Расчет и выбор допусков и посадок для шлицевых прямобочных соединений - Курсовая работа

В данной работе на практике определены заданные посадки гладкого цилиндрического соединения, рассчитаны и выбраны посадки для колец подшипников качения, рассчитаны и выбраны посадки и допуски для шлицевых соединений, определены предельные размеры резьбового сопряжения, выбраны параметры зубчатых колец, произведен расчет размерной цепи. По заданному сопряжению определяем на основе литературных источников определяем тип посадки (с зазором) и номера квалитетов сопрягаемых деталей (детали 7 - 9 D = 80 мм). Посадки с зазором предназначены для подвижных и неподвижных соединений деталей. Расчет посадок с натягом (посадок с упругой связью) выполняется с целью обеспечить прочность соединения, т. е. отсутствие смещений сопрягаемых деталей под действием внешних нагрузок, и прочность сопрягаемых деталей (3-4). Здесь Н, Н1 - допуск на изготовление калибров для отверстий и валов; Hs - допуск на изготовление калибров со сферическими измерительными поверхностями для отверстия; z - отклонения середины поля допуска на изготовление проходного калибра для отверстия относительно наименьшего предельного размера изделия; z1 - отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для вала относительно наибольшего размера изделия; у, у1 - допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия и вала за границу поля допуска изделия; ?, ?1 - величина для компенсации погрешности контроля калибрами отверстий и валов с размерами свыше 180 мм.

В данной работе на практике определены заданные посадки гладкого цилиндрического соединения, рассчитаны и выбраны посадки для колец подшипников качения, рассчитаны и выбраны посадки и допуски для шлицевых соединений, определены предельные размеры резьбового сопряжения, выбраны параметры зубчатых колец, произведен расчет размерной цепи.

1. Определение и расчет параметров посадки гладкого цилиндрического соединения

1.1 Выбор посадок по аналогии

По заданному сопряжению определяем на основе литературных источников определяем тип посадки (с зазором) и номера квалитетов сопрягаемых деталей (детали 7 - 9 D = 80 мм).

Посадки с зазором предназначены для подвижных и неподвижных соединений деталей. В подвижных соединениях зазор служит для обеспечения свободы перемещения, размещения слоя смазки, компенсации температурных деформаций, а также компенсаций отклонений формы и расположения поверхностей, погрешности сборки и др.

В неподвижных соединениях посадки с зазором применяются для обеспечения беспрепятственной сборки деталей (в особенности сменных). Их относительная неподвижность обеспечивается дополнительным креплением шпонками, винтами, болтами, штифтами и т. п.

Посадки пониженной точности H9/h8 предназначены для соединений с гарантированным зазором при невысоких требованиях к точности.

Определение предельных отклонений отверстия и вала: а) отверстие (80 Н9) [1. табл. 1.27]: ES = 0,030 мм; EI = 0 мм;

б) вал (80 h8) [1. табл. 1.28]: es = -0,060 мм; ei = -0,106 мм.

Предельные размеры: а) отверстие: Dmax = Dном ES = 80 0,030 = 80,030 мм;

Dmin = Dном EI = 80 0 = 80,000 мм. б) вал: dmax = dном es = 80 (-0,060) = 79,940 мм;

dmin = dном ei = 80 (-0,106) = 79,894 мм.

Величина допуска каждой детали: а) отверстие: TD = ES - EI = Dmax - Dmin = 80,030 - 80,000 = 0,030 мм;

б) вал: Td = es - ei = dmax - dmin = 79,940 - 79,894 = 0,046 мм.

Величина предельных зазоров: Smax = Dmax - dmin = 80,030 - 79,894 = 0,136 мм;

Smin = Dmin - dmax = 80,000 - 79,940 = 0,060 мм;

Sm = (Smax Smin)/2 = (0,136 0,060)/2 = 0,098 мм.

Допуск посадок с зазором: Ts = Smax - Smin = (ES - ei) - ( EI - es) = TD Td

Ts =0,030 0,046=0,076мм

Таблица 1. - Предельные размеры, допуски, зазоры, выбранной посадки

Обозначение посадки Наименование детали Предельные размеры, мм Допуск, мм Зазоры, мм Smax/Smin Допуск посадки, мм o 80 Н9 Отверстие Dmax=80,030 TD=0,030 Smax=0,136 Smin=0,060 Ts=0,076

Dmin=80,000 o 80 h8 Вал dmax=79,940 Td=0,046 dmin=79,894

1.2 Выбор посадок с натягом

Расчет посадок с натягом (посадок с упругой связью) выполняется с целью обеспечить прочность соединения, т. е. отсутствие смещений сопрягаемых деталей под действием внешних нагрузок, и прочность сопрягаемых деталей (3-4).

Определение наименьшего и наибольшего допустимых натягов:

где: pmin (max) - требуемое минимальное (максимальное) удельное давление на контактных поверхностях соединения, Е1, Е2 - модули упругости материалов вала и втулки, Н/м2, коэффициенты Ляме.

[Pmin]?2180/(3,140,05520,045 0,20)=7,64 106 н/м

Требуемое минимальное удельное давление: [Pmin] = 7,64?106 н/м

Коэффициенты Ляме:

где:; ?1, ?2 - коэффициенты Пуассона вала и втулки (см. задание);

d1 - внутренний диаметр вала, м; d2 - наружный диаметр втулки, м.

C1=[1 (0,045/0,055)2/1-(0,045/0,055)2]-0,33=1,6/0,39-0,33=3,77

C2=[1 (0,055/0,115)2/1-(0,055/0,115)2] 0,3=1,25/0,75-0,3=1,97

Наименьший допустимый натяг: Nmin =7,64 106 0,055 (3,77/0,9 1011 1,97/2 1011)= 17,7 10-6м=17,7мкм.

Величина минимального допустимого натяга (с учетом поправок):

где: - поправка, учитывающая смятие неровностей контактных поверхностей деталей при образовании соединения, мкм; - параметры шероховатости втулки и вала до сборки, мкм. ?ш=9,4=5(0,63 1,25)=18,75мкм.

Минимального допустимого натяга (с учетом поправок): [Nmin] = 17,7 18,75=36,45 мкм

Максимальное допустимое удельное давление (наименьшее из двух значений):

где: ?Т1, ?Т2 - предел текучести материалов охватываемой и охватывающей детали, Н/м2. p1=0,58 200 106 [1-(0,045/0,055)2]=7,9?107 н/м p1=0,58 800 106 [1-(0,055/0,115)2]=34,8?107 н/м

Максимальное допустимое удельное давление. pmax=7,9?107 н/м

Величина наибольшего натяга: Nmax = 7,9 1070,055 (3,77/0,9 1011 1,97/2 1011)= 184 мкм

Максимальный допустимый натяг (с учетом поправок):

где: ?уд - коэффициент увеличения удельного давления у торцов охватывающей детали (L/D = 0,77).

[Nmax] =1840,9 18,75=184,35 мкм.

Максимальный допустимый натяг (с учетом поправок): [Nmax] = 184,35 мкм.

На основании расчетов выбирается стандартная посадка [1. табл. 1.49 c. 154] (d = 45 мм), которая должна удовлетворять требованиям: Nmax=136мкм ? [Nmax]=184мкм

Nmin=99мкм ? [Nmin]=36,75

Стандартная посадка: H8/z8 o55 H8 0,039

O55 z8 0,175

0,138

2. Определение размеров калибров для контроля отверстия и вала контрольных калибров к ним

Данные для расчета калибров (o 80 H9/h8): - для контроля отверстия: Н = 5 мкм; z = 4 мкм; y = 3 мкм.

- для контроля вала: Н1 = 7 мкм; Нр = 2,5 мкм; z1 = 6 мкм; y1 = 5 мкм.

Здесь Н, Н1 - допуск на изготовление калибров для отверстий и валов; Hs - допуск на изготовление калибров со сферическими измерительными поверхностями для отверстия; z - отклонения середины поля допуска на изготовление проходного калибра для отверстия относительно наименьшего предельного размера изделия; z1 - отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для вала относительно наибольшего размера изделия; у, у1 - допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия и вала за границу поля допуска изделия; ?, ?1 - величина для компенсации погрешности контроля калибрами отверстий и валов с размерами свыше 180 мм.

Для контроля отверстия: ПРМАХ= Dmin z H/2=80 0,004 0,0025=80,006мм

ПРMIN=Dmin z-H/2=80 0,004-0,0025=80,001мм

ПРИЗН=Dmin-y ?=80-0,003 0=79,997мм

НЕМАХ=Dmax-? H/2=80,030-0 0,0025=80,032мм

HEMIN=Dmax-?-H/2=80,030-0-0,0025=80,027мм

Для контроля вала: ПРМАХ=dmax-z1 H1/2=79,94-0,006 0,0035=79,937мм

ПРMIN =dmax-z1-H1/2=79,94-0,006-0,0035=79,930мм

ПРИЗН=dmax y1-?1=79,94 0,005-0=79,945мм

НЕМАХ=dmin ?1 H1/2=79,894 0 0,0035=79,897мм

HEMIN=dmin ?1-H1/2=79,894 0-0,0035=79,890мм

Контрольные калибры: К-ПРМАХ=dmax-z1 Hp/2=79,94-0,006 0,00125=79,93552мм

К-ПРMIN=dmax-z1-Hp/2=79,94-0,006-0,00125=79,9327мм

K-Имах=dmax y1-?1 Hp/2=79,94 0,005-0 0,00125=79,9462мм

K-Иmin=dmax y1-?1-Hp/2=79,94 0.005-0-0,00125=79,9437мм

К-НЕМАХ=dmin ?1 Hp/2=79,894 0 0,00125=79,8952мм

К-HEMIN=dmin ?1-Hp/2=79,894 0-0,00125=79,8927мм

Таблица 2. - Исполнительные размеры калибров

Наименование калибра Обозначение Размеры калибра, мм Исполнительный размер калибра, мм

Для контроля отверстия (калибр-пробка) ПРМАХ 80,006 80,.006-0,005

ПРMIN 80,001

ПРИЗН 79,997

НЕМАХ 80,032 80,032-0,005

HEMIN 80,027

Для контроля вала (калибр скоба) ПРМАХ 79,937 79,930 0,007

ПРMIN 79,930

ПРИЗН 79,945

НЕМАХ 79,897 79,890 0,007

HEMIN 79,890

Контрольный калибр для контроля калибра скобы К-ПРМАХ 79,9352 79,9352-0,0025

К-ПРMIN 79,9327

K-Имах 79,9462 79,9462-0,0025

K-Иmin 79,9437

К-НЕМАХ 79,8952 79,8952-0,0025

К-HEMIN 79,8927

3. Расчет и выбор посадок для подшипников качения

Данные для расчета подшипника №311

Наружное кольцо подшипника КН (поз. 6-4) o120-0,013

Внутреннее кольцо подшипника КВ (поз. 6-7) o55-0,010

Ширина подшипника В=29мм

Класс точности подшипника - 0

Радиальная нагрузка на посадочную поверхность

PR=(R/в) Кп F FA где R=13 KH (по условию) в- рабочая ширина посадочного места в = В - 2r = 29 - 23,0 =23мм=0,023 м

Кп=1,8

F=1

FA=1

PR=(23/0,013) 1,81 1=1800 КНМ

0,033

Поле допуска вала - o55n6 0,017

-0,021

Поле допуска отверстия - o120P7 -0,051 (1, с.818)

Проверка прочности подшипника

Максимальный натяг посадки

[N]=11,4 к d [?р]/(2 к-2) 105=0,106 мм где к=2,8 - коэффициент для подшипника легкой серии. d=0,05м - диаметр внутреннего кольца подшипника

[?р]=400 МПА - допускаемое напряжение для подшипниковой стали

[N]=11,4 2,8 0,05 400 106/(2 2,8-2) 103=0,106мм

Nmax=dmax-dmin=55,018-29,99=0,027

[N]?Nmax

0,106?0,027

Прочность обеспечена

4. Расчет и выбор допусков и посадок для шлицевых прямобочных соединений

Данные для расчета шлицевого соединения 6х28х32

Соединение деталей поз. 1-10

Т.к. соединение неподвижное, то центрирование по наружному диаметру D

Размеры соединения: 6х28х32, где z=6 - число зубьев d=28мм - внутренний диаметр

D=32мм - наружный диаметр

В=6мм - ширина зуба

Условное обозначение шлицевого соединения

D - 6х28х32Н7/js6х5F8/js7, Предельный размер d1=16,7 мм (не менее)

Вал: D-6х28х32js6х5js7

Втулка (колесо): D-6х28х32Н7х5F8

(размер d=28 не нормируется)

Предельное отклонение размеров

O32js6(±0,0065); o32H7( 0,021)

0,028

5js7(±0,006); 5F8 0,010

5. Определение предельных размеров деталей резьбового сопряжения

Задано резьбовое соединение: М20 6G/6g.

Метрическая резьба с шагом 2 мм d=D=20 мм d1=D1=13,825 мм d2=D2=14,701 мм

Наружная резьба: d=20 мм es=-0,038 ei=-0,318. d1=13,835 мм es=-0,038 ei=0. d2=14,701 мм es=-0,038 ei=-0,198.

Внутренняя резьба: D=20 мм ES - EI=0

D1=13,835 мм ES=0,375 EI=0

D2=14,701 мм ES=0,212 EI=0

Допуски наружного и внутреннего диаметров: Наружная резьба: Td1=0,280 мм

Внутренняя резьба: TD1=0,375 мм

Допуски средних диаметров: Наружная резьба: Td2=0,16 мм

Внутренняя резьба: TD2=0,212 мм

Предельные значения диаметров и допуски резьбы, мм: Болт: dmax = d esd = 20 (- 0,038) = 15,962мм;

dmin = d eid = 20 (- 0,318) = 15,682мм;

d2 max = d2 esd2 = 14,701 (- 0,038) = 14,663мм;

d2 min = d2 eid2 = 14,701 (- 0,198) = 14,503мм;

d1 max = d1 esd1 = 13,835 (- 0,038) = 13,797мм;

d1 min - не нормируется.

Td = dmax - dmin = 15,962 - 15,682 = 0,28 мм;

Td2 = d2max - d2min = 14,663 - 14,503 = 0,16 мм;

Гайка: Dmax - не нормируется;

Dmin = D EID =20 0 = 20 мм;

D2 max = D2 ESD2 =14,701 0,212 = 14,913 мм;

D2 min = D2 EID2 =14,701 0 = 14,701 мм;

D1 max = D1 ESD1 = 13,835 0,375 = 14,270 мм;

D1 min = D1 EID1 = 13,835 0 = 13,835 мм;

TD2 = D2 max - D2 min = 14,913-14,701=0,212 мм;

TD1 = D1 max - D1 min =14,210-13,835=0,375 мм.

Зазоры и допуск посадки по среднему диаметру, мм: Smax = D2 max - d2 min = 14,210-14,503=0,293мм;

Smin = D2 min - d2 max = 13,835-13,797=0,038мм;

TS = Smax - Smin = 0,293-0,038=0,255мм.

Проверка: TS = TD2 Td2 =0,212 0,16=0,272мм.

6. Выбор контролируемых параметров зубчатых колес

Дано: зубчатое колесо модуль m=5мм. число зубьев z=28

Степень точности - 7

Условное обозначение передачи: 7-7-6-Са ГОСТ 1643-81 норма кинематической точности - 7 норма плавности работы - 7 норма контакта зубьев - 6 вид сопряжения - С вид допуска на боковой зазор - а (по методическим указаниям 2218) выбираем показатели точности зубчатого колеса. [1, с843] кинематическая точность FII 3…8 плавность работы FII 3…8 контакт зубьев Fk 5…12 боковой зазор Tw

Результаты заносим в таблицу

Таблица 3 - Числовые значения выбранных параметров

Обозначение показателей Степень точности или вид сопряжения Числовое значение, мкм

F*p 7 36 12 48 ff

FII=Fp ff

FII 7 28

FK 6 28

Tw С 55

Делительный диаметр d=m z=5 28=140 мм.

7. Расчет размерных цепей цилиндрический вал подшипник калибр

Решение прямой задачи.

На сборочном чертеже задана размерная цепь А, исходным звеном является расстояние от торца крышки до торца втулки. Исходное звено изменяется в пределах 0,88…1,16 мм. Номинальные размеры составляющих звеньев: А1=19мм, А2=15мм, А3=33мм.

Номинальный размер замыкающего звена где = А1 А3 А4 А5 А6=3 24 30 24 8==89мм

= А2 =90мм

А =90-89=1мм

Принимается номинальный размер звена А =1

А =1 мм, =1,16-0,88=0,28мм

Коэффициент квалитета:

где к=0 - число составляющих звеньев, допуски на которых заданы j =0 - допуск составляющего звена ij - единица допуска [7, табл. 6] i1 =1,31, i2 =1,08, i3 =1,56

Значение ат находится между 10 и 11 квалитетом. Выбирается 10 квалитет. А1 =3H10( ), А2 =90H10( 0,2), А4 =30H10 ( 0,1), А6 =8H10( 0,065) А3 =А5 =24

Производится проверка правильности выбора допусков составляющих звеньев.

0,28 0,084 0,12 0,1 0,065-0,12=0,064

Проверка верхнего и нижнего отклонения замыкающего звена

0,16 0,084-0,1=0,084 уравнение не удовлетворяется

Тогда принимается отклонение для звена А нестандартным

А4 =30

Проверяется условие верхнего и нижнего отклонения замыкающего звена

0,16=0,084-(-0,076)=0,16

-0,12=-0,12-0=-0,12 равенство удовлетворяется

Окончательно отклонения всех составляющих звеньев, мм: А1 =3H10( )

А3 =А5 =24

А4 =30

А6 =8H10( 0,065)

А =1

1. Допуски и посадки: Справочник в 2-х томах/В.Д. Мягков, М.А. Полей и др. Л.: Машиностроение 1982г.

2. СТ СЭВ 157-75. Калибры гладкие для размеров до 500мм. Допуски.

3. СТ СЭВ 182-75. Резьба метрическая. Основные размеры.

4. ГОСТ 16093-81 Резьба метрическая. Допуски. Посадки с зазором.

5. ГОСТ 1643-81 Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски.

6. Якушев А.И., Воронцов Л.Н., Федотов Н.М. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. М.: Машиностроение, 1986г.

7. Меринов В.П. Методические указания к курсовой работе по дисциплине “Нормирование точности”. Липецк: ЛГТУ, 1997г.

Размещено на .ru