Курсовая работа: Выбор и расчет посадок для гладких соединений c расчетом размерной цепи

С=+; С=-;

где - наружний диаметр втулки, м

 - внутренний диаметр полого охватываемого вала, м

,  - коэффициент Пуассона для материала вала и материала отверстия (для стали – 0,3) [1 c.112]

С=+0.3=2.9; С=-0.3=0.7;

Nmin = 25505599,85*0,08*(+)=0,000034979

Nmin=0.000034979м35мкм

При запрессовке вала в отверстие неровности поверхностей срезаются и сминаются, что уменьшает действительный натяг в соединении. Считают, что срезание и смятие при запрессовке составляет 60% от их высоты. Тогда расчетный натяг для выбора неподвижной посадки можно найти по формуле  [1 с.212]

Nрасч=Nmin+1.2(R+R)

Где Nрасч – расчётный натяг

Nmin – наименьший натяг

R, R - высота неровностей по 10 точкам отверстия и вала

Nрасч=35+1,2*(2,5+1,6)=39,92

По таблицам [1 c.337] находим, что условию Nmin.cт≥Nрасч удовлетворяет посадка ,

Имеющая минимальный натяг 45мкм. Проверяем эту посадку по условию прочности охватывающей детали. Чтобы проверить детали на прочность, надо вычислить напряжения, которые возникают в них при наибольшем для выбранной посадке натяге

Pmax=

Эти напряжения для охватывающей и охватываемой деталей будут соответственно равны

G=*Pmax G=

Если эти напряжения меньше предела текучести материала, значит посадка выбрана правильно[1 с.212 ]

Pmax = =30930555.56Па=30,93МПа

напряжения для охватывающей и охватываемой деталей будут соответственно равны:

G=*30,93=80,4МПа

G==61,86МПа

Условия прочности охватывающей детали выдерживается, так как для стали 50х предел текучести Gт=883µПа и Gp<G, следовательно, посадка выбрана правильно

2.3 Выбор средств измерения

Задания: выбрать средства измерения для наружного диаметра конуса полуоси, по заданию преподавателя, внутреннего диаметра ступицы под подшипник №7124.

Конкретные средства измерения применяются в зависимости от:

- масштаба производства

- принятой организационно-технической нормы контроля

- конструкции и материала детали

- точности изготовления

В массовом производстве применяют высокопроизводительные механизированные и автоматизированные средства измерения и контроля. Универсальные средства измерения применяют только для наладки оборудования.

В серийном производстве применяют калибры, шаблоны, специальные контрольные приспособления. В этом производстве применяют и универсальные средства измерения.

При выборе средств измерения и методов контроля учитывают совокупность методологических, эксплуатационных и экономических показателей.

К методологическим показателям относится:

- допустимая погрешность измеренных приборов

- цена деления

- порог чувствительности

- предел измерения

К эксплуатационным и экономическим показателям относится:

- стоимость и надежность измерительных приборов

- продолжительность работы

- время на настройку и процесс измерения

- масса

- габаритные размеры

- рабочая погрузка

При выборе средств измерения должно обязательно выполняться следующее условие:S≥∆Lim – где S-допускаемая погрешность при измерении копированных размеров:

∆Lim – предельная погрешность средств измерения.

Величина ∂ зависит от номинального размера и квалитета точности, а величина ∆Lim – от номинального размера, вида прибора и условий измерения.

Выберем средство измерения для конуса полуоси под подшипник качения. Посадка для этого участка:

Ø100д6

По таблице 6 стандарта ГОСТ 8.051-81 в зависимости от квалитета точности и диаметра выбираем допустимую погрешность и средства измерения ∂=0,022мкм. Инструменты, рекомендуемые для измерения находятся в пунктах:4б*,5в,6б

4б*- Микрометр гладкий с величиной деления 0,01мм при настройке на нуль по установочной мере, температурный режим 2С ∆Lim =5мкм. Микрометр при работе находится в руках.

5в- Скоба индиномоторная с ценой деления 0,01мм. Перемещение измерительного стержня 0,1; ∆Lim =0.скоба. При работе находится на стойке или обеспечивается надежная изоляция от тепла рук

6б -Рычажный микрометр (СР) с ценой деления 0,002мм при настройке на нуль по концевым мерам длины при использовании на всем предел измерения, температурный режим 2С, ∆Lim =0,005. При работе находится на стойке или обеспечивается надежная изоляция от тепла рук.

Учитывая экономическую выгоду, обслуживания прибора, его настройку выбираем наиболее доступные средства измерения Микрометр гладкий с величиной деления 0,01мм. Основное условие для данного измерения выполняется, т.е: ∂=22мкм>∆Lim =5мкм

Выбираем средства измерения для внутреннего измерения обода колеса под подшипник. Посадка в этом месте Ø180Р7

По таблице 7 стандарта ГОСТ8.051-81 в зависимости от квалитета точности и диаметра выбираем допустимую погрешность измерения ∂=0,0012. Инструменты, рекомендуемые для измерения находятся в пунктах:6а*,11*,12.

6а* -Нутромер индикаторный при замене отчетного устройства измерительной головкой с ценой деления 0,001 или 0,002мм, температурный режим 2С ,шероховатость поверхности отверстия Rа=1,25мкм,∆Lim =7,5мкм.

11*- Микроскоп инструментальный. температурный режим  5С ∆Lim = 7мки.

12- Микроскоп универсальный измерительный при использовании штриховой головки, температурный режим 1С ∆Lim =7мкм.

Выбираем для данного размера нутромер индикаторный, как наиболее доступное средство измерения. Основное условие выполняется, т.е:∂=12мкм> ∆Lim=7,5мкм.

Результат выбора средств измерения сводим в таблицу:

1	2	3	4	5
Наименование размера	Номинальный размер с полем допуска	Допустимая погрешность ∂, мм	Предельная погрешность ∆Lim, мм	Наименование средства измерения, метрологические показания, условия измерения
1	2	3	4	5
Диаметр кожуха полуоси	Ø100	0,022	0,005	Микрометр гладкий с величиной деления 0,01мм
Диаметр ступицы под подшипник	Ø180Р7	0,012	0,0075	Нутромер индикаторный с ценой деления 0,001 или 0,002мм, Rа=1,25мкм

3. Взаимозаменяемость стандартных соединений

3.1 Выбор и расчет насадок колец подшипников качения

Задание: Для заданного на сборочном чертеже подшипника №7124 выбрать и рассчитать насадки для наружного и внутреннего колец с обоснованием. Начертить условные изображения подшипникового узла, шейки вала и гнезда для кольцо с расстановкой размеров, шероховатостей и погрешностей формы и расположения.

По стандарту ГОСТ 333-79 выбираем размеры подшипника.

d = 120 – внутренний диаметр

D = 180 – наружный диаметр

B = 36 - ширина

r = 3,0 – фаска

Анализируя конструкцию и работу узла приходим к выводу, что внутреннее кольцо установлено на неподвижном конусе и не вращается, поэтому оно испытывает внешний вид нагружения. Внешнее кольцо

вращается вместе со ступицей, следовательно испытывает циркуляционный тип нагружения. Для циркуляционного нагружения кольца насадку выбираем по интенсивной радиальной нагрузки на посадочной поверхности.

[1,с 215]

P=*K*F*F

R – расчетная радиальная реакция опоры, измеряется в Н.

Кп – коэффициент перегрузки; учитывая, что трактор работает в тяжелых условиях с перегрузками, принимаем Кп равное 1,8.

F – коэффициент учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале (F = от 1 до3); принимаем F = равное 2.

Fa – коэффициент неравномерности распределения

радиальнойнагрузки (при наличии осевой нагрузки

Fa = 1…2, при отсутствии Fa = 1, принимаем Fa = 2.

P=*1.8*2*2=1920000H/м=1920KH/м

По рекомендации [1, стр. 215] принимаем поле допуска отверстия

Посадка Ø180

Вместо нагруженного внутреннего кольца посадки выбираем без рекомендации [3, стр. 223] с учетом условий работы, частоты вращения и конструкции корпуса; принимаем д6 посадка Ø120

Рассчитаем эти посадки и начертим схемы расположения полей допуска посадки колец подшипника со ступицей колеса и кожухом полуоси.

Посадка Ø180

Определяем предельные размеры отверстия и вала:

Dmax = 180 – 0,036 = 179,964 мм

Dmin = 180 – 0,076 = 179,924 мм

dmax = 180 + 0 = 180 мм

dmin = 180 – 0,015 = 179,985 мм

Определяем предельное натягивание

Nmax = dmax – Dmin = 180 – 179,924 = 0,076 мм

Nmin = dmin – Dmax = 179,985 – 179,964 = 0,021 мм

Посадка Ø180

Определим предельные размеры отверстия и вала:

Dmax = 120 – 0 = 120 мм

Dmin = 120 – 0,012 = 119,988 мм

dmax = 120 – 0,012 = 119,988 мм

dmin = 120 – 0,034 = 119,966 мм

Определим предельные зазоры:

Smax = Dmax dmin = 120 – 119,196 = 0,034 мм

Smin = Dmin dmax = 119,988 – 119,988 = 0,000 мм

Посадка Ø120

3.2 Выбор и расчет посадок шпоночного соединений

Задание: Для шпоночного соединения с номинальным диаметром 60мм назначить посадки с пазом вала и пазом втулки, рассчитать эти посадки, начертить поперечные сечения вала и ступицы с поперечными пазами.

По стандартам ГОСТ 23360- 78 принимаем размеры элементов шпоночного соединения:

в=18 - ширина шпонки

h=11 - высота шпонки

t1=7,0 - глубина паза вала

t2=4,4 – глубина паза втулки

по рекомендации учебного пособия. [3,стр57] принимаем поля допусков шпоночного соединения. Поле допуска ширины шпонки принимаем h9, поле допуска ширины шпоночного паза принимаем Р9. Точность ширины шпоночного паза принимаем Р9.

Определяем предельные размеры отверстия и вала:

Dmax = 18 – 0,015 = 17,985 мм

Dmin = 18 – 0,051= 17,949 мм

dmax = 18 + 0,000 = 18,000 мм

dmin = 18 – 0,036= 17,964 мм

Определяем предельное натягивание:

Nmax = dmax – Dmin = 18,000 – 17,949 = 0,051 мм

Nmin = dmin – Dmax = 17,985 – 17,964 = 0,021 мм

3.3 Взаимозаменяемость шлицевых соединений

Задание: для шлицевого соединения шестерни – корпус полуоси выбрать метод центрирования, назначить посадки по центрирующему диаметру и боковым сторонам . Начертить поперечные сечения шлицевого вала и ступицы.

По стандарту ГОСТ 1139 80 подбираем шлицевое соединение средней серии (10*72*82)

z=10 – число зубьев

d = 72 – внутренний диаметр

D = 82 – внешний диаметр

B = 12 - ширина

r не менее 0,5 – фаска

Назначением метод центрирования по внутреннему диаметру т.к. это шлицевое соединение находится в приводном мосту трактора, а трактор работает с перегрузками. Соединение неподвижное, вращение реверсивное.

Выбор посадок производим по стандарту ГОСТ 1139 80. Принимаем посадку по центрирующему диаметру 72 по боковым сторонам, тогда условное изображение шлицевого соединения :

d – 10*72*82*12

Шлицевое отверстие:

d – 10*72Н7*82Н12*12Н8

Шлицевой вал:

d – 10*72h7*82a12*12h8

Расчет центрирующей посадки шлицевого соединения:

Посадка Ø72

Определим предельные размеры отверстия и вала:

Dmax = 72 + 0,046 =72,046мм

Dmin = 72 + 0,000= 72,000 мм

dmax = 72 + 0,000= 72,000 мм

dmin = 72 – 0,046 = 71,954 мм

Определим предельные зазоры:

Smax = Dmax dmin = 72,046 – 71,954 = 0,092 мм

Smin = Dmin dmax = 72,000 – 72,000 = 0,000 мм

3.4 Взаимозаменяемость резьбовых соединений

Задание: Для резьбового соединения крышка сборочного чертежа принять размеры резьбового соединения и уточнить по стандарту. Назначить шаг резьбы, средний диаметр и внутренний диаметр резьбы. Определить предельные отклонения на параметры резьбы. Начертить профиль наружной и внутренней резьбы.

Учитывая масштаб сборочного чертежа принимаем для болтов удерживающих крышку резьбу М10.

Учитывая, что данная резьба удерживает от осевого смещения оси сателлитов эта резьба является ответственной, поэтому принимаем резьбу с мелким шагом Р=1мм, тогда резьба будет иметь вид М121 по ГОСТ8724-81

По стандарту ГОСТ24705-81 определяем средние и внутренние диаметры

Средний диаметр:d=D=11.350

Внутренний диаметр: d=D=10.917

По ГОСТ16093-81 назначаем степени точности и поля допусков резьбы. Принимаем точность внутренней резьбы по 6 степени, а для наружной по 8 степени. Поля допусков принимаем для внутренней резьбы- Н, для внешней. получаем резьбовое соединение М121*.

Определяем предельные отклонения:

Внутренняя резьба:М11-Н6

Средний диаметр:D=11.350Н6(+0,150)

Внутренний диаметр:D=10,917Н6(+0,236)

Наружная резьба:М121-д8

Средний диаметр:d=11.350-l8

Наружный диаметр: d=10,917-д8

Определяем предельные зазоры

Smin=EJ-es=0.000-(-0.026)=0.026мм

Smax=EJ-es=0.150-(-0.206)=0,356мм

4. Расчет размерной цепи

4.1 Расчет методом максимум-минимум

а) по сборочному чертежу выявляем замыкающее звено и его название. Замыкающее звено Б∆=18±0,5. Этот зазор между торцом уголка и пластиной.

б)выявляем составляющие звенья

Б1=3±0,25 – толщина стопорного кольца

Б2=15 - ширина подшипника

Б3=30 – толщина втулки

Б4=30 – расстояние от торца уголка до плоскости канавки

стопорного кольца.

в)составляем схему размерной цепи:

Б1;Б2;Б3 – увеличивающие звенья

Б4 – уменьшающее звено

г)определим правильность составления схемы размерной цепи

Б∆=-

где Б∆ - номинальное значение замыкающего звена

 - сумма номинальных размеров увеличивающих звеньев

 - сумма номинальных размеров уменьшающих звеньев

m - количество увеличивающих звеньев

n – всего звеньев

Б∆=(3+15+30)-30=18

д)определяем коэффициенты точности размерной цепи, точность составляющих звеньев:

а=

где Т- допуск замыкающего звена

 - сумма допусков звеньев с известными допусками

 - сумма допусков звеньев точности которых неизвестны

 g- количество таких звеньев

 - 1.44мкм

а=

Определяем коэффициенты точности по таблице [1 с.182]. Принимаем точность составляющих звеньев YT12 для которого d=160.

Данные расчета сводим в таблицу:

Обозначения звеньев	Номинальный размер, мм	Квалитет точности	Допуски, мм	Предельные отложения, мм
				верхнее		нижнее
Б1 Б2 Б3 Б4 Б ∆	3 15 30 30 18	-- -- YT12 YT12 --	0,500 0,100 0,390 0,210 1,200	+0,250 0 +0,250 0 +0,600	-0,250 -0,100 -0,140 -0,210 -0,600

е)назначаем предельные отклонения на размеры составляющих звеньев по следующему правилу:

 1)если размер охватываемый, то отклонения обозначаются как для основного вала.

es=0,ei-отрицательно

2) если размер охватывающий, то отклонения обозначаются как для основного отверстия. EY=0, ES-положительно

3)если размер нельзя отнести к первому или второму случаю, то

допуск делится пополам со знаками "+" или "-". К таким размерам относятся размеры уступов, глубины и т.п.

ж)определяем правильность назначенных допусков:

Т=

1200≠500+100+2*100=1020

Так как условие не выполняется, вводим корректирующее звено и определяем для него новые предельные отклонения [1 с.238] формула 94. В качестве корректирующего звена назначаем звено Б3 т.к. его допуск можно увеличить на 180мкм. Этот размер простой в изготовлении и удобный для изменения.

ES=

ES=-0,250-0,100-(-0,600)-0=+0,25

EY=

EY=0,250-0,600-(-0,210)=-0,140

Б=30 Т=0,390

Делаем повторную проверку, которая показывает, что условие выполняется:

Т=

1200=500+100+390+210=1200

4.2 Расчет размерной цепи вероятностным методом

а)по сборочному чертежу выявляем замыкающее звено и его название.

Замыкающее звено Б∆=18±0,6 зазор между торцом уголка и пластиной.

б)выявляем составляющие звенья

Б1=3±0,250- толщина стопорного кольца

Б2=15 ширина подшипника

Б3=30- толщина втулки

Б4=30 - расстояние от торца уголка до плоскости канавки

стопорного кольца

в)составляем схему размерной цепи:

Б1;Б2;Б3 – увеличивающие звенья

Б4 – уменьшающее звено

г)определим правильность составления схемы размерной цепи

Б∆=-

где Б∆ - номинальное значение замыкающего звена

 - сумма номинальных размеров увеличивающих звеньев

 - сумма номинальных размеров уменьшающих звеньев

m - количество увеличивающих звеньев

n – всего звеньев

Б∆=(3+15+30)-30=18

где Б∆ - номинальное значение замыкающего звена

 - сумма номинальных размеров увеличивающих звеньев

 - сумма номинальных размеров уменьшающих звеньев

m - количество увеличивающих звеньев

n – всего звеньев

Б∆=(3+15+30)-30=18

д)определяем коэффициенты точности размерной цепи, точность составляющих звеньев:

а=

а=

η===1

где  - коэффициент составляющих звеньев

- коэффициент риска замыкающих звеньев

,-для закона нормального распределения равны 3

П- коэффициент точности, а=478,6 определяем квалитет точности для составляющих звеньев.

Принимаем YT14, для которого а=400[1 с.182]

Обозначения звеньев	Номинальный размер, мм	Квалитет точности	Допуски, мм	Предельные отложения, мм
				верхнее		нижнее
Б1 Б2 Б3 Б4 Б ∆	3 15 30 30 18	YT14 YT14 YT14 YT14 --	500 100 520 520 1200	+0,250 0 0 0 +0,600	-0,250 -0,100 -0,520 -0,520 -0,600

Таблица 3 – результаты расчета размерной цепи вероятностным методом

Делаем проверку, правильности назначения допусков:

Т≥

Т≥894,9<1200

условие выполняется, значит, решение правильно.

Список используемой литературы

1.         Серый И.С.: "Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения"-М.:"Агропромиздат", 1987-367с.

2.         Дунаев П.Ф., Леликов О.П.:"Конструирование узлов и деталей машин-М.: Высшая школа 1985

3.         Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Варламова Л.П.:"Допуски и посадки. Обоснование выбора"- М.: Высшая школа 1984

4.         Дунаев П.Ф., Леликов О.П.:"Конструирование узлов и деталей машин-М.: Высшая школа 2000

5.         Методические указания:"Выбор универсальных средств измерения линейных размеров до 500мм"-М.: Издательство стандартов,1987

6.         Анурьев В.И.:"Справочник конструктора-машиностроителя" издание пятое, том 1. -М.: машиностроение,1980