Реферат: Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения

Министерствообразования Российской Федерации

Уральскийгосударственный технический университет

КУРСОВАЯ РАБОТА

по предмету“Взаимозаменяемость, стандартизация

и техническиеизмерения”

Студент:

Преподаватель:

г. Екатеринбург

2001 год

Часть 1. ЧЕТЫРЕ ПОСАДКИВариант Посадки 15 20H7/g6 45H6/m5 60H6/p5 80D9/h9

1) Определитьнаибольшие, наименьшие предельные размеры и допуски размеров деталей, входящихв соединение;

1.1 Для посадки 20H7/g6

20H7: ES = +21 мкм EI = 0 мкм

20g6: es = -7 мкм ei = -20 мкм

Предельные размеры отверстия:

Dmax = D + ES =20 + 0,021 = 20,021 мм

Dmin = D + EI =20 + 0 = 20,000 мм

Допуск на размеротверстия:

TD =Dmax — Dmin = 20,021 – 20,000 = 0,021 мм

Предельные размеры вала:

dmax = d + es =20 + (-0,007) = 19,993 мм

dmin = d + ei =20 + (-0,020) = 19,980 мм

Допуск на размер вала:

Td = dmax — dmin = 19,993 – 19,080 = 0,013 мм

1.2 Для посадки 45H6/m5

45H6: ES = +16 мкм EI = 0 мкм

45m5: es = +20 мкм ei = +9 мкм

Предельные размеры отверстия:

Dmax = D + ES =45 + 0,016 = 45,016 мм

Dmin = D + EI =45 + 0 = 45,000 мм

Допуск на размеротверстия:

TD =Dmax — Dmin = 45,016 – 45,000 = 0,016 мм

Предельные размеры вала:

dmax = d + es =45 + 0,020 = 45,020 мм

dmin = d + ei =45 + 0,009 = 45,009 мм

Допуск на размер вала:

Td = dmax — dmin = 45,020 – 45,009 = 0,011 мм

1.3 Для посадки 60H6/p5

60H6: ES = 19 мкм EI = 0 мкм

60p5: es = +45 мкм ei = +32 мкм

Предельные размеры отверстия:

Dmax = D + ES =60 + 0,019 = 60,019 мм

Dmin = D + EI =60 + 0 = 60,000 мм

Допуск на размеротверстия:

TD =Dmax — Dmin = 60,019 – 60,000 = 0,019 мм

Предельные размеры вала:

dmax = d + es =60 + 0,045 = 60,045 мм

dmin = d + ei =60 + 0,032 = 60,032 мм

Допуск на размер вала:

Td = dmax — dmin = 60,045 – 60,032 = 0,013 мм

1.4 Для посадки 80D9/h9

80D9: ES = +174 мкм EI = +100 мкм

80h9: es = 0 мкм ei = -74 мкм

Предельные размеры отверстия:

Dmax = D + ES =80 + 0,174 = 80,174 мм

Dmin = D + EI =80 + 100 = 80,100 мм

Допуск на размеротверстия:

TD =Dmax — Dmin = 80,174 – 80,100 = 0,074 мм

Предельные размеры вала:

dmax = d + es =80 + 0 = 80,000 мм

dmin = d + ei =80 + (-0,074) = 79,926 мм

Допуск на размер вала:

Td = dmax — dmin = 80,000 – 79,926 = ï-0,074ï = 0,074 мм

2) Определить наибольшие, наименьшие,средние зазоры и натяги и допуски посадок;

2.1 Для посадки 20H7/g6

Зазоры:

Smax = Dmax — dmin = 20,021 — 19,980 = 0,041 мм

Smin = Dmin — dmax = 20,000 — 19,993 = 0,007 мм

Sm = (Smax+ Smin)/2 = (0,041+0,007)/2 = 0,024 мм

Допуск посадки:

TS = Smax — Smin = 0,041 — 0,007 = 0,034 мм

2.2 Для посадки 45H6/m5

Максимальный зазор:

Smax = Dmax — dmin = 45,016 – 45,009 = 0,007 мм

Максимальный натяг:

Nmax = dmax — Dmin = 45,020 – 45,000 = 0,020 мм

Допуск посадки:

TS(TN) = TD + Td = 0,016 — 0,011 = 0,027 мм

2.3 Для посадки 60H6/p5

Натяги:

Nmax = dmax — Dmin = 60,045 – 60,000 = 0,045 мм

Nmin = dmin — Dmax = 60,032 – 60,019 = 0,013 мм

Nm = (Nmax — Nmin)/2 = (0.045 – 0.013)/2 = 0,016 мм

Допуск посадки:

TN = Nmax — Nmin = 0.045 – 0.013 = 0,032 мм

2.4 Для посадки 80D9/h9

Зазоры:

Smax = Dmax — dmin = 80,174 — 79,926 = 0,248 мм

Smin = Dmin — dmax = 80,100 — 80,000 = 0,100 мм

Sm = (Smax+ Smin)/2 = (0,248+0,100)/2 = 0,174 мм

Допуск посадки:

TS = Smax — Smin = 0,248 — 0,100 = 0,148 мм

полученные данные занестив таблицу (мм);

3) Построить схемырасположения полей допусков деталей, входящих в соединения;

4) Назначить средства дляконтроля (измерения) размеров деталей, входящих в соединения (тип производстваназначает и обосновывает студент);

Назначаемтип производства – серийное

Тогда:

для контроля размера вала Æ20H7+0.021 будем использовать калибр — пробку с проходными и непроходными губками.

для контроля размера отверстия Æ20g6-0.007 будем использовать пневматический ротаметр. -0.020

5) выполнить эскиз одногоиз 4 соединений (по выбору студента) с обозначением посадки в соединении иэскизы деталей, входящих в это соединение, с указанием на них обозначения точностиразмеров (номинальный размер, обозначение поля допуска и квалитета, предельные отклонения).

/>
Часть2. ФОРМА И РАСПОЛОЖЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ

1) Изобразить эскиздетали с указанием на заданных поверхностях обозначений отклонений формы ирасположения поверхностей;

2) Охарактеризоватьзаданные поверхности;

а) – плоская,полуоткрытая поверхность

b) – цилиндрическая,внутренняя, открытая поверхность

3) Расшифроватьобозначения отклонений формы и расположения заданных поверхностей, в томчисле указать размерность числовых отклонений;

Допускперпендикулярности – обозначает наибольшее допускаемое значение отклонения отперпендикулярности (мм).

Допуск параллельности– обозначает наибольшее допускаемое значение отклонения от параллельности.

Размерностьдопусков формы и расположения поверхностей задается в миллиметрах.

4) По допуску формы илирасположения установить степень точности;

Определяем посправочнику табл. 2.11 [3, стр. 381]

При h = 240 степень точности – 9

При L = 380 степень точности – 10

5) Изобразить схемы измерения отклонений;

Для контроля допуска перпендикулярности:

Для контроля допуска параллельности:

/>
Часть3. ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ

1. Изобразить эскиз деталис указанием заданных обозначений шероховатости поверхностей;

2. Охарактеризоватьзаданную поверхность;

Наружнаяполуоткрытая поверхность заданного профиля

3. Расшифроватьобозначение шероховатости поверхностей и в том числе указать размерностьчислового значения шероховатости;

Такоеобозначение шероховатости предъявляет следующее требование к поверхности:поверхность должна быть образована удалением слоя материала, при этомшероховатость поверхности по Ra не должна превышать соответственно 12,5 и 3,2 (мкм).

Размерностьзадается в микрометрах.

4. Указать — предпочтительныеили нет числовые значения шероховатости поверхностей;

СоответственноГОСТ 2789-73 параметры шероховатости 12,5 и 3,2 являются предпочтительными.

5. Указать метод обработки для получения шероховатости.

Дляполучения параметра шероховатости 12,5 выбираем фрезерование, а для параметра3,2 выбираем – зубодолбление.

Часть 4. РАСЧЕТПОСАДОК ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

Исходные данные:

Обозначение подшипника

– 6

Размеры dxD

– 90 x160 мм

Радиальная нагрузка

– 6000 Н

1) Установить виднагружения каждого кольца подшипника;

По чертежу наружное кольцовоспринимает радиальную нагрузку, постоянную по направлению и ограниченнуюучастком окружности дорожки качения и передает ее соответствующемуограниченному участку посадочной поверхности корпуса, следовательно характернагружения – местный.

Внутреннее кольцовоспринимает радиальную нагрузку последовательно всей окружностью дорожкикачения и передает ее последовательно всей посадочной поверхности вала,следовательно характер нагружения – циркуляционный.

2) Для кольца, имеющегоциркуляционное нагружение, рассчитать интенсивность радиальной нагрузки поучебнику [1, с.237-239] или по справочнику [3, с.283];

По табл.4.92 [3,с.287] или по табл. 9.3 и 9.4 [1, с.238] установить поле допуска для вала иликорпуса;

Интенсивность нагрузки подсчитывают поформуле

где Ff— радиальная нагрузка наопору; k1, k2, k3— коэффициенты; b— рабочая ширина посадочного места; b= В — 2 r(В — ширина подшипника; r— координата монтажнойфаски внутреннего или наружного кольца подшипника).

Динамическийкоэффициент посадки k1 зависит от характера нагрузки: при перегрузке до 150 %, умеренныхтолчках и вибрации K1= 1; при перегрузке до 300 %, сильных ударах и вибрации k1= 1,8.

Коэффициент k2 учитывает степеньослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе: присплошном вале k2= 1.

Коэффициентk3 учитывает неравномерностьраспределения радиальной нагрузки Ff между рядами роликов вдвухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипникамипри наличии осевой нагрузки Ff на опору.

В нашемслучае k1= k2= k3= 1

По ГОСТ 8338-75определяем для нашего подшипника 90 х 160:

В = 30мм; r = 1.5мм

Рассчитываем интенсивность нагрузки:

По табл. 9.3 из справочника [1,с.238] устанавливаем поле допуска для вала: Æ90js6(±0.011)

3) Для кольца, имеющегоместное нагружение, поле допуска присоединительной поверхности (вал иликорпус) выбрать по табл. 4.89 справочника [3, с.28б] или табл. 9.6 [1, c.239];

По табл.9.6 из справочника [1, c.239] устанавливаем поле допуска длякорпуса: Æ160H7(+0.025)

4) В случаеколебательного нагружения кольца подшипника поле допуска присоединительнойповерхности (вал или корпус) устанавливается также по табл. 4.95 справочника[3, с.289-290];

–

5) Построить схемурасположения полей допусков колец подшипника и присоединительных поверхностейвала и корпуса. Числовые значения предельных отклонений посадочных размеровколец подшипников берутся из таблиц справочника [3, c.273-281] или из другихсправочников по подшипникам качения;

Предельные отклонения:

для внутреннего кольца

– 90(-0,020)

для наружного кольца

– 160(-0,025)

/>6) Выполнить эскизы посадочных мест вала и корпуса. Шероховатостьповерхности вала и корпуса и допуски формы и расположения поверхности берутсяиз справочника [3, с.288-296] или из другой справочкой литературы поподшипникам качения.

Эскизы посадочных мест

Часть 5. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ ПОСАДОК

ШПОНОЧНОГОСОЕДИНЕНИЯ И ЕГО КОНТРОЛЬ

Исходные данные:

Шпоночное соединение

– 16

Номин. размер соединения

– 8 мм

1) Установить иобосновать тип шпоночного соединения (свободное, нормальное или плотное);

Устанавливаемтип соединения – нормальное т.к. производство – серийное.

2) Назначить полядопусков и квалитеты для деталей, входящих в соединение: шпонка, паз вала, пазвтулки. Для этого воспользоваться рекомендациями в [1, с.334] или [3, с.237,238];

По табл. 4.64справочника [3, с.235] выбираем сечение шпонкидля диаметра вала Æ8 – b´h = 2´2 мм.

По табл. 4.65справочника [3, с.237] выбираем предельныеотклонения:

— для ширины шпонки — h9 es = 0, ei = -25 мкм — для ширины паза на валу — N9 ES = 0, EI = -25 мкм — для ширины паза во втулке — Js9 ES = +13, EI = -13 мкм

Вычисляем предельные зазоры инатяги.

Всоединении шпонки с пазом вала (N9/h9)

Smax=ES – ei = 0 – (-25) = 25 мкм

Nmax=es – EI = 0 – (-25) = 25 мкм

Всоединении шпонки с пазом втулки (Js9/h9)

Smax=ES – ei = 13 – (-25) = 38 мкм

Nmax=es – EI = 0 – (-13) = 13 мкм

3) Вычертить в масштабе(поперечный разрез) вал и втулку с указанием номинального размера по ширинешпоночных пазов, квалитета, поля допуска и предельных отклонений, а такжешероховатости, допусков формы и расположения поверхностей;

4) Назначить средства для контролядеталей шпоночного соединения. Калибры для шпоночных соединений установлены вГОСТ 24109-80, 24121-80, рекомендации по контролю даны в [3, с.248,249].

Контрольшпоночных соединений в серийном и массовом производстве осуществляютспециальными предельными калибрами: ширина пазов вала и втулки Ь проверяетсяпластинами, имеющими проходную и непроходную сторону (рис. а); размер (d+ t2у отверстия) — пробками соступенчатой шпонкой (рис. б); глубина паза вала (размер t1) — кольцевыми калибрами,имеющими стержень с проходной и непроходной ступенью (рис. в). Допускиэтих типов калибров принимаются равными допускам гладких калибров, имея и видузависимые допуски расположения.

Симметричность пазовотносительно осевой плоскости проверяют комплексными калибрами: у отверстия —пробкой со шпонкой (рис. г), а у вала — накладной призмой с контрольнымстержнем (рис. д).

Проектированиекомплексных калибров для шпоночных соединений необходимо производить с учетоммаксимальных размеров сопрягаемых деталей.

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

/>
Часть 5. НАЗНАЧЕНИЕ ПОСАДОК ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

И ИХ КОНТРОЛЬ

Исходные данные:

Шлицевое соединение

– 9

Размер 2´d´D

– 10´42´52мм

1) Назначить методцентрирования соединения;

Назначаем неподвижноецентрирование по наружному диаметру.

2) Назначить посадки поцентрирующим и не центрирующим элементам соединения. Посадку выбирают из табл.4.72, 4.73, 4.74, 4.75 справочника [3,c.252-253] в зависимостиот принятого метода центрирования и характера соединения (подвижное илинеподвижное), в первую очередь назначить предпочтительные посадки;

Дляцентрирующего диаметра D=52выбираем посадку />

По боковымсторонам зубьев b=6выбираем посадку />

Для не центрирующегодиаметра втулки d=42выбираем посадку H11, а диаметр вала d1=36,9.

Предельныеотклонения сводим в таблицу:

Предельные отклонения и допуски шлицевых соединений, мкм Втулка Вал D=52H7 B=5F8 d=42h11 D=52g6 b=6js7

d1 £ d

Верхнее отклонение ES=+30 ES=+28 ES=+160 es=-10 es=+6

d1=36.9

Нижнее отклонение EI=0 EI=+10 EI=0 ei=-29 ei=-6 Допуск TD=30 TB=18 Td=160 Td=19 Tb=12

3) Построить схемырасположения полей допусков шлицевых деталей по соединяемым элементам;

Вычисляем зазоры по центрирующим инецентрирующим поверхностям:

По D:

Smax = ES — ei = 30 – (-29) = 59 мкм

Smin = EI — es = 0 – (-10) = 10 мкм

По d:

Smax = dmaxвт – d1 = 42 + 0.160 – 36.9 = 5.26 мм

По b:

Smax = ES — ei = 28 – (-6) = 32 мкм

Smin = EI — es = 10 – 6 = 4 мкм

4) Выполнить чертежшлицевого соединения (поперечный или продольный разрез) и нанести на немусловное обозначение соединения по ГОСТ 1139-80. Чертеж выполняется на листахформата А4;

5) Выбрать средства дляконтроля заданных шлицевых деталей.

Для контроляшлицевого вала выбираем комплексный проходной колибр.

Часть 5. РАСЧЕТ СБОРОЧНЫХ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ

Исходные данные:

Предельные отклонения АD

АD<sub/>= 0, ES= +1.1, EI= +0.3

Размер d

= 40

Подшипники качения

ES= 0, EI= -120 мкм

Толщина прокладок

= 2-0.1мм

Толщина стопорных колец

=3–0.1мм

1. Определяем масштабрисунка:

М = d / x = 40 / 12 = 3,3

2. Определяемувеличивающие (А2, А3, А4) и уменьшающие (А1,А5, А6, А7, А8, А9, А10,А11, А12, А13, А14) звенья,обозначив их начиная с АD по часовой стрелке от А1до Аn (у нас А14)

Общее числозвеньев размерной цепи равно 15. Замыкающее звено АD= 0, ES = +1,1, EI = +0,3. Составляющиезвенья размерной цепи определяем согласно масштаба: А1=26, А2=2-0,1,А3=500, А4=2-0,1, А5=26,А6=36-0,12, А7=15, А8=53,А9=32, А10=50, А11=50, А12=71,А13=100, А14=10.

Согласно схемамразмерных цепей:

/>,

где /> – номинальный размер замыкающего звена,

/> и />– номинальные размеры увеличивающих иуменьшающих размерных звеньев цепи.

Но у нас АD= 0

Для выполненияравенства корректируем звено А3:

3.Определим число единиц допуска

При решениизадачи способом допусков одного квалитета предполагаем, что все составляющиецепь размеры выполняются по одному и тому же квалитету точности. А каждомуквалитету точности соответствует вполне определенное число единиц допуска а. То есть аодинаково для всехзвеньев размерной цепи.

Величина допуска каждого составляющего размера

где:

aj — число единиц допускасоответствующего звена размерной цепи;

ij— единица допуска. Величинаi зависит от интерваларазмеров, в котором располагается соответствующий размер, и может бытьопределена по таблицам.

Так как поусловии задачи принято одинаковое число единиц допуска для каждого звена, тосреднее число единиц допуска для каждого звена можно обозначить am.

Для определения am используем формулу:

4. Определяемквалитет точности.

Принимаем am =16, тогда квалитет точности – 7.

5. Назначаем допуски.

Назначаемдопуски согласно 7-го квалитета точности по табли-цам допусков и вносим их вграфу [5] табл.1.

В графу [6] записываем размер звена с отклонениями,в графу [7] – середину поля допуска, [8] и [9] соответственно – верхнее инижнее отклонения.

Табл.1

Исходные данные Категория звена: увеличив. уменьш. Единица допуска Категория звена: вал, отверстие, уступ. Допуск звена (по ГОСТ 25347-82), мм Размер звена с отклоне-ниями, мм Середина поля допуска, мм Верхнее откло-нение, мм Нижнее откло-нение, мм 1 2 3 4 5 6 7 8 9

А1=26

Умен. 1,31 Уступ 0,021 26±0,0105 +0,0105 -0,0105

А2=2 –0,1

Увел. – Вал 0,1

2 -0,1

-0,05 -0,1

А3=489

Увел. 3,89 Вал 0,063

489 -0,063

-0,0315 -0,063

А4=2 –0,1

Увел. – Вал 0,1

2 -0,1

-0,05 -0,1

А5=26

Умен. 1,31 Уступ 0,021 26±0,0105 +0,0105 -0,0105

А6=36-0,12

Умен. – Вал 0,12

36 -0,12

-0,06 -0,12

А7=15

Умен. 1,08 Вал 0,018

15 -0,018

-0,009 -0,018

А8=53

Умен. 1,86 Вал 0,030

53 -0,030

-0,015 -0,030

А9=32

Умен. 1,56 Вал 0,025

32 -0,025

-0,0125 -0,025

А10=50

Умен. 1,56 Вал 0,025

50 -0,025

-0,0125 -0,025

А11=50

Умен. 1,56 Вал 0,025

50 -0,025

-0,0125 -0,025

А12=71

Умен. 1,86 Вал 0,030

71 -0,030

-0,015 -0,030

А13=100

Умен. 2,17 Вал 0,035

100 -0,035

-0,0175 -0,035

А14=34-0,12

Умен. – Вал 0,12

34 -0,12

-0,06 -0,12

АD=/>

Умен. – – 0,8

+0,7 +1,1 +0,3

АРЕГ=50

Умен. 1,56 Вал 0,092

-0,63 -0,584 -0,676

6.Предварительная проверка решения.

Проверимзависимость замыкающего звена от составляющих:

7. Назначение регулирующего звена.

Попредварительной проверке /> хотя при методе максимума-минимума, обеспечивающем полнуювзаимозаменяемость, должна была получиться максимальная величина допуска />. Причиной разницызаданной и расчетной величин ТАд является отличие среднего расчетного числаединиц допуска (am=19,72) и стандартного числаединиц допуска для выбранного квалитета (am =16).

Длякомпенсации разницы в расчетном и табличном числе единиц допуска при расчетеразмерных цепей вводится регулирующее звено. В качестве регулирующего звенацелесообразно использовать наиболее легко выполнимое звено, мы выбираем звено А3.

8. Определениедопусков и предельных отклонений регулирующего эвена.

Допускрегулирующего звена можно определить из зависимости (2), если представить ее ввиде:

Отсюда:

Дляопределения положения поля допуска регулирующего звена определим координатусередины поля допуска этого звена /> по зависимости:

где /> - координата середины поля допусказамыкающего звена; /> и /> координаты середины поля допускаувеличивающих и уменьшающих звеньев размерной цепи;

n— число увеличивающихзвеньев размерной цепи;

Р — число уменьшающих звеньевразмерной цепи.

Иззависимости (2) для регулирующего звена, назначенного из числа уменьшающих звеньев:

9. Определяем верхнее и нижнее предельные отклонения

регулирующего звена:

10. Решение проверочной (обратной) задачи

Решениеобратной задачи начинается с проверки правильности назначения допусков позависимости:

/>/>

Равенствовыдерживается. Допуски назначены правильно. Для расчета предельных отклоненийиспользуем зависимости:

Для верхнегопредельного отклонения замыкающего эвена:

где:

/> - верхнее отклонение замыкающего эвена;