Выбор посадок и расчет размерных цепей

Выбор посадок и расчет размерных цепей

Министерство образования и науки Республики Казахстан

ВОСТОЧНО - КАЗАХСТАНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ им Д. Серикбаева

Кафедра машиностроения и технологии конструкционных материалов

«ВЫБОР ПОСАДОК И РАСЧЕТ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ»

Задание на курсовую работу:

1.       Проанализировать назначение, условия работы и технологию сборки заданного узла механизма.

2.      Определить вид нагружения колец подшипников качения и обосновать выбор класса точности, посадок на вал и в корпус. Определить характер сопряжений. Дать схемы полей допусков.

.        Исходя из условий работы цилиндрического соединения, номинальных размеров, выбрать квалитеты точности и назначить посадки для вала и отверстия в корпусе.

.        Для резьбового соединения назначить степени точности для болта и гайки, выбрать посадки по основным параметрам резьбы, указать обозначения резьбового соединения на сборочном чертеже по ГОСТ 16093 - 81.

.        Для шлицевого соединения обосновать выбор центрирования и назначить посадки по центрирующему и не центрирующему диаметрам, по боковым сторонам шлицевым зубъев.

.        Для всех соединений определить предельные отклонения, допуски. Рассчитать характеристики посадок. Начертить схемы полей допусков.

.        Для заданного узла выявить размерную цепь, построить ее геометрическую схему, составить уравнение номинальных размеров и точности, на основании чего произвести решение прямой задачи методами максимума - минимума и теоретико - вероятностным.

.        Начертить сборочный чертеж узла механизма и рабочий чертеж вала в соответствии с требованиями стандартов.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТОВ

Рисунок по варианту

Календарный план выполнения курсовой работы

Срок сдачи студентом законченной работы «________»_______2010 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1.      ВЫБОР ПОСАДОК ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

.        ВЫБОР ПОСАДКИ ВТУЛКИ НА ВАЛ

.        РАСЧЕТ КАЛИБРА

.        ВЫБОР ПОСАДКИ КРЫШКИ В КОРПУС

.        ВЫБОР ПОСАДОК РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ

.        ВЫБОР ПОСАДОК ШЛИЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ

.        РАСЧЕТ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ ПО МЕТОДУ МАКСИМУМА - МИНИМУМА (ПОЛНАЯ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ)

.        РАСЧЕТ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ ПО ВЕРОЯТНОСТНОМУ МЕТОДУ (НЕПОЛНАЯ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ)

9.     

1.  ВЫБОР ПОСАДОК ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

.        Выбор стандартного подшипника качения.

По ГОСТ 8338 - 75 выбран однорядный подшипник качения 405, тяжелой серии.

Для обеспечения повешенной точности центрирования зубчатых колес и снижения колебаний межосевого расстояния назначен подшипник 6 класса (6 - 405).

.        Выбор посадок колец подшипника.

Таблица 1- Поля допусков валов и отверстий в корпусах, соединяемых с подшипниками качения. ГОСТ 3325 - 85.

 80 Н7/ l6, где l6 - поле допуска наружного кольца, а Н7 - поле допуска отверстия в корпусе (рис 1).

Рисунок 1 - Схема сопряжения наружного кольца подшипника с отверстием в корпусе.

Для посадки циркуляционно нагруженного внутреннего кольца подшипника поле допуска следует выбирать по рассчитанной интенсивности радиальной нагрузки Р_R и посадочному диаметру внутреннего кольца.

Для посадки внутреннего циркуляционного нагружения кольца поле допуска вала равняется k6 (ГОСТ 520 - 89).

 36 L6/k6 - посадка внутреннего кольца на вал, где L6 - поле допуска внутреннего кольца подшипника, k6 - поле допуска вала (рис 2.)

Рисунок 2 - Схема сопряжения внутреннего кольца подшипника с валом.

3.      Предельные размеры соединяемых деталей подшипникового узла.

 - наружное кольцо.

 мм

 мм

+=80 +(-0,011)=79,989 мм

 - внутреннее кольцо

ES_DN=0

EI_DN=-10 мм

_MAX=D_N+ES_DN=36+0=36 мм

DN_MIN= D_N+ EI_DN=36+(-0,01)=35,99 мм

TD_N= ES_DN- EI_DN=10 мкм

B =21 мм

es_b=0

ei_B=-120 мм

_B= es_B - ei_B=0-(-120)=120 мкм

B_max =B + es_b=21 +0 = 21 мм_min=B + ei_B = 21 + (-0,12)=20,88 мм

 80 H7 - предельные размеры отверстия в корпусе

T_D=30 мкм=0

= EI + T_D= 0+30=30 мкм_MAX=D+ ES=80+0,030=80,03 мм_MIN=D+ EI=80 мм

 36 k6 - предельные размеры вала

T_d=16 мкм

ei =2 мкм

=ei+ T_d=2+16=18 мкм_max=D+es=36 +0,18=36,18 мм_min=D+ei=36+0,002=36,002 мм

4.      Характеристика посадок подшипников качения

 80 H7/l6 - посадка наружного кольца в корпус.

_max= D_MAX -  =80, 03 - 79,989 = 0,041 мм_min= D_MIN - = 80 -80 = 0_m =( S_max + S_min)/2 = (0,041+0)/2=0,0205 мм= S_max - S_min=0,041 - 0=0,041 мм

Проверка:

 = T_D +  =0,011 + 0,030 = 41мм.

 36 L6/k6 - посадка внутреннего кольца на вал

_max = d_max - DN_MIN = 36, 018 - 35, 99 = 0,028 мм

N_min= d_min - DN_MAX = 36,002 - 36 = 0,002 мм

N_m = (N_max + N_min)/2 = (0,028 +0,002)/2 = 0,015 мм

TN = N_max - N_min = 0,028 - 0,002 = 0,026 мм

Проверка:

 =  + T_d = 0,016 + 0,01 = 0,026 мм.

.        Схемы расположения полей допусков посадок подшипников качения.

Посадка наружного кольца в корпус  80 H7/l6.

Посадка внутреннего кольца на вал  36 L6/k6.

Сопряжение подшипника качения с валом (а) и корпусом (б).

.        ВЫБОР ПОСАДКИ ВТУЛКИ НА ВАЛ

Условия сборки и эксплуатации: для обеспечения нормальной работы и сборки между втулкой и валом должен быть минимальный зазор (S_min = 10 ... 25 мкм).

Выбор поля допуска втулки для посадки на вал

Предельные размеры втулки  по ГОСТ 25346 - 89

Посадка втулки на вал

.        РАСЧЕТ КАЛИБРА

Ш80 H7/l6 - наружное кольцо

Ш80 H7

ES = 30 мкм

EI=0

H=5 мкм

z= 4 мкм

y=3 мкм

Ш 80 l6

H₁=3 мкм

y₁=4 мкм

z₁=4 мкм

es= 0

ei=-11 мкм

.        ВЫБОР ПОСАДКИ КРЫШКИ В КОРПУС

Условия сборки и эксплуатации: для обеспечения нормальной работы и сборки минимальный зазор между корпусом и втулкой должен быть в пределах S_min = 80 ... 100 мкм.

Выбор поля допуска крышки посадки в корпус: учитывая размеры корпуса Ш80 Н7, выбирается поле допуска крышки по ГОСТ 2536 - 89. Вначале, для обеспечения минимального зазора , выбирается основное отклонение крышки - es.

Величина минимального зазора определяется по формуле :

Нижнее отклонение отверстия в корпусе EI =0. Поэтому для обеспечения отклонение d, верхнее отклонение которого es =-100 мкм и берется 10 квалитет точности.

Следовательно, поле допуска крышки d10.

Предельные отклонения крышки Ш80d10, по ГОСТ 25346 -89.

Посадка крышки в корпус Ш80Н7/d10.

.        ВЫБОР ПОСАДОК РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ

Профиль резьбового соединения М10 - 6Н/6g.

ВЫБОР ДЛИНЫ СВИНЧИВАНИЯ

Учитывая размер длины ввинчивания резьбы в корпусе, длина свинчивания выбирается равной 8 мм по ГОСТ16093 - 81.

ВЫБОР КЛАССА ТОЧНОСТИ

Назначение резьбы - крепежная.

Гнездо - глухое.

Нагрузка - статическая.

Резьба среднего класса точности.

ВЫБОР ПОЛЕЙ ДОПУСКОВ

По ГОСТ 16093 - 81 для резьбы среднего класса точности с длиной свинчивания 8 мм, выбираются следующие поля допусков.

ОБОЗНАЧЕНЬЕ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

На рабочих чертежах:

Гайка М10 -6Н

Болт М10 -6g

На сборочном чертеже: М10 - 6Н/6g.

ПРЕДЕЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ И ОТКЛОНЕНИЯ СРЕДНЕГО ДИАМЕТРА РЕЗЬБОВЫХ ДЕТАЛЕЙ

Предельные отклонения среднего диаметра резьбы

Посадка резьбового соединения по среднему диаметру Ш 9,350 6Н/6g.

.        ВЫБОР ПОСАДОК ШЛИЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ

Учитывая размеры вала и собираемость деталей узла по ГОСТ 1139 -80. Соединения шлицевые прямобочные.

Наружный диаметр D = 46 мм;

Внутренний диаметр d = 28 мм;

Число зубьев z =8 мм;

Ширина боковых сторон шлица b=8 мм.

УСЛОВИЯ РАБОТЫ ШЛИЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ

Соединение - неподвижное.

Нагружение - умеренное.

ВЫБОР ВИДА ЦЕНТРИРОВАНИЯ

Учитывая условия работы и конструкцию узла, выбираем способ центрирования по наружному диаметру D.

соединение допуск размер подшипник

ПОСАДКИ ШЛИЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ

ОБОЗНАЧЕНИЕ ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

На сборочном:

D - 8 x 40 x 46  x 8

На рабочем:

Шлицевая втулка: D - 8

Шлицевой вал:

ДОПУСКИ, ПРЕДЕЛЬНЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ И РАЗМЕРЫ ШЛИЦЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ

По ГОСТ 25346 - 89 выбраны допуски и предельные отклонения для шлицевого соединения

Предельные размеры параметров шлицевых деталей:

По центрирующему диаметру D

Шлицевая втулка Ш 46 Н7

Шлицевой вал Ш46 j_s6

По боковым сторонам зубьев

Шлицевая втулка 8Н8

Шлицевой вал 8j_s7

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОСАДОК ШЛИЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ

Для заданного шлицевого соединения по центрирующему диаметру D назначена переходная посадка

Ш

Обозначение шлицевого соединения на чертеже.

По боковым сторонам зубьев назначена переходная посадка

СХЕМЫ ПОЛЕЙ ДОПУСКОВ ПОСАДОК ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Посадка по центрирующему диаметру Ш46

Посадка по боковым сторонам зубьев b

7.      РАСЧЕТ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ ПО МЕТОДУ МАКСИМУМА - МИНИМУМА (ПОЛНАЯ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ)

Исходным звеном размерной цепи служит осевой зазор А_∆ имеющий параметры А_∆=1.

Верхнее отклонение ES(A_∆)= +150 мкм

Нижнее отклонение EI(A_∆)= -290 мкм

Допуск звена - TA_∆

TA_∆=ES_A∆ - EI_A∆

_∆=150 - (-290)=440 мкм

Допуск

T(A_∆)=440 мкм

Координаты середины поля допуска:

_C(A_∆)=( ES_A∆+ EI_A∆)/2=(150 -290)/2= -70 мкм.

Схема размерной цепи

При анализе узла механизма определяются детали, размеры которых влияют на величину осевого зазора.

Также устанавливаются величины номинальных размеров составляющих звеньев и их передаточных отношений.

Передаточные отношения:

 - имеют увеличивающие звенья - А_ув.

 - имеют уменьшающие звенья размерной цепи - А_ум.

Анализ звеньев размерной цепи.

- уравнение размерной цепи.

- уравнение номинальных размеров.

_∆ = 135 -18 - 21 - 20 -34 -21-20 = 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КВАЛИТЕТА СОСТАВЛЯЮЩИХ ЗВЕНЬЕВ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ

Определение параметров составляющих звеньев размерной цепи.

В графу 1 звенья вносятся в порядке увеличения размера, без учета индекса звена.

В графе 2 указываются интервалы размеров по ГОСТ 25346 - 89, в которые входит номинальный размер соответствующего звена.

В графе 3 указываются величины единиц допусков (кроме размеров подшипников), которые выбираются из справочных таблиц. Под горизонтальной чертой графы 3 рассчитывается сумма единиц допуска (на подшипники единицы допуска не учитывается).

=

По ГОСТ 25346- 89 по значению а выбирается соответствующий ближайший квалитет. Ближайший квалитет по результатам расчета для а=25,70 будет - IТ9.

Стандартные допуски удовлетворяют условию.

Определение специального допуска не требуется.

При заполнении графы 6 делается анализ изменения величины размера звена в процессе его обработки. Детали, размеры которых увеличиваются при обработке, относят к отверстиям. Детали, размеры которых при обработке уменьшаются, относятся к валам.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ СЕРЕДИН ПОЛЕЙ ДОПУСКОВ СОСТАВЛЯЮЩИХ ЗВЕНЬЕВ

Звено А₁ является компенсирующим спецзвеном размерной цепи, изменением значения которого достигается требуемая точность замыкающего звена.

А₁ = 135 мм

Для деталей «основные валы» координата середины поля допуска:

Координата середины поля допуска наибольшего размера или специального компенсирующего звена определяется из уравнения координат:

=х + (-13,5-16,5-60-18-60-16,5)*(-1)

х=-184,5 -70=-254,5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ ОТКЛОНЕНИЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ ЗВЕНЬЕВ

Для отверстий проставляется верхнее отклонение равное допуску со знаком «+».

Для валов проставляется нижнее отклонение равное допуску со знаком «-».

Для звена с наибольшим размером или компенсирующего специального звена предельные отклонения определяются по формулам:

СОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ

Уравнение размерной цепи:

A_∆ =-18_-0,027-20_-0,033-20_-0,033-21_-0,120-21_-0,120-34_-0,039-

Проверка уравнения номинальных размеров:

A_∆ = 135 -18 - 21 - 20 -34 -21-20 = 1

Проверка уравнения точности:

Проверка уравнения координат середины полей:

,5+(-13,5-16,5-60-18-60-16,5)*(-1)=-70

Проверка предельных отклонений:

Проверка правильности вычислений:

 - расчетное исходное звено.

Метод полной взаимозаменяемости дает возможность максимального приближения к заданной величине допуска исходного звена.

8.      РАСЧЕТ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ ПО ВЕРОЯТНОСТНОМУ МЕТОДУ (НЕПОЛНАЯ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ)

Данный метод расчета выполняется в той же последовательности, что и при расчете методом полной взаимозаменяемости. Используя те же исходные данные, определяют квалитет точности составляющих звеньев размерной цепи с учетом коэффициента относительного рассеяния и коэффициента риска в зависимости от процента риска .

По заданию:

-исходное звено А_∆=1;

коэффициент относительного рассеяния =1/9;

допустимый процент риска р =0,1%.

коэффициент риска при t = 3, 29.

Определение параметров составляющих звеньев размерной цепи.

;

Для а=101,189 ближайший квалитет IТ11.

ВЫБОР РАСЧЕТНЫХ ДОПУСКОВ

По ГОСТ 25346 - 89 в графу 4 записываются допуски рассчитанного квалитета для данных интервалов.

По уравнению точности проверяется правильность рассчитанных допусков по уравнению точности:

мкм

Заданный допуск составляет 440 мкм.

Проверка условия равенства назначенного и расчетного допусков исходного звена:

.

Расхождение не превышает установленный предел.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ СЕРЕДИН ПОЛЕЙ ДОПУСКОВ СОСТАВЛЯЮЩИХ ЗВЕНЬЕВ

Используя данные графы 4 определяются координаты середин полей допусков составляющих звеньев по методу полной взаимозаменяемости.

Звено А₁ является компенсирующим спецзвеном размерной цепи, изменением значения которого достигается требуемая точность замыкающего звена.

А₁ = 135 мм

Для деталей «основные валы» координата середины поля допуска:

Координата середины поля допуска наибольшего размера или специального компенсирующего звена определяется из уравнения координат:

=х + (-55-65-60-80-60-65)*(-1)

х=-385 -70=-455

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ ОТКЛОНЕНИЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ ЗВЕНЬЕВ

Для отверстий проставляется верхнее отклонение равное допуску со знаком «+».

Для валов проставляется нижнее отклонение равное допуску со знаком «-».

Для звена с наибольшим размером или компенсирующего специального звена предельные отклонения определяются по формулам:

УРАВНЕНИЕ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ

A_∆ =-18_-0,110-20_-0,130-20_-0,130-21_-0,120-21_-0,120-34_-0,160-

Проверка уравнений координат:

=-455+(-55-65-60-80-60-65)*(-1)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАСЧЕТНОГО ЗНАЧЕНИЯ ИСХОДНОГО ЗВЕНА.

Верхнее отклонение расчетного исходного звена:

Нижнее отклонение расчетного исходного звена:

.

Расчетное исходное звено:

.

Вероятностный метод расчета экономически более выгоден, поскольку при менее точном квалитете точности составляющих звеньев (11 квалитет точности по сравнению с 8-м квалитетом по методу полной взаимозаменяемости) достигнута требуемая точность исходного (замыкающего) звена.

Но по сравнению с методом полной взаимозаменяемости вероятностный метод более экономически эффективен в условиях массового или серийного производства.