Реферат: Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения
Министерство образования Российской Федерации
Уральский государственный технический университет
КУРСОВАЯ РАБОТА
по предмету “Взаимозаменяемость, стандартизация
и технические измерения”
Студент:
Преподаватель:
г. Екатеринбург
2001 год
Часть 1. ЧЕТЫРЕ ПОСАДКИ
Вариант | Посадки | |||
15 | 20H7/g6 | 45H6/m5 | 60H6/p5 | 80D9/h9 |
1) Определить наибольшие, наименьшие предельные размеры и допуски размеров деталей, входящих в соединение;
1.1 Для посадки 20H7/g6
20H7: ES = +21 мкм EI = 0 мкм
20g6: es = -7 мкм ei = -20 мкм
Предельные размеры отверстия:
Dmax = D + ES = 20 + 0,021 = 20,021 мм
Dmin = D + EI = 20 + 0 = 20,000 мм
Допуск на размер отверстия:
TD = Dmax — Dmin = 20,021 – 20,000 = 0,021 мм
Предельные размеры вала:
dmax = d + es = 20 + (-0,007) = 19,993 мм
dmin = d + ei = 20 + (-0,020) = 19,980 мм
Допуск на размер вала:
Td = dmax — dmin = 19,993 – 19,080 = 0,013 мм
1.2 Для посадки 45H6/m5
45H6: ES = +16 мкм EI = 0 мкм
45m5: es = +20 мкм ei = +9 мкм
Предельные размеры отверстия:
Dmax = D + ES = 45 + 0,016 = 45,016 мм
Dmin = D + EI = 45 + 0 = 45,000 мм
Допуск на размер отверстия:
TD = Dmax — Dmin = 45,016 – 45,000 = 0,016 мм
Предельные размеры вала:
dmax = d + es = 45 + 0,020 = 45,020 мм
dmin = d + ei = 45 + 0,009 = 45,009 мм
Допуск на размер вала:
Td = dmax — dmin = 45,020 – 45,009 = 0,011 мм
1.3 Для посадки 60H6/p5
60H6: ES = 19 мкм EI = 0 мкм
60p5: es = +45 мкм ei = +32 мкм
Предельные размеры отверстия:
Dmax = D + ES = 60 + 0,019 = 60,019 мм
Dmin = D + EI = 60 + 0 = 60,000 мм
Допуск на размер отверстия:
TD = Dmax — Dmin = 60,019 – 60,000 = 0,019 мм
Предельные размеры вала:
dmax = d + es = 60 + 0,045 = 60,045 мм
dmin = d + ei = 60 + 0,032 = 60,032 мм
Допуск на размер вала:
Td = dmax — dmin = 60,045 – 60,032 = 0,013 мм
1.4 Для посадки 80D9/h9
80D9: ES = +174 мкм EI = +100 мкм
80h9: es = 0 мкм ei = -74 мкм
Предельные размеры отверстия:
Dmax = D + ES = 80 + 0,174 = 80,174 мм
Dmin = D + EI = 80 + 100 = 80,100 мм
Допуск на размер отверстия:
TD = Dmax — Dmin = 80,174 – 80,100 = 0,074 мм
Предельные размеры вала:
dmax = d + es = 80 + 0 = 80,000 мм
dmin = d + ei = 80 + (-0,074) = 79,926 мм
Допуск на размер вала:
Td = dmax — dmin = 80,000 – 79,926 = ï-0,074ï = 0,074 мм
2) Определить наибольшие, наименьшие, средние зазоры и натяги и допуски посадок;
2.1 Для посадки 20H7/g6
Зазоры:
Smax = Dmax — dmin = 20,021 — 19,980 = 0,041 мм
Smin = Dmin — dmax = 20,000 — 19,993 = 0,007 мм
Sm = (Smax + Smin )/2 = (0,041+0,007)/2 = 0,024 мм
Допуск посадки:
TS = Smax — Smin = 0,041 — 0,007 = 0,034 мм
2.2 Для посадки 45H6/m5
Максимальный зазор:
Smax = Dmax — dmin = 45,016 – 45,009 = 0,007 мм
Максимальный натяг:
Nmax = dmax — Dmin = 45,020 – 45,000 = 0,020 мм
Допуск посадки:
TS(TN) = TD + Td = 0,016 — 0,011 = 0,027 мм
2.3 Для посадки 60H6/p5
Натяги:
Nmax = dmax — Dmin = 60,045 – 60,000 = 0,045 мм
Nmin = dmin — Dmax = 60,032 – 60,019 = 0,013 мм
Nm = (Nmax — Nmin )/2 = (0.045 – 0.013)/2 = 0,016 мм
Допуск посадки:
TN = Nmax — Nmin = 0.045 – 0.013 = 0,032 мм
2.4 Для посадки 80D9/h9
Зазоры:
Smax = Dmax — dmin = 80,174 — 79,926 = 0,248 мм
Smin = Dmin — dmax = 80,100 — 80,000 = 0,100 мм
Sm = (Smax + Smin )/2 = (0,248+0,100)/2 = 0,174 мм
Допуск посадки:
TS = Smax — Smin = 0,248 — 0,100 = 0,148 мм
полученные данные занести в таблицу (мм);
3) Построить схемы расположения полей допусков деталей, входящих в соединения;
4) Назначить средства для контроля (измерения) размеров деталей, входящих в соединения (тип производства назначает и обосновывает студент);
Назначаем тип производства – серийное
Тогда:
- для контроля размера вала Æ20H7+0.021 будем использовать калибр — пробку с проходными и непроходными губками.
- для контроля размера отверстия Æ20g6-0.007 будем использовать пневматический ротаметр. -0.020
5) выполнить эскиз одного из 4 соединений (по выбору студента) с обозначением посадки в соединении и эскизы деталей, входящих в это соединение, с указанием на них обозначения точности размеров (номинальный размер, обозначение поля допуска и квалитета, предельные отклонения).
Часть 2. ФОРМА И РАСПОЛОЖЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ
1) Изобразить эскиз детали с указанием на заданных поверхностях обозначений отклонений формы и расположения поверхностей;
2) Охарактеризовать заданные поверхности;
а) – плоская, полуоткрытая поверхность
b) – цилиндрическая, внутренняя, открытая поверхность
3) Расшифровать обозначения отклонений формы и расположения заданных поверхностей, в том числе указать размерность числовых отклонений;
Допуск перпендикулярности – обозначает наибольшее допускаемое значение отклонения от перпендикулярности (мм).
Допуск параллельности – обозначает наибольшее допускаемое значение отклонения от параллельности.
Размерность допусков формы и расположения поверхностей задается в миллиметрах.
4) По допуску формы или расположения установить степень точности;
Определяем по справочнику табл. 2.11 [3, стр. 381]
При h = 240 степень точности – 9
При L = 380 степень точности – 10
5) Изобразить схемы измерения отклонений;
Для контроля допуска перпендикулярности:
Для контроля допуска параллельности:
Часть 3. ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ
1. Изобразить эскиз детали с указанием заданных обозначений шероховатости поверхностей;
2. Охарактеризовать заданную поверхность;
Наружная полуоткрытая поверхность заданного профиля
3. Расшифровать обозначение шероховатости поверхностей и в том числе указать размерность числового значения шероховатости;
Такое обозначение шероховатости предъявляет следующее требование к поверхности: поверхность должна быть образована удалением слоя материала, при этом шероховатость поверхности по Ra не должна превышать соответственно 12,5 и 3,2 (мкм).
Размерность задается в микрометрах.
4. Указать — предпочтительные или нет числовые значения шероховатости поверхностей;
Соответственно ГОСТ 2789-73 параметры шероховатости 12,5 и 3,2 являются предпочтительными.
5. Указать метод обработки для получения шероховатости.
Для получения параметра шероховатости 12,5 выбираем фрезерование, а для параметра 3,2 выбираем – зубодолбление.
Часть 4. РАСЧЕТ ПОСАДОК ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ
Исходные данные:
Обозначение подшипника | – 6 |
Размеры d x D | – 90 x 160 мм |
Радиальная нагрузка | – 6000 Н |
1) Установить вид нагружения каждого кольца подшипника;
По чертежу наружное кольцо воспринимает радиальную нагрузку, постоянную по направлению и ограниченную участком окружности дорожки качения и передает ее соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности корпуса, следовательно характер нагружения – местный.
Внутреннее кольцо воспринимает радиальную нагрузку последовательно всей окружностью дорожки качения и передает ее последовательно всей посадочной поверхности вала, следовательно характер нагружения – циркуляционный.
2) Для кольца, имеющего циркуляционное нагружение, рассчитать интенсивность радиальной нагрузки по учебнику [1, с.237-239] или по справочнику [3, с.283];
По табл.4.92 [3, с.287] или по табл. 9.3 и 9.4 [1, с.238] установить поле допуска для вала или корпуса;
Интенсивность нагрузки подсчитывают по формуле
где Ff — радиальная нагрузка на опору; k1, k 2, k3 — коэффициенты; b — рабочая ширина посадочного места; b = В — 2 r (В — ширина подшипника; r — координата монтажной фаски внутреннего или наружного кольца подшипника).
Динамический коэффициент посадки k1 зависит от характера нагрузки: при перегрузке до 150 %, умеренных толчках и вибрации K1 = 1; при перегрузке до 300 %, сильных ударах и вибрации k1 = 1,8.
Коэффициент k2 учитывает степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе: при сплошном вале k2 = 1.
Коэффициент k3 учитывает неравномерность распределения радиальной нагрузки Ff между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки Ff на опору.
В нашем случае k1 = k2 = k3 = 1
По ГОСТ 8338-75 определяем для нашего подшипника 90 х 160:
В = 30мм; r = 1.5мм
Рассчитываем интенсивность нагрузки:
По табл. 9.3 из справочника [1, с.238] устанавливаем поле допуска для вала: Æ90js6(±0.011)
3) Для кольца, имеющего местное нагружение, поле допуска присоединительной поверхности (вал или корпус) выбрать по табл. 4.89 справочника [3, с.28б] или табл. 9.6 [1, c.239];
По табл. 9.6 из справочника [1, c.239] устанавливаем поле допуска для корпуса: Æ160H7(+0.025 )
4) В случае колебательного нагружения кольца подшипника поле допуска присоединительной поверхности (вал или корпус) устанавливается также по табл. 4.95 справочника [3, с.289-290];
–
5) Построить схему расположения полей допусков колец подшипника и присоединительных поверхностей вала и корпуса. Числовые значения предельных отклонений посадочных размеров колец подшипников берутся из таблиц справочника [3, c.273-281] или из других справочников по подшипникам качения;
Предельные отклонения:
для внутреннего кольца | – 90(-0,020 ) |
для наружного кольца | – 160(-0,025 ) |
6) Выполнить эскизы посадочных мест вала и корпуса. Шероховатость поверхности вала и корпуса и допуски формы и расположения поверхности берутся из справочника [3, с.288-296] или из другой справочкой литературы по подшипникам качения.
Эскизы посадочных мест
Часть 5. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ ПОСАДОК
ШПОНОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ И ЕГО КОНТРОЛЬИсходные данные:
Шпоночное соединение | – 16 |
Номин. размер соединения | – 8 мм |
1) Установить и обосновать тип шпоночного соединения (свободное, нормальное или плотное);
Устанавливаем тип соединения – нормальное т.к. производство – серийное.
2) Назначить поля допусков и квалитеты для деталей, входящих в соединение: шпонка, паз вала, паз втулки. Для этого воспользоваться рекомендациями в [1, с.334] или [3, с.237,238];
По табл. 4.64 справочника [3, с.235] выбираем сечение шпонки для диаметра вала Æ8 – b´h = 2´2 мм.
По табл. 4.65 справочника [3, с.237] выбираем предельные отклонения:
— для ширины шпонки | — h9 | es = 0, ei = -25 мкм |
— для ширины паза на валу | — N9 | ES = 0, EI = -25 мкм |
— для ширины паза во втулке | — Js9 | ES = +13, EI = -13 мкм |
Вычисляем предельные зазоры и натяги.
В соединении шпонки с пазом вала (N9/h9)
Smax = ES – ei = 0 – (-25) = 25 мкм
Nmax = es – EI = 0 – (-25) = 25 мкм
В соединении шпонки с пазом втулки (Js9/h9)
Smax = ES – ei = 13 – (-25) = 38 мкм
Nmax = es – EI = 0 – (-13) = 13 мкм
3) Вычертить в масштабе (поперечный разрез) вал и втулку с указанием номинального размера по ширине шпоночных пазов, квалитета, поля допуска и предельных отклонений, а также шероховатости, допусков формы и расположения поверхностей;
4) Назначить средства для контроля деталей шпоночного соединения. Калибры для шпоночных соединений установлены в ГОСТ 24109-80, 24121-80, рекомендации по контролю даны в [3, с.248,249].
Контроль шпоночных соединений в серийном и массовом производстве осуществляют специальными предельными калибрами: ширина пазов вала и втулки Ь проверяется пластинами, имеющими проходную и непроходную сторону (рис. а); размер (d + t2 у отверстия) — пробками со ступенчатой шпонкой (рис. б); глубина паза вала (размер t1 ) — кольцевыми калибрами, имеющими стержень с проходной и непроходной ступенью (рис. в). Допуски этих типов калибров принимаются равными допускам гладких калибров, имея и виду зависимые допуски расположения.
Симметричность пазов относительно осевой плоскости проверяют комплексными калибрами: у отверстия — пробкой со шпонкой (рис. г), а у вала — накладной призмой с контрольным стержнем (рис. д).
Проектирование комплексных калибров для шпоночных соединений необходимо производить с учетом максимальных размеров сопрягаемых деталей.
После сборки контроль шпоночного соединения производят путем установления биения охватывающей детали, покачиванием охватывающей детали на валу и перемещением охватывающей детали вдоль вала (в случае подвижного соединения).
Часть 5. НАЗНАЧЕНИЕ ПОСАДОК ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
И ИХ КОНТРОЛЬ
Исходные данные:
Шлицевое соединение | – 9 |
Размер 2´d´D | – 10´42´52 мм |
1) Назначить метод центрирования соединения;
Назначаем неподвижное центрирование по наружному диаметру.
2) Назначить посадки по центрирующим и не центрирующим элементам соединения. Посадку выбирают из табл. 4.72, 4.73, 4.74, 4.75 справочника [3,c.252-253] в зависимости от принятого метода центрирования и характера соединения (подвижное или неподвижное), в первую очередь назначить предпочтительные посадки;
Для центрирующего диаметра D=52 выбираем посадку
По боковым сторонам зубьев b=6 выбираем посадку
Для не центрирующего диаметра втулки d=42 выбираем посадку H11, а диаметр вала d1 =36,9.
Предельные отклонения сводим в таблицу:
Предельные отклонения и допуски шлицевых соединений, мкм | ||||||
Втулка | Вал | |||||
D=52H7 | B=5F8 | d=42h11 | D=52g6 | b=6js7 | d1 £ d | |
Верхнее отклонение | ES=+30 | ES=+28 | ES=+160 | es=-10 | es=+6 | d1 =36.9 |
Нижнее отклонение | EI=0 | EI=+10 | EI=0 | ei=-29 | ei=-6 | |
Допуск | TD=30 | TB=18 | Td=160 | Td=19 | Tb=12 |
3) Построить схемы расположения полей допусков шлицевых деталей по соединяемым элементам;
Вычисляем зазоры по центрирующим и нецентрирующим поверхностям:
По D: | Smax = ES — ei = 30 – (-29) = 59 мкм |
Smin = EI — es = 0 – (-10) = 10 мкм | |
По d: | Smax = dmax вт – d1 = 42 + 0.160 – 36.9 = 5.26 мм |
По b: | Smax = ES — ei = 28 – (-6) = 32 мкм |
Smin = EI — es = 10 – 6 = 4 мкм |
4) Выполнить чертеж шлицевого соединения (поперечный или продольный разрез) и нанести на нем условное обозначение соединения по ГОСТ 1139-80. Чертеж выполняется на листах формата А4;
5) Выбрать средства для контроля заданных шлицевых деталей.
Для контроля шлицевого вала выбираем комплексный проходной колибр.
Часть 5. РАСЧЕТ СБОРОЧНЫХ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ
Исходные данные:
Предельные отклонения АD | АD = 0, ES = +1.1, EI = +0.3 |
Размер d | = 40 |
Подшипники качения | ES = 0, EI = -120 мкм |
Толщина прокладок | = 2-0.1 мм |
Толщина стопорных колец | = 3–0.1 мм |
1. Определяем масштаб рисунка:
М = d / x = 40 / 12 = 3,3
2. Определяем увеличивающие (А2, А3, А4 ) и уменьшающие (А1, А5, А6, А7, А8, А9, А10, А11, А12, А13, А14 ) звенья, обозначив их начиная с АD по часовой стрелке от А1 до Аn (у нас А14 )
Общее число звеньев размерной цепи равно 15. Замыкающее звено АD = 0, ES = +1,1, EI = +0,3. Составляющие звенья размерной цепи определяем согласно масштаба: А1 =26, А2 =2-0,1, А3 =500, А4 =2-0,1, А5 =26, А6 =36-0,12, А7 =15, А8 =53, А9 =32, А10 =50, А11 =50, А12 =71, А13 =100, А14 =10.
Согласно схемам размерных цепей:
,
где – номинальный размер замыкающего звена,
и – номинальные размеры увеличивающих и уменьшающих размерных звеньев цепи.
Но у нас АD = 0
Для выполнения равенства корректируем звено А3 :
3. Определим число единиц допуска
При решении задачи способом допусков одного квалитета предполагаем, что все составляющие цепь размеры выполняются по одному и тому же квалитету точности. А каждому квалитету точности соответствует вполне определенное число единиц допуска а. То есть а одинаково для всех звеньев размерной цепи.
Величина допуска каждого составляющего размера
где:
aj — число единиц допуска соответствующего звена размерной цепи;
ij — единица допуска. Величина i зависит от интервала размеров, в котором располагается соответствующий размер, и может быть определена по таблицам.
Так как по условии задачи принято одинаковое число единиц допуска для каждого звена, то среднее число единиц допуска для каждого звена можно обозначить am .
Для определения am используем формулу:
4. Определяем квалитет точности.
Принимаем am =16, тогда квалитет точности – 7.
5. Назначаем допуски.
Назначаем допуски согласно 7-го квалитета точности по табли-цам допусков и вносим их в графу [5] табл.1.
В графу [6] записываем размер звена с отклонениями, в графу [7] – середину поля допуска, [8] и [9] соответственно – верхнее и нижнее отклонения.
Табл.1
Исходные данные | Категория звена: увеличив. уменьш. | Единица допуска | Категория звена: вал, отверстие, уступ. | Допуск звена (по ГОСТ 25347-82), мм | Размер звена с отклоне-ниями, мм | Середина поля допуска, мм | Верхнее откло-нение, мм | Нижнее откло-нение, мм |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
А1 =26 | Умен. | 1,31 | Уступ | 0,021 | 26±0,0105 | +0,0105 | -0,0105 | |
А2 =2 –0,1 | Увел. | – | Вал | 0,1 | 2 -0,1 | -0,05 | -0,1 | |
А3 =489 | Увел. | 3,89 | Вал | 0,063 | 489 -0,063 | -0,0315 | -0,063 | |
А4 =2 –0,1 | Увел. | – | Вал | 0,1 | 2 -0,1 | -0,05 | -0,1 | |
А5 =26 | Умен. | 1,31 | Уступ | 0,021 | 26±0,0105 | +0,0105 | -0,0105 | |
А6 =36-0,12 | Умен. | – | Вал | 0,12 | 36 -0,12 | -0,06 | -0,12 | |
А7 =15 | Умен. | 1,08 | Вал | 0,018 | 15 -0,018 | -0,009 | -0,018 | |
А8 =53 | Умен. | 1,86 | Вал | 0,030 | 53 -0,030 | -0,015 | -0,030 | |
А9 =32 | Умен. | 1,56 | Вал | 0,025 | 32 -0,025 | -0,0125 | -0,025 | |
А10 =50 | Умен. | 1,56 | Вал | 0,025 | 50 -0,025 | -0,0125 | -0,025 | |
А11 =50 | Умен. | 1,56 | Вал | 0,025 | 50 -0,025 | -0,0125 | -0,025 | |
А12 =71 | Умен. | 1,86 | Вал | 0,030 | 71 -0,030 | -0,015 | -0,030 | |
А13 =100 | Умен. | 2,17 | Вал | 0,035 | 100 -0,035 | -0,0175 | -0,035 | |
А14 =34-0,12 | Умен. | – | Вал | 0,12 | 34 -0,12 | -0,06 | -0,12 | |
АD = | Умен. | – | – | 0,8 | +0,7 | +1,1 | +0,3 | |
АРЕГ =50 | Умен. | 1,56 | Вал | 0,092 | -0,63 | -0,584 | -0,676 |
6. Предварительная проверка решения.
Проверим зависимость замыкающего звена от составляющих:
7. Назначение регулирующего звена.
По предварительной проверке хотя при методе максимума-минимума, обеспечивающем полную взаимозаменяемость, должна была получиться максимальная величина допуска . Причиной разницы заданной и расчетной величин ТАд является отличие среднего расчетного числа единиц допуска (am =19,72) и стандартного числа единиц допуска для выбранного квалитета (am =16).
Для компенсации разницы в расчетном и табличном числе единиц допуска при расчете размерных цепей вводится регулирующее звено. В качестве регулирующего звена целесообразно использовать наиболее легко выполнимое звено, мы выбираем звено А3 .
8. Определение допусков и предельных отклонений регулирующего эвена.
Допуск регулирующего звена можно определить из зависимости (2), если представить ее в виде:
Отсюда:
Для определения положения поля допуска регулирующего звена определим координату середины поля допуска этого звена по зависимости:
где — координата середины поля допуска замыкающего звена; и координаты середины поля допуска увеличивающих и уменьшающих звеньев размерной цепи;
n — число увеличивающих звеньев размерной цепи;
Р — число уменьшающих звеньев размерной цепи.
Из зависимости (2) для регулирующего звена, назначенного из числа уменьшающих звеньев:
9. Определяем верхнее и нижнее предельные отклонения
регулирующего звена:
10. Решение проверочной (обратной) задачи
Решение обратной задачи начинается с проверки правильности назначения допусков по зависимости:
Равенство выдерживается. Допуски назначены правильно. Для расчета предельных отклонений используем зависимости:
Для верхнего предельного отклонения замыкающего эвена:
где:
— верхнее отклонение замыкающего эвена;
— верхние отклонения увеличивающих звеньев размерной цепи;
— нижние отклонения уменьшающих звеньев размерной цепи.
Равенство соблюдается.
Для нижнего предельного отклонения замыкающего ввена:
Равенство соблюдается.
Расчет размерной цепи полностью завершен.