Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНЖЕНЕРНО – ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУ Т (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ) Отделение № 2 Курсовой проект по курсу : ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ , СТАНДАРТИЗАЦИЯ и ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ Вариант 7 Выполнил : Проверил : " " 1995 г. Новоу ральск – 1995 – ВВЕДЕНИЕ 1. ПОСАДКА С НАТЯГОМ 1.1. Содержание задания и исходные данные. 1.2. Определение угловой скорости и крутящего момента на валу. 1.3 Расчет посадок с натягом. 1.4. Схема расположения полей доп усков отверстия и вала. 2. ПЕРЕХОДНАЯ ПОСАДКА 2.1. Содержание задания и исходные данные. 2.2. Расчет переходной посадки 2.3. Схема расположения допусков отверстия и вала 3. РАСЧЕТ ПОСАДОК ПОДШИПНИКОВОГО СОЕДИНЕНИЯ 3.1. Задание и исходные данные. 3.2. Расчет посадок. 3.3. Эскизы посадочных мест и схема распол ожения допусков отверстия и вала 4. РАСЧЕТ КАЛИБРОВ 4.1. Задание и исходные данные. 4.1. Расчет калибров. 4.2. Схемы расположения полей допусков рабочих и контркалибров. 5. РАСЧЕТ ЗУБЧАТОГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ 5.1. Задание и исходные данные к расчету 5.2. Расчет начальных параметров 5.3. Расчет параметров зубчат ого зацепления. 6. РАСЧЕТ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ 6.1. Задание и исходные данные 6.2. Расче т. 6.2.1. Метод полной взаимозаменяемости 6.2.2. Вероятностный метод. ЛИТЕРАТУРА В ВЕДЕНИЕ Выполнение данной курсовой работы преследует собой следующие цели : – научить студента самостоятельно применять полученное знание по курсу ВСТИ на практике ; – изучение методов и процесса работы со справочной литературой и информацией ГОСТ ; – приобретение необходимых навыков по оформлению курсовых и аналогичных работ. Преимуществами курсовой работы по сравнению с другими видами обучения можно назвать практически полную самостоятельно cть студента во время ее выполнения , необходимость использования знаний не только по данному пред мету , но и по многим смежным областям . 1. ПОСАДКА С НАТЯГОМ 1.1. Содержание задания и исходные данные. По заданному вращающему моменту рассчитать и выбрать пос адку с натягом , обеспечивающую как неподвижность соединения , так и прочность сопрягаемых деталей . Изобразить схему расположения полей допусков отверстия и вала. Таблица 1 Число зубьев Материал Модуль переда чи m, мм Угловая скорость V, м /с Переда ваемая мощность Р , КВт колеса z2 шестер ни z1 колесо шкив ст 45 чугун 3 2.5 8 50 23 E=1*10 11 МПа E=9*10 10 МПа 1.2. Определение угловой скорости и крутящего момента на валу. Расчет производим по алгоритму , приведенному в [1]. , где – угловая скорость , c – 1 ; m, z 1 , V взяты из таблицы 1. =72 с -1 . , где Р – передаваемая мощность , КВт. Т КР =8000/72=110 Нм. 1.3 Расчет посадок с натягом. Расчет и выбор посадки производится по пособию [1], т 1, стр . 360 – 365 согласно схеме рис . 1. Рис . 1. где : d Н – номинальный диаметр сопряжения вала и шестерни ; d Ш – диаметр шестерни ; l – д лина сопряжения. d Н =50 мм ; d Ш =69 мм ; l=56 мм. Определение минимального значения нормального напряжения , Па на поверхности сопряжения , обеспечивающего передачу заданной мощности. , где Т КР – крутящий момент, Нм ; f – коэффициент трения при установившемся процессе распрессовки или проворачивания – принимаем f= 0.08, т.к . это прессовая посадка ; l – длина контакта сопрягаемых поверхностей , м . =6.252 10 6 Па . Определение наименьшего расчетного натяга N MIN , мкм , обеспечивающего [Pmin], мкм : , где Е – модуль нормальной упругости материала , Па ; С 1 и С 2 – коэффициенты Ляме , определяемые по формулам : , , где 1 и 2 — коэффициенты Пуассона соответственно для охватываемой и охватывающей деталей ; принимаем 1 = 2 =0.3; d 0 — внутренний диаметр вала – в нашем случае равен нулю. , . мкм. Определяем с учетом поправок величину минимального натяга [N MIN ], мкм. , где Ш — поправка , учитывающая смятие неровностей кон - тактных поверхностей деталей при образовании соединения , мкм. , где R aD — среднее арифметическое отклонение профиля отверстия , мкм ; R ad — среднее арифметическое отклонение профиля вала , мкм. Для поверхности детал ей в посадках с натягом собираемых под прессом , квалитет 6 — 7 и d H от 50 до 120 мкм : R aD =1.6 мкм ; R ad =1.6 мкм. Ш =5(1.6+1.6)=16 мкм. [N min ]=7+16=23 мкм. Определение максимально допустимого удельного давления [p max ], МПа , при котором отсутствует пластическая деформация на контактных поверхностях деталей. В качестве [p max ] берем наименьшее из двух значений , рассчитываемых по формулам : , , где p 1 и p 2 – предельное значение удельного давления соответственно для вала и шестерни ; m1 и m2 — предел текучести материалов охватываемой и охватывающей деталей , МПа. Для Ст 45 m =350 МПа. МПа ; МПа. Так как p 2 < p 1 , то [p max ]=99 МПа. Определим необходимое значение наибольшего расчетного натяга N ’ max . , мкм. Определим с учетом поправок к N ’ max величину максимального допустимого натяга. , где уд — коэффициент увеличения давления у торцов охватывающей детали. По рис . 1.68 [1], исходя из =1.07, принимаем уд =0.89. [N max ]=101 0.89+16=105 мкм. Выбираем посадку. d H =50 мм ; N min >22 мкм ; N max 105 мкм. 50 . 1.4. Схема расположения полей допусков отверстия и вала. Схема расположения полей допусков отверстия и вала изображена на рис . 2. Рис . 2. 2. П ЕРЕХОДНАЯ ПОСАДКА 2.1. Содержание задания и исходные данные. Для неподвижного разъемного соединения назначить переходную посадку ; обосновать ее назначение . Определить вероятность получения соединений с зазором и с натягом . Изобразить схему расположения полей допусков отверстия и вала. Cхема соединения изображена на рис . 3. Рис . 3. 2.2. Расчет переходной посадки Руководствуясь пособием [1], назначаем как наиболее удобную исходя из условий сбо рки скользящую посадку 40 . Данная посадка не обеспечивает достаточной прочности и как следствие конструктивно предусмотрена шпонка . Параметры посадки : EI=0 мкм – нижнее отклонение отверстия ; ES=25 мкм – верхнее отклонение отверстия ; es=8 мкм – верхнее отклонение вала ; ei= – 8 мкм – нижнее отклонение вала . Максимальный натяг : N MAX =es – EI, N MAX = 8 – 0=8 мкм. Минимальный натяг : N MIN =ei – ES, N MIN = – 8 – 25= – 33 мкм. Далее , вычислим средний натяг : N c =(N MAX + N MIN )/2, N C = – 12.5 мкм . Знак минус говорит о посадке с зазором. Допуск отверстия : T D =ES – EI, T D =25 мкм. Допуск вала : Т d =es – ei, T d =16 мкм. Определим среднеквадратичное отклоне ние натяга (зазора ). , . Вычислим предел интегрирования : , Z= – 12.5/4.946=2.51. Пользуясь таблицей 1.1. [1], получим : Ф (Z)=0.493. Рассчитаем вероятность натягов и зазоров : P N =0.5 – Ф (Z), P N =0.5 – 0.493=0.7 % – т . к . Z<0; P S =0.5+Ф (Z), P S =0.5+0.493= 99,3 % – т.к . Z<0. След овательно , при сборке большинство изделий будет с зазором. 2.3. Схема расположения допусков отверстия и вала Схема расположения допусков отверстия и вала изображена на рис . 4. Рис . 4. 3. Р АСЧЕТ ПОСАДОК ПОДШИПНИКОВОГО СОЕДИНЕНИЯ 3.1. Задание и исходные данные. Р ассчитать (назначить ) посадки по внутреннему и наружному кольцам подшипника качения . Построить схемы расположения полей допусков колец подшипников качения и соединяемых с ним деталей вала и корпуса . Выполнить эскизы посадочных мест под подшипник вала и ко р пуса и обозначить на эскизе номинальные размеры , поля допусков , требования к шероховатости , форме и расположения поверхностей. Согласно заданию , имеем радиальный сферический двухрядный роликоподшипник номер 3609 ГОСТ 5721 – 75. Нагружаемость С 0 =75 КН . Ширин а колец b=36, диаметр внутреннего кольца d 1 =45 мм и внешнего d 2 =100 мм . Фаска согласно [2] r=2.5 мм . Нагружающие силы F R : , от шестерни и от шкива примерно одинаковые по модулю и противоположны по направлению . 2.7 кН. 3.2. Расчет посадок. Внутреннее кольц о нагружено циркуляционной нагрузкой интенсивностью Р R , кН /м . , где k 1 – динамический коэффициент посадки , зависящий от характера посадки – при перегрузке д о 150 % умеренных толчках и вибрациях k 1 =1; k 2 – учитывает степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе – k 2 =1; k 3 – коэффициент неравномерости распределения радиальной нагрузки между рядами роликов в двухрядных коничес ких роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки k 3 =1. =174 кН. По табл . 4.90.1. [1] выбираем поля допуска js6 для в нутреннего кольца и К 6 для внешнего. Обратимся к табл . 4.91., которая рекомендует принять следующие посадки : внутреннее циркуляционно нагруженное с нормальным режимом работы 0.07С 0 [Т ] – надо назначить дл я звеньев В 1 и В 7 более низкий IT9. Допуски , мкм : ТВ 1 =115, ТВ 7 =30. Т =115+120+70+70+84+48=789 мкм. Проверка : Т =789 [Т ] – верно . Н азначим предельные отклонения на остальные звенья цепи , исходя из уравнения , мм : , где – суммарное среднее отклонение поля допуска ; С УМ – среднее отклонение поля допуска уменьшающих звеньев ; С УВ – среднее отклонение поля допуска увеличивающих звеньев ; В 1 =157e8= ; В 2 =56js9= ; В 3 =12js9= ; В 4 =36 – 0.3 ; В 5 =13 js9= ; В 6 =25js9= ; В 7 =5u8= . [ = – 0.1165 мм ; =0.032 мм. Учитываем , что поле допуска js имеет =0, , мм – приемлемо. Проверку производим по формуле : Вывод : принимаем выбранные квалитеты и допуски. 6.2.2. Вероятностный метод. Повторяем начальные расчеты пункта 6.2.1. Согласно [1], , где t – коэффициент , зависит от принятого процента риска Р и п ринимается по табл . 3.8. [1]; – коэффициент относительного рассеяния ; принимаем =1/3, предполагая , что отклонения распределены по нормальному закону. 195 – соответствует IT12. Допуски , мм : ТВ 1 =0.4, ТВ 2 =0.3, ТВ 3 =0.18, ТВ 4 =0.3, ТВ 5 =0.18, ТВ 6 =0.21, ТВ 7 =0.12. Проверка : , мм – требуется понизить точность некоторых звеньев . Изготовим В 2 и В 6 по IT13. Допуски , мм : ТВ 2 =0.46 , ТВ 6 =0.33. . Назначаем допуски на звенья , мм : В 1 =157c12= ; В 2 =56js13= ; В 3 =12d12= ; В 4 = ; В 5 =13js12= ; В 6 =25js13= ; В 7 =5c12= . Учитывая , что поле допуск а js имеет =0, рассчитаем среднее отклонение поля допуска : , – приемлемо . Проверка согласно формуле : Вычислим t. , . t=3.946 – по табл . 3.8. процент риска Р =0.01 %. Среднее отклонение считается аналогично пункту 6.2.1. Вы вод : вероятностный метод позволяет получить более грубые и более дешевые квалитеты при малой вероятности брака по сравнению с методом полной взаимозаменяемости . Следует предпочитать проведение расчетов вероятностным методом как более эффективным и эконом ически выгодным . ЛИТЕРАТУРА 1. Палей М . А . Допуски и посадки : Справочник : В 2 – х ч . – Л .: Политехника , 1991. 2. Перель Л . Я ., Филатов А . А . Подшипники качения : Расчет , проектирование и обслуживание опор : Справочник – М .:Машиностроение ,1992. 3. Медовой М . А . Исполнительные размеры калибров : Справочник . В 2 – х ч.– М .:Машиностроение ,1980.