Основы взаимозаменяемости

6



3



МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РФ





КОСТРОМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ 

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ







ФАКУЛЬТЕТ МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА













РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ: 



ОСНОВЫ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ  

















Работу выполнил:

Студент заочного факультета  

специальности  «Э и УТС»         3 курса 1 группы, шифр 99807 

Езерский П.О.

							Работу принял:	Угланов В.И.













Кострома, 2002















А Н Н О Т А Ц И Я



Курсовая работа студента факультета «Э и УТС» Езерского П.О.   по дисциплине «Основы взаимозаменяемости»

Пояснительная записка состоит из 22 страниц машинописного текста, 

18  таблиц, 18 рисунков, 4 источника литературы 



Костромская государственная 

сельскохозяйственная академия, 2002















































С О Д Е Р Ж А Н И Е 









Стр.

1.

Задание 1.  Определение элементов гладкого цилиндрического соединения ……………………………………………………………..



4



2.

Задание 2. Определение элементов соединений, подвергаемых селективной сборке ……………………………………………………



8



3.

Задание 3. Выбор полей допусков для деталей, сопрягаемых с подшипниками качения ………………………………………………..



11



4.

Задание 4. Допуски и посадки шпоночых соединений ………………

14



5.

Задание 5. Допуски и посадки шлицевых соединений ………………

17



6. 

Задание 6. Расчет допусков размеров, входящих в размерную цепь методом полной взаимозаменяемости ………………………………



19



7. 

Список литературы ……………………………………………………

22





























1. ЗАДАНИЕ 1.   ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ГЛАДКОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ

Цель задания:

	Изучить основную терминологию курса и научиться правильно определять параметры посадок.

	Задача 1. По значению номинального размера и предельных отклонений вала и отверстия определить поля допусков, тип и параметры посадки, привести пример обозначения предельных размеров деталей соединения на чертеже. Выбрать средства измерения и рассчитать размеры предельных рабочих калибров.  Определить способ финишной обработки деталей соединения и назначить необходимую шероховатость поверхности.

					        -0,144		           -0,139

Исходные данные: отверстие – Ø 118		вал – Ø 118

					        -0,198 		           -0,104

1.1.Определяем  предельные размеры отверстия и вала (мм):

Dmax = D + ES; 		Dmax = 118,0 + (-0,144) = 117,856  мм.

Dmin = D + EI; 		Dmin = 118,0 + (-0,198) = 117,802  мм. 

dmax  = d + es;		dmax = 118,0 + 0,139 = 118,139 мм.

dmin  = d + ei;   		dmin  = 118,0 + 0,104 = 118,104 мм.

1.2. Определяем допуски отверстия и вала (мм):

TD = Dmax – Dmin;		TD = 117,856  – 117,802 = 0,054 мм.

Td = dmax – dmin; 		Td = 118,139 – 118,104 = 0,035 мм.

1.3. Определяем предельные зазоры или натяги (мм):

S max = Dmax – dmin; 	Smax = 117,856  – 118,104 = -0,248мм.

N max = dmax – Dmin; 	Nmax = 118,139 – 117,802  = 0,337мм.

1.4. Определяем допуск посадки (мм):

TNS = TD + Td; 		TNS = 0,054 + 0,035 = 0,089мм.

1.5. Обоснуем систему, в которой выполнена посадка:

	Посадка выполнена в комбинированной системе (комб., ck), т.к.  EI ≠ 0  и  es ≠ 0.

1.6. Определяем поле допуска отверстия и вала (квалитет и основное отклонение) по ГОСТ 25346-82 или по приложению табл. 1, 3, 4 [2, с.42]:



Отверстие – U8,     вал – t7

1.7. Построим схему полей допусков сопрягаемых деталей: 



U8

t7

D(d) =118 мм

S max = 337мrм

EI = 198 мкм

- 144

- 198

+ 139

+ 104

ES = 144мкм

ei = 139мкм

es = 104мкм

0

-

+















Рис. 1.1. Схема полей допусков соединения  118  U8 / t7

1.8. Рассчитаем предельные размеры рабочих калибров.

Таблица 1.1.

Формулы для определения предельных размеров калибров

	Предельные размеры калибра-пробки рассчитываем на основе предельных  размеров отверстия (табл.1.2.), полученные данные сводим в табл.1.3.

Таблица 1.2.

Отверстие 

мкм

TD = 54

EI = - 198

ES = -71

118 U8

мм



Dmin = 117,802

Dmax = 117,856



Таблица 1.3.

Формулы для определения предельных размеров калибра - пробки

Z = 8,0

Y = 6,0

H = 4,0



Предельные размеры, мм

Проходная сторона

Р-ПPmax = Dmin + Z + H/2

Р-ПPmin = Dmin + Z – H/2

Р-ПPизн = Dmin - Y

Р-ПРmax = 117,802 + 0,008 + 0,006 / 2 =117,813

Р-ПРmin = 117,802 + 0,008 – 0,006 / 2 = 117,807

Р-ПРизн = 117,802 – 0,006 = 117,796





Исполнительный размер – 117,813-0,006

Непроходная сторона

Р-НЕmax = Dmax + H/2

Р-НЕmin = Dmax – H/2

Р-НЕmax =  117,856 + 0,006 / 2 = 117,859

Р-НЕmin = 117,856 - 0,006 / 2 = 117,853





Исполнительный размер на чертеже – 117,859-0,006





HСтроим схемы полей допусков калибра-пробки 





P - He



H/2

Td = 54 мкм

D(d) =118 мм



H



117,859-0,006 

117,813-0,006 мм



118U8

НЕ

ПР



P - Пр

Z

118

U8



Y







а.

б.



Рис. 1.2. Схема полей допусков (а) и эскиз калибра-пробки (б).



Предельные размеры калибра-скобы рассчитываем по предельным размерам вала (табл.1.4), полученные данные сводим в табл.1.5.

Таблица 1.4.

Вал 

мкм

Td=54

ei = 104

es = 139

118t7

мм



dmin= 118,104

dmax= 118,139

Таблица 1.5.

Формулы для определения предельных размеров калибра - скобы

Z1=5,0

Y1=4,0

H1=6,0



Предельные размеры, мм

Проходная сторона

Р-ПPmax = dmax – Z1 + H1/2

Р-ПPmin = dmax – Z1 + H1/2

Р-ПPизн = dmax  + Y1

Р– ПPmax=118,139– 0,005 + 0,006 / 2=118,137

P– ПРmin=118,139 - 0,005 - 0,006 / 2=118,131

Р – ПРизн= 118,139 + 0,004 = 118,143





Исполнительный размер – 118,131+0,006

Непроходная сторона

Р-НЕmax = dmax + H1/2

Р-НЕmin = dmax – H1/2

Р-НЕmax= 118,104 = 0,006 / 2 =118,107

Р-НЕmin= 118,104 – 0,006 / 2 = 118,101





Исполнительный размер – 118,101+0,006







Y





118,101+0,006

118,131+0,006

118t7

Z



H1

P - Пр

Td = 54 мкм

D(d) =118 мм

118

t7





H1



Dmin =117,955мм

P - He













б.

а.







Рис. 1.3. Схема полей допусков (а) и эскизов калибра-скобы (б).



	1.9. Выбор средств измерения зависит от форм контроля, масштабов производства, конструктивных особенностей деталей, точности их изготовления  и производится с учетом метрологических, конструктивных и экономических факторов. В ГОСТ 8.051 – 81 значения допустимой погрешности – δ размеров приведены в зависимости от величины допуска изделия – IT. Допустимая погрешность измерения показывает, на сколько можно ошибиться при измерении размера заданной точности в меньшую и в большую  сторону, т.е. имеет знаки ± δ. 

Для нахождения допустимой погрешности пользуемся табл.П.1.6. [2, с.51] и по таблице П.1.7. [2, с.63] выбираем соответствующие средства измерения.



	                    Данные по выбору измерительных средств.

	Таблица 1.6.

Размер

IT≡TD≡Td, мкм

δ, мкм

±∆lim, мкм

Наименование средства измерения

 118U8

54

12

10

Рычажный микрометр (i = 0,002 мм).

 118t7

35

35

10

Рычажный микрометр (i = 0,002 мм).



 	1.10. Выбираем  значения шероховатости поверхности отверстия и вала и назначаем финишный способ их обработки.

	Определяем значение шероховатости поверхности (мкм)  для посадки Ø 146  R11/s10:

для отверстия  - RZD= 0,125 х TD;    для вала - Rzd=  0,125 х Td,

RZD= 0,125 х 54 = 6,75 мкм;   Rzd= 0,125 х 35 = 4,375 мкм.

Стандартные значения:  RZD = 6,3 мкм,   Rzd= 4 мкм.

	Финишная (завершающая технологический процесс) обработка: табл.1.7.,1.8. методички

для отверстия – растачивание на токарных станках чистовое;

для вала – наружное тонкое точение (алиазное).

1.11. Выполним эскиз сопряжения и деталей:



Rz 4,0

 118-0,104





 118U8t7







		               - 0,144

 118- 0,198



б.

а.



Rz 6,3





в.



Рис.1.4. Эскиз сопряжения (а), вала (б) и отверстия (в)

	Задача 2.

	1.12. По заданной посадке сопряжения заполняем итоговую таблицу и строим схему полей допусков.

Таблица 1.7.

Обозначение заданного соединения  24 G9/h6







Параметры деталей посадки 

Отверстие 

Условное обозначение

Допуск, мм                                                                         TD

Основное отклонение

Предельное отклонение                  верхнее ES = TD + EI

                                       ES = 0,021 + 0,007 = 0,028 (мм)  

                                          нижнее   EI

Предельные размеры                           Dmax = D + ES;

      Dmax = 24 + 0,028= 24,028 (мм)

                                                                Dmin = D + EI;

    Dmin = 24 + 0,007 = 24,007 (мм)

 24 G7

0,021

(EI)



+0,028

+0,007



24,028



24,007



Вал 

Условное обозначение

                                                     Допуск, мм        Td

Основное отклонение

Предельное отклонение                             верхнее  es (мм)

  нижнее    ei = es - Td; ei = 0 – 0,013 = -0,013

Предельные размеры dmax = d + es; dmax = 24+0 = 24 (мм)

dmin = d + ei; dmin = 24 + (-0,013) = 23,987 (мм)

 24 h6

0,013

(es)

0

-0,013

24

23,987

Параметры посадки

Номинальный размер,                                          D ; d (мм)

Зазор (натяг),          Nmax = dmax - Dmin;

Nmax =  24 - 23,987 = 0,013 (мм).

Nmin = dmin - Dmax;

 Nmin = 23,987 - 24,028 = - 0,041 (мм)

Допуск посадки, мм TN = Nmax - Nmin;

TN = 0,013 – (-0,041)= 0,41 мм.

Группа посадки

Система допусков 

24



0,013



-0,041



0,054

переходная

комбинир.







G7

h6

D(d) =24 мм

S max = 41мrм

+ 0,028

+ 0,007

- 0,013

0

-

+.











S min = 7 мrм











Рис.1.5. Схема полей допусков посадки  24G9/h6	

Задача 3.

	1.13. По заданной посадке сопряжения заполняем итоговую таблицу и строим схему полей допусков.

Таблица 1.8.

Обозначение заданного соединения  54 S9/m8







Параметры деталей посадки 

Отверстие 

Условное обозначение

Допуск                TD  (мм) 

Основное отклонение

Предельное отклонение                  верхнее   ES

нижнее   EI = ES - TD;     EI = -0,053 - 0,074 = -0,127

Предельные размеры                 Dmax = D + ES;

      Dmax = 54 + (-0,053) = 53,947 (мм)

                                                                Dmin = D + EI;

    Dmin = 54 + (-0,127) = 53,873 (мм)

 54 S9

0,074

(ES)

-0,053

-0,127



53,947



53,873



Вал 

Условное обозначение

                                                     Допуск, мм        Td

     Основное отклонение

Предельное отклонение                         верхнее  es (мм)

es = ei + Td;  es = 0,011 + 0,046 = 0,057 (мм)

  нижнее ei (мм) 

Предельные размеры                             dmax = d + es;

dmax = 54+0,057 = 54,057 (мм)

dmin = d + ei;     dmin = 54 + 0,011= 54,011 (мм)

 54 m8

0,046

(ei)



+ 0,057

+ 0,011

24

54,057

54,011

Параметры посадки

Номинальный размер,                                          D ; d (мм)

Зазор (натяг),          Nmax = dmax - Dmin;

Nmax =  54,057 - 53,873 = 0,184 (мм).

Nmin = dmin - Dmax;

 Nmin = 54,011 - 53,947 = 0,064 (мм)

Допуск посадки, мм TN = Nmax - Nmin;

TN = 0,184– 0,064= 0,12 мм.

Группа посадки

Система допусков 

54



0,184



0,064



0,12

с зазором

комбинир.



S9

m8

D(d) = 54 мм

S max = 184 мrм

EI = 127 мкм

		- 53

		- 127

+ 57

+ 11

ES = 53 мкм

ei = 57 мкм

es = 11мкм

0

-

+

















Рис.1.6. Схема полей допусков посадки  54 S9/m8

2. ЗАДАНИЕ 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СОЕДИНЕНИЙ, ПОДВЕРГАЕМЫХ СЕЛЕКТИВНОЙ СБОРКЕ



	Цель задания:

1. Разобраться в сущности метода селективной сборки соединений.

	2. Научиться определять предельные размеры деталей соединений, входящих в каждую группу, групповые допуски деталей, а также предельные групповые зазоры и натяги.

Содержание задания:

Определить параметры посадки сопряжения.

2. Определить групповые допуски вала и отверстия.

3. Вычертить схему полей допусков соединения, разделив и пронумеровав поля допусков отверстия и вала на заданное число групп сортировки.

4. Составить карту сортировщика, указав предельные размеры валов и отверстий в каждой размерной группе.

5. Определить групповые зазоры или натяги.



Исходные данные:

Номинальный размер, мм – 18.

Поле допуска:  	отверстие – N8,    вал  -  h8.

      3. Количество групп	 - 3.

Порядок выполнения:

	2.1. Определяем параметры посадки сопряжения  18 N8/h8

TD = 27 мкм.					Td = 27 мкм.

ES = - 3 мкм.					es =  0 

EI = -30 мкм.		  - 0,003			ei = - 27 мкм.

	 18 N8 – 0,03		 			 18 h8 – 0,027			

Определим предельные зазоры и натяги:

Smax = ES – ei = - 3 – (-27) = 24 мкм.

Nmax = es – EI = 0 – (-30) = 30 мкм.

	2.2. Величину групповых допусков вала и отверстия определяем путем деления допусков на число размерных групп – n. 

n = 3,

Td = Td/n;   Td = 27/3 = 9

TD = TD/n;  TD = 27/3 = 9

т.е. допуски всех размерных групп вала и отверстия будут равны между собой.

	2.3. Выполним схему полей допусков соединения  18 N8/h8,  детали которого следует рассортировать на три размерные группы.



D(d) = 18 мм

S max = 30 мrм

EI = 30 мкм

		- 3

		- 30

ES = 3 мкм

0

-

+

S9

1

3

2

1

3

2

		- 12

		- 21

h8

		- 9

		- 18

		- 27

1гр

S max

1гр

S min



























Рис. 2.1. Схема полей допусков соединения 18 N8/h8

	2.4. Составим карту сортировщика, указав предельные размеры валов и отверстий в каждой размерной группе.

Таблица 2.1.

Карта сортировщика для сортировки на три 

размерные группы деталей соединения 18 N8/h8



Номер размерной группы 

Размеры деталей, мм



Отверстие 

Вал 

1

свыше

17,97

17,973



до 

17,979

17,982

2

свыше

17,979

17,982



до 

17,988

17,991

3

свыше

17,988

17,991



до 

17,997

18



	2.5. Определим групповые зазоры или натяги.



	В настоящее время для селективной сборки, как правило, используются посадки, в которых допуски отверстия и вала равны. Поэтому достаточно определить предельные зазоры или натяги  только для одной (любой) размерной группы, так как соответствующие предельные зазоры или натяги будут иметь одинаковую величину: 



  1гр         2гр       3гр   			

S max =  S max = Smax 



  1гр         2гр       3гр             			

S min =  S min = Smin .

Предельные групповые зазоры равны:

1гр      

S max =  -0,03 – (-0,018) = - 0,012 мм.



  1гр         

S min =  - 0,03 – 0,027 = - 0,003  мм.



3. ЗАДАНИЕ 3. ВЫБОР ПОЛЕЙ ДОПУСКОВ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ, СОПРЯГАЕМЫХ С ПОДШИПНИКАМИ КАЧЕНИЯ



	Цель задания:

	Научиться обосновано назначать посадки при сопряжении подшипников качения с валами и корпусами и обозначить эти посадки на чертежах.



	Содержание задания:

	1. Для заданного подшипника качения определить его конструктивные размеры, серию и вид нагружения колец.

	2. Назначить посадки подшипника на вал и корпус.

	3. Построить схемы полей допусков.

	4. Назначить шероховатость и отклонения формы расположения на посадочные поверхности вала и корпуса под подшипник качения.

	5. Вычертить эскизы подшипникового узла и деталей, сопрягаемых с подшипником, указав на них посадки соединений, размеры деталей, отклонения формы и шероховатость поверхностей.



	Исходные данные:

Номер подшипника: 209.

Номер чертежа узла: 3.

Радиальная нагрузка, Н: 8300.



Порядок выполнения:

3.1. Определяем для подшипника качения конструктивные размеры, серию и вид нагружения колец.

Конструктивные размеры в соответствии с ГОСТ 3478-79 выберем в табл.П.1.8. [2, с.53]

наружный диаметр – D = 85;

внутренний диаметр – d = 45;

ширина – В = 19;

радиус закругления фаски – r = 2;

класс – нулевой;

серия подшипника (по нагрузочной способности) – легкая.

	3.2. Характер нагружения колец подшипника из условий работы – вращается вал, корпус неподвижен.

	3.3.  Для циркуляционно нагруженного кольца выбираем посадку по минимальному натягу из условия:

   рас.         табл.

Nmin  ≤  Nmin,



          рас.   табл.

где Nmin, Nmin  - соответственно расчетный и табличный минимальные натяги, (мм).



   рас Nmin



=                          13Rk

                     (В – 2r) 106



где  	R – радиальная нагрузка на подшипник, Н;

	В – ширина кольца подшипника, мм;

	r -  радиус фаски, мм;

	k – коэффициент зависящий  от серии подшипника качения для легкой серии k = 2,8.



   рас Nmin	



0,02 (мм)

=

=

=            .       13 х 8300 х  2,8        302120

                     (19 – 2 х 2) 106        15х106 





   рас Nmin	При выборе посадки для циркуляционно нагруженного кольца следует соблюдать условие:



≤  Nmin,



где 	Nmin = ei – ES – минимальный натяг стандартной посадки;

	ei – нижнее отклонение вала;

	ES – верхнее отклонение для кольца подшипника, ES = 0.

В связи с тем, что верхнее отклонение колец подшипника ES равно нулю и 

Nmin = ei – 0 = ei , посадку следует выбирать по таблице основных отклонений валов [2, с.43]  соблюдая условие:

Nmin ≤  ei,

где ei нижнее отклонение поля допуска вала поля: m6.

	3.4. Во избежании разрыва кольца, значение максимального натяга (мм) выбранной посадки следует сравнить с значением натяга, допускаемого прочностью кольца 		

   табл.         

Nmax    ≤  Nдоп,



         табл         

где Nmax   - максимальный натяг выбранной стандартной посадки;





Nдоп=                       11,4kd[σр]    	       

                       (2k – 2) 103	       

                  

где  	Nдоп – допустимый натяг, мкм;

	[σр]-допускаемое напряжение на растяжение, для подшипниковой стали [σр] 400 Мпа;

	d  - номинальный размер кольца подшипника, м 





Nдоп =

=

= 160 мкм	      11,4 х 2,8 х 45 х 400        574560

                   (2 х 2,8 – 2) 103	           3,6 x 103

     

20 < 160 – условие выполняется.



	3.5. Построим схемы полей допусков сопряжений: наружное кольцо – корпус, внутреннее кольцо – вал:

3.6. Предельные отклонения размеров колец подшипника приведены в табл.3.1.



Допускаемые отклонения размеров колец подшипников качения 

класса 0 (ГОСТ 520-71)

 Таблица 3.1.

Номинальные внутренние диаметры, мм

Отклонения, мм

Номинальные наружные диаметры, мм

Отклонения диаметра наружного кольца подшипника, мм



диаметра внутреннего кольца подшипника

ширина подшипника





свыше

до

верх.

ниж.

верх.

ниж.

свыше

до

верх.

ниж.

30

50

0

-12

0

-120

80

120

0

-15







НК

Н8

 85 мм

 Smax = 69

		- 15

+ 54

0

-

+

ВК

m6

 45 мм

    Табл.

Nmax = 37

		- 12

+ 25

+ 9

0

-

+

    Табл.

Nmin = 9















б.

а.





Рис.3.1. Схема полей допусков соединений: 

а – внутреннее кольцо-вал, б – наружное кольцо – корпус.



	 3.7. На присоединительные поверхности деталей под подшипники качения ограничиваются допустимые отклонения формы и предельные значения торцевого биения заплечиков валов и отверстий корпусов. Отклонения формы на посадочные поверхности вала и корпуса для подшипников 0 и 6 классов точности должны составлять одну треть от допуска на диаметр.

	3.8. При нулевом классе точности подшипника параметры шероховатости поверхностей посадочных поверхностей валов и отверстий в корпусах не должны превышать величин:



		при  диаметре кольца  d (D) ≤ 80 мм – Ra= 1,25 мкм.

               d (D) > 80 мм – Ra=2,5 мкм

Допуск цилиндричности:



Td/3 = 0,012/3 ≈ 0,004     TD = 0,015/3 ≈ 0,005

	Подшипник качения очень чувствителен к шероховатости. 

	3.9. Вычертим эскизы подшипникового сопряжения с обозначением посадок, отклонений размеров, отклонений формы и шероховатости поверхностей.



45 m6

85 Н8















 0,005

//

85 Н8 (+ 0,054)

2,5







1,25

 + 0,025

45 m6 + 0,009

//

 0,004













Рис.3.2. Обозначения  посадок, отклонений  на чертежах деталей 

сопрягаемых с подшипниками качения



4. ЗАДАНИЕ 4. ДОПУСКИ И ПОСАДКИ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

	Цель задания:

	Научиться выбирать посадки деталей шпоночного соединения и устанавливать отклонения размеров его деталей, обозначать посадки на чертежах.

	Содержание задания:

	1. По заданному номинальному размеру сопряжения «вал-втулка» определить основные размеры шпоночного соединения.

	2. По заданному виду соединения выбрать поля допусков деталей шпоночного соединения по ширине шпонки и построить схему полей допусков.

	3. Назначить поля допусков и определить предельные отклонения остальных размеров шпоночного соединения.

	4. Рассчитать размерные характеристики деталей шпоночного соединения и представить их в виде сводной таблицы

	5. Определить предельные зазоры и натяги в соединениях «вал-втулка», «шпонка-паз вала», «шпонка паз втулки».

	6. Вычертить эскизы шпоночного соединения и его деталей с обозначением посадок, полей допусков, отклонений и шероховатости.



Исходные данные:

Диаметр вала, мм – 72.

Конструкция шпонки – призматическая.

Вид соединения и характер производства – нормальное.

Порядок выполнения: 

4.1. По заданному номинальному размеру  сопряжения «вал-втулка»  определяем  основные размеры шпоночного соединения с призматическими шпонками 

(ГОСТ 23360-78 и табл.П.1.11 [2, с.55]):



ширина -  b = 20 мм;

высота – h = 12 мм;

интервал длин l от 56 до 220;

глубина паза:  	на валу  t1 = 7,5 мм.

			во втулке t2 = 4,9 мм.

Принимаем l = 70 мм

	4.2. Выбор полей допусков шпоночного соединения по ширине шпонки нормальный

	4.3. Назначение полей допусков  для призматической шпонки:

	высота шпонки h – по h 11(h > 6 мм),

          длина шпонки l – по h14, длина паза вала и втулки  – по H15,

глубина паза вала   t1 и втулки   t2  - по  H12.

	4.4. Рассчитаем размерные характеристики деталей шпоночного соединения и запишем в таблицу 4.1.

Таблица 4.1.

Размерные характеристики деталей шпоночного соединения



Наименование размера 

Номин. размер, мм

Поле допуска

Предельные отклонения, мм

Предельные размеры. мм

Допуск размера, мм







верхнее

нижнее

max

min



Ширина шпонки

20

h9

0

-0,052

20,00

19,948

0,052

Высота шпонки

12

h11

0

-0,110

12,000

11,890

0,11

Длина шпонки

70

h14

0

-0,620

50,000

70,740

0,62

Ширина паза вала

20

N9

0

-0,052

20,052

20,000

0,052

Глубина паза вала t1

7,5

H12

+0,15

0

7,650

7,500

0,150

Длина паза вала

70

H15

+1,2

0

51,200

70,000

1,200

Ширина паза втулки

20

Js9

+0,026

-0,026

20,026

19,974

0,052

Глубина паза втулки t1

4,9

H12

+0,120

0

5,020

4,9

0,120



	4.5. Определим предельные зазоры и натяги в шпоночных соединениях:



- по диаметру «вал-втулка» 72H9/h9

	посадка с зазором: ES = +0,074 мм. EI = 0.  еs = 0.  ei = 0,074 мм.

	Smax = ES – ei; Smax = 0,074 – (-0,074) = 0,148 мм.

	Smin = EI – es; Smin = 0 – 0 = 0. 

	ТS = Smax – Smin ;  ТS = 0,148 – 0 = 0,148 мм.



- по ширине шпонка-паз вала 20N9/h9

	посадка с зазором: ES = 0. EI = -0,043 мм.  еs = 0.  ei = -0,043 мм.

	Smax = ES – ei; Smax = 0 + (-0,043) = -0,043 мм.

	Smin = EI – es; Smin = (-0,043) – 0 = -0,043 мм. 

	ТS = Smax – Smin ;  ТS = -0,043 – (-0,043) = 0.



- по ширине шпонка-паз втулки 20Js9/h9

	посадка с зазором: ES = -0,026 мм. EI = +0,026 мм.  еs = 0.  ei = -0,043 мм

Smax = ES – ei; Smax = -0,026 - (-0,043) = 0,017 мм.

	Smin = EI – es; Smin = 0,026 – 0 = 0,026 мм. 

	ТS = Smax – Smin ;  ТS = 0,017 – 0,026 = -0,009 мм.

Построим схему полей допусков шпоночного соединения: N9; h9; h9; js9.



72 мм

		- 43

0

-

+

N9

		- 43

		- 21

		- 21

		- 43

h9

h9

Js9













Рис.4.1. Схема полей допусков шпоночного соединения



	4.6. Вычертим эскизы шпоночного соединения и его деталей с обозначением посадок, полей допусков, отклонений и шероховатости.



20Js9/h9

20N9/h9

Шпонка 20х12х70

ГОСТ 23360-78

72 H7/s7







Б

76,9 +0,2

72s7 +0,089

		

//

0,086

0,021

Б

Б

20 N9-0,052

Rz20 Rz20



























		

//

0,140

0,035

A

A

72H7 +0,025

A

76,9 +0,2

Rz20 Rz20













		

		

70 h14-0,62

		

		

		

20 h9-0,052

12 h9-0,052

		

		

		

		

		

		

		

		Рис. 4.2. Эскиз шпоночного соединения и его деталей.

		5. ЗАДАНИЕ 5. ДОПУСКИ И ПОСАДКИ ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

		

			Цель задания:

			Научиться расшифровывать условные обозначения шлицевого соединения и его деталей на чертежах; по обозначению соединения определять предельные отклонения и предельные размеры всех элементов соединения;  правильно изображать схемы полей допусков, эскизы соединения и его деталей.

			Содержание задания:

		1. По заданному условному обозначению шлицевого соединения дать его полную расшифровку.

		2.  Рассчитать размерные характеристики всех элементов шлицевого соединения и представить их в виде сводной таблицы.

		3. Вычертить схемы полей допусков центрирующих элементов соединения.Вычертить эскизы соединения и его деталей  с простановкой размеров, посадок, отклонений и шероховатости.

		Исходные данные: D – 8 x 62 x 72 H7/g6 x 12 F8/e8

		Порядок выполнения:

			5.1.По условному обозначению шлицевого соединения дадим ему расшифровку.

			При центрировании по наружному диаметру с числом зубьев z = 8, внутренним диаметром  d – 62 мм, наружным диаметром D – 72 мм, шириной зуба b – 12 мм:

		D – 8 x 62 х 72 H7/g6 х 12 F8/e8

			Условное обозначение  отверстия втулки и вала того же соединения:

		втулка - D – 8 x 62 х 72 H7 х 12 F8,

		вал - d – 8 x 62 х 72 g6 х 12 e8.

			5.1.1. Центрирование по наружному диаметру D целесообразно, когда твердость материала  втулки  допускает калибровку протяжкой, а вал – фрезерование до получения окончательных размеров зубьев.

			5.2. Рассчитаем размерные характеристики всех элементов шлицевого соединения и представим  их в виде сводной таблицы 5.2.

		Таблица 5.2.

		

		Номи-нальный размер 

		Поля допусков 

		Предельный отклонения

		Предельные размеры

		Допуск размера 

		

		

		

		ES(es)

		EI(ei)

		max

		min

		

		1. Центрирующие элементы d и b

		Отверстие 

		72

		H7

		+0,030

		0

		72,030

		72,000

		0,030

		Вал 

		72

		g6

		-0,010

		-0,040

		71,990

		71,960

		0,030

		Ширина впадин отверстия

		12

		F8

		+0,043

		+0,016

		12,043

		12,016

		0,027

		Толщина шлицев вала

		12

		e8

		-0,032

		-0,059

		11,968

		11,941

		0,027

		2. Нецентрирующие элементы D

		Отверстие 

		62

		H11

		+0,190

		0

		62,190

		72,000

		0,190

		Вал 

		62

		а11

		-0,340

		-0,530

		61,660

		61,470

		0,190

		

			5.3. Вычертим схемы полей допусков центрирующих элементов соединения (Smin = EI – es, Smax = ES – ei):

		

		+ 30

 72 мм

H7

g6

Smax = 70

- 10

- 40

0

-

+

Smin = 10

 Smin = 48

e8

F8

12 мм

 Smax = 102

		- 32

+ 43

0

-

+

		- 59

+ 16

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		Рис. 5.1. Схемы полей допусков центрирующих элементов шлицевого соединения

		

 62 мм

H11

a11

Smax = 720

		+ 190

- 340

- 530

0

-

+

Smin = 340

		

		

		

		

		

		

		

		

		Рис. 5.2. Схемы полей допусков нецентрирующих элементов 

		шлицевого соединения

		

			5.4. Вычертим эскизы соединения и его деталей с простановкой размеров, посадок, отклонений и шероховатости.

		

		1

с х 45

d – 8 x 62 х 72 g6 х 12 e8

1,25

A

A

Rф

		                  -0,001

72g6-0,040 

		                     -0,340

62а11-0,530 

		           -0,032

8 e8-0,059 

2,5

2,5

A  A

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		Рис.5.4. Чертеж шлицевого вала с прямобочным профилем зубьев

		

		

		

		           +0,043

8 F8+0,016 

2,5

2,5

		72H7/g6

62 H11(+0,190) 

1,25

		

		D – 8 x 62 х 72 H7 х 12 F8

1,25

с х 45

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		Рис.5.5. Чертеж шлицевой втулки с прямобочным  профилем зубьев

		

		

		6. ЗАДАНИЕ 6. РАСЧЕТ ДОПУСКОВ РАЗМЕРОВ, ВХОДЯЩИХ В РАЗМЕРНУЮ ЦЕПЬ МЕТОДОМ ПОЛНОЙ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ

		

		Цель задания:

			Научиться составлять размерные цепи и рассчитывать допуски на их составляющие звенья методом полной взаимозаменяемости.

			Содержание задания:

			1. По заданному сборочному чертежу сделать размерный анализ (установить звенья, входящие в размерную цепь, разделить звенья на увеличивающие и уменьшающие), изобразить расчетную схему размерной цепи.

			2. Проверить правильность составления размерной цепи по номинальным размерам.

			3. Определить допуски и отклонения всех составляющих звеньев методом одного квалитета, обеспечивающим полную взаимозаменяемость.

			Исходные данные:

		Таблица 6.1.

		Вариант

		B1

		№

		подш.

		B3

		B4

		B5

		B6

		№

		подш.

		А∆ 

		23

		233

		406

		15

		60

		60

		50

		406

		    +0,5

		2 -0,9      

		

			Порядок выполнения:

		

 B7          B6             B5 	            B4            B3             B2                B∆

B1	6.1. Построим расчетную схему

		

		

		

		

		Рис.6.1. Расчетная схема размерной цепи

		

			6.2. Проведем проверку правильности составления размерной цепи на основе значений номинальных размеров всех звеньев по формуле:

							       m-1	            n	  ув.     P	  ум.

		А∆ = ∑ Аj =  ∑ Аj = ∑ Аj  ,

							        1	             1	             1

		где А∆ - номинальный размер замыкающего звена;

		∑ Аj – сумма размеров всех составляющих звеньев;

		∑ Аj  - сумма  размеров всех увеличивающих звеньев;

		∑ Аj  - сумма размеров всех уменьшающих звеньев.

			В моем примере использован подшипник  № 406.

			Согласно исходным данным значения уменьшающих звеньев B2 и B7 равны и имеют стандартные отклонения: B2 = B7 = 23 -0,100

		

		B∆ = B1 – (B2 + B3 + B4 + B5 + B6 + B7);

		B∆ = 233 – (23+15+60+60+50+23),

		B∆  = 233 – 231 = 2,0

			6.3.1. Определим коэффициент точности размерной цепи (среднего числа единиц допуска):

		

		              ТА∆ -  ∑ ТА изв

		а =                

		                   ∑ i j

		

		где ТА∆ - допуск замыкающего звена,

		∑ ТА изв – сумма допусков составляющих звеньев, допуски которых заданы.

		∑ ij – сумма единиц допусков составляющих звеньев, допуски которых следует определить.

		

		 Имеем: 

		             +0,5

		B∆   = 2 –0,9

		               

		т.е. 	EI B∆    =  900 мкм

		ES B∆   = + 500 мкм

		ТА∆    = +400 – (-900) = 1300 мкм.

			Известные звенья:

		B2 = B7 = 23 -0,100    [2, с.53] d = 90).

		ТB∆ = + 500   (900) = 1400 мкм;

		∑ ТB изв = ТB2 + ТB7;   ∑ ТB изв = 100 + 100 = 200 мкм.

		Таблица 6.2.

		Звено

		1

		2

		3

		4

		5

		6

		7

		

		Номинальный размер

		233

		изв.

		15

		60

		60

		50

		изв.

		

		Единица допуска i j

		2,89

		

		1,56

		1,86

		1,86

		1,56

		

		∑ i j =  9,73

		

			Коэффициент  точности размерной цепи:

		а = (1400 – 200) / 9,73 =  123

			По найденному коэффициенту а определяем номер квалитета (табл. П.1.2. [2, с.42]): IT = 11.

			6.3.2. Назначаем допуски и предельные отклонения на составляющие звенья.

		Таблица 6.3.

		Допуски и предельные отклонения составляющих звеньев в 11 квалитете

		

		Звено

		1

		2*

		3

		4

		5

		6

		7*

		

		Номинальный размер, мм

		233

		изв.

		15

		60

		60

		50

		изв.

		

		Допуск, мкм

		290

		100

		110

		190

		190

		160

		100

		ΣТAj=1140

		Основное отклонение

		h

		

		h

		h

		h

		h

		

		

		Нижнее отклонение, EIAj

		-290

		-100

		-110

		-190

		-190

		-160

		-100

		

		Верхнее отклонение, ESAj

		0

		0

		0

		0

		0

		0

		0

		

		

			6.3.3. Проверим условное обеспечения полной взаимозаменяемости:

		ТB∆ =  ∑ТBj, 	где  ∑ТBj – сумма допусков всех составляющих 

		                        		звеньев размерной цепи.

		1400  1140 (расхождение в равенстве составляет 18 %). 

			6.3.4. Выберем корректирующее звено и рассчитаем его предельные отклонения.

			Допуск корректирующего звена определяется по формуле:

				m - 2

		ТBкор = ТB∆  -  ∑ ТBj,

				 1									Таблица 6.4.

		Звено 

		1

		2

		3

		4

		5

		6

		7

		

		Номин.размер, мм

		233

		23

		15

		60

		60

		50

		23

		

		Допуск, мкм

		290

		100

		110

		190

		190

		160

		100

		Σ ТB j = 1140

		Расчет для корректировки

		290

		100

		110

		190

		кор

		160

		100

		Σ ТB j = 950

			

		Согласно таблицы 6.4. Σ ТB j= 950 мкм.

			Допуск B5, как корректирующего звена, изменится в сторону увеличения.

		ТB5 ≡ ТB кор – Σ ТB j;

		ТB5 ≡ ТB кор  = 1400 – 1130 = 450 (мкм)

			Расчет предельных отклонений корректирующего звена занесем в табл.6.5.

		Таблица 6.5.

		Номер звена

		Увеличивающие звенья

		Уменьшающие звенья

		

		Нижнее 

		отклонения

		EIув

		Верхнее

		отклонение 

		ESув

		Нижнее 

		отклонение 

		EIум

		Верхнее

		отклонение 

		ESум

		1

		-290

		0

		0

		0

		2

		0

		0

		-100

		0

		3

		0

		0

		-110

		0

		4

		0

		0

		-190

		0

		5

		Корректирующее звено, его отклонения определяются на основе данных таблиц

		6

		0

		0

		-160

		0

		7

		0

		0

		-100

		0

		

		∑ EIув = -290

		∑ ESув = 0

		∑ EIум = -660

		∑ ESум = 0

			

		Предельные отклонения для уменьшающего корректирующего звена B5

		ES BУВкор = Σ  EJ BjУМ + ES B∆ – Σ  ES BjУВ ;    ES BУВкор = 660 + 500  – 0 = –160 (мкм).

		EJ BУВкор = Σ  ES BjУМ + EJ B∆ – Σ  EJ BjУВ ;      EJ BУВкор = 0 + (900) – (–290) = – 610 мкм.

			Проверка допуска корректирующего звена

		ТBУМкор = ES BУМкор -  EI BУМкор ;

		ТBкор = –160 – (–610) = 450 мкм.

			Результаты расчетов занесем в табл.6.6.Таблица 6.6. 

		Результаты размерного анализа цепи

		Наиме-нование размеров

		Обознач размера, мм

		Номин.

		размер

		мм

		Ква-ли-

		тет 

		Допуск 

		размер

		мм

		Поле допус-ка

		Предельные 

		отклонения, мм

		Предельные размеры, мм

		

		

		

		

		

		

		верхн

		нижн.

		max

		min

		Замыкающий

		B∆

		2

		–

		1,4

		–

		+0.50

		–0,900

		2,5

		1,1

		Составляющие 

		B1

		233

		11

		0,290

		h

		0

		–0,290

		233

		232,71

		

		B2

		23

		–

		0,100

		–

		0

		–0,100

		23

		22,9

		

		B3

		15

		11

		0,110

		h

		0

		–0,110

		15

		14,89

		

		B4

		60

		11

		0,190

		h

		0

		–0,190

		60

		59,81

		

		B5

		60

		11

		0,450

		Кор.

		-0,160

		–0,450

		60

		59,39

		

		B6

		50

		11

		0,160

		h

		0

		–0,160

		50

		49,84

		

		B7

		23

		–

		0,100

		–

		0

		–0,100

		23

		22,9

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 

		

		Серый И.С. «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения» - М.: Колос, 1981.

		Методические указания к курсовой работе по разделу «Основы взаимозаменяемости» /Сост. В.И.Угланов. Костромская ГСХА – Кострома, 2001.

		Общие требования и правила оформления расчетно-пояснительных записок при курсовом и дипломном проектировании на инженерных факультетах: Методические указания /Сост. В.И.Угланов. Костромская ГСХА – Кострома, 1999.

		Методические указания по проверке правильности использования терминологии: наименований и обозначений физических величин и их единиц при курсовом и дипломном проектировании на  инженерных факультетах / Сост. В.И.Угланов. Костромская ГСХА – Кострома, 1996.