Выбор посадок и расчет размерных цепей

Министерство  образования и науки Республики Казахстан

 

 

ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Д.М. Серикбаева

 

 

 

КАФЕДРА «МАШИНОСТРОЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ»

 

 

 

 

ВЫБОР ПОСАДОК И РАСЧЕТ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ

 

Курсовая работа

 

Пояснительная записка

050712.КР 01.01.000 ПЗ

 

 

 

Руководитель:

Профессор кафедры  «М и ТКМ»

Горбачев Л.А.

 

 

 

Курсовая работа студента

Группы 10-ТМ-1

Пахомова Д.А.

 

 

Принял с оценкой

 

 

 

 

 

 

Усть-Каменогорск

2011

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение 3

Задание 4

1. Выбор посадок гладких соединений…………………………………………….5

1. Выбор посадок подшипников качения 5
2. Выбор посадок гладких цилиндрических сопряжений 9
3. Расчет калибров………………………………………………………………..11
2. Выбор посадок резьбовых соединений 13
3. Выбор посадок шлицевых соединений 16
4. Расчет размерных цепей 19
1. Расчет размерных цепей методом полной взаимозаменяемости 19
2. Расчет размерных цепей по вероятному методу 24

Литература 28

Приложение………………………………………………………………………29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Производственная  деятельность инженера-механика связана с эксплуатацией машинного парка, его техническим обслуживанием и ремонтом, выполнением большого перечня технологических процессов производства.

Освоение  курса основ взаимозаменяемости, стандартизации и технических измерений является частью профессиональной подготовки инженеров. Сведения, полученные студентами при изучении этого курса, практически осваиваются, закрепляются и развиваются при последующем использовании их в общих и специальных конструкторских и технологических дисциплинах, а также в курсовых и дипломных проектах.

Для выполнения курсовой работы студенты должны знать: действующие в Республике Казахстан системы допусков и  посадок типовых соединений деталей машин; принципы их построения и методику применения; методы и средства контроля размеров; правила оформления конструкторской и технологической документации.

 

Студенты  должны уметь:

- пользоваться    стандартами,    регламентирующими   правила   оформления конструкторской и технологической документации;

- правильно    выбирать    посадки    в    соответствии    с    конструктивными    и техническими требованиями к деталям, узлам, механизмам;

- рассчитывать характеристики посадок;

- рассчитывать допуски размеров, входящих в размерные цепи;

- нормировать   и  давать  обозначение отклонений   формы, расположения, шероховатости поверхностей деталей;

- читать   и   обозначать   на   чертеже   номинальные   размеры, предельные отклонения, поля допусков, посадки;

- измерять геометрические параметры деталей и определять их годность по результатам измерений.

 

Цель  курсовой работы:

- стимулировать самостоятельную работу студентов над учебно-методической и справочно-технической литературой;

- научиться пользоваться государственными стандартами на допуски и посадки в машиностроении;

- приобрести практические навыки расчета, выбора и назначения допусков и посадок на элементы типовых соединений деталей и узлов с учетом условий их эксплуатации и экономичности технологического процесса изготовления при соблюдении технических требований;

- научиться составлять схемы размерных цепей и решать задачи размерных цепей.

 

Министерство  образования и науки Республики Казахстан

ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Д.М. Серикбаева

 

Кафедра машиностроения и технологии конструкционных материалов

 

«ВЫБОР ПОСАДОК И  РАСЧЕТ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ»

 

Студент  Пахомов Д.А.            шифр 050712 группа 10 –ТМ-1

 

Исходные  данные для расчетов:

 

Подшипники  качения				Резьба	Шлицевое  соединения
d	D	B	R, Кн	M	D	d	b	z
35	72	23	9	M6	42	36	7	8

 

Размерные цепи. Размеры звеньев и значения коэффициентов.

 

Размерная цепь
P,%	λ	А1	А2	А3	А4	А5	А∆
0,27	1/6	140	23	30	25	38

 

 

           

 

1.Выбор посадок гладких сопряжений

1.1Выбор посадок подшипников качения

 

1.1.1. Условия работы подшипникового узла:

Вал сплошной.

Внутреннее  кольцо и вал вращаются.

Наружное  кольцо и корпус неподвижны.

Нагрузка  постоянная Rn = 9000H.

Вибрации  и толчки умеренные.

Осевые нагрузки отсутствуют.

 

1.1.2. Определение вида нагружения колец подшипника.

Внутреннее  кольцо имеет циркуляционное нагружение, а наружное кольцо - местное нагружение.

1.1.3. Выбор стандартного подшипника качения.

По ГОСТ 8338 -75 выбран однорядный подшипник качения 207, легкой серии с размерами:

Внутренний  диаметр внутреннего кольца d = 35 мм;

Диаметр наружного  кольца D= 72 мм;

Ширина колец В = 17 мм.

 

1.1.4. Для обеспечения повышенной точности центрирования зубчатых колес и снижения колебаний межосевого расстояния назначен подшипник 0 класса (0-209).

Для посадки внешнего местно-нагруженного кольца выбираем поле допуска корпуса H7(ГОСТ 520-89 в зависимости от диаметра  D_n-72 мм и перегрузки до150%). Посадка кольца в корпус  72H7/l0 – поле допуска наружнего кольца.

 

1.1.5. Для посадки циркуляционно нагруженного внутреннего кольца подшипника поле допуска следует выбирать по рассчитанной интенсивности радиальной нагрузки P_R и посадочному диаметру внутреннего кольца. Расчет интенсивности радиальной нагрузки P_R на посадочной поверхности кольца вычисляют по формуле:

где P_R - интенсивность нагружения;

R - постоянная нагрузка на подшипник R = 9 кН;

В - ширина кольца подшипника, В = 17 мм;

К₁ -динамический коэффициент, K₁ = 1;

К₂ - коэффициент, учитывающий степень ослабления натяга при полом вале или тонкостенном корпусе, при сплошном вале, К₂ = 1;

К₃ - коэффициент, неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами роликов в однорядном подшипнике при отсутствии динамической нагрузки, перегрузка до 150%, К₃ = 1

Для посадки внутреннего циркуляционного нагруженного кольца выбираем поле допуска вала k6( ГОСТ 520-89 в зависимости от интенсивности нагружения и диаметра  d_n). Тогда посадка внутреннего кольца на вал запишем в виде дроби 35L0/k6, где L0 – поле допуска внутреннего кольца подшипника, а k6 – поле допуска вала.

 

6. Посадка внутреннего кольца на вал  35L0/k6

 

Внутреннее  кольцо 35L0

Верхнее отклонение ES = 0;

Нижнее отклонение EI = -12 мкм.

Допуск             TD = ES - EI = 0 - (-0.012) = 0.012 мм.

Предельные  размеры: D_max = D + ES = 35 + 0 = 35 мм.

            D_min = D + EI = 35 + (-0,012) = 34,988 мм.

 

Предельные  размеры вала 35k6

Допуск Td = 0.016 мм.

Нижнее отклонение ei = 2 мкм.

Верхнее отклонение es = 18 мкм.

Предельные  размеры:              d_max = d + es = 35 + (+0,018) = 35,018 мм.;

                                         d_min = d + ei = 35 + (+0,002) = 35,002 мм.

 

Характеристика  посадки внутреннего кольца на вал 35L0/k6  (рисунок 1):

N_min = d_min - D_max = 35,002 – 35 = 0,002 мм.

N_max = d_max - D_min= 35,018 – 34,988 = 0,03 мм.

N_m = (N_min + N_max)/2 = (0,002 + 0,03)/2 = 0,016 мм.

TS(N) = N_max - N_min = 0,03 - 0,002 = 0,028 мм.

 

Проверка:  

          TN = Td + TD = 0,016 + 0,012 = 0,028 мм

 

 

 

1.1.7. Посадка для внешнего кольца в корпус

72H7/l0

 

Наружное кольцо  72l0

Верхнее отклонение es = 0

Нижнее отклонение ei =-13 мкм.

Допуск            Td = es - ei = 0 - (-0.013) = 0.013 мм.

Предельные  размеры:  d _мах = d + es = 72 + 0 = 72 мм

            d _min = d + ei = 72 + (-0,013) = 71,987 мм.

 

Предельные  размеры отверстия в корпусе  72H7

Допуск TD = 0.030 мм.

Нижнее отклонение ЕI=0 мкм

Верхнее отклонение ES = EI + T_D = 0 + 30 = 30 мкм

Предельные  размеры:              D_max = D + ES = 72 + 0,030 = 72,030 мм.;

                                         D_min = D + EI = 72 + 0= 72 мм.

 

Характеристика  посадки наружного кольца в корпус 72H7/l0 (рисунок 2):

S_max = D_max -d_min = 72,03 –71,987 = 0,043 мм.

S_min = D_min -d_max = 72-72=0 мм.

S_m = (S_max + S_min)/2 = (0,043 + 0)/2 = 0,0215 мм.

 

Допуск посадки:   TS= S_max - S_min = 0,043 мм.

Проверка:              TS = Td + TD = 0,013+ 0,030 = 0,043 мм.

 

 

Допуск ширины кольца подшипника В = 17 мм.

Верхнее отклонение es = 0

Нижнее отклонение ei = -120 мкм.

Допуск             Т_B = es - ei = 0 - (-0.120) = 0.120 мм.

Предельные  размеры: В_max = В + es = 17 + 0 = 17 мм.

            B_min = В + ei = 17 + (-0,120) = 16,88 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 - Посадка внутреннего  кольца на вал 

35L0/k6  

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2 - Посадка наружного кольца в корпуc

72H7/l0

 

 

 

 

1.2. Выбор посадок гладких цилиндрических сопряжений

 

1.2.1. Выбор посадки втулки на вал.

Условия сборки и эксплуатации: Для обеспечения  нормальной работы и сборки между  втулкой и валом должен быть минимальный  зазор.

Выбор поля допуска  втулки для посадки на вал 35F10/k6

 

Предельные  размеры втулки 35F10, мм по ГОСТ 25346-89

Допуск                            T_D = 100 мкм.

Нижнее отклонение Е1 = +25 мкм.

Верхнее отклонение ES = EI + T_D = 100 + 25 = +125 мкм.

Предельные размеры:

D_max = D + ES = 35 + (+0,125) = 35,125 мм.

D_min = D + EI = 35 + (+0,025) = 35,025 мм.

Характеристики  посадки  35F10/k6, мм  

S_max = D_max - d_min = 35,125 – 35,002 = 0,123 мм.

S_min = D_min - d_max = 35,025 – 35,018 = 0,007 мм.

S_m = (S_max + S_min)/2 = (0,123 + 0,007)/2 = 0,065 мм.

TS = S_max - S_min = 0,123- 0,007 = 0,116 мм.

Проверка: TS = T_D + T_d = 0,1+0,016= 0,116 мм.

 

Рисунок 3 – Посадки втулки на вал

35F7/k6

 

 

1.2.2. Выбор посадки крышки в корпус

Условия сборки и эксплуатации: для обеспечения  нормальной работы и сборки минимальный  зазор между корпусом и втулкой  должен быть в пределах S_min = 80...100 мкм.

Выбор поля допуска  крышки для посадки в корпус: учитывая размеры отверстия корпуса 72H7, выбирается поле допуска крышки по ГОСТ 25346-89. Вначале, для обеспечения минимального зазора (S_min = 80... 100 мкм.), выбирается основное отклонение крышки, в данном случае es.

Величина  минимального зазора определяется по формуле: S_min = EI - es

Нижнее отклонение отверстия в корпусе EI = 0. Тогда для обеспечения минимального зазора выбираем для крышки диаметром 72 мм основное отклонение d, верхнее отклонение которого es = -100 мкм и назначаем 10 квалитет точности.

Получается поле допуска крышки d10.

Тогда посадка  крышки в корпус запишется как  72H7/d10.

 

Предельные  отклонения крышки 72d10, по ГОСТ 25346-89:

Допуск Td = 120 мкм.

Верхнее отклонение es = -100 мкм.

Нижнее отклонение ei = es - Td = -100 - (+120) = -220 мкм.

Предельные  размеры, мм:

d_max = d + es = 72 + (-0,100) = 71,9 мм.

d_min = d + ei = 72 + (-0,220) = 71,78 мм.

 

Характеристики  посадки  72H7/d10, мм  

S_max = D_max – d_min = 72,03 – 71,78 = 0,25 мм.

S_min = D_min - d_max = 72 – 71,9 = 0,1 мм.

S_m = (S_max + S_min)/2 = (0,25 + 0,l)/2 = 0,175 мм.

TS = S_max - S_min = 0,25 - 0,1 = 0,15 мм.

Проверка:TS =T_D+T_d = 0,03 + 0,12 = 0,15 мм.

Рисунок 4 – Посадка  крышки в корпус

72H7/d10.

1.3. Расчет калибров

Рассчитаем калибры  для спряжения  72H7/l0

 

1.3.1. Отв. 72H7

ES =+30 мкм

EI =0    

Пробка: Н = 3 мкм

      Z = 2,5 мкм

      Y = 2 мкм

Р -НЕ_max = D_max + H/2 = 72,03+0,0015 = 72,0315 мм

Р -НЕ_min = D_max - H/2 = 72,03-0,0015 = 72,0285 мм

Р –НЕ_исп. = Р -НЕ_{max - Н} = 72,0315_-0,003

Р -ПР_max = D_min +Z + H/2 = 72+ 0,0025+0,0015 = 72,004мм

Р -ПР_min = D_min +Z - H/2 = 72+ 0,0025-0,0015 = 72,001мм

Р –ПР_исп. = Р -ПР_{max - Н} = 72,004_-0,003 мм

Р –ПР_изн. = D_min  - Y = 72 – 0,002 = 71,998 мм

 

 

 

1.3.2. Вал 35k6         

es=+18

ei= +2

  Скоба:  Н₁ = 1,5мкм

      Z₁ = 3 мкм

      Y₁ = 2,5 мкм

 

Р -НЕ_max = d_min + H/2 = 35,002+0,00075 = 35,00275 мм

Р -НЕ_min = d_min - H/2 = 35,002-0,00075 = 35,00125 мм

Р –НЕ_исп. = 35,00125^+0,0015 мм