Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения

Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения

Содержание

Введение

1 Цель работы

2 Данные для расчета

Введение

При современном развитии науки и техники, при организованном мас-совой производстве стандартизация, основанная на широком внедрении принципов взаимозаменяемости, является одним из наиболее эффективных средств, способствующих прогрессу во всех областях хозяйственной дея-тельности и повышению качества выпускаемой продукции.

Данная курсовая работа выполнена с целью закрепления теоретических положений курса, излагаемых в лекциях и обучение самостоятельной работе со справочной литературой.

1 Цель работы

1.1 Для указанного в задании сопряжения рассчитать и подобрать стандартную посадку с натягом или зазором

1.2 Для узла подшипника качения, имеющего постоянную по направлению нагрузку, рассчитать посадку для циркуляционно - нагруженного коль-ца и подобрать посадку для местно нагруженного кольца.

1.3 Вычертить схемы расположения полей допусков на кольца подшипников, вала и корпуса. Для данного резьбового соединения определить все номинальные значения параметров резьбы, допуски и отклонения.

1.4 Рассчитать заданные параметры цепи.

2 Расчет посадки с натягом

Расчет посадок с натягом выполняется с целью обеспечить прочность соединения, то есть отсутствие смещений сопрягаемых деталей под действием внешних нагрузок, и прочность сопрягаемых деталей.

Исходные данные для расчета берутся из задания и сводятся в таблицу 1.

Таблица 1 - Исходные данные для расчета посадок с натягом

Наименьший расчет натяга определяется из условия обеспечения прочности соединения (неподвижности), из условия обеспечения служебного назначения соединения /1, с.333/.

Только при действии Т

(1)

только при действии Fа

(2)

При одновременном действии Fa и Т:

(3)

По полученным значениям Р определяется необходимая величина наименьшего расчетного натяга

(4)

где Е1, Е2 - модуль упругости материалов охватываемой (вала) и охватывающей (отверстия) деталей соответственно, в Н/м2;

с1, с2 - коэффициенты Ляме, определяемые по формулам

(5)

Определяется величина минимального допускаемого натяга /1, с.335/

(6)

где ш - поправка, учитывающая смятие неровностей контактных поверхностей деталей при образовании соединения,

(7)

t - поправка, учитывающая различие рабочей температуры деталей t0 и td и температуры сборки tсб, различие коэффициентов линейного расширения материалов соединяемых деталей (D и d),

(8)

Здесь tD = tD - 20 - разность между рабочей температурой детали с отверстием и нормальной температурой;

td = td - 20 - разность между температурой вала и нормальной температурой;

D, d - коэффициенты линейного расширения материалов деталей с отверстием и вала.

ц - поправка, учитывающая ослабление натяга под действием центробежных сил; для сплошного вала и одинаковых материалов соединяемых деталей

, (9)

где - окружная скорость на наружной поверхности втулки, м/с;

- плотность материала, г/см3.

п - добавка, компенсирующая уменьшение натяга при повторных запрессовках; определяется опытным путем.

Определяем максимальное допускаемое удельное давление , при котором отсутствует пластическая деформация на контактных поверхностях деталей.

В качестве берется наименьшее из двух значений Р1 или Р2:

, (10)

, (11)

где и - пределы текучести материалов охватываемой и охватывающей деталей, Н/м2;

Определяется величина наибольшего расчетного натяга

. (12)

Определяется величина максимального допустимого натяга с учетом поправок

, (13)

где уд - коэффициент увеличения удельного давления у торцов охватывающей детали;

t - поправка, учитывающая рабочую температуру, которую следует учитывать если натяг увеличится.

Выбирается посадка из таблиц системы допусков и посадок /1,с.153/.

Условия подбора посадки следующие:

- максимальный натяг в подобранной посадке должен быть не больше , то есть

; (14)

- минимальный натяг в подобранной посадке должен быть больше , то есть

. (15)

Расчитывается необходимое усилие при запрессовке собираемых деталей,

, (16)

где fn - коэффициент трения при запрессовке, fn=(1,15…1,2) f;

Pmax - максимальное удельное давление при максимальном натяге , определяемое по формуле

. (17)

По полученным данным (Приложение Б) чертим схему расположения полей допусков “отверстия” и “вала”.

Схема к расчету посадки с натягом показана на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема к расчету посадки с натягом

Расчет посадок с натягом выполнен на ЭВМ и результат расчета приведен в (приложении Б).

Выбираем посадку по таблицам системы допусков и посадок. Условия подбора следующие:

а) максимальный натяг Nmax в подобранной посадке должен быть не

более [Nmax]:

б) минимальный натяг Nmin в подобранной посадке должен быть больше [Nmin]:

Так как условие минимума выполняется, то выбираем данную посадку.

Графическое расположение полей допусков посадки d50 H8/g8 показано на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема расположения полей допусков «отверстие»

и «вал» к расчету посадки с натягом

3Расчёт калибров

3.1 Расчёт исполнительных размеров гладких калибров (скоб)

Калибр (скоба) предназначена для контроля вала 50h8.

По СТ СЭВ 144-75 определяем верхнее и нижнее отклонения вала 50h8:

- верхнее отклонение вала es=0мкм;

- нижнее отклонение вала ei= - 22мкм.

Определяем предельные размеры вала:

- наибольший dmax= dH + es = 50 + 0 = 50мм;

- наименьший dmin= dH + ei= 50 - 0,022 = 49,978мм.

По таблице 2 СТ СЭВ 157-75 выписываем допуски:

- отклонение середины поля допуска на изготовление вала относительно наибольшего предельного размера изделия z1 = 5мкм

- допуск на изготовление калибров для вала H1 = 6мкм

- допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия Y1 = 4мкм

Строим схему расположения полей допусков вала, ПР и НЕ калибров (скоб) в соответствии с рисунком 2.

Определяем исполнительные размеры калибров (скоб).

В качестве исполнительного размера скобы берется наименьший предельный её размер с положительным отклонением, равным допуску на изготовление калибра.

Наименьший предельный размер ПР стороны калибра (скобы)

.

Наименьший предельный размер НЕ стороны калибра (скобы)

.

Исполнительный размер ПР стороны калибра (скобы), который ставится на чертеже калибра, равен 49,992+0,006 мм.

Исполнительный размер НЕ стороны калибра (скобы) равен 49,975+0,006мм.

Рисунок 2 - Схема расположения полей допусков для вала 50h6

3.2 Расчет исполнительных размеров калибров (пробок)

Калибр пробка предназначен для контроля отверстия 50Н8

По СТ СЭВ 144-75 определяем :

ES = 35 мкм

EJ = 0 мкм.

Определяем наибольший и наименьший предельные размеры отверстия

Dmax=D+ ES = 50 + 0,035 = 50,035мм

Dmin=D+ ES = 50 - 0 = 50мм.

Выписываем из СТ СЭВ157 - 75

Z= 5, H= 6

Наибольший ПР размер калибр - пробки:

dmaxПР = Dmin + Z + H/2 = 50 + 0,005 + 0,003 = 50,008 мм.

Исполнительный размер ПР калибр - пробки O 50,008-0,006 мм.

Наименьший предельный размер НЕ калибр - пробки :

dmaxНЕ = Dmax+ H/2 = 50,035 + 0,003 = 50,038 мм.

Исполнительный размер НЕ калибр - пробки O 50,038-0.006 мм.

4 Расчет резьбового соединения

4.1 Построение схемы расположения полей допусков резьбового отверстия гайки М12х1,25-8Н/8g.

По ГОСТ 24705-81/1,с.144/ определяем основные размеры резьбы:

наружный диаметр D=12мм;

средний диаметр D2=11,188мм;

внутренний диаметр D1=10,647мм.

По ГОСТ 16093-81 (СТ СЭВ 640-77) /1,с.153/ находим предельные отклонения диаметров резьбы:

для посадки 8Н нижнее отклонение D,D1,D2 EJ=0;

верхнее отклонение для D2 ES=+250мкм;

верхнее отклонение для D1 ES=+375мкм.

Строим схему расположения полей допусков (рисунок 3).

Рисунок 3 - Схема расположения поля допуска резьбового отверстия

гайки М12х1,25-8Н/8g

4.2 Построение схемы расположения полей допусков резьбовых калибров-пробок

По ГОСТ 24997-81(СТ СЭВ 2647-80) /4,с.64/ выписываем:

- допуск наружного и среднего диаметров резьбового проходного и непроходного калибров-пробок ТРL=6мкм;

- расстояние от середины поля допуска ТРL резьбового проходного калибра-пробки до проходного (нижнего) предела среднего диаметра контролируемой внутренней резьбы ZPL=0мкм;

- величину среднедопустимого износа резьбовых проходных калибров-пробок WGO=8мкм;

величину среднедопустимого износа резьбовых непроходных калибров-пробок WNG=6мкм.

Строим схему расположения полей допусков (Рисунок 4).

Рисунок 4 - Схема расположения полей допусков резьбовых калибров-

пробок по среднему диаметру

4.3 Расчёт исполнительных размеров резьбовых калибров-пробок

В соответствии с ГОСТ 24997-81 (СТ СЭВ 2647-80) определяем наибольшие предельные резьбы калибра.

Для ПР резьбового калибра-пробки /4,с.68/:

- наибольший предельный наружный диаметр

;

- наибольший предельный средний диаметр

;

- наибольший предельный внутренний диаметр

.

Значение по таблице 2 СТ СЭВ 2647-80 /4,с.64/.

Допуск наружного диаметра ПР резьбового калибра-пробки

.

Допуск среднего диаметра ПР резьбового калибра-пробки

.

Исполнительные размеры ПР резьбового калибра-пробки:

наружный диаметр - 12,006-0,012мм;

средний диаметр - 11,191-0,006мм;

внутренний диаметр - 10,857 maxмм по канавке или радиусу.

Размер резьбового калибра-пробки по среднему диаметру:

.

Для НЕ резьбового калибра-пробки:

- наибольший предельный наружный диаметр

.

Значение F1=0,125мм взято из /4,с.64/;

- наибольший предельный средний диаметр

;

- наибольший предельный внутренний диаметр

.

Допуск наружного диаметра НЕ резьбового калибра-пробки

.

Допуск среднего диаметра НЕ резьбового калибра-пробки

.

Исполнительные размеры НЕ резьбового калибра-пробки:

наружный диаметр - 11,497-0,012мм;

средний диаметр - 11,197-0,006 мм;

внутренний диаметр - 10,437 maxмм по канавке или радиусу.

Размер изношенного НЕ резьбового калибра-пробки по среднему диаметру:

.

4.4 Построение схемы расположения полей допусков наружной резьбы болта

По ГОСТ 24705-81 /1,с.144/ определяем основные размеры резьбы М12х1,25-8g:

наружный диаметр d=12мм;

средний диаметр d2=11,188 мм;

внутренний диаметр d1=10,647 мм.

По ГОСТ 16093-81 (СТ СЭВ 640-77) /1,с.153/ находим отклонения диаметров резьбы:

верхнее отклонение d, d2, d1 es = - 28мкм;

нижнее отклонение d2 e i = - 160мкм;

нижнее отклонение d e i = - 240мкм.

Строим схему расположения (Рисунок 5)

Рисунок 5- Схема расположения поля допусков болта М12х1,25-8H/8g

4.5 Построение схемы расположения полей допусков резьбовых калибров-колец

По ГОСТ 24997-81 (СТ СЭВ 2647-80) /4,с.64/ выписываем допуск внутреннего и среднего диаметров резьбового проходного и непроходного калибров-колец TR=8мкм. Расстояние от середины поля допуска TR резьбового проходного калибра-кольца до проходного (верхнего) предела среднего диаметра контролируемой наружной резьбы

ZR=-4мкм; WGO=10мкм; WNG=7мкм.

4.6 Расчёт исполнительных размеров резьбовых калибров-колец

В соответствии с ГОСТ 24997-81(СТ СЭВ 2647-80) /4,с.67/ определяем наименьшие предельные диаметры резьбы калибра. Нижнее отклонение при этом будет равно нулю, а верхнее - положительным и равным по величине допуску на изготовление калибра.

Для ПР резьбового калибра-кольца:

наименьший предельный наружный диаметр

;

Значение в /4,с.64/;

наименьший предельный средний диаметр

;

наименьший предельный внутренний диаметр

.

Допуск среднего диаметра ПР резьбового калибра-кольца

Допуск внутреннего диаметра ПР резьбового калибра-кольца

Исполнительные размеры ПР резьбового калибра-кольца:

1) наружный диаметр - 12,082 minмм;

2) средний диаметр - 11,156+0,008мм;

3) внутренний диаметр - 10,611+0,008мм по канавке или радиусу.

Размер резьбового калибра-кольца по среднему диаметру:

.

Для НЕ резьбового калибра-кольца:

- наименьший предельный наружный диаметр

- наименьший предельный средний диаметр

;

- наименьший предельный внутренний диаметр

.

Допуск наружного диаметра НЕ резьбового калибра - кольца

.

Допуск среднего диаметра НЕ резьбового калибра - кольца

.

Исполнительные размеры НЕ резьбового калибра- кольца:

1) наружный диаметр - 12,144minмм, по канавке или радиусу;

2) средний диаметр - 11,216 +0,008 мм;

3) внутренний диаметр - 10,908 +0,008 мм.

Размер изношенного НЕ резьбового калибра - кольца по среднему диаметру:

.

Строим схему расположения полей допусков (Рисунок 6)

Рисунок 6 - Схема расположения полей допусков резьбовых калибров-колец

по среднему диаметру

По условию работы узла внутреннее кольцо подшипника имеет циркуляционное нагружение, наружное местное.

Присоединительные размеры подшипника заданы в таблице на чертеже узла. Класс точности подшипника, серия подшипника принимаются прибли-зительно и указываются в записке.

Принимаем класс точности 0 и среднюю серию, по которой в зависи-мости от диаметров d = 50мм, D = 90мм определяем ширину кольца В = 17мм и r = 2мм (шарикоподшипники радиальные однорядные).

Расчет ведём в следующей последовательности:

1) для циркуляционного кольца подшипника посадку выбирают по ин-тенсивности радиальной нагрузки на посадочной поверхности /1,с.283/

(28)

где R -- радиальная реакция опоры на подшипник, Н (указывается в чер-теже-задании); Ь -- рабочая ширина посадочной поверхности кольца подшип-ника за вычетом фасок, м:

Ь=В-2r; (29)

КП -- динамический коэффициент посадки, зависящий от характера на-грузки (при перегрузке до 150%, умеренных толчках и вибрации КП = 1; при перегрузке до 300%, сильных ударах и вибрации КП = 1,8); F - коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе (при сплошном вале F =1) /I, с.286/; FA -коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами тел качения в двухрядных подшипниках или между сдвоен-ными шарикоподшипниками при наличии на опоре осевой нагрузки FA, при этом FA может иметь значения от 1,2 до 2, в обычных случаях FA = 1.

Принимаем радиальную реакцию опоры R= 950 Н, по условию задачи нагрузку с умеренными толчками и вибрацией.

По /I, с.287/ находим рекомендуемое отклонение К.

Номер квалитета зависит от класса точности подшипника. При посадке на вал, если подшипник 0,6 классов, то вал J T5, если 4,5 классов, то .JТ5, если 2 класса, то JТ4.

При посадке в корпус, если подшипник 0,6 классов, то квалитет JТ7,если 4,5 классов, то J7Б, если 2 класса -JТ5.

Для данного примера поле допуска вала в соединении 1-10 будет К6;

2) для местною нагруженного кольца основное отклонение выбирают по /I, с.285/. а номер квалитета - в зависимости от принятого класса подшипника. В данном примере основное отклонение отверстия в «корпусе» Н, для О класса допуск по JТ7. Таким образом, после допуска отверстия в соединении должно быть выполнено по Н7;

3) для построения схемы расположения полей допусков находим от-клонение наружного и внутреннего колец подшипника по ГОСТ 520 - 71 /3, с.67/.

Отклонение вала и отверстия корпуса находим из таблиц ГОСТ 25347-82 (СТ СЭВ 144-75). Найденные отклонения наносим на схему в соответствии с рисунком 7;

4) определяют по схеме предельные значения зазоров и натягов при сборке подшипника с корпусом и валом.

Рисунок 7 - Схема расположения полей допусков на диаметры колец подшипника качения

5 Расчет размерных цепей

Расчет размерных цепей методом полной взаимозаменяемости.

Метод полной взаимозаменяемости--это метод, при применении которого требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается при замене ее любого звена звеном такого же типа и размера без выбора и подбора и без изменения его величины путем дополнительной обработки.

Таким образом, при применении этого метода размеры замыкающего звена должны находиться в установленных при конструировании (в задачах типа второго) или в рассчитанных (в задачах типа первого) пределах даже в тех случаях, когда все составляющие имеют предельно допустимые размеры.

Для предельных размеров цепи соотношения:

ВА = В АiУВ - Н АiУМ;

НА = Н АiУВ - В АiУМ;

Вычитая почленно нижние уравнения из верхних в уравнениях (1), получаем уравнение, связывающее допуски в размерной цепи:

ТНА = ТАi

где в сумму входят все составляющие, как увеличивающие, так и уменьшающие.

5.1 Расчет размерной цепи А

Схема размерной цепи представлена на рисунке 6

Рисунок 6 - Схема размерной цепи А

Искомый размер А3 входит в цепь А1 = 8-0,36, А2 = , А3 = 18-0,13.

Найдём размер А:

А = А2 - А3 - А1 ,

А = 40 - 18 - 8 = 14мм.

По уравнениям (1) получаем:

ВА = 0 + 0,5 + 0 = 0,5;

НА= - 0,36 - 0,5 - 0,13 = - 0,99мкм;

А =

Производим проверку по уравнению (2):

ТА = 0-(-2,12)=2,12;

ТА1 = 0,36 + 0,5 - (-0,5) + 0,13 = 1,49.

Условие (2) выполняется

Литература

1 Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч./В.Д. Мягков и др. - 6-е изд., перераб, и доп. - Л.: Машиностроение, 1982.

2 Якушев А. И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. - М.: Машиностроение, 1979.

3 Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х г.-М.: Машиностроение, 1982.

4 Единая система допусков и посадок СЭВ в машиностроении и прибо-ростроении: Справочник. В 2-х т. - М.: Издательство стандартов, 1989.

5 СТ СЭВ 144-75. Единая система допусков и посадок СЭВ. Поля до-пусков и рекомендуемые посадки. - Братислава: Издательство стандартов, 1975.

6 Зябрева Н.Н., Перельман Е.Н., Шегал М.Я. Пособие к решению задач по курсу "Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения". - М.: Высшая школа, 1977.

7 Афанасов А.И. и др. Взаимозаменяемость, стандартизация и техниче-ские измерения: Методические указания к курсовому проектированию для студентов дневной, вечерней и заочной форм обучения специальности 12.01 "Технология машиностроения". - Томск: Ротапринт ТПИ, 1989.

8 СТ СЭВ 157-75. Предельные отклонения и допуски гладких рабочих и контрольных калибров, - Братислава: Издательство стандартов, 1975.