходимые размеры зубчатого колеса и крышек подшипников.
Делительный диаметр колеса
d=m z=3 · 58 = 174 мм.
Диаметр окружностей вершин
dа=d + 2m=174 + 2 · 3 = 180 мм.
Диаметр окружностей впадин
df=d – 25m=174 – 25 · 3 = 1665 мм.
Наружный диаметр подшипника D=72 мм.
Толщина стенки крышки =6 мм.
Диаметр крепежных болтов d=8 мм.
Количество крепежных болтов z=4.
Диаметр фланца крышки
Dф =D + 44d = 72 + 44·8 = 107 мм.
Диаметр расположения болтов
D1 =D + 2d = 72 + 2·8 = 88 мм.
Список использованных источников
Димов Ю.В. Метрология стандартизация и сертификация. Учебник для вузов. 2-е издание. – СПб.: Питер 2006. – 432 с.
Анухин В. И. Допуски и посадки. Учебное пособие В. И. Анухин. – СПб.: Питер 2008. – 207 с.
Радкевич Я. М. Метрология стандартизация и сертификация: Учеб. для вузов Я. М. Радкевич А. Г. Схиртладзе Б. И. Лактионов. – М.: Высш. шк. 2004. – 767 с.
Якушев А.И. Воронцов А.Н. Федотов Н.Н. Взаимозаменяемость стандартизация и технические измерения: Учебник для вузов. -М:. Машиностроение 1986. -352 с.
Мягков В. Д. Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч. В. Д. Мягков М. А. Палей А. Б. Романов В. А. Брагинский. – 6-е изд. перераб. и доп. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние 1982. –Ч.1. -543 с.