Расчет и выбор посадок для узлов и механизмов

KGSKhA 2 20 35 03 06 1 2 1.cdw

Схема полей допусков
КГСХА.2.20.35.03.06 1.2.1

KGSKhA 2 20 35 03 06 1 1 2.cdw

КГСХА.2.20.35.03.06 1.1.2

kursovaya kopylov.docx

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
«Курская государственная сельскохозяйственная академия
Факультет: инженерный
Направление подготовки: 35.03.06 «Агроинженерия»
Профиль: «Технические системы в АПК»
по дисциплине «Метрология стандартизация и сертификация»
Расчет и выбор посадок для узлов и механизмов
(дата) (подпись) (расшифровка подписи)
(оценка) (дата) (подпись) (расшифровка подписи)
Данный курсовой проект состоит из введения и решения пяти задач охватывающих основные разделы курса «Метрология стандартизация и сертификация» и оформлена в виде расчётно-пояснительной записки изложенной на 38 стандартных листах писчей бумаги формата А4 (297×210 мм). Курсовой проект содержит 7 схем расположения полей допусков соединений 4 эскизов соединений в сборе и подетально 1 сборочный чертёж узла для расчёта размерных цепей и 5 сводных таблиц по расчёту поставленных задач. Графическая часть составляет 12 листов формата А4
Расчет и выбор посадок для гладких цилиндрических соединений . ..5
1. Расчёт и выбор посадок для подвижных соединений . .5
2. Расчёт и выбор посадок для неподвижных соединений 11
Расчет и выбор посадки для деталей сопрягаемых с подшипниками качения 16
Расчёт размерных цепей методом полной взаимозаменяемости .19
Определение числа групп сортировки характеристика параметров соединения (селективная сборка) 24
Допуски и посадки шпоночных соединений ..27
Список использованных источников 32
Точность большинства изделий машиностроения является важнейшей характеристикой их качества. Современные мощные и высокоскоростные машины не могут функционировать при недостаточной точности деталей и их сборки. Вследствие неточности технического оборудования погрешностей и износа инструмента и приспособлений силовой температурной деформации технологической системы а так же из-за ошибок рабочего и других причин действующего значения геометрических механических и других параметров деталей и изделий. Могут отличаться от расчётных (заданных) то есть могут иметь погрешность. Обеспечение качества деталей необходимо для создания работоспособных и конкурентно-способных машин. Точность сборки призвана обеспечивать соответствие действительных значений параметров изделия значениям заданных в технической документации. В связи с чем возникает необходимость нормирования показателей точности деталей машин.
РАСЧЁТ И ВЫБОР ПОСАДОК ДЛЯ ПОДВИЖНОГО И НЕПОДВИЖНОГО СОЕДИНЕНИЙ
1. Расчёт и выбор посадок для подвижных соединений
При проведении ремонта тракторов автомобилей и сельскохозяйственных машин часто приходится выбирать подвижные соединения. От обоснованного выбора подвижных соединений зависит качество ремонта и срок эксплуатации. Необоснованно выбранные зазоры могут привести к чрезмерному износу и как следствие к резкому сокращению срока службы. При выборе посадки с зазором нужно учитывать эксплуатационные условия режим работы наличие и качество смазывающего материала.
Известно что в каждом конкретном случае необходимо применять свою методику расчёта. Однако приведённая ниже последовательность расчёта является наиболее общей и применима не только для соединений типа вал – подшипник скольжения но и других подвижных соединений: поршневой палец – втулка верхней головки шатуна промежуточные шкивы и звёздочки – вал и др.
Исходные данные:dн = 40 мм;
Определяем величину hS [2 4]
гдеh – толщина масляного слоя в месте наибольшего сближения вала и подшипника в процессе работы м;
S – максимальный зазор в состоянии покоя м;
– угловая скорость радс;
– абсолютная вязкость масла Пас;
dн – номинальный диаметр м;
q – среднее удельное давление в подшипнике Па.
hS = 052 00402 10000201110600600040+0060 = 9076 · 10-9м=9076 мкм
1.2.Вычисляем величину наивыгоднейшего зазора.
Коэффициент трения будет наименьшим если при установившемся движении . Отсюда:
где Sнаив – наивыгоднейший зазор.
Sнаив=29076 = 190 мкм
По наивыгоднейшему зазору определяем предварительную посадку из таблицы №2 (СТ СЭВ 144-75) по условию:
Sср.гост.= Smax+Smin2 = 280+802 =180
1.3. Определяем допуски вала и отверстия по предварительно выбранной посадке(см. таблицу 1 ).
1.4. Определяем ориентировочно и затем принимаем ближайшее табличное значение шероховатости .
RzDгост=20 мкм Rzdгост=20 мкм
1.5. Определяем величину расчётного зазора.
При расчёте и выборе подвижных посадок надо учитывать что в процессе эксплуатации зазор увеличивается в результате стирания неровностей.
Sрасч=190-14(20+20)=134мкм
По таблицам ИСО подбираем окончательную посадку удовлетворяющую условию:
Sср.гост= Smax+Smin2 = 181+802 = 1305 мкм
Окончательно принимаем Sср.гост=1305 мкм (1305 мкм 1375 мкм)
Допуски вала и отверстия (Табл. №1): TD= 39 мкм Td= 62 мкм.
1.6. Уточняем величину шероховатости поверхностей вала и втулки подбираем методы обработки и станочное оборудование.
RZD= 02·39=6680 мкм; RАDгост=20 мкм
RZd=02·62=10410 мкм; RАdгост=25 мкм
Для получения необходимой точности изготовления по IT7 и IT8 и шероховатости Ra = 125 20 мкм принимаем обработку на токарно-винторезном станке 1К62:
для вала – точение тонкое дополнительное полирование (Ra = 5 125 мкм);
для отверстия – развёртывание чистовое (Ra = 25 063 мкм)
1.7. Производим проверку по наименьшей толщине масляного слоя исходя из условия:
– шероховатости отверстия и вала мкм.
Величина уменьшенного зазора должна в любом случае обеспечивать жидкостное трение:
hmin=9076181+14(100+80) =44 мкм.
Производим проверку: 44 > 18 – условие выполняется следовательно выбранная посадка обеспечит нормальное жидкостное трение.
1.8. Для выбранной посадки по таблицам ГОСТ 25347-82 определяем отклонения и строим схему расположения полей допусков.
∅ 40 H8d9+00330-0080-0142
1.9. Выбираем измерительный инструмент для контроля деталей
Выбор измерительного инструмента производится следующим образом: по номинальному диаметру и допуску измеряемого размера находим величину допускаемой погрешности при измерении QUOTE [1табл.22].
По полученной величине QUOTE выбираем измерительные средства [1табл.23] соблюдая условие:
где QUOTE – предельная погрешность измерительного средства мкм.
Данные по выбору измерительных средств заносим в таблицу 1.1.
Результаты расчёта по выбору измерительных средств
Номинальный размер и поле допуска детали
Величина допуска детали IT мм
Допустимая погрешность измерения ± мкм
Предельная погрешность измерительного средства ±Δlim мкм
Наименование измерительного средства
Индикаторный нутромер с измерительной головкой с ценой деления 0001 или 0002 мм при работе в границах участка 01 мм.
Микрометр типа МК и МП в руках
1.10. Вычерчиваем схему расположения полей допусков.
КГСХА.2.20. 35.03.06 1.1.1
1.11. Строим эскиз соединения в сборке и подетально с указанием
размеров шероховатости поверхности допусков формы и расположения
КГСХА.2.20. 35.03.06 1.1.2
Расчёт и выбор посадок для неподвижных соединений
Неподвижные соединения применяют для передачи крутящих моментов осевой силы или совместного их воздействия. Неподвижность сопрягаемых деталей достигается за счёт упругих деформаций возникающих при запрессовке. Натяг в неподвижной посадке должен быть таким чтобы он гарантировал неподвижность одной детали относительно другой (вал и втулка) при воздействии заданной нагрузки и не вызывал разрушения деталей при их соединении. Примером использования посадок с натягом могут быть: ступица и венец маховика втулка и шатун двигателя поршневой палец и поршень кривошип косилки и вал и др.
Исходные данные:dн =80 мм;
материал втулки – сталь 20ХН;
материал вала – сталь 20ХН.
Определяем величину наименьшего удельного давления между поверхностями сопряжения вала и втулки.
где Mк – крутящий момент Нм;
f – коэффициент трения при продольном смещении (f = 008).
Pmin=21270314008020090008=17554105Нм2.
Находим величину наименьшего допустимого натяга.
где ED и Ed – модули упругости материалов Нм2 (ED = Ed = 211011 Нм2);
CD и Cd – коэффициенты Ляме.
Коэффициенты Ляме определяются по формулам:
где D и d – коэффициенты Пуассона (для стали = 03);
d1 – внутренний диаметр вала м (d1 = 0).
CD= 1+0080013021-008001302 +03= 2509;
Cd=1+0008021-000802-03=07.
Величина минимального натяга:
Nmin= 2695·105·0080·2509+07211011 = 2145 10-6м= 21 мкм.
Из конструктивных соображений выбираем параметры шероховатости втулки и вала и вид обработки (таблица №15(приложение)).
Для получения данного значения шероховатости назначаем обработку тонкое точение которое обеспечивает Rz = 25.
Вычисляем величину расчётного натяга с учётом наличия шероховатости поверхности вала и втулки.
Nрасч.=21+12·(32+25) =2784 мкм.
По таблицам (таблица №3(приложение)) находим посадку удовлетворяющую условию:
2.6. Определяем наибольшее удельное давление на сопряжённых поверхностях при наибольшем натяге выбранной посадки.
где – наибольший натяг выбранной посадки м.
Pmax= (72-1232+25)10-60080 2509 + 07211011 = 533·105 Нм2.
2.7. Вычисляем наибольшее напряжение во втулке.
D=1+0080013021-008001302533·105= 1182·105 Нм2.
2.8. Проверяем прочность втулки по пределу текучести по условию:
По таблице определяем предел текучести. Для стали 20ХН он равен 2800·105Па.
3·105 2800·105 – условие выполнено следовательно прочность втулки обеспечена.
2.9. Выбираем средства измерения для вала и отверстия .
Выбор средств измерения производится с учётом метрологических конструктивных и экономических факторов. Данные по выбору средств измерения заносим в таблицу 1.2.
Индикаторный нутромер с измерительной головкой с ценой деления 0.001 или 0.002 мм при работе в границах участка мм 0.003
Рычажная скоба с ценой деления 0002 мм в стойке.
2.10 Вычерчиваем схему расположения полей допусков.
КГСХА.2.20.35.03.06 1.2.1
2.11 Строим эскиз соединения в сборке и подетально с указанием размеров шероховатости поверхности допусков формы и расположения
КГСХА.2.20.35.03.06 1.2.2
РАСЧЁТ И ВЫБОР ПОСАДОК ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ СОПРЯГАЕМЫХ С ПОДШИПНИКАМИ КАЧЕНИЯ
Правильно выбранные посадки колец подшипников качения способствуют надёжности и долговечности их работы. Посадку подшипников качения на вал и в корпус выбирают в зависимости от характера нагружения колец: циркуляционного и местного.
Циркуляционно нагруженным кольцом считается то которое вращается вместе с сопрягаемой деталью. Оно неподвижно соединяется с сопрягаемой деталью что обеспечивает его равномерный износ.
Кольцо которое сопряжено с неподвижной невращающейся деталью называется местно нагруженным. Оно должно сопрягаться с деталью по посадке с зазором что позволяет кольцу под действием толчков медленно проворачиваться по посадочной поверхности обеспечивая равномерный износ самого кольца и посадочной поверхности.
Исходные данные:№ подшипника 0-308;
нагрузка Fr = 12 270 Н;
Определяем конструктивные размеры заданного подшипника качения. Данный подшипник качения относится к средней серии. По таблице 5 определяем габаритные размеры:
внутренний диаметр D = 40 мм;
наружный диаметр d = 90 мм;
радиус закругления фаски r = 25 мм.
Устанавливаем характер и вид нагружения внутреннего и наружного колец подшипника.
С учетом условий работы устанавливаем вид нагружения колец подшипника. ВКП-МНК; НКП-ЦНК.
Определяем отклонения для колец подшипника.
внутреннее кольцо подшипника ∅40 L0 (-0012);
наружное кольцо подшипника ∅90l0 (-0015).
Определяем посадку циркуляционно нагруженного кольца.
Определяем интенсивность по формуле:
где Fr – нагрузка на опору подшипника Н;
B – ширина подшипника мм;
r – радиус закругления фаски мм
К - динамический коэффициент принят равным 18.
К- учитывает ослабление натяга приняли равным 1.
К- установили для однорядных подшипников приняли равным 1.
5.. По вычисленному значению интенсивности нагружения определяем посадку.
Соединение: корпусНКП=>∅90M7l0+0048+0013-0015.
Определяем посадку местно - нагруженного кольца.
Соединение: ВКПвал=>∅40L0к6-0012+0018+0002.
7. Определяем отклонения для колец подшипника.
внутреннее кольцо подшипника: 40 L0k6-0012+0018+0002;
наружное кольцо подшипника: 90 M7l0+0048+0.013-0015.
8. Вычерчиваем схему расположения полей допусков сопрягаемых деталей. КГСХА.2.20.35.03.06 2.1
9. Вычерчиваем сопряжение в сборе и подетально с указанием отклонений размеров шероховатости поверхностей отклонений формы и расположения поверхностей. КГСХА.2.20.35.03.06 2.2
РАСЧЁТ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ МЕТОДОМ ПОЛНОЙ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ
1 Составляем размерную цепь и определяем её составляющие звенья (увеличивающие и уменьшающие) от которых зависит замыкающее звено. Изображаем геометрическую схему размерной цепи.
2 Проверяем правильность составления размерной цепи.
Для проверки правильности составления размерной цепи воспользуемся основным уравнением размерной цепи:
Условие выполнено следовательно размерная цепь составлена верно.
3. Устанавливаем единицы допуска составляющих звеньев допуски которых требуется определить.
4 Определяем средний коэффициент точности размерной цепи .
aср= 800-200437= 137
гдеf – численное значение известных допусков составляющих звеньев размерной цепи мкм.
5 Принимаем ближайшее табличное значение коэффициента точности к и по нему выбираем квалитет.
Принимаем что соответствует квалитету IT-12
6 По полученному квалитету назначаем допуски на составляющие звенья размерной цепи.
7. Проверяем правильность назначения допусков по условию:
0840 – условие не выполняется следовательно необходимо произвести корректировку.
Производим корректировку назначенных допусков.
Выбираем корректирующее звено. Так как то корректировку проводим по легкому звену. Из чертежа видно что наиболее просто выдержать размер TК4 . Поэтому это звено выберем как корректирующее.
TК4K = 800-840-150=110 мкм.
Согласно этому допуски на составляющие звенья размерной цепи после корректировки будет иметь вид:
Проверяем правильность назначения допусков на составляющие звенья размерной цепи по условию:
0 = 800 – условие выполняется следовательно допуски на составляющие звенья размерной цепи назначены верно.
Окончательно назначаем отклонения для звеньев размерной цепи.
По полученному квалитету и с учётом корректировки назначаем отклонения для составляющих звеньев исходя из правила: для охватывающих звеньев с «+» как для основного отверстия; для охватываемых – с «-» как для основного вала.
Результаты сводим в таблицу 3.1.
Результаты расчётов допусков в размерной цепи
Наименование размера
Предельные отклонения
Принятое значение размеров
МЕТОД ГРУППОВОЙ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ (селективная сборка)
Исходные данные: Соединение ∅ 8 H8u8
1 По предельным отклонениям определяем допуски посадки и величину максимального и минимального натяга (зазора) в соединении
- номинальный диаметр d=мм
+0050- верхнее предельное отклонение es= мм
+0028-нижнее предельное отклонение ei =мм
допуск размера вала определяем по формуле:
- номинальный диаметр D=мм
+0022- верхнее предельное отклонение ES= мм
-нижнее предельное отклонение EI= мм
Допуск размера отверстия определяем по формуле:
Максимальный натяг определяем по формуле:
Минимальный натяг определяем по формуле:
Nmin=0.028-0022=0006.
2 Определяем число групп сортировки:
=7где: TD – допуск отверстия мкм Td – допуск вала мкм
Nmax – максимальный натяг в соединении
3 Определяем групповой допуск:
4 Составляем карту сортировки
5 Вычерчиваем схему расположения полей допусков
КГСХА. 2.20.35.03.06 4
Карта сортировщика для сортировки деталей сопряжения шток-цилиндр
ДОПУСКИ И ПОСАДКИ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Исходные данные:вал 52 мм;
конструкция шпонки – призматическая;
соединение – плотное.
Определяем размеры шпонки шпоночных пазов вала и втулки .
По таблице №8 выбираем основные параметры шпоночного соединения:
ширина шпонки b = 16мм;
высота шпонки h = 10 мм;
глубина паза вала t1 = 6 мм;
глубина паза втулки t2 = 43 мм.
Выбираем посадки шпонки в паз вала и паз втулки .
По таблице №10 назначаем посадки:
шпонка – паз вала 16 Р9h9 -0018-0.061-0043
шпонка – паз втулки 16 Р9h9-0018-0.061-0043.
Определяем числовые значения отклонений размеров шпонки пазов вала и втулки; рассчитываем предельные размеры шпонки и пазов а также допуски их размеров.
Определяем поля допусков на непосадочные размеры:
высота шпонки h –10h11(-0090);
глубина паза вала t1 –6H12 (+0120);
глубина паза втулки t2 –43H12( +0120) .
Результаты расчётов по данному пункту удобно свести в таблицу 5.1.
Размерные характеристики деталей шпоночного соединения
Предельные размеры мм
Строим схему полей допусков соединений.
Рассчитываем параметры шероховатости сопрягаемых поверхностей и выбираем экономически обоснованные методы обработки поверхностей шпонки и пазов.
Шероховатость шпонки на боковых поверхностях:
Шероховатость оснований шпонки:
Шероховатость боковых поверхностей паза вала:
Шероховатость боковых поверхностей паза втулки:
Шероховатость дна паза вала:
Шероховатость дна паза втулки:
Обработку шпонки производим фрезерованием на горизонтально-фрезерном станке 6Т104 с последующим шлифованием боковых граней. Шпоночный паз вала выполним на фрезерном станке а паз втулки – на протяжном 6Б55.
Выбираем контрольно-измерительный инструмент для комплексной проверки шпоночного соединения.
Контроль шпоночных соединений осуществляется специальными предельными калибрами: ширину пазов вала и втулки проверяем пластинами имеющими проходимую и непроходимую стороны глубину паза вала – кольцевыми калибрами имеющими стержень с проходной и непроходной ступенями; глубину паза втулки – пробками со ступенчатой шпонкой.
7 Строим схемы полей допусков на центрируемые элементы шпоночного соединения
КГСХА.2.20.35.03.06 05.1
8 Вычерчиваем эскизы деталей шпоночного соединения с простановкой на них всех размеров с условными и числовыми обозначениями отклонений с указанием шероховатостей поверхностей и отклонениями формы и расположения поверхностей
КГСХА.2.20.35.03.06. 05.2
В ходе выполнения данного курсового проекта была проанализирована справочная нормативно-техническая документация определяющая порядок и устанавливающая требования к нормированию показателей качества деталей машин как основы качественной работы всего механизма в целом.
Был выполнен выбор и расчет посадок для подвижного и неподвижного соединений колец подшипника качения шпоночного соединения. Произведен расчет замыкающего звена методом полной взаимозаменяемости рассчитаны параметры деталей при селективной сборке.
Список использованных источников
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т. 1 В.И. Анурьев. - Москва: Машиностроение 1982. - 736 с.: ил.
Допуски и посадки: Справочник в 2-х. Ч.1 В.Д. Мягков [и др.]. - Л.: Машиностроение. – 1982. – 543 с.
Допуски и посадки: Справочник в 2-х. Ч.2 В.Д. Мягков [и др.]. - Л.: Машиностроение. – 1983. – 448 с.
Пучкова И.А.Метрология: учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ И. А. Пучкова Н. В. Грищенко. - [3-е изд.]. - Курск: Изд-во КГСХА 2010. - 66 с
Чижикова Т.В. Стандартизация сертификация и метрология. Основы взаимозаменяемости: учеб. пособие Т.В. Чижикова. - Москва: КолосС 2004 2002. - 240 с.

KGSKhA 2 20 35 03 06 1 2 2.cdw

КГСХА.2.20.35.03.06 1.2.2

KGSKhA 2 20 35 03 06 2 1.cdw

КГСХА.2.20.35.03.06 2.1

KGSKhA 2 20 35 03 06 4.cdw

КГСХА.2.20.35.03.06 4

KGSKhA 2 20 35 03 06 1 1 1.cdw

КГСХА.2.20.35.03.06 1.1.1

KGSKhA 2 20 35 03 06 2 2.cdw

КГСХА.2.20.35.03.06 2.2

KGSKhA 2 20 35 03 06 5 2.cdw

КГСХА.2.20.35.03.06 5.2

KGSKhA 2 20 35 03 06 5 1.cdw

КГСХА.2.20.35.03.06 5.1