1. 1Расчёт посадок гладких цилиндрических сопряжений 5

• Название: 1. 1Расчёт посадок гладких цилиндрических сопряжений 5
• Дата: 27.11.2020
• Размер: 1.41 Mb.
• Имя файла: 44.docx
• Тип: Реферат; #154616

Содержание

Введение 4

1 Установление и расчёт точностных характеристик сопряжений и деталей, разработка методик контроля геометрических параметров деталей. 5

1.1Расчёт посадок гладких цилиндрических сопряжений 5

1.1.1 Расчет посадки 80 H7/c8 5

1.1.2 Расчет посадки 22 M8/h6 8

1.2 Выбор и обоснование средств измерений для контроля линейных размеров деталей 12

1.2.1 Контроль вала 80 с8 12

1.2.2 Контроль отверстия 80 H7 13

1.3 Расчет допусков калибров и контркалибров для контроля гладких цилиндрических деталей 19

1.5 Выбор и расчёт посадок шпоночного соединения 23

Введение

Современное машиностроительное производство может быть высокопроизводительным и обеспечить требуемое качество выпускаемых изделий при их серийном и массовом выпуске только при его организации на основе принципа взаимозаменяемости.

Принципом взаимозаменяемости называется комплекс научно-технических исходных положений, выполнение которых при конструировании, производстве и эксплуатации обеспечивает взаимозаменяемость детали, сборочных единиц и изделий.

Для того, чтобы выделить основные элементы взаимозаменяемости изделий, рассмотрим общую схему производственного процесса в машиностроении (рисунок 1).
Рисунок 1. Общая схема производственного процесса в машиностроении.
Таким образом, к основным элементам обеспечения взаимозаменяемости изделий можно отнести:

1. Нормирование параметров;

2.Контроль соответствия действительных значений параметров установленных стандартизированных требований.

Причем выделенные элементы относятся как к продукции на различных этапах ее преобразования, так и к технологическим процессам, преобразующим продукцию.

1 Установление и расчёт точностных характеристик сопряжений и деталей, разработка методик контроля геометрических параметров деталей.

1. Расчёт посадок гладких цилиндрических сопряжений

1.1.1 Расчет посадки 80 H7/c8

Посадка H7/c8 в системе основного отверстия является посадкой второго уровня предпочтительности. Применяют в отдельных случаях, обоснованных расчетом, в достаточно точных подвижных соединениях, работающих при особо тяжелых нагрузках и(или) высоких температурах, способствующих уменьшению рабочего зазора из-за температурных деформаций деталей. Примеры применения таких посадок: поршни в цилиндрах и выпускные клапаны в направляющих втулках в двигателях внутреннего сгорания, тяжелонагруженные валы в подшипниках скольжения в прокатных станах, крупных турбинах, насосах, компрессорах и т.п.
Рассчитываем предельные размеры отверстия 80 H7

По ГОСТ 25346-89 определяем величину допуска IT7=30 мкм, значение основного отклонения ЕI=0 мкм.

Верхнее отклонение: ES=ЕI+IТ=0+30=30 мкм.

Предельные размеры отверстия:

D_max=D_o+ES=80 +0.030=80.030 мм;

D_min=D_o+ЕI=80 +0.000=80.000мм.
Расчет наиболее вероятного диаметра отверстия:

D_m=(D_max+D_min)/2=(80,030+80.000)/2=80.015 мм.
Рассчитываем предельные размеры вала 22 c8.

По ГОСТ 25346-89 определяем величину допуска IT8=40 мкм, значение основного отклонения es = -150 мкм.

Нижнее отклонение ei=es-IT=-150-40 =-190 мкм.

Предельные размеры вала:

d_max=d_o+es=80 -0.150 =79.850 мм;

d_min=d_o+ei=80 -0.190=79.810 мм.
Расчет наиболее вероятного диаметра вала:

d_m=(d_max+d_min)/2=(79,850+79,810)/2=79,830 мм.
Результаты расчетов сведем в таблицу 1.1.
Таблица 1.1 - Расчет предельных размеров соединения 80 H7/c8

Диаметр	IT, мкм	EI(ei), мкм	ES(es), мкм	Dmin(dmin), мм	Dmax(dmax), мм
80 H7	30	0	30	80.000	80.030
80 c8	40	-190	-150	79.810	79.850

Так как размеры вала меньше размеров отверстия, то посадка с зазором.

Строим схема расположения полей допусков сопрягаемых деталей и рассчитываем предельные значения табличных зазоров (натягов).

S_max=D_max-d_min=80.030-79.810=0.220 мм;

S_min=D_min-d_max=80.000-79.850=0.150 мм.

D_ср=(D_max+D_min)/2=(80.030+80.000)/2=80.015мм.

d_ср=(d_max+d_min)/2=(79.850+79.810)/2=79.830 мм.
Допускпосадки
TS=IT(D)+IT(d)=0.030+0.040=0.070 мм.
Проводим проверку
TS= S_max-S_min =0.220-0.150=0.070 мм.

Средний зазор

S_ср=(S_max+S_min)/2=(0.220+0.150)/2=0.185 мм.
Проводим проверку
S_ср= D_ср -d_ср =80.015-79.830 =0.185 мм.


Рисунок 1.1 – Схема расположения полей допусков сопрягаемых деталей80H7/c8

Принимаем нормальный закон распределения случайных погрешностей и рассчитываем предельные значения вероятных зазоров(натягов). Так как D_ср>d_ср, то рассчитываем вероятность математического ожидания получения зазора:
M_S= D_ср -d_ср =80.015-79.830 =0.185 мм.

S_maxвep.=M_S+3s;

S_minвер.=M_S-3s;



где _S,N- среднее квадратичное отклонение сопряжения.

S_{max вер}.=185 +3·8=210 мкм=0.210 мм;

S_{min вер.}=185 -3·8=160 мкм=0.160 мм.



Распределение вероятных зазоров представим графически (рис. 1.2).

1.1.2 Расчет посадки 22 M8/h6

Посадка M8/h6 в системе основного вала является посадкой третьего уровня предпочтительности. Встречаются достаточно редко, например, в механизмах перемещения узлов некоторых оптико-механических приборов.
Рассчитываем предельные размеры отверстия 22 M8.

По ГОСТ 25346-89 определяем величину допуска IT8=33 мкм, значение основного отклонения ES=-8+дельта=-8+12=4мкм;

где дельта=12 мкм.

Нижнее отклонение: EI=ES-IT=4-33=-29 мкм.

Предельные размеры отверстия:

D_max=D_o+ES=22+0,004=22,004 мм;

D_min=D_o+ЕI=22+(-0,029)=21,971 мм.

Расчет наиболее вероятного диаметра отверстия:

D_m=(D_max+D_min)/2=(22,004+21,971)/2=21,988 мм.
Рассчитываем предельные размеры вала 22 h6.

По ГОСТ 25346-89 определяем величину допуска IT6=13 мкм, значение основного отклонения es=0 мкм.
Нижнее отклонение ei=es-IT=0-13=-13 мкм.

Предельные размеры вала:

d_max=d_o+es=22+0=22,000 мм;

d_min=d_o+ei=22+(-0,013)=21,987 мм.

Расчет наиболее вероятного диаметра вала:

d_m=(d_max+d_min)/2=(22,000+21,987)/2=21,994 мм.
Результаты расчетов сведем в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Расчет предельных размеров соединения 22 M8/h6

Диаметр	IT, мкм	EI(ei), мкм	ES(es), мкм	Dmin(dmin), мм	Dmax(dmax), мм
22 M8	33	-29	4	21,971	22,004
22h6	13	-13	0	21,987	22,000

Так как размеры вала пересекаются с размерами отверстия, то делаем вывод что посадка переходная

Строим схему расположения полей допусков сопрягаемых деталей и рассчитываем предельные значения табличных зазоров (натягов).

N_max=d_max-D_min=22,000 -21,971=0,029 мм;

S_max=D_max-d_min=22,004-21,987=0,017 мм.

D_ср=(D_max+D_min)/2=(22,004+21,971)/2=21,988 мм.

d_ср=(d_max+d_min)/2=(22,000+21,987)/2=21,994 мм.
Допускпосадки:

TS=IT(D)+IT(d)=0,033+0,013=0,046 мм.
Проводим проверку:

TS=N_max+S_max=0,029+0,017=0,046 мм.



Рисунок 1.1 – Схема расположения полей допусков сопрягаемых деталей

22 M8/h6

Принимаем нормальный закон распределения случайных погрешностей и рассчитываем предельные значения вероятных зазоров(натягов). Так как D_ср<d_ср, то рассчитываем вероятность математического ожидания получения натяга:

M_S/N= d_ср -D_cp=21,994-21,988=0,006 мм.

Проводим проверку:

M_S/N=(N_max-S_max)/2=(0,029-0,017)/2=0,006 мм;

S_maxвep.=M_S+3s;

S_minвер.=M_S-3s;



где _S,N- среднее квадратичное отклонение сопряжения.

N_{max вер}.=6+3·6=24 мкм=0.024 мм;

N_{min вер.}=6-3·6=-12 мкм=0.012 мм.

S_{max вер.}=|-3 | мкм=0.003 мм.
При применении переходных посадок в сопряжениях возможны зазоры или натяги. Поэтому рассчитываем вероятность их получения.

Для определения площади, заключенной между кривой Гаусса, осью ординат и осью абсцисс, удобно использовать табулированные значения функции.
,

где

M_S/N=6 мкм; =6 мкм.

z=6/6=1, Ф(z)=34.13%.

Тогда вероятность получения натяга P(N)=50%+34.13%=84.13%;

вероятность получения зазор P(S)=50%-34.13%=15.87%.



Распределение вероятных зазоров(натягов) представим графически (рис. 1.4).

1.2 Выбор и обоснование средств измерений для контроля линейных размеров деталей

Для первой посадки задачи 1 выбрать и обосновать универсальные средства измерений с указанием их основных метрологических характеристик и условий использования в случае приёмочного контроля диаметров сопрягаемых деталей. Привести схемы измерений и дать краткое описание реализуемых измерительных процедур.
Необходимо подобрать средства измерений для контроля посадки 80 H7/с8. Для этого используем РД 50-98-86 «Методические указания. Выбор универсальных средств измерений линейных размеров до 500 мм».

1.2.1 Контроль вала 80 с8

По таблице 5 “Измерение наружных размеров станковыми средствами измерения” и таблице 6 “Измерение наружных размеров накладными средствами измерения” РД 50-98-86 определяем , что для вала Ø80 с8 при допуске IT=46 мкм допускаемая погрешность измерения составляет [δ]=12 мкм. Здесь же рекомендуются станковые средства измерения (таблица 5) 7в, 11а, 13а, 14а, 31, 32б, 35б и накладные средства измерения (таблица 6) 4а, 5б, 6а расписанные в таблице 1.
а) станковые средства измерений:
7в- индикаторы часового типа (ИЧ и ИТ) с ценой деления 0,01 мм и пределом измерения от 2 до 10 мм , класс точности 1.

Установочные узлы (ГОСТ 10197-70)-штативы и стойки с диаметром колонки не менее 30 мм и наибольшим вылетом головки до 200 мм (С-IV;Ш-11H; ШМ-11H).

Используемое перемещение измерительного стержня- 1 мм.

Класса применяемых концевых мер длины - 4.

Температурный режим – 5^оС.

Предельная погрешность измерения – 12 мкм.


б) накладные средства измерения:
4а – микрометры гладкие (МК) с величиной отсчета 0,01 мм при настройке на нуль по установочной мере.

Вариант использования – микрометры при работе находятся в стойке или обеспечивается надежная изоляция от тепла рук оператора.

Температурный режим – 2^оС.

Предельная погрешность измерения - 10 мкм.

Предельная погрешность приборов соответствует требованиям, т.е. δ<[δ] .

1.2.2 Контроль отверстия 80 H7

По табл. 7 “Измерение внутренних размеров” РД 50-98-86 определяем, что для отверстия Ø80 H7 при допуске IT=30 мкм допускаемая погрешность измерения составляет [δ]=9 мкм. Здесь же рекомендуются средства измерения 6а, 9а, 12 расписанные в таблице 2.
6а- нутромеры индикаторные (НИ) с ценой деления отсчётного устройства 0,01 мм.

Используемое перемещение измерительного стержня – 13 мм.

Средства установки – Микропара устанавливается по установочной мере

Шероховатость поверхности отверстия – Ra ≤1,25 мкм.

Температурный режим – 3°С.

Предельная погрешность измерения – 6,5 мкм.


Предельная погрешность приборов соответствует требованиям, т.е. δ<[δ] .

Индикаторы часового типа (ИЧ и ИТ) с ценой деления 0,01 мм.

(ГОСТ 577—68)



1— корпус; 2— циферблат; 3 — ободок; 4 — стрелка; 5 — указатель;

7 — измерительный стержень; 8 — измерительный наконечник;

9— указатель поля допуска.

Схема измерения:
а) настройка б) измерение



dизм=H+a;

в) схема контролируемого сечения:





1

2

3

Микрометр гладкий (МК) с величиной отсчета 0,01 мм при настройке на нуль по установочной мере.



а) схема настройки
Концевые меры длины


А





Б

Б





А






1

б) схема измерения:









1

Схема контролируемого сечения:




2

1

3

Нутромеры индикаторные с ценой деления 0,01 мм.

( ГОСТ 868-82)


1— отсчётное устройство; 2—Ручка; З— корпус; 4— мостик.

Схема измерения:
а) настройка




1 –нутромер индикаторный;

2 – измерительные боковики;

3 – блок концевых мер длины;

4 ^__ измерительный мостик;

б) измерение

Схема контролируемых сечений:

1.3 Расчет допусков калибров и контркалибров для контроля гладких цилиндрических деталей

Для второй посадки задачи 1 рассчитать комплект калибров для осуществления приёмочного контроля диаметров сопрягаемых деталей. Построить схемы расположения полей допусков рабочих и контрольных калибров, рассчитать предельные и исполнительные размеры калибров. Выполнить упрощённые эскизы рабочих калибров с обозначением их исполнительных размеров, допусков формы, расположения, параметров шероховатости, а также маркировки калибров.

Расчет калибров для посадки 22 M8/h6

Проведенные выше расчеты данной посадки (табл. 1.2 ) показывают, что :

D_max=22,004 мм; D_min=21,971 мм;

d_max=22,000 мм; d_min=21,987 мм.

С учетом номинального размера сопряжения (22) и квалитетов [8,6] по ГОСТ 24853-81 выбираем соответствующие схемы расположения полей допусков калибров.

1. Калибры для контроля отверстия 22 M8:

Z=5 мкм – отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для отверстия относительно наименьшего предельного размера изделия;

H=4 мкм – допуск на изготовление калибров для отверстия;

Y=4 мкм – допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия;
2. Калибры для контроля вала 22 h6:

Z₁=3 мкм – отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для вала относительно наибольшего предельного размера изделия;

Н₁=4 мкм – допуск на изготовление калибров для вала;

Н_р=1,5 мкм – допуск на изготовление контрольного калибра для скобы;

Y₁=3 мкм – допустимый выход размера изношенного проходного калибра вала за границу поля допуска изделия.
3. Рассчитываем предельные размеры калибров

3.1 Определяем предельные размеры проходного и непроходного калибра для отверстия 22 M8:

НЕ_max=D_max+H/2=22,004+0,004 /2=22,006 мм

НЕ_min=D_max-H/2=22,004-0,004 /2=22,002 мм

ПР_max=D_min+Z+H/2=21,971+0,004 +0,004 /2=21,978 мм

ПР_min=D_min+Z-H/2=21,971+0,004 -0,004 /2=21,974 мм

ПР_изн=D_min-Y=21,971-0,004=21,967 мм

3.2 Определяем предельные размеры проходного и непроходного калибра для вала 22 h6:

НЕ_max=d_min+H₁/2=21,987+0,004/2=21,989 мм

НЕ_min=d_min-H₁/2=21,987-0,004/2=21,985 мм

ПР_max=d_max-Z₁+H₁/2=22,000-0,003+0,004/2=21,999 мм

ПР_min=d_max-Z₁-H₁/2=22,000-0,003-0,004/2=21,995 мм

К-НЕ_max=d_min+H_p/2=21,987+0,002/2=21,988мм

К-НЕ_min=d_min-H_p/2=21,987-0,002 /2=21,986 мм

К-ПР_max=d_max-Z₁+H_p/2=22,000-0,003+0,002 /2=21,998 мм

К-ПР_min=d_max-Z₁-H_p/2=22,000-0,003-0,002 /2=21,996 мм

К-И_max=d_max+Y₁+H_p/2=22,000+0,003+0,002 /2=22,004 мм

К-И_min=d_max+Y₁-H_p/2=22,000+0,003-0,002 /2=22,002 мм

3.4Определяем исполнительные размеры калибров и контркалибров.

а) калибры – пробки ПР_max–H=21,978 _-0,004 мм

НЕ_max–H=22,006 _-0,004 мм

в) калибры – скобы ПР_min^+H1=21,995^+0,004 мм

НЕ_min^+H1=21,985 ^+0,004 мм

б) контркалибры К-ПР_max-Hp=21,998 _-0,002 мм

К-НЕ_{max –Hp}=21,988_-0,002 мм

К-И_max–Hp=22,004 _-0,002 мм
Результаты сводим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Калибры			Размер, мм
			Максималь-ный		Минималь-ный		Изношенный		Исполнитель-ный
Отверстие	ПР	21,978		21,974		21,967		21,978 -0,004
	НЕ	22,006		22,002		-		22,006 -0,004
Вал	ПР	21,999		21,995		-		21,995+0,004
	НЕ	21,989		21,985		-		21,985 +0,004
	К-ПР	21,998		21,996		-		21,998 -0,002
	К-НЕ	21,988		21,986		-		21,988-0,002
	К-И	22,004		22,002		-		22,004 -0,002

Стандарт устанавливает требования к круглости и параллельности поверхностей, в виде числовых значений определяемых квалитетами по ГОСТ 25346–89. Значения берутся из таблицы.

Строим схемы расположения полей допусков калибров для отверстия 22 M8и вала22 h6 (рис. 3.1 и 3.2).

Выполняем эскизы рабочих калибров для контроля отверстия 22 M8 и вала22 h6 (рис. 3.3 и 3.4).



Рисунок 3.1- Схема расположения полей допусков калибров для отверстия


Рисунок 3.2 - Схема расположения полей допусков калибров для вала



Рисунок 3.3 – калибр-пробка для контроля отверстия 22 M8 .


Рисунок 3.4 – калибр-скоба для контроля вала 22 h6 .

1.5 Выбор и расчёт посадок шпоночного соединения

Для заданного вида шпоночного соединения определить посадки шпонки в паз вала и в паз втулки, построить для них схемы расположения полей допусков, рассчитать предельные размеры сопрягаемых деталей, а также табличные зазоры (натяги). Определить необходимый и достаточный набор требований к точности геометрических параметров элементов деталей, сопрягаемых со шпонкой и обозначить их на эскизах соответствующих деталей.
1. По ГОСТ 23360-78 для вала 50 мм выбираем размеры шпонки.

bh=14х9 мм, l=70 мм, t₁=5,5^+0.2 мм, t₂=3,8^+0.2 мм, соединение нормальное. Основные параметры шпоночного соединения:



Рисунок 5.1 – Шпоночное соединение.

2. Расчет шпоночного соединения по ширине b:

паз вала B₁=14 N9:

ES=0 мкм B_1max=B₁+ES =14.000+0=14.000 мм;

EI=-43 мкм B_1min=b B₁EI =14.000 +(-0.043) =13.957 мм;

ширина шпонки b=16 h9:

es=0 мкм b_2max=b+es =14.000+ 0=14.000 мм;

ei=-43 мкм b_2min=b+ei =14.000+ (-0.043)=13.957 мм;

паз втулки B₂=14 Js9:

ES=+21 мкм B_3max= B₂+ES =14.000+0.021=14.021 мм;

EI=-21 мкм B_3min= B₂+EI =14.000+(-0.021)=13.979 мм;

3. Строим схемы расположения полей допусков шпоночного соединения по ширине шпонки b



Рисунок 5.2 – Расположение полей допусков шпоночного соединения по ширине шпонки b=14.
Определяем предельные зазоры:

посадка 14 N9/h9 (шпонка-вал).

S_1max= B_1max-b_min=14.000-13.957=0.043 мм;

N_1max= b_max –B_1min=14.000-13.957=0.043 мм;

посадка 14 Js9/h9 (шпонка-втулка).

S_3max= B_2max -b_min –=14.021-13.957=0.064 мм;

N_3max=b_max –B_2min =14.000-13.979=0.021 мм;

5. Расчет шпоночного соединения по высоте шпонки h.

высота шпонки h=9 h11:

es=0 мкм h_max=h+es =9.000+0=9.000 мм;

ei=-90 мкм h_min=h+ei =9.000+ (-0.090)=8.910 мм;

глубина паза вала t₁=5,5 мм:

ES=+0.2 мм t_1max=t₁+ES=5.500+0.200=5.700мм;

EI=0 мм t_1min=t₁+EI=5.500+0=5.500мм;

глубина паза втулки t₂=3,8 мм:

ES=+0.2 мм t_2max=t₂+ES=3.800+0.200=4.000мм;

EI=0 мм t_2min=t₂+EI=3.800+0=3.800 мм.

6. Определяем предельные зазоры по высоте шпонки h.

S_max=t_1max+t_2max-h_min=5,7+4 -8.910 =0.790 мм;

S_min=t_1min+t_2min-h_max=5.500 +3.800 -9.000=0.300 мм.

7. Расчет шпоночного соединения по длине шпонки l.

длина шпонки l=70 h14:

es=0 мм l_1max=l₁+es=70.000+0=70.00мм;

ei=-0.74мм l_1min=l₁+ei=70.000+(-0.74)=69.260 мм;

длина паза L=70 H15:

ES=+1.2мм L_2max=L₂+es=70.000+1,2=71.200 мм;

EI=0 мм L_2min=L₂+ei=70.000+0=70.000мм.

8. Строим схемы расположения полей допусков шпоночного соединения по длине шпонки L ( рисунок 3.3).

9. Определяем предельные зазоры по длине шпонки.

S_max=L_2max-l_1min=71.200-69.260=1,94 мм;

S_min=L_2min-l_1max=70.00-70.00=0 мм.


Рисунок 5.3 - Расположения полей допусков шпоночного соединения по длине шпонки 70H15/h14.
Определяем числовые значения допусков расположения:

Т_парал = 0,6 Т_шп;

Т_сим = 4,0 Т_шп,

где Т_шп – допуск ширины шпоночного паза b; - 43 мкм.

Т_парал – допуск параллельности;

Т_сим– допуск симметричности в диаметральном выражении.

Полученные расчетные значения допусков расположения округляют до стандартных по ГОСТ 24643-81.

Т_парал = 0,6Т_шп=0,6*43=30 мкм

Т_сим = 4,0 Т_шп=4*43=120 мкм.

Так как диаметр вала <50мм, то шероховатость боковых поверхностей и донышка паза вала будет Ra3.2.



Рисунок 5.4 – Требования предъявляемые к точности поверхностей

шпоночного паза и паза втулки на чертеже.