взаимозаменяемость. курсач по взаимозаменяемости. Учебный план по направлению подготовки 15. 03. 05 Конструкторскотехнологическое обеспечение машиностроительных производств

• Название: Учебный план по направлению подготовки 15. 03. 05 Конструкторскотехнологическое обеспечение машиностроительных производств
• Анкор: взаимозаменяемость
• Дата: 07.02.2022
• Размер: 0.61 Mb.
• Имя файла: курсач по взаимозаменяемости.docx
• Тип: Учебный план; #353745

Содержание

Введение………………………………………………………….. 3

1. 
   Содержание курсовой работы…………………………………... 5
   
2. 
   Расчетно-графическая работа…………………………………… 7
   
3. 
   Список литературы……………………………………………… 24
   

Введение

Дисциплина «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения» является одной из важнейших базовых дисциплин учебного плана, поскольку неразрывно связана с главной задачей современного машино- и приборостроения – обеспечить высокое качество выпускаемой продукции, отвечающей требованиям потребления и конкурентоспособности на мировом рынке.

Учебный план по направлению подготовки 15.03.05 «Конструкторскотехнологическое обеспечение машиностроительных производств» (уровень бакалавриата) предусматривает для студентов очного и заочного обучения курсовую работу по данной дисциплине, для самостоятельного выполнения которой и подготовлено настоящее пособие.

Качество изделий машиностроения, как и любого другого вида продук-

ции, зависит от множества конструкторских, технологических и организационно-технических факторов, проявляющихся на этапах жизненного цикла изделия. Установлено, что 90 % эксплуатационных свойств деталей изделий машиностроения может быть достигнуто за счет соответствующего нормирования точностей геометрических параметров элементов деталей и их поверхностей.

Поэтому курсовая работа студентов посвящена основной теме дисциплины «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения» – «Единой системе допусков и посадок (ЕСДП) гладких соединений».

Целью курсовой работы является систематизация, закрепление и углубление теоретических знаний, и их применение для решения конкретных научных, технических и производственных задач.

Курсовая работа состоит из двух заданий, охватывающих комплекс типовых задач, которые часто приходится решать инженерам в процессе проектирования машин и технологических процессов изготовления и сборки изделий машиностроения.

Работа выполняется по варианту задания, который выдается преподавателем на занятиях индивидуально каждому студенту.

1 Содержание курсовой работы

Курсовая работа включает в себя два следующих задания.

Задание 1 - Расчёт размерных параметров гладких цилиндрических

соединений и их деталей

Содержание задания: для каждого из двух заданных соединений а) и

б), выбранных по приложению А в соответствии с номером индивидуального варианта, необходимо определить размерные параметры соединений и их деталей.

1 Дать полное техническое описание (характеристику) заданных соеди-нений, указав для них:

• 
  номинальный размер соединения (в мм);
  
• 
  условное обозначение посадки;
  
• 
  условное обозначение поля допуска отверстия и вала;
  
• 
  условное обозначение основного отклонения отверстия и вала;
  
• 
  квалитет отверстия и вала;
  
• 
  систему посадки (отверстия или вала);
  
• 
  характер посадки (с зазором, с натягом или переходная);
  
• 
  предпочтительность посадки по данным [2, с.34-35; 3, с.78-157].
  

2 Определить:

• 
  допуск размеров отверстия и вала [2, с.26; 3, с.42-45];
  
• 
  основное отклонение отверстия и вала [2, с.27-33; 3, с.45 – 54];
  
• 
  предельные отклонения отверстия и вала [2, с.10-15; 3, с.14-16];
  
• 
  предельные размеры отверстия и вала [2, с.10-15; 3, с.14-16];
  
• 
  предельные зазоры или натяги соединения [2, с.10-15; 3, с.17-19];
  
• 
  средний зазор или натяг соединения [2, с.10-15; 3, с.17-19];
  
• 
  допуск посадки [2, с.10-15; 3, с.17-19].
  

3 Изобразить в произвольно выбранном масштабе (например, «Мас-

штаб: в 1 мм – 2 мкм») схему расположения полей допусков и указать на ней

все размерные параметры отдельных деталей и соединения в целом [2, с.51].

4 Выполнить эскизы соединения в сборе и его деталей с обозначением

полей допусков и предельных отклонений размеров в соответствии с требованиями стандарта [2, с.52].

5 Для соединения б) дополнительно определить ожидаемую вероят-

ность появления зазоров и натягов [3, с.320-322], используя значения нормированной функции Лапласа [2, с.17-20; 3, с.12].
Задание 2 – Выбор посадки для гладкого цилиндрического соединенияс заданными размерными параметрами

Содержание задания : по заданным исходным данным, выбранным

по приложению А в соответствии с номером индивидуального варианта, обоснованно выбрать стандартную посадку и оценить ее приемлемость.

1 Определить:

• 
  среднее значение расчетного коэффициента точности (числа единиц допуска) посадки – а расч, используя данные [2, с.25];
  
• 
  квалитеты, по которым должны изготавливаться детали соединения [2, с.25; 3, с.42-45];
  
• 
  поля допусков деталей соединения [2, с.26; 3, с.42-45];
  
• 
  предельные отклонения
  

деталей соединения [2, с.27-33; 3, с.45-54];

• 
  условное обозначение выбранной стандартной посадки;
  
• 
  значения стандартных предельных зазоров,
  

натягов [2, с.10-15; 3, с.17-19].

2 Изобразить в масштабе схему полей допусков выбранного стандартного соединения [2, с.51].

3 Сравнить расчетные и стандартные значения параметров соединения и дать заключение о выбранной посадке.

Задание 1 – Расчёт параметров гладких цилиндрических соединений и их деталей

Исходные данные по варианту задания №112.

Согласно заданию заданы условные обозначения следующих двух гладких цилиндрических соединений:

а) Ø180

б) Ø3

Решение

Расчёт параметров соединения - а) Ø180

1 Описание (расшифровка) условного обозначения соединения:

• 
  180 – номинальный размер;
  
• 
  – условное обозначение посадки;
  
• 
  – условное обозначение поля допуска отверстия и g7 – вала;
  
• 
  8 – квалитет отверстия и 7 – квалитет вала;
  
• 
  посадка выполнена в системе отверстия, т.к. в обозначении используется буква H, применяемая для обозначения основного отверстия;
  
• 
  посадка относится к посадкам с зазором, для образования которых в общем случае используется одно из основных отклонений валов в интервале от a до h, куда вписывается применяемая в обозначении вала буква g;
  
• 
  по данным [2,с.34-35]определяем, что посадка не относится к числу предпочтительных.
  

2 Определяем величину поля допуска:

• 
  отверстия Ø180H8: = IT8 = 63 мкм [2,с.26];
  
• 
  вала Ø180g7: = IT7 = 40 мкм [2,с.26].
  

3 Определяем основное отклонение поля допуска:

• 
  отверстия Ø180H8: EI = 0 мкм [2,с.27-30];
  
• 
  вала Ø180g7: es = -14 мкм [2,с.31-33].
  

4 Учитывая, что ( ) = ES (es) – EI (ei), определяем второе (неизвестное) предельное отклонение для размеров:

• 
  отверстия Ø180H8: ES = + EI = 63 + 0 = +63 мкм;
  
• 
  вала Ø180g7: ei = es - = -14 – 40 = - 54 мкм.
  

5 Определяем предельные размеры:

• 
  отверстия Ø180H8: = D + ES = 180,0 + 0,063 = 180,063 мм;
  

= D + EI = 180,0 + 0 = 180,000 мм;

• 
  вала Ø180g7: = d + es = 180,0 + (-0,014) = 179,986 мм;
  

= d + ei = 180,0 + (-0,054) = 179,946 мм.

Определяем зазор в соединении:

• 
  = ES – ei = 63 – (-54) = 117 мкм;
  
• 
  = EI – es = 0 – (-14) = 14 мкм;
  
• 
  = = = 65 мкм.
  

7 Определяем допуск посадки:

= = - = + = 63 + 40 = 103 мкм.

Вычерчиваем схему полей допусков деталей заданного соединения,

представленную на рисунке 1, где все размеры выражены в мм, а остальные параметры – в мкм.


Масштаб: в 1 мм – 3 мкм

Рисунок 1 – Схема полей допусков соединения Ø180

9 Результаты расчета параметров гладкого цилиндрического соединения и его деталей сведем в таблицу 1.

Таблица 1 – Результаты расчета параметров соединения Ø180

Обозначение заданного соединения				Ø180
Значения параметров соединения		Номинальный размер, мм		180
		Зазор,мм		0,117
				0,014
				0,065
		Допуск посадки, мм		0,103
		Характер посадки		с зазором
		Система посадки		H – система отв.
Значения параметров деталей	Отверстие	Условное обозначение размера		Ø180H8
		Допуск, мм		0,063
		Значение основного отклонения, мм		0 (нижнее)
		Предельные отклонения, мкм	верхнее ES	+63
			нижнее EI	0
		Предельные размеры, мм		180,063
				180,000
	Вал	Условное обозначение размера		Ø180g7
		Допуск, мм		0,040
		Значение основного отклонения, мм		-0,014 (верхнее)
		Предельные отклонения, мкм	верхнее es	-14
			нижнее ei	-54
		Предельные размеры, мм		179,986
				179,946

10 Выполняем эскизы соединения в сборе и его деталей с обозначением полей допусков и предельных отклонений, представленные на рисунке 2.



Рисунок 2 – Эскизы соединения Ø180 и его деталей

Расчёт параметров соединения - б) Ø3

1 Описание (расшифровка) условного обозначения соединения:

• 
  3 – номинальный размер;
  
• 
  – условное обозначение посадки;
  
• 
  – условное обозначение поля допуска отверстия и k7 – вала;
  
• 
  8 – квалитет отверстия и 7 – квалитет вала;
  
• 
  посадка выполнена в системе отверстия, т.к. в обозначении используется буква H, применяемая для обозначения основного отверстия;
  
• 
  посадка относится к переходным посадкам, для образования которых в общем случае используется отклонение вала в интервале от j до n, куда вписывается применяемая в обозначении вала буква k;
  
• 
  по данным [2,с.34-35]определяем, что посадка относится к числу предпочтительных.
  

2 Определяем величину поля допуска:

• 
  отверстия Ø3H8: = IT8 = 14 мкм [2,с.26];
  
• 
  вала Ø3k7: = IT7 = 10 мкм [2,с.26].
  

3 Определяем основное отклонение поля допуска:

• 
  отверстия Ø3H8: EI = 0 мкм [2,с.27-30];
  
• 
  вала Ø3k7: ei = 0 мкм [2,с.31-33].
  

4 Учитывая, что ( ) = ES (es) – EI (ei), определяем второе (неизвестное) предельное отклонение для размеров:

• 
  отверстия Ø3H8: ES = + EI = 14 + 0 = +14 мкм;
  
• 
  вала Ø3k7: es = + ei = 10 + 0 = +10 мкм.
  

5 Определяем предельные размеры:

• 
  отверстия Ø3H8: = D + ES = 3,0 + 0,014 = 3,014 мм;
  

= D + EI = 3,0 + 0 = 3,000 мм;

• 
  вала Ø3k7: = d + es = 3,0 + 10 = 3,010 мм;
  

= d + ei = 3,0 + 0 = 3,000 мм.

Определяем зазор (натяг) в соединении:

• 
  = ES – ei = 14 - 0 = 14 мкм;
  
• 
  = EI – es = 0 – 10 = -10 ( ) мкм;
  
• 
  = = = 2 мкм.
  

7 Определяем допуск посадки:

= = - = + = 14 + 10 = 24 мкм.

Вычерчиваем схему полей допусков деталей заданного соединения,

представленную на рисунке 3, где все размеры выражены в мм, а остальные параметры – в мкм.



Масштаб: в 1 мм – 1 мкм

Рисунок 3 – Схема полей допусков соединения Ø3

9 Результаты расчета параметров гладкого цилиндрического соединения и его деталей сведем в таблицу 2.

Таблица 2 – Результаты расчета параметров соединения Ø3

Обозначение заданного соединения				Ø3
Значения параметров соединения		Номинальный размер, мм		3
		Зазор, мм		0,014
				0,010
				0,002
		Допуск посадки, мм		0,024
		Характер посадки		переходная
		Система посадки		h – система вала
Значения параметров деталей	Отверстие	Условное обозначение размера		Ø3H8
		Допуск, мм		0,014
		Значение основного отклонения, мм		0 (нижнее)
		Предельные отклонения, мкм	верхнее ES	+14
			нижнее EI	0
		Предельные размеры, мм		3,014
				3,000
	Вал	Условное обозначение размера		Ø3k7
		Допуск, мм		0,010
		Значение основного отклонения, мм		0 (нижнее)
		Предельные отклонения, мкм	верхнее es	+10
			нижнее ei	0
		Предельные размеры, мм		3,010
				3,000

10 Выполняем эскизы соединения в сборе и его деталей с обозначением полей допусков и предельных отклонений, представленные на рисунке 4.



Рисунок 4 – Эскизы соединения Ø3 и его деталей

11 Определение ожидаемой вероятности появления зазоров и натягов в соединении Ø3 выполним при условии, что производство деталей

массовое, технологический процесс изготовления деталей устойчивый, налаженный. Поэтому есть все основания полагать, что рассеивание размеров деталей в партии будет подчиняться нормальному закону распределения (закону Гаусса).

12 Определяем среднее квадратическое отклонение ( i) рассеивания

размеров отверстия, вала и параметров посадки (S, N).

В общем случае V =6 i охватывает 99,73 % рассеивания случайной величины, где V – общее поле рассеивания случайной величины, i – среднее квадратическое отклонение случайной величины, представленные не рисунке 5.



Рисунок 5 – Кривая нормального распределения случайной величины

Потому на практике применяют допуск = 6 i.

Откуда находим:

• 
  = = = 2,3 ≈ 2 мкм;
  
• 
  = = = 1,6 ≈ 1 мкм;
  
• 
  = = = 2,2 ≈ 2 мкм.
  

13 Определяем вероятностные предельные зазоры:

• 
  = + 3 = 2 + 3 ▪ 2 = 8 мкм;
  
• 
  = - 3 = 2 - 3 ▪ 2 = -4 мкм (- ).
  

14 Полагая, что закон распределения размеров валов и отверстий в пределах поля допуска нормальный, то и закон распределения зазоров и натягов будет также нормальным. Поэтому построим кривую нормального распределения зазоров и натягов для рассматриваемого соединения, представленную на рисунке 6.



Рисунок 6 – Кривая нормального распределения зазоров S и натягов N в соединении Ø3

15 Чтобы определить, согласно рисунку 6, вероятность появления зазоров в соединении, сначала вычислим значения коэффициентов риска ti = | | / для = Sср = 2 мкм и Х2 = 3· = 6 мкм:

• 
  = = = 1;
  
• 
  = = = 3,0.
  

16 Определяем вероятность появления зазоров в посадке, используя значения нормированной функции Лапласа Ф(t) [2, с.17; 3, 320-322].

Тогда = ( = 1) + ( = 3) = 0,3413 + 0,49865 = 0,8400 или 84%

Вероятность появления зазоров в интервале от 0 до 2 мкм

Вероятность появления зазоров в интервале от 2 до 6 мкм

17 Определяем вероятность появления натягов в посадке.

= 100 - = 100 – 84 = 16 %.

Выполненные расчеты позволяют сделать вывод, что в каждых шести соединениях Ø3 будут возникать примерно пять посадок с зазором и одна посадка с натягом.

Задание 2 – Расчет и выбор посадки для гладкого цилиндрического

соединения с заданными размерными параметрами

Исходные данные по варианту №112:

• 
  18,0 – номинальный размер соединения в мм;
  
• 
  зазоров в мкм:
  

• 
  = - 2 (- );
  
• 
  = - 40 (- );
  
• 
  = 40;
  
• 
  = 2;
  

• 
  система посадки – h (система вала).
  

Решение

1 Согласно заданию искомое соединение должно обеспечить расчетные натяги Nр min = 2 и Nр max = 40 мкм. Отсюда следует, что по характеру искомое соединение должно иметь посадку с натягом.

2 Для выбора стандартной посадки необходимо знать точность изготовления деталей соединения, которую предварительно можно определить по расчетному коэффициенту точности (числу единиц допуска) посадки – :

= ,

где – допуск посадки;

i – единица допуска для заданного размера.

Для условий задания находим:

• 
  = - = 40 – 2 = 38 мкм;
  
• 
  для Ø18,0 i = 0,45 + 0,001D
  

i = 0,45 + 0,001 ▪ 18 = 1,2 [2,с.25].

Тогда, = = 31.

3 Определяем квалитеты точности деталей, входящих в соединение, учитывая, что = + = 31 и может находиться в пределах 31 ± 5.

4 По данным [2, с.25] можно установить:

Квалитет	5	6	7	8	9	10
Числа единиц допуска	7	10	16	25	40	64

Из приведенной таблицы наглядно видно, что для рассматриваемой задачи возможны два варианта:

а) = + = 31 = 16+16, что соответствует 7-му квалитету как отверстия, так и вала;

б) = + = 31 = 25 + 7, что будет соответствовать IT8 для отверстия и IT5 для вала.

Анализируя приведенные данные, можно сделать следующие выводы:

• 
  вариант а) следует признать предпочтительным, т.к. здесь вал и отверстие выполняются по одному среднему (между 6-м и 9-м) – 7-му квалитету;
  
• 
  в варианте б) соединение образуется грубо обработанным по 8-му
  

квалитету отверстием и точно выполненным по 5-му квалитету валом, т.е. точность изготовления отверстия и вала различаются на 3 квалитета, что не рекомендуется ЕСДП.

Поэтому выбираем вариант а), когда отверстие и вал будут изготовлены по 7-му квалитету.

5 Определение полей допусков и предельных отклонений деталей, образующих соединение.

Для Ø18 по данным [2, с.26] определяем:

= = IT7 =32 мкм.

По условию задачи в соединении задана система посадки «h», следовательно поле допуска вала будет соответствовать h7( ).

Для образования посадок с натягом могут быть использованы, в общем

случае, следующие основные отклонения отверстий: P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZC.

Чтобы найти искомое стандартное основное (верхнее) отклонение отверстия , воспользуемся схемой расположения полей допусков, представленной на рисунке 7, по которой сначала определим расчетное , значение верхнего отклонения отверстия:

= + = -18 +(-2) = - 20 мкм.



Рисунок 7 – Расчетная схема для определения искомого отклонения

По стандарту [2, с.27 - 30] находим, что для Ø18 к = - 20 мкм максимально приближено основное отклонение отверстия «S», для которого

= - 21 мкм.

В результате получаем стандартное соединение Ø18 .

6 Схема полей допусков выбранной посадки представлена на рисунке 8, где указаны параметры стандартного соединения = 3 мкм и = 39 мкм.



Масштаб: в 1 мм – 1 мкм

Рисунок 8 – Схема полей допусков найденного соединения Ø18 .

7 Сравнение расчетных и стандартных значений параметров соединения представлено в таблице 3.

Таблица 3 – Сравнение размерных параметров соединения

Расчетные параметры, мкм	Стандартные параметры, мкм	Величина отклонения параметров
		абсолютная, мкм	относительная, %
= 40	= 39	| 40-39 | = 1	(1÷40)×100 = 2.5
= 2	= 3	| 3-2 | = 1	(1÷2)×100 = 50

На основании изложенного можно сделать вывод, что задание выполнено правильно, т.к. относительное отклонение расчетных и стандартных параметров соединения не превышает 2,5 %.

Список литературы

1. 
   Метрология, стандартизация и сертификация: учебник для студ. высш. учеб. заведений / А.И. Аристов [и др.]; - 2-еизд., испр. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 384 с.
   
2. 
   Атаманов, С.А. Допуски и посадки: учеб.-метод. справочное пособие по курсовому и дипломному проектированию для студентов инженерно-технич. специальностей / С.А. Атаманов [и др.]. - Рязань: РИ (ф) МГОУ, 2011. – 169 c.
   
3. 
   Допуски и посадки: Справочник в 2-х ч. Ч.1 / Под ред. В.Д. Мягкова. – 5-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. 1978. – 544 с.
   
4. 
   Грибов Н.В. «Метрология, стандартизация и сертификация»: методические указания / Н.В. Грибов. - Рязань: Рязанский институт (филиал) Университета машиностроения, 2016. – 29 с.
   
5. 
   Атаманов, С.А. Основные правила оформления пояснительной записки при выполнении курсовых работ и проектов: учеб.-метод. указания. / С.А. Атаманов - Рязань: Рязанский институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)», 2013. – 18 с.