Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения

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, k2, 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 КОНТРОЛЬ



Исходные 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 = dmaxвт – 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

+0,0105

-0,0105

А2=2 –0,1

Увел.

–

Вал

0,1

2 -0,1

-0,05

0

-0,1

А3=489

Увел.

3,89

Вал

0,063

489 -0,063

-0,0315

0

-0,063

А4=2 –0,1

Увел.

–

Вал

0,1

2 -0,1

-0,05

0

-0,1

А5=26

Умен.

1,31

Уступ

0,021

26±0,0105

0

+0,0105

-0,0105

А6=36-0,12

Умен.

–

Вал

0,12

36 -0,12

-0,06

0

-0,12

А7=15

Умен.

1,08

Вал

0,018

15 -0,018

-0,009

0

-0,018

А8=53

Умен.

1,86

Вал

0,030

53 -0,030

-0,015

0

-0,030

А9=32

Умен.

1,56

Вал

0,025

32 -0,025

-0,0125

0

-0,025

А10=50

Умен.

1,56

Вал

0,025

50 -0,025

-0,0125

0

-0,025

А11=50

Умен.

1,56

Вал

0,025

50 -0,025

-0,0125

0

-0,025

А12=71

Умен.

1,86

Вал

0,030

71 -0,030

-0,015

0

-0,030

А13=100

Умен.

2,17

Вал

0,035

100 -0,035

-0,0175

0

-0,035

А14=34-0,12

Умен.

–

Вал

0,12

34 -0,12

-0,06

0

-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.