Контрольная работы по метрологии. Узел 5 вариант3. Назначение и расчет посадок гладкого цилиндрического соединения

• Название: Назначение и расчет посадок гладкого цилиндрического соединения
• Анкор: Контрольная работы по метрологии
• Дата: 11.12.2022
• Размер: 433 Kb.
• Имя файла: Узел 5 вариант3.doc
• Тип: Документы; #839598

СОДЕРЖАНИЕ

1. 
   Назначение и расчет посадок гладкого цилиндрического соединения
   

с зазором 3

2. 
   Расчет посадок шпоночного соединения 6
   
3. 
   Расчет посадок шлицевого соединения 9
   
4. 
   Расчет размерных цепей 11
   
5. 
   Расчет калибра для детали 16
   
6. 
   Назначение комплекса контролируемых параметров
   

зубчатого колеса 19

Библиографический список 22
1 НАЗНАЧЕНИЕ И РАСЧЕТ ПОСАДОК ГЛАДКОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ

Требуется назначить и рассчитать посадку гладкого цилиндрического соединения c зазором для деталей 6 - 7.

1. Определяется величина среднего давления р для расчета предельных функциональных зазоров:

Н/м² (Па)
2. Подсчитывается толщина масляного слоя, при котором обеспечивается жидкостное трение.

Принимается K_ж.т.= 2; R_а1 = 0,8 мкм - шлифование; R_а2 = 1,6-развертывание мкм; _g = 2 мкм.

h_ж.т.=К_ж.т.(R_а1+R_а2+_g)=2(1,6+0,8+2)=7,2 мкм.

3. Определяется величина наименьшего функционального зазора S_minF. Для наименьшего зазора принимается t_раб = 70°С, при этом ₁ = 0,105 ПаС; угловая скорость  = n/30 = 83 рад./с; К = 0,849; m = 0,976 (таблица 1):



4. По величине S_minF выбирается посадка [4]. Ближайшей будет посадка Н7/е8 с S_min = 50 мкм.

5. Для определения величины относительного эксцентриситета подсчитывается коэффициент нагруженности подшипника:

6. По таблице 2 при l/d =0,9 и C_R = 0,75 величина относительного эксцентриситета  = 0,5. Что удовлетворяет условиям χ≥0,4[4].

7. Наименьшая толщина масляного слоя при этом:

мкм.

8. Запас прочности по толщине масляного слоя:



Расчет показывает, что посадка по наименьшему зазору выбрана не правильно, так как при S_min = 50 мкм обеспечивается жидкостное трение и не создается запас надежности по толщине масляного слоя. Следовательно, S_min нужно выбрать другую посадку.

Н8/d9 Smin=80мкм Smax=181

9. Наименьшая толщина масляного слоя при этом:

мкм.

8. Запас прочности по толщине масляного слоя:




Рисунок 1 – Схема полей допусков посадки с зазором
1.1 Выбор средств измерений

По ГОСТ 8.051-81 определяем допускаемые погрешности измерения в зависимости от допуска IT контролируемых деталей посадки ø45 ,:

- для отверстия - допуск IT8= 39мкм, δ = 10мкм,

- для вала – допуск IT9= 62мкм δ =16мкм

По РД 50-98-86 выбирают средства измерений диаметров деталей сопряжения:

- для отверстия ø45 - Нутромеры индикаторные (НИ) при замене отсчетного устройства измерительной головкой (ИГ) с ценой деления 0,001 или 0,002 мм ^1,4 (исп. б), с настройкой по концевым мерам длины 1 класса или установочным кольцам (до 160 мм). Предельная погрешность измерительного средства ∆си=3,5 мкм

Пневматические пробки с отсчетным прибором с ценой деления 1 мкм и 0,5 мкм с настройкой по установочным кольцам ^, (исп.в), ∆си=3 мкм

- для вала ø45d9:

1) Микрометры рычажные (МР и МРИ) с ценой деления 0,002 мм и 0,01 мм при установке на нуль по установочной мере и скобы рычажные (СР) с ценой деления 0,002 мм при настройке на нуль по концевым мерам длины при использовании на всем пределе измерения, (исп. в), Предельная погрешность измерительного средства, ∆си=3 мкм

2) Головки рычажно-зубчатые (2ИГ) с ценой деления 0,002 мм и пределом измерения ±0,1 мм; с настройкой по концевым мерам длины на любое деление, (исп. а), ∆си=4,5 мкм

2 НАЗНАЧЕНИЕ ПОСАДКИ ПОД ШПОНОЧНОЕ СОЕДИНЕНИЕ. ПОСТРОЕНИЕ СХЕМЫ ПОЛЕЙ ЛОПУСКОВ ШПОНОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ Номинальные размеры шпоночного соединения с призматическими шпонками определяют по ГОСТ 23360—78. Для Ø35мм:
b=10мм – ширина шпонки; h=8мм – высота;

l =22…110мм длина, принимаем l =66мм;

t₁=5,0мм– глубина паза на валу; t₂=3,3мм - глубина паза во втулке.

Соединение нормальное, так как нагрузка спокойная, а так же для лучшего центрирования. Посадки нормального соединения относятся к посадкам переходным - по ширине шпонки h9, ширине паза вала N9, ширине паза втулки Js9.

Численные значения предельных отклонений определяют при помощи таблиц со значением допусков и основных отклонений по [1]:

Ширина шпонки -10h9_(-0,036) высота шпонки - 8h11_(-0,090)

длина шпонки - 66h14_(-0,740) длина паза вала - 66H15^(+1,2)

глубина паза вала – 5,0_(-0,2) глубина паза втулки - 3,3^(+0,2),

В соединении вал-втулка посадка будет переходная 35 - для лучшего центрирования деталей.

Предельные зазоры и натяги в соединениях «шпонка-паз вала» и «шпонка-паз» втулки определяют, как в гладких соединениях. Для данного соединения:

-в соединении «шпонка-паз вала»

N_max= es- EI = 0-(-0,044) = 0,044мм.

S_max = ES- ei =(-0,008)-(-0,036)= 0,028мм.

- в соединении «шпонка - паз втулки»

N_max= es- EI = 0-(-0,018) = 0,018 мм.

S_max = ES- ei =0,018-(-0,036) = 0,054мм.

• 
  в соединении «диаметр вала – втулка»
  

N_max = es - EI =0-(-0,062)=0,062мм;

S_max = ES- ei =0,031-(-0,062)=0,093мм.



Рисунок 2 - Схема полей допусков шпоночного соединения

Таблица 1 - Размерные характеристики деталей шпоночного соединения

Наименование размера	Номинальный размер	Поле допуска	Допуск размера Т, мм	Предельные отклонения,мм		Предельные размеры, мм
				Верхнее ES,es	Нижнее EI,ei	max	min
Ширина паза вала	10,0	N9	0,036	0	-0,036	10	9,964
Ширина паза втулки	10,0	Js9	0,036	+0,018	-0,018	10,018	9,820
Ширина шпонки	10,0	h9	0,036	0	-0,036	10	9,964
Глубина паза вала	5,0	-	0,200	0	-0,200	5,0	4,800
Высота шпонки	8	h11	0,090	0	-0,090	8	7,910
Глубина паза втулки	3,3	-	0,200	+0,200	0	3,500	3,300
Диаметр втулки	35	Js9	0,062	+0,018	-0,018	35,018	34,984
Диаметр вала	35	h9	0,062	0	-0,062	35	34,938
Длина шпонки	66	h14	0,740	0	-0,740	66	69,260
Длина паза вала	70	H15	1,2	+1,2	0	71,2	70,000

Контроль шпоночных соединений в серийном и массовом производстве осуществляют специальными предельными калибрами: ширина пазов вала и втулки проверяется пластинами, имеющими проходную и непроходную сторону. Размер (d + t₂ у отверстия) - пробками со ступенчатой шпонкой. Глубина паза вала (размер t₁) - кольцевыми калибрами, имеющими стержень с проходной и непроходной ступенью. Симметричность пазов относительно осевой плоскости проверяют комплексными калибрами: у отверстия - пробкой со шпонкой, а у вала - накладной призмой с контрольным стержнем.
Проектирование комплексных калибров для шпоночных соединений необходимо производить с учетом максимальных размеров сопрягаемых деталей.

После сборки контроль шпоночного соединения производят путем установления биения охватывающей детали, покачиванием охватывающей детали на валу и перемещением охватывающей детали вдоль вала (в случае подвижного соединения).

3 НАЗНАЧЕНИЕ ПОСАДОК ШЛИЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ. ПОСТРОЕНИЕ СХЕМЫ ПОЛЕЙ ДОПУСКОВ ШЛИЦЕВОГО СОЕЛИНЕНИЯ

Дано: прямобочное шлицевое соединение, легкой серии с номинальным размером _8х32х36х6, где

z=8 – количество шлицев;

d=32 мм – внутренний диаметр;

D=36 мм – наружный диаметр;

b=6 мм – ширина шлица.

Наиболее экономичным и более распространенным является центрирование по наружному диаметру D. Высокую точность у шлицевого вала по D получают шлифованием. А шлицевые отверстия во втулке образуются методом протягивания или калибрования.

Центрирование по D используется для подвижных и неподвижных соединений, при передаче небольших крутящих моментов и в других соединениях, подвергаемых малому износу.

Условное обозначение прямобочного шлицевого соединения

D  8  32  36  6 ГОСТ 113980

Посадки шлицевых соединений назначаются по параметру центрирования D и боковым сторонам шлицев b.



Рисунок 3 - Центрирование по D





Рисунок 4 - Центрирование по b

Таблица 2 - Размерные характеристики деталей шлицевого соединения

Наименование элементов шлицевого соединения	Номинальный размер, мм		Поле допуска	Допуск размера Т, мм	Предельные отклонения, мм		Предельные размеры,мм
					Верхнее ES, es	Нижнее EI, ei	max		min
Центрирующие элементы
Отверстие		36	H7	0,025	+0,025	0	36,025	36,000
Вал		36	f7	0,025	-0,025	-0,050	35,975	35,950
Ширина впадин отверстия		6	F8	0,018	+0,028	+0,010	6,028	6,010
Толщина шлицев		6	f8	0,018	-0,028	-0,010	5,972	5,990

4 РАСЧЕТ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ А-А

Исходные данные: А₁=102,5мм; А₂=30мм; А₃=7мм; А₄=60мм; А₅=5мм; А₀=0,3…0,8мм.





Рисунок 5 - Схема размерной цепи

1 Определяем номинальный размер замыкающего звена :



Определяем предельные отклонения и допуск замыкающего звена:

а) верхнее отклонение:



б) нижнее отклонение:



в) допуск:



Тогда, А_о= 0,5_-0,500 ;

Для всех размеров, определяем единицу допуска:

А1=102,5мм	А2=30мм	А3=7мм	А4=60мм	А5=5мм
i= 2,17	i = 1,31	i =0,90	i =1,86	i =0,73

1. 
   Метод полной взаимозаменяемости.
   

1.1 Решение задачи способом равных квалитетов.

Определяем среднее число единиц допуска:

= = .

Ближайшее стандартное значение коэффициента точности а_ср =64, что соответствует 10 квалитету. По ГОСТ 25346-89 по 10 квалитету точности назначаем отклонения: для увеличивающих в СА(система отверстий), для уменьшающих в СВ(система вала)

А1=102,5мм	ТА1 =140мкм	ESA1 =140мкм	EIA1=0
А2=30мм	ТА2 =84мкм	ESA2 =0	EIA2=-84мкм
А3=7мм	ТА3 =58мкм	ESA3 =0	EIA3=-58мкм
А4=60мм	ТА4 =120мкм	ESA4 =0	EIA4=-120мкм
А5=5мм	ТА5 =48мкм	ESA5 =0	EIA5=-48мкм

Проверка выполнения условия по формуле

ТА₀ = ТА_i

500=140+84+58+120+48;

500>450.

Условие не соблюдается.

Необходимо скорректировать отклонения резервного звена. В качестве резервного звена выбираем технологически более легко выполнимое звено А₃.

Отклонения резервного звена определяем по формулам





Так как резервное звено А₃ уменьшающее, то

ES₃=EI₁-ES₂-ES₄-ES₅-EI₀=0-0-0-0-(-200)=200мкм.

EI₃ =ES₁-EI₂-EI₄- EI₅-ES₀=140-(-84)-(-120)-(-48)-300=92мкм

ТA₃ = 108мкм.

Снова выполняем проверку:

ТA₀ = ТA_i

500= 140+84+108+120+48

500=500.

Равенство выполняется, значит звено A₃ ужесточили верно.

1.2. Решение задачи способом равных допусков.

1) Определяем допуск составляющих звеньев.

Допуск замыкающего звена





Следовательно,



Проверка:



=100+100+100+100+100=500мкм.

ТА₀ = 500 =500мкм.

Условие выполняется.

2. 
   Метод вероятностного расчета.
   

2.1 Решение задачи способ равноточных допусков (при условии допусков одного квалитета точности).

1) Определяем среднее число единиц допуска

а_ср =
.

2) Устанавливаем квалитет точности: значение a_ср соответствует 12–му квалитету точности

a_IT11 = 160i.

3) Назначаем допуски по 12-му квалитету точности:



4) Проверяем условие

ТА₀ = .

500>541,75.

Для соблюдения заданного условия необходимо ужесточить допуск резервного звена на 41,75мкм.

Таблица 3- Результаты расчетов допусков в размерной цепи

Обозначение размера. мм	Номинальный размер, мм	Допуск размера	Поле допуска, квалитет	Предельные отклонения,мм		Предельные размеры,мм
		Значение		Верхнее ES,es	Нижнее EI,ei	max	min
Метод max-min
А1 А2 А3 А4 А5 A0	102,5 30 7 60 5 0,5	140 84 108 120 48 500	H10 h10 h10 h10 h10	0,140 0 0 0 0 300	0 -0,084 -0,108 -0,120 -0,048 -0,200	102,540 30,000 7,000 60,000 5,000 0,800	102,000 29,916 6,892 59,880 4,952 0,300
Теоретико-вероятностный метод
А1 А2 А3 А4 А5 A0	102,5 30 7 60 5 0,5	350 210 150 300 120 500	H12 h12 h12 h12 h12	0,350 0 0 0 0 0,300	0 -0,210 -0,150 -0,300 -0,120 -0,200	102,850 30,00 7,00 60,00 5,00 0,8	102,00 29,880 6,850 5,970 4,880 0,300

Вывод: Допуски рассчитанные теоретико -вероятностным методом поучаются шире, значит технологически легко выполнимы.

5 РАСЧЕТ КАЛИБРА

Номинальный размер Dн =45 мм.

Для контроля отверстия используют пробку.

Измерительные детали калибр-пробка изготовлены из стали марки 40 ГОСТ 1050-88.

По ГОСТ 24853-81 определим исполнительные размеры калибра для отверстия. Формулы для номинального размера изделия до 180 мм даны в таблице 4.

Таблица 4

Калибр		Рабочий калибр		Контрольный калибр
		размер	допуск	размер	допуск
Для отверстия	Проходная сторона новая	Dmin+z	± H/2	-	-
	Проходная сторона изношенная	Dmin+y	–	-	-
	Непроходная сторона	Dmax	± H/2	-	-

D_min =45,00мм– наименьший предельный размер изделия;

D_max =45,039мм– наибольший предельный размер изделий;

Н =4мкм– допуск на изготовление калибров (за исключением калибров со сферическими измерительными поверхностями) для отверстия;

Z =6мкм– отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для отверстия относительно наименьшего предельного размера изделия;

Y =4мкм– допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия;

Рабочий калибр:

Р-ПР_max= D_min+z+ H/2=45+0,006+0,004/2=45,008мм;

Р-ПР_min= D_min+z- H/2=45+0,006-0,004/2=45,004мм

Р-ПР_изн= D_min-Y=45-0,004=44,996мм;

Р-НЕ_max= D_max+ H/2=45,039+0,004/2=45,041мм;

Р-НЕ_min= D_max- H/2=45,039-0,004/2=45,037мм.

Размеры проставляемые на чертеже

Р-ПР= 45,008_-0,004 мм;

Р-НЕ =45,041_-0,004 мм.






Рисунок 6 - Схема расположения полей допусков для 45 Н8,^+0,039
Основные размеры калибра-пробки, вставки проходной (ПР) и непроходной (НЕ) по ГОСТ 14810-69.

Таблица 5

Dном, мм	L, мм	L1 ,мм	d, мм	d1, мм	d2, мм	d3, мм	l, мм	f, мм	t, мм
от 41 до 50	161	100	28	9	20	24	27	9	1,0

Таблица 6 - Основные параметры вставок.

Dном , мм	L, мм	d, мм	l, мм	l1, мм	r, мм
Проходная сторона
от 41 до 50	59	21	25	10	3
Непроходная сторона
от 41 до 50	50	21	16	10	3

Проходная сторона. Непроходная сторона.

Рисунок 7 – Калибр пробка со вставками

6 НАЗНАЧЕНИЕ КОМПЛЕКСА КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА

Данные:

Модуль m =2,5мм;

Число зубьев z =48;

Средний делительный диаметр d = mz = 2,5∙48 =120 (мм);

Диаметр окружности вершин dа = m∙(z+2) = 2,5∙(48+2) =125 (мм);

Диаметр окружности впадин df = m∙ (z-2,5) = 2,5∙(48-2,5) =113,75 (мм).

Данное зубчатое колесо имеет окружную скорость

м/с

По ГОСТ 1643-81 выбирают степень точности зубчатого цилиндрического колеса 5, которая предназначена для передач с прецизионной согласованностью вращения. Для того, чтобы обеспечить плавность работы колеса возьмем степень точности 5. Для выбранной степени точности можно применить сопряжение С.

Структурная формула колеса: 5-5-С

Это означает: цилиндрическая передача со степенью точности 5 по нормам кинематической точности, со степенью 5 по нормам плавности работы, со степенью 5 по нормам контакта зубьев, с видом сопряжения С, видом допуска на боковой зазор с и соответствием между видом сопряжения и классом отклонения межосевого расстояния.

По ГОСТ 1643-81 для 5 степени точности назначим контролируемые параметры зубчатого колеса по нормам точности:

Таблица 7 - Контролируемые параметры зубчатого колеса по нормам точности.

Нормы	Контролируемые параметры
Кинематической точности	1. -наибольшая кинематическая погрешность
Плавности работы	2 f Pbr, ff- отклонение шага зацепления и погрешность профиля зуба
Контакта зубьев	3. Fβ – расстояние по нормали между двумя ближайшими друг к другу делительными линиями зуба
Показатели бокового зазора	4. EHs – наименьшее дополнительное смещение исходного контура.

Значения контролируемых параметров выбираем по ГОСТ 1643-72

Нормы кинематической точности [[5],стр.175]:




=F_P+f_f=19+12=31мкм.

Нормы плавности работы [[5],стр.177]:

f_f=12мкм

f_Pbr=±10мкм.

Нормы контакта зубьев [[5],стр.179]:

F_β =7мкм

Нормы бокового зазора [[5],стр.180]:

E_Hs=-87мкм.

Шероховатость рабочей поверхности зубьев определяют по [2, табл.28].

Для 5 степени точности колеса Ra=0,16…0,63. По стандартному ряду значений шероховатостей поверхности принимают Ra=0,63.

Ширину зубчатого венца b_w из конструктивных соображений принимают равной 20мм.

Для контроля выбранных параметров зубчатого колеса предложены следующие средства:

- для измерения кинематической и циклической погрешности - волномеры;

- для измерения профиля зуба – эвольвентомеры;

- для измерения направления зуба – ходомер;

- для измерения толщины зубьев, смещения исходного контура, длины общей нормали - зубомеры, нормалемеры.

         

       




 Рисунок 8 - Общий вид накладного нормалемера с отсчётной головкой:

1 — контролируемое колесо; 2 — измерительный наконечник; 3 — отсчётная головка; 4 — арретир; 5 — стопор.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. 
   Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник для вузов/А.И.Якушев, Л.Н.Воронцов, Н.М.Федотов. 6-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1987. 352 с.:ил.
   
2. 
   ГОСТ 24853-81. Калибры гладкие для размеров до 500мм (Допуски).
   
3. 
   ГОСТ 25347-82. Предельные отклонения размеров посадочных поверхностей вала и отверстия в подшипнике.
   
4. 
   ГОСТ 3325-85. Посадка подшипника качения на вал и в корпус.
   
5. 
   Допуски и посадки: Учеб. Пособие. 3-е изд. / В.И.Анухин – СПб.:Питер. 2005. – 207 с.
   
6. 
   Допуски и посадки. Справочник. В 2-х ч./В. Д.Мягков, М.А.Палей, А.Б.Романов, В.А.Брагинский. 6-е изд., Ч.1. и Ч.2., перераб. И доп. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние 1983.
   
7. 
   Метрология, стандартизация и сертификация: Учеб. пособие /Р.М.Янхбухтин, Л.Н.Кубышко, УГАТУ. - УФА, 2004. 120с.
   
8. 
   Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. / Анурьев В.И. 8-е изд., перераб. И доп. М.: Машиностроение, 2001.