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
, k
2
, 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 охватывающ

ей 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 = dmax вт – 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.