Рисунок 2.1 - Схема расположения полей допусков посадки с зазором

D1=50мм

Рисунок 2.2 - Схема расположения полей допусков переходной посадки

D3 = 60 мм

3. Расчет размеров и выбор конструкций гладких предельных калибров

Находятся размеры контролируемых деталей с учетом известных полей допусков и предельных отклонений.

Для калибра-пробки:

60Н7мм

Dmax => НЕ Dmax= 60,03 мм

Dmin => ПР Dmin=60 мм

Для калибра-скобы:

60r6мм

dmax => НЕ dmax= 60,060 мм

dmin => ПР dmin= 60,041 мм

3.2. Рассчитываются исполнительные размеры калибров.

Для калибра-пробки:

z=4мкм; H=5 мкм; y =3 мкм [1], таблица.Д.1

ПРнов.min = Dmin + z - H/2 = 60+0,004-0,0025= 60,0015 мм

ПРнов.max = Dmin + z + H/2 = 60+0,004+0,0025= 60,0065 мм

ПРизн = Dmin - y = 60 - 0,003 = 59.997 мм

ПРисп = ПРнов.max -Н = 60,0065-0,005 мм

НЕmin = Dmax-H/2 = 60,003-0,0025=60,0005 мм

НЕmax =Dmax+H/2 = 60,003+0,0025=60,0055 мм

НЕисп = НЕmax -H = 60,0055 -0,005 мм

Для калибра-скобы: z1=0,004 H1/2 =0,0025 Н1=0,005 y1 =0,003

z1 = 4 мкм; H1 = 5 мкм; y1 = 3 мкм [1], табл.Д.1

ПРнов.min = dmax - z1 - H1/2 = 60,060 -0,004 - 0,0015= 60,0545 мм

ПРнов.max = dmax - z1 + H1/2 = 60,060 - 0,004 + 0,0015= 60,0575 мм

ПРизн = dmax+ y1 = 60,060 + 0,003 = 60,063 мм

ПРисп = ПРнов.max +H1=60,0575 +0,005 мм

НЕmin = dmin - H1/2 = 60,041 -0,0025 = 60,0385 мм

НЕmax = dmin + H1/2 = 60,041 +0,0025 = 60,0435 мм

НЕисп = НЕmin+H1 = 60,0385 +0,005 мм

подшипник соединение посадка

Рисунок 3.1 - Схема расположения полей допусков калибра-пробки 60Н7мм

Рисунок 3.2 - Схема расположения полей допусков калибра-скобы 60r6мм

4. Расчет и выбор посадок подшипников качения

Определяются номинальные размеры конструктивных элементов заданного подшипника и вид нагружения колец подшипника.

Исходные данные:

Диаметр внутреннего кольца d = 40 мм

Диаметр наружного кольца D = 90 мм

Ширина кольца B = 23 мм

Ширина фаски кольца r = 2,5 мм

Радиальная реакция опоры R = 4,5 кН

Перегрузка 180%

Вид нагружения колец подшипника:

внутреннее кольцо - циркуляционные нагружения [1], таблица Е.1

внешнее кольцо - местные нагружения [1], таблица Е.1

Выбираются поля допусков колец подшипника.

Определяются предельные отклонения колец подшипников.

Подшипник 0 класса точности.

Диаметра отверстия внутреннего кольца: 40L0(-0,012) мм [3] страница 806 таблица 4.72

Диаметра наружного кольца: 90l0(-0,015) мм [3] страница 808 таблица. 4.73

Выбор поля допуска вала, сопряженного с подшипником

Рассчитывается значение интенсивности радиальной нагрузки Pr:

Pr===450 Кн/м

где R - радиальная реакция опоры на подшипник; R=4,5 Кн

b - рабочая ширина посадочного места, м; b=B-2r=0,023-20,0025=0,018

r - ширина фаски кольца подшипника; 0,0021 м

k1 - динамический коэффициент посадки; k1=1,8, так как перегрузка более 150%

k2 - коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга; k2=1

k3 - коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки Pr; k3=1

По найденному значению Pr находится поле допуска вала - k6 [1], таблица Е.4

es = +0,018 dmax = 40,018

ei = +0,002 dmin = 40,002

Td = 0,016

Выбор поля допуска отверстия корпуса под подшипник.

В зависимости от нагрузки кольца выбирается поле допуска - H7 [1], таблица E.2

ES = +0,034

Dmax = 90,034

EI = 0

Dmin = 90

TD = 0,034

Определяются точностные характеристики сопряжений.

Вал - внутреннее кольцо подшипника

Nmax = 0,018+0,012=0,030мм

Nmin = 0,002+0=0,002 мм

TN = Nmax- Nmin= 0,040- 0,002=0,038 мм

Во избежание разрыва кольца максимальный натяг посадки Nmax не должен превышать значения натяга, допускаемого прочностью кольца подшипника Nдоп. Поэтому проверяется условие: Nmax Nдоп

Nдоп===0,049 мм

где [] - допустимое напряжение на растяжение; []=70 Н/м2

k - коэффициент, принимаемый для подшипников средней серии равным 2,3

Nmax Nдоп; 0,0300,049 - условие выполняется

Отверстие корпуса - наружное кольцо подшипника

Smin = 0-0 = 0мм

Smax= 0,034- (- 0,015)= 0,049 мм

ТS = Smin +Smax = 0+0,049=0,049 мм

Полученные данные вносятся в таблицы:

Таблица 4.1 Точностные характеристики

соединения вал - внутреннее кольцо

Таблица 4.2 Точностные характеристики соединения отверстие в корпусе - наружное кольцо

Рисунок 4.1- Схема поля допуска соединения вал - внутреннее кольцо40

Рисунок 4.2- Схема поля допуска соединения корпус - наружное кольцо 90

5. Выбор посадки шлицевого соединения

b = 8 мм

Z = 8

D = 60 мм

d = 52 мм

Устанавливается способ центрирования шлицевого соединения - по внешнему диаметру D.

Выбираются посадки в зависимости от способа центрирования:

d=52мм; [3], страница 782 таблица 4.58.

D=60мм; b=10мм [1], таблица Ж1-Ж4

Определяются точностные характеристики элементов шлицевого соединения и заносятся в таблицу:

Таблица 5 - Точностные характеристики элементов шлицевого соединения

Рисунок 5.1

6. Определение точностных характеристик резьбового соединения

Исходные данные:

Резьба М12х1,25

Определяется обозначение длины свинчивания резьбы.

2,24Рd0.2 = 2,241,25120,2=4,6<12 мм

6,7Рd0.2=6,71,25120,2= 13,76>12 мм

Следовательно, обозначение длины свинчивания - N (нормальная)

Определяются номинальные значения среднего и внутреннего диаметров резьбы болта и отверстия в корпусе (гайки).

Средний диаметр d2, D2 = d - 1 + 0,188 = 12 - 1 + 0,188 = 11,188 мм

Внутренний диаметр d1, D1 = d - 2 + 0,647 = 10,647мм

Выбор полей допусков резьбового соединения М12х1,25-

Определяются предельные отклонения и предельные размеры [3] таблица4.17

6.4.1. Для болта:

еsd2 = -0,028мм

еid2 = -0,160мм

еsd = -0,028 мм

еid = -0,160 мм

еsd1 = -0,028 мм

еid1 = - не нормируется

Диаметр резьбы болта

Средний d2 = 11,188

Наружный d = 12

Внутренний d1 = 10,647

Предельные размеры диаметров резьбы болта:

d2max = d2 + еsd2 =11,188-0.028=11,16 мм

d2min = d2 + еid2=11,188-0.240=10,948 мм

Td2 = еsd =еsd2-еid2=-0,028-(-0,160)=0,132 мм

dmax = d + еsd =12-0,028=11,972 мм

dmin = d + еid =12-0,160=11,84 мм

Td = еsd -еid =-0,028-(-0,160)=0,132 мм

d1max = d1+ еsd1 =11,647-0,028=10,619 мм

d1min - не нормируется

Td1- не нормируется

Для гайки:

ESD - не нормируется

EID = 0

ESD2 = +0,224мм

EID2 = 0

ESD1 = +0,335мм

EID1 = 0

Диаметр резьбы гайки

Средний D2 = 11,188+0,224

Внутренний D1 = 10,647+0,335

Наружный D = 12

Предельные размеры диаметров резьбы гайки

D2max = D2 + ESD2= 11,188+0,224=11,412 мм

D2min = D2 + EID2 =11,188+0=11,188 мм

TD2 = ESD2- EID2 =0,224-0= 0,224 мм

Dmax -не нормируется

Dmin = D + EID =12+0=12 мм

TD -не нормируется

D1max = D1+ ESD1=10,647+0,335=10,982 мм

D1min = D1+ EID1 =10,647+0 =10,647 мм

TD1 = ESD1- EID1 =0,335-0 =0,335мм

Максимальный зазор Smax = D2max - d2min = 11,412-10,948 = 0,464 мм

Минимальный зазор Smin = D2min - d2max = 11,188 - 11,16 = 0,028 мм

Средний зазор Sср = (Smax+ Smin)/2 = (0,464 +0,028)/2 = 0,246 мм

Допуск посадки TS = TD2 + Td2 = 0,224 + 0,132 = 0,356 мм

Таблица 6.1 Точностные характеристики

резьбового соединения М12х1-

Таблица 6.2 Точностные характеристики резьбовых деталей

Рисунок 6.1-Схема расположения полей допусков

резьбового соединения М12х1,25-

7. Определение точностных характеристик зубчатого зацепления

Выбирается степень точности зубчатого колеса.

Исходные данные:

Модуль m = 3 мм;

Число зубьев z = 52;

Межосевое расстояние a = 130 мм;

Окружная скоростьV = 2,5 м/с;

Рабочая температура корпуса t1 = 80С;

Рабочая температура колеса t2 = 30С.

Материал корпуса - чугун; колеса - чугун.

Для заданного зубчатого колеса в зависимости от условий его работы принимается 8-я степень точности (средней точности). [3], таблица.5.12

Расчет необходимого гарантированного зазора по неработающим профилям зубьев, выбор вида сопряжения и вид допуска бокового зазора

Рассчитывается гарантированный боковой зазор

jmin jn1 + jn2,

где jn1 - боковой зазор, соответствующий температурной компенсации

jn1=a[p1(t1-20) - p2(t2-20)]2sin ,

где а - межосевое расстояние, мм

p1,p2 - коэффициенты линейного расширения материалов соответственно зубчатых колес и корпуса,

p1=11±110-6 С-1; ,p2 =11±110-6 С-1 [1], таблица К.1

t1, t2 - предельные температуры соответственно колес и корпуса

- угол профиля зубчатого колеса, = 20 [3], страница 873

jn1=130[1110 -6(80-20)-1110-6(30-20)]2sin20=0,049 мм =49 мкм

jn2 - величина бокового зазора, необходимая для размещения слоя смазки

jn2 = kcmn,

где mn - модуль зубчатого колеса, мм;

kc - коэффициент, зависящий от окружной скорости колеса [1], таблица К.2

jn2 = 123 = 36 мкм

jmin = 49 + 36 = 85 мкм

Выбирается вид сопряжения из условия, что jn mint jn min [1], таблица К.3

Вид сопряжения - «С» (jn mint = 85 мкм)

Вид бокового зазора - «С»

Класс отклонений межосевого расстояния - IV

Отклонения межосевого расстояния fa = 50 мкм

Назначается комплекс контролируемых параметров колеса.

Комплекс контроля параметров колеса №2 [1], таблица К.4. Нормы точности:

Кинематической Fр - допуск на накопленную погрешность шага

Fр=80 мкм [3], таблица 5.8

Плавности fpt - предельное отклонение шага

fpt=±24 мкм [3], таблица 5.9

Контакта - пятно контакта

суммарное пятно контакта:

по высоте, не менее - 40%

по длине, не менее - 50% [3], таблица 5.10

Боковых зазоров Ане и Тн

Ане - наименьшее дополнительное смещение исходного контура для зубчатого колеса с внешними зубьями; Ане=120 мкм [3], таблица 5.17

Тн - допуск на смещение исходного контура; Тн=80 мкм [3], таблица 5.18

Awe - наименьшее отклонение средней длины общей нормали;

Awme=80 мкм Слагаемое 1 [2], таблица 5.19

Awme= 17 мкм Слагаемое 2 [2], таблица 5.19

Awme=80+17=97 мкм

Twm - допуск на среднюю длину общей нормали; Twm=75 мкм [3], таблица 5.20

Ace - наименьшее отклонение толщины зуба; Ace=85 мкм [3], таблица 5.21

Тс - допуск на толщину зуба; Тс=110 мкм [3], таблица 5.22

Назначаются средства контроля принятых показателей.

Таблица 7 - Средства измерения цилиндрических зубчатых колес

8. Выбор универсальных средств измерения размеров деталей

Для отверстия 50Н8 допускаемая погрешность измерения =7 мкм [1] табл. Л1

Исходя из условия lim<,

где lim - основная погрешность средства измерения, выбирается нутромер с головкой 2ИГ ГОСТ 9244. Его метрологические характеристики приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1 - Метрологические характеристики нутромера с головкой 2ИГ ГОСТ 9244

Для вала 50f8 допускаемая погрешность измерения =5 мкм [1] табл. Л1

Исходя из условия lim<,

где lim - основная погрешность средства измерения, выбирается гладкий микрометр ГОСТ 6507. Его метрологические характеристики приведены в таблице 8.2.

Таблица 8.2- Метрологические характеристики микрометра ГОСТ 6507

9. Расчет размерной цепи

Расчет размерной цепи методом, обеспечивающим полную взаимозаменяемость

Исходные данные

A = 3мм

A1 = ? мм

A2 = 30 мм

A3 = 8 мм

A4 = 12 мм

A5 = 70 мм

A6 = 22 мм

A7 = 8 мм

Рисунок 8.1-Схема размерной цепи

А1 = А3 + А4+ А5+ А6 + А7 + А- А2

А1 = 8+12+70+22+8+3-30=93 мм

Увеличивающие звенья - A1, A2,

Уменьшающие звенья - A3, A4.A5, A6, A7.

Проверяется выполнимость условия

3= (93+30)-(8+12+70+22+8)

3=3 - условие выполняется

Определяется среднее количество единиц допуска (коэффициент точности)

где ТA - допуск замыкающего звена, мкм, ТA=800 мкм;

- суммарный допуск стандартных изделий, входящих в состав размерной цепи

= 0

i - значение единицы допуска каждого составляющего звена, мкм,

i = 2,17+1,31+0,09+1,08+1,86+1,31+0,9=9,53 мкм [3] таблица М.2

Определяется квалитет составляющих звеньев по найденному значению аср., исходя из условия астаср.

A1 =93 ; аст=100 (11 квалитет)

A2 = 30; аст=100 (11 квалитет)

A3=8; аст=64 (10 квалитет)

A4=12; аст=64 (10 квалитет)

A5 =70; аст=64 (10 квалитет)

A6 =22; аст=64 (10 квалитет)

A7 =8; аст=64 (10 квалитет)

Определяются допуски составляющих звеньев ТAi по выбранному квалитету точности и номинальным размерам соответствующих звеньев Ai, используя данные [1] таблицы М.2

A1 =93 ; Т A1= 220мкм

A2 = 30; Т A2=130 мкм

A3=8; Т A3=58 мкм

A4=12; ТA4=70 мкм

A5 =70; ТA5 =120 мкм

A6 =22; ТA6 =84 мкм

A7 =8; ТA7 =50 мкм

Производится проверка равенства

800 220+130+58+70+120+84+58= 740 мкм

Определяется погрешность: , что допустимо.

Получены предельные отклонения звеньев:

A1 =93±IT11/2(±0,11)

A2 = 30± IT11/2(±0,065)

A3=8 h10 (-0,058)

A4=12 h10 (-0,07)

A5 =70 h10 (-0,12)

A6 =22 h10 (-0,084)

A7 =8 h10 (-0,058)

Проверяется правильность назначенных отклонений составляющих звеньев:

0,28 (0,11+0,065) - (-0,058-0,07-0,12-0,084-0,058) = 0,565 мкм

-0,52 (0,11+0,065) - (0+0+0+0+0)=0,175 мкм

В качестве увязочного звена выбираем ступенчатый размер А1.

Получены предельные отклонения звена:

A1 =93b11()

Производится проверка равенства:

800 220+130+58+70+120+84+58= 740 мкм

Проверяется правильность назначенных отклонений составляющих звеньев:

0,28 (0,220+0,065) - (-0,058-0,07-0,12-0,084-0,058) = 0,235 мкм

-0,52 (-0,440-0,065) - (0+0+0+0+0)=-0,505 мкм

800 220+130+58+70+120+84+58= 740 мкм

Таблица 9.1 Расчетные данные размерной цепи

Расчет размерной цепи теоретико-вероятностным методом

Исходные данные

A = 3мм

A1 = 93 мм

A2 = 30 мм

A3 = 8 мм

A4 = 12 мм

A5 = 70 мм

A6 = 22 мм

A7 = 8 мм

Рисунок 9.2-Схема размерной цепи

Увеличивающие звенья - A1, A2,

Уменьшающие звенья - A3, A4.A5, A6, A7.

Определяется среднее количество единиц допуска:

,

где t =3 - коэффициент принятого процента риска замыкающего звена

=1/3 - коэффициент относительного рассеяния

Определяется квалитет составляющих звеньев по найденному значению аср., исходя из условия астаср.

A1 =93 ; аст=250 (13 квалитет)

A2 = 30; аст=250 (13 квалитет)

A3=8; аст=160 (12 квалитет)

A4=12; аст=160 (12 квалитет)

A5 =70; аст=160 (12квалитет)

A6 =22; аст=160 (12 квалитет)

A7 =8; аст=160 (12 квалитет)

Определяются допуски составляющих звеньев ТAi по выбранному квалитету точности и номинальным размерам соответствующих звеньев Ai, используя данные [1] таблицы М.2

A1 =93 ; Т A1= 540мкм

A2 = 30; Т A2=330 мкм

A3=8; Т A3=150 мкм

A4=12; ТA4=180 мкм

A5 =70; ТA5 =300 мкм

A6 =22; ТA6 =180 мкм

A7 =8; ТA7 =150 мкм

Производится проверка равенства

= 774,79 800

Определяется погрешность: , что допустимо.

Получены предельные отклонения звеньев:

A1 =93±js11(±0,270)

A2 = 30 ±js11 (±0,165)

A3=8 h10 (-0,150)

A4=12 h10 (-0,180)

A5 =70 h10 (-0,300)

A6 =22 h10 (-0,180)

A7 =8 h10 (-0,150)

Проведем проверку правильности решения задачи

800 = 774,79 800

;

где

0,28 ((0,27+0,165) - (0+0+0+0+0)) + 0,50,025 =0,4835

-0,52 ((-0,27-0,165) - (-0,15-0,180-0,3-0,18-0,15)) - 0,50,025 = 0,5125

В качестве увязочного звена выбираем ступенчатый размер А1.

Получены предельные отклонения звена:

A1 =93b13()

Проведем проверку правильности решения задачи

800 = 774,79 800

Проверяется правильность назначенных отклонений составляющих звеньев:

;

где

0,28 ((-0,22+0,165) - (0+0+0+0+0)) + 0,50,025 =0,4835

-0,52 ((-0,75-0,165) - (-0,15-0,180-0,3-0,18-0,15)) - 0,50,025 = 0,0325

Таблица 9.2 Расчетные данные размерной цепи

Результаты расчета методами полной взаимозаменяемости и теоретико-вероятностным сведены в одну таблицу.

Таблица 9.3 Результаты расчета размерной цепи теоретико-вероятностным методом и методом полной взаимозаменяемости

Сравнительный анализ методов расчета. В результате проведения расчета размерной цепи двумя методами выяснили, что при теоретико-вероятностном методе получаем менее точные размеры деталей (12-13 квалитеты), а при методе полной взаимозаменяемости - более точные (10-11 квалитеты). При этом точность размерной цепи не меняется. Следовательно, теоретико-вероятностный метод наиболее целесообразен для применения, т.к. при одинаковой точности расчёта он даёт менее жесткие требования к изготовлению детали, что повышает экономичность производства.

Список использованных источников

1. Лисовская З.П. Нормирование точностных параметров типовых соединений деталей приборов и машин (в курсовом и дипломном проектировании): Учебное пособие / З.П. Лисовская, В.Н. Есипов. - Орел: ОрелГТУ, 2002. - 122 с

2. Допуски и посадки: Справочник в 2-х ч. Ч.1 / Под ред. В.Д. Мягкова. - 5-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние , 1979 - 544 с.: ил.

3. Допуски и посадки: Справочник в 2-х ч. Ч.2 / Под ред. В.Д. Мягкова. - 5-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние , 1979 - с. 545 - 1032: ил.

4. Марков Н.Н., Ганевский Г.М. Конструкция, расчет и эксплуатация измерительных инструментов и приборов. - М.: Машиностроение, 1981. - 367 с., ил.

Размещено на Allbest.ru