Курсовая работа по метрологии

Чертеж.cdw

Курсовая.docx

Работа содержит 22 листов 12 рисунков 5 таблиц 2 источника литературы 1 лист формата А4 графического материала
РАСЧЕТ ПОСАДОК ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ВЫБОР ПОСАДОК ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ И РАСЧЕТ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ.
Объектом курсовой работы является узел используемый в машиностроении.
Основное содержание курсовой работы состоит в выборе посадок различных соединений оформление рабочих чертежей узла и деталей описание конструкции узла обоснование выбора окончательных видов обработки выбор средств измерений и решение размерной цепи. Исходными данными для выполнения курсовой работы является индивидуальное задание выдаваемое преподавателем. Задание включает пять задач по различным видам соединений заданного узла и расчетом размерной цепи.
Описание конструкции узла
Расчет и выбор посадки соединения
1 Определение среднего значения числа единиц допуска
2 Определение квалитета точности изготовления деталей
3 Определение значения предельных технологических зазоров
4 Выбор стандартной посадки
5 Назначение завершающего технологического процесса обработки деталей
6 Выбор измерительных средств
7 Построение схемы полей допусков
8 Вычерчивание эскизов соединения и деталей
Выбор посадок подшипников качения
1 Выбор конструктивных размеров подшипника
2 Обоснование характера нагрузки подшипника
3 Выбор вида нагружения колец подшипника
4 Выбор посадки подшипника
5 Построение схем полей допусков
6 Построение эскизов соединения и деталей
Посадка шпоночного и шлицевого соединения
1 Выбор размеров шпоночного соединения
2 Выбор полей допусков в соединении по ширине шпонки
3 Выбор остальных полей допусков
4 Определение предельных отклонений для посадочных размеров
5 Определение предельных отклонений и размеров всех деталей соединения
6 Определение предельных зазоров и натягов в соединениях
7 Построение эскизов шпоночного соединения и его деталей
Расчет размерной цепи
1 Составление размерной цепи
2 Расчет размерной цепи на максимум-минимум
3 Расчет размерной цепи вероятностным методом
4 Сравнение методов расчета
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Данный узел представляет собой часть редуктора привода звездочки.
На шарикоподшипниках 10 в корпусе 13 установлен вал 1. На хвостовике вала 1 на шлицах установлена ведущая шестерня 4 зафиксированная гайкой 2. Внутри корпуса на призматической шпонке 14 установлена цилиндрическое зубчатое колесо 12 и маслоотражатель 11 которое так же играет роль распорной втулки.
Шестерня 12 подшипник 10 и звездочка 4 на валу от смещения фиксируются гайкой 2. А подшипник в корпусе зажимается в стакане 9 крышкой подшипников 8 при помощи болтов 7.
Герметичность редуктора обеспечивает сальник 6 установленный в крышке 8. Крутящий момент передается от звездочки 4 через шлицы на вал 1 и через шпонку 14 на шестерню.
Номинальный размер: 40 мм
Предельные расчетные зазоры: Sp(max) = 54 мкм
Система полей допусков - cН (посадка в системе отверстия)
Определим допуск зазора
SN = Sp(max) - Sp(min) = 54 – 10 = 44 мкм
Определим число единиц допуска
аср = TS (2 · i) = 44 (2 · 1561) = 141
где TS - допуск зазора мкм
i = 1561 мкм - единица допуска (табл.5.2)
Назначаем IT6 - квалитет шестой. (табл.5.2)
Определим шероховатость деталей соединения
RzD =Rzd = 0125 · TD(Td) = 0125 · 16 = 2 мкм
где TD(Td) = 16 мкм - числовое значение поля допуска (табл.1.2)
Принимаем стандартное значение RzD =Rzd = 2 мкм
Определим предельные технологические зазоры
Sт(max) = Sp(max) - 14 · (RzD + Rzd) = 54 - 14 · (2 + 2) = 48 мкм
Sт(min) = Sp(min) - 14 · (RzD + Rzd) = 10 - 14 · (2 + 2) = 4 мкм
где Sp(max) и Sp(min) - расчетные предельные зазоры
RzD - величина шероховатости отверстия
Rzd - величина шероховатости вала
Выбираем основное отклонение отверстия по условию
es ≥ Sт(min) = 4 мкм
Выбираем es = g = -9 мкм (табл.3.2)
Определим возможную сумму полей допусков
TD + Td = Sт(max) - es = 48 – 9 = 39 мкм
Выбираем табличные значения полей допусков (табл.5.2)
- для отверстия TD = 16 мкм квалитет 6.
- для вала Td = 11 мкм квалитет 5.
Сумма допусков составляет
TD + Td = 16 + 11 = 27 мкм
Для отверстия верхнее отклонение составляет
ei = es - Td = -9 - 11 = -20 мкм
Таким образом выбранная посадка
Проверим соблюдение условия
Для выбранной посадки
Sc(min) = 9 мкм > 4 мкм
Sc(max) = 36 мкм 48 мкм
Условие выполняется. Посадка выбрана верно.
Уточним шероховатость поверхности деталей
RzD = 0125 · TD = 0125 · 16 = 2 мкм
Rzd = 0125 · Td = 0125 · 11 = 138 мкм
Выбираем стандартные значения шероховатостей по таблице 1.1.1
По таблице 1.2.1 назначаем окончательную обработку деталей
- отверстие - шлифование;
Средства измерения выбираем из условия
где ± - допустимая погрешность измерений
±Δlim - предельная погрешность измерительного средства
Определим по Приложению VI.2 допустимые погрешности измерений
- отверстие - = ±5 мкм
Для измерения отверстия выбираем индикаторный нутромер с измерительной головкой точностью 0002 мм тип стойки – НИ1 при работе в границах участка 0003 мм с предельной погрешностью измерений ±Δlim = 35 мкм.
Для измерения вала выбираем индикатор типа МИГ с отсчетом 0002 мм настроенный по концевым мерам 3 класса тип стойки – С-III с предельной погрешностью ±Δlim = 4 мкм.
Таблица 1.1 Результаты выбора средств измерений
Наименование детали ее номинальный размер поле допуска
Величина допуска изделия IT мм
Допустимая погрешность измерения ± мкм
Предельная погрешность измерительного средства ±Δlim мкм
Нутромер индикаторный точностью 0002 мм. Границы участка 0003 мм. Стойка НИ1.
Индикатор типа МИГ с отсчетом 0002 мм. Стойка С-III
Рисунок 1.1 Схема полей допусков
Рисунок 1.2 Эскизы: а) соединения б) вала в) отверстия.
Диаметр посадки – d5 = 35 мм
Радиальная нагрузка на подшипник - Р = 10 кН
Условия работы - ударная.
По заданию нагрузка на подшипник ударная следовательно режим работы тяжелый. Для тяжелого режима работы необходимо выполнение условия
Отсюда необходимая грузоподъемность подшипника
с p 015 = 10 015 = 667 кН
Для заданного подшипника выписываем конструктивные размеры для подшипника 307 в соответствии с ГОСТ 8338-75: 5
- внутренний диаметр - d = 35 мм
- наружный диаметр - D = 80 мм
- ширина - В = 21 мм
- радиус закругления фаски - r = 25 мм
- динамическая грузоподъемность – с = 332 кН.
По заданию нагрузка на подшипник ударная.
Внутреннее кольцо - циркуляционное нагружение нагрузка воспринимается последовательно всей окружностью (кольцо вращается вместе с сопрягаемой деталью).
Наружное кольцо - местное нагружение нагрузка воспринимается ограниченным участком окружности (кольцо неподвижное)
Определим интенсивность радиальной нагрузки на циркуляционно нагруженное кольцо (в нашем случае внутреннее) по формуле
где R = Р = 10 кН - радиальная нагрузка на подшипник
Вр - рабочая ширина подшипника м
Кп = 15 - динамический коэффициент посадки при ударах. 3
F = 1 - коэффициент учитывающий степень ослабления посадочного натяга при массивном вале. 3
FА = 1 - коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами двухрядных или между сдвоенными подшипниками (для однорядного подшипника). 3
Рабочая ширина подшипника
Вр = (Вк - 2r) · n = (21 - 2 · 25) · 1 = 16 мм
где n = 1 - количество подшипников на одной опоре.
Выбираем поле допуска для вала - k6. 3
Условное обозначение соединения "вал - внутреннее кольцо подшипника
где L0 - поле допуска внутреннего кольца подшипника нулевого класса точности.
Для местно нагруженного кольца (в нашем случае наружного) выбираем поле допуска - Н7. 3
Условное обозначение соединения "наружное кольцо подшипника - корпус
где l0 - поле допуска наружного кольца подшипника нулевого класса точности.
Рисунок 2.1 Схемы полей допусков соединений: "внутреннее кольцо - вал" "корпус - наружное кольцо".
Рисунок 2.2 Эскизы подшипникового узла и деталей.
Наружный диаметр – d8 = 45 мм
Профиль зубьев – призматический
По приложению VII.1 для вала d = 40 мм
- диаметр d = 32 мм.
- глубина паза на валу t1 = 50 мм
- глубина паза во втулке t2 = 33 мм
Вид соединения - нормальное (массовое производство).
По табл.23.2 выбираем поля допусков в сопряжении шпонка-паз вала (втулки):
- для ширины шпонки - h9
- для ширины паза вала - N9
- для ширины паза втулки - Js9
По ГОСТ 24071-80 для остальных непосадочных размеров устанавливаем следующие поля допусков: (стр.295.2)
- высота шпонки - h11
- диаметр шпонки - h14
- глубина паза вала и втулки - Н12
Для сопряжения "вал-втулка" устанавливаем следующие поля допусков: (табл.22.2)
а) соединение "шпонка-паз вала
По приложению II.1 основное отклонение паза - ES = 0 мкм
По приложению IV.1 величина поля допуска - TD = 43 мкм
Нижнее отклонение паза - EI = ES - TD = 0 - 43 = -43 мкм
По приложению III.1 основное отклонение шпонки - es = 0 мкм
По приложению IV.1 величина поля допуска - Td = 43 мкм
Нижнее отклонение вала - ei = es - Td = 0 - 43 = -43 мкм
б) соединение "шпонка-паз втулки
По приложению II.1 нижнее отклонение паза - EI = -215 мкм
Верхнее отклонение паза - ES = EI + TD = -215 + 43 = 215 мкм.
Построим схему полей допусков шпоночного соединения
Рисунок 4.1 Схемы полей допусков шпоночного соединения
в) соединение "вал-втулка
По приложению II.1 основное отклонение втулки - EI = 0 мкм
По приложению IV.1 величина поля допуска - TD = 16 мкм
Верхнее отклонение втулки - ES = EI + TD = 0 + 16 = 16 мкм
По приложению IV.1 величина поля допуска - Td = 16 мкм
По приложению III.1 основное отклонение вала - ei = -8 мкм
Верхнее отклонение вала - es = ei + Td = -8 + 16 = 8 мкм
Таблица 4.1 Размерные характеристики деталей шпоночного соединения
максимальный зазор Smax = ES - ei = 0 - (-0043) = 0043 мм
максимальный натяг Nmax = es - EI = 0 - (-0043) = 0043 мм
максимальный зазор Smax = ES - ei = 00215 - (-0043) = 00645 мм
максимальный натяг Nmax = es - EI = 0 - (-00215) = 00215 мм
максимальный зазор Smax = ES - ei = 0016 - (-0008) = 0024 мм
максимальный натяг Nmax = es - EI = 0008 - 0 = 0008 мм
Рисунок 4.2 Эскиз шпоночного соединения. 1-шестерня; 2-вал; 3-шпонка.
Рисунок 4.3 Эскизы деталей шпоночного соединения.
Номинальный размер замыкающего звена - В = 5мм.
Начинается построение схемы от одной стороны замыкающего звена и заканчивается у другой (5.1).
Рисунок 5.1 Схема размерной цепи
Общее количество звеньев - 5.
Звенья В1 В2 - увеличивающие.
Звенья В3 В4 В5 - уменьшающие.
Правильность составления размерной цепи и согласованность длин звеньев проверяем по формуле
В = ΣВУВ - ΣВУМ = 4 + 20 – 2 – 10 – 7
Условие соблюдается.
Допуск замыкающего звена вычисляем по формуле
TВ = ES В - EI В = 03 – 01 = 02 мм = 200 мкм
Таблица 5.1 Значения единиц допуска и допуски звеньев
Допуски табличные мкм
Допуски принятые мкм
Средний коэффициент точности аср определим по формуле
Стандартное ближайшее значение коэффициента точности «а» равно 40 (табл.5.2) что соответствует 9 квалитету точности. Находим по принятому квалитету (табл.1.2) числовые значения допусков для рассчитываемых звеньев и заносим в предпоследнюю строку таблицы 5.1.
Проверяем принятые допуски по условию
ТВ = ΣТВ = 30 + 52 + 25 + 36 + 36
Условие не выполняется. Необходимо скорректировать допуск одного из звеньев увеличив его на 21 мкм. Увеличить допуск т. е. сделать его менее «жестким» следует для наиболее простого в изготовлении звена. К таким звеньям относятся втулка В2. Принимаем для него допуск ТВ2 = 73 мкм.
Отклонения на звенья назначаем руководствуясь принципом: допуск назначается «в тело» т. е. для охватывающих размеров - как на основное отверстие для охватываемых - как на основной вал. Если размер не «вал» и не «отверстие» то назначаются симметричные отклонения.
- размер В1 «ступень» отклонения равны es = 15 мкм ei = -15 мкм.
- размер В2 «вал» отклонения равны es = 0 мкм ei = -73 мкм.
- размер В3 «вал» отклонения равны es = 0 мкм ei = -25 мкм.
- размер В4 «вал» отклонения равны es = 0 мкм ei = -36 мкм.
- размер В5 «вал» отклонения равны es = 0 мкм ei = -36 мкм.
Проверяем назначенные допуски по условиям:
ES ВΔ = ΣES ВУВ - ΣEI ВУМ = 15 – (-25 -36 -36)
EI ВΔ = ΣEI ВУВ - ΣES ВУМ = (-15 -73) - 0
Условие не выполняется. Необходима корректировка. В качестве корректируемого звена выбираем втулку В2. Новые значения ES и EI вычисляем используя уравнения
ES В2 = ΣEI ВУВ - EI ВΔ - ΣES ВУМ = -15 - 100 - 0 = -115 мкм
EI В2 = ΣES ВУВ - ES ВΔ - ΣEI ВУМ = 15 - 300 - (-25 -36 -36) = -188 мкм
Определим допуск корректирующего звена
ТВ2 = ES В2 - EI В2 = -115 -(-188) = 73 мкм
Проверяем принятые допуска по условию
ТВ = ΣТВ = 30 + 72 + 25 + 36 + 36
Результаты расчетов на максимум-минимум заносим в последнюю строку таблицы 5.3.
Средний коэффициент точности размерной цепи аср
Стандартное ближайшее значение коэффициента точности «а» равно 100 (табл.5.2) что соответствует 11 квалитету точности. Находим по принятому квалитету (табл.1.2) числовые значения допусков для рассчитываемых звеньев и заносим в предпоследнюю строку таблицы 5.2
Таблица 5.2 Значения единиц допуска и допуски звеньев
Условие не соблюдается. Необходима корректировка. В качестве корректируемого звена выбираем втулку В2. Путем подбора подбираем ТВ2 = 120 мкм.
Назначаем отклонения:
- размер В1 «ступень» отклонения равны es = 375 мкм ei = -375 мкм.
- размер В2 «вал» отклонения равны es = 0 мкм ei = -120 мкм.
- размер В3 «вал» отклонения равны es = 0 мкм ei = -60 мкм.
- размер В4 «вал» отклонения равны es = 0 мкм ei = -90 мкм.
- размер В5 «вал» отклонения равны es = 0 мкм ei = -90 мкм.
Вычисляем координаты середин полей допусков по уравнениям
ЕС В = (300 + 100) 2 = 200 мкм
ЕС В1 = (375 + (-375)) 2 = 0 мкм
ЕС В2 = (0 + (-120)) 2 = -60 мкм
ЕС В3 = (0 + (-60)) 2 = -30 мкм
ЕС В4 = (0 + (-90)) 2 = -45 мкм
ЕС В5 = (0 + (-90)) 2 = -45 мкм
Координаты середин полей допусков проверим по условию
ЕС В = ΣЕС ВУВ – ΣЕС ВУМ = (0 -60) – (-30 -45 -45)
Условие не выполняется. Смещаем координату середины допуска корректирующего звена В2 на выявленную разницу в 140 мкм.
ЕС В2 = -60 + 140 = 80 мкм
ЕС В = ΣЕС ВУВ – ΣЕС ВУМ = (0 + 80) – (-30 -45 -45)
Отклонения для корректирующего звена
ES В2 = EС В2 + ТВ2 2 = 80 + 120 2 = 140 мкм
EI В2 = EС В2 – ТВ2 2 = 80 - 120 2 = 20 мкм
Таблица 5.3 Результаты расчета размерной цепи
Размер по чертежу мм
Размер после корректировки мм
Расчет на максимум-минимум
Результаты расчета мм
Расчет вероятностным методом
Координата середины поля допуска мкм
4 Сравнение методов расчетов
Применение вероятностного метода расчета позволяет увеличить допуски рассчитываемых звеньев в 164-25 раза. Отсюда следует что при первом методе расчетов получаются более точные значения полей допусков следовательно этот метод необходимо применять при расчете более точных ответственных сопряжений.
Взаимозаменяемость стандартизация и технические измерения. Методические указания по изучению дисциплины и выполнению курсовой работы. – М.: ВСХИЗО 1991. – 90 с.
Единая система допусков и посадок. Общие положения ряды допусков и основных отклонений. ГОСТ 25346-89. – М.: Изд-во стандартов 1989. – 32 с.
Мягков В.Д. Допуски и посадки. Справочник. Ч.1 – Л.: Машиностроение 1982. – 54 с.
Мягков В.Д. Допуски и посадки. Справочник. Ч.2 – Л.: Машиностроение 1983. – 446 с.
Подшипники качения. Сборник государственных стандартов. Ч.1 – М.: Издательство стандартов 1989. – 439 с.