СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

 

 

Методические указания к курсовой работе

для студентов специальностей 1701, 1705, 1711, 2301

 

                                                   Тверь 2004

 

В методических указаниях приведены содержание и объем курсовой работы по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов специальностей 1701, 1705, 1711, 2301. Даны алгоритмы выполнения заданий курсовой работы с указанием справочного материала и ряд примеров.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к опубликованию на заседании кафедры «Технология машиностроения» (протокол № 2 от 27. 10. 2004 г.).

Составители: Испирян Н.В.,

Нестерова И.Н.

 

 

Целью курсовой работы является:

приобретение навыков по выбору допусков и посадок;

умение назначать оптимальные точности размеров при расчете размерных цепей;

закрепление навыков пользования стандартами.

 

 

1. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Содержанием курсовой работы является выполнение предлагаемых заданий и их грамотное оформление в пояснительной записке и на чертежах.

Задание 1. На сборочном чертеже механизма для гладких цилиндрических сопряжений и подшипников качения назначить посадки и указать их обозначения. Составить таблицу посадок с обоснованием выбора их типа, системы образования и квалитетов полей допусков.

Задание 2. Для шести посадок из назначенных в заданиях 1 и 2 (с зазором, с натягом, переходной, посадок наружного и внутреннего колец ПК, комбинированной или посадки из двух основных деталей) изобразить схемы расположения полей допусков и рассчитать их характеристики (предельные, а также средние зазоры или натяги, допуск посадки). Указать эти характеристики на схемах расположения полей допусков.

Задание 3. Для заданного резьбового соединения рассчитать предельные диаметры наружной и внутренней резьбы, изобразить схему расположения полей допусков на резьбовом контуре.

Задание 4. Для заданной размерной цепи составить схему и решить либо обратную, либо прямую задачу.

Задание 5. Для заданной посадки рассчитать исполнительные размеры системы гладких калибров для контроля деталей посадки и построить схему расположения полей допусков на изготовление и износ калибров.

Задание 6. Выполнить рабочий чертеж заданного вала.

 

 

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Сборочный чертеж узла механизма выдают каждому студенту индивидуально.

Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки на листах формата А4, в которую включают:

титульный лист,

содержание,

введение,

расчетное выполнение заданий,

список использованной литературы

и графической части на листах формата А3.

Пояснительную записку выполняют на двух сторонах листов с соблюдением размеров полей: левого – 25 мм, верхнего и нижнего – 20 мм, правого – 15 мм. Текст записки делят на разделы и подразделы, которые нумеруют и оформляют в соответствии с требованиями ГОСТ 2.105-95.

Страницы пояснительной записки обозначают сквозной нумерацией, при этом титульный лист включают в общую нумерацию страниц, но номер на нем не ставят. На последующих страницах номер проставляют в центре страницы.

Цифровой материал рекомендуется выполнять в виде таблиц.

Графический материал пояснительной записки (схемы и таблицы) выполняют, пользуясь карандашом и линейкой либо на отдельных листах, включая эти листы в общую нумерацию, либо изображая мелкие рисунки в разрывах текста. Нумерацию схем и нумерацию таблиц в записке проводят последовательно сквозной нумерацией в пределах всей пояснительной записки.

Ссылки на используемую литературу в тексте дают в квадратных скобках, указывая ее порядковый номер по списку литературы.

Графическую часть курсовой работы выполняют с учетом требований ЕСКД.

 

 

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Выполнение работы начинают с анализа выданного чертежа. Следует уяснить назначение механизма, его устройство и принцип работы. Необходимо совершенно ясно представить:

из каких деталей состоит механизм;

в чем состоит назначение каждой детали;

каким образом образуется соединение каждой детали с сопрягаемыми деталями.

Этот анализ излагают во введении к курсовой работе.

 

 

Выполнение задания 1

Номинальные размеры гладких цилиндрических соединений указаны в таблице выданного чертежа.

Для правильного назначения посадок следует ознакомиться с рекомендациями по выбору квалитетов [1, с.26…28] и типа посадки [1, с.131…134] сопрягаемых деталей; а также с предпочтительными и рекомендуемыми полями допусков [1, с.42…45] и посадками [1, с.126...129]; [2, т.1, с.83,84] по ГОСТ 25347-82. При назначении посадок следует помнить, что в первую очередь назначают посадку в сопряжении со стандартной деталью, например, подшипником качения. Для изделий общего машиностроения при средних нагрузках и скоростях рекомендуют применять подшипники 0-го или 6-го класса точности.

На остальные сопряжения посадки назначают с учетом полей допусков посадки под стандартную деталь, при этом возможно образование внесистемных посадок. Посадки колец подшипников качения назначают, пользуясь рекомендациями при различной установке колец на вал и в корпус по ГОСТ 3325-85; [1, с.287…289]; [2, т.2, с.189…192].

Все назначенные посадки мягким карандашом проставляют на чертеже на размерных линиях соответствующих сопряжений. После этого заполняют таблицу 1, в которую заносят все неповторяющиеся посадки.

 

 

   Таблица 1 – Выбор посадок

№ п/п	Сопрягае-мые детали, их          номиналь- ный размер			Тип по-сад-ки	Система образова-ния посадки	Обозна-чение посадки по ЕСДП	Степень предпочти-тельности полей допусков по ЕСДП			Обоснование выбора типа, системы обра- зования и ква- литетов посадки
	отв.		вал				отв.		вал
1
2
.

 

 Выполнение задания 2

Для построения схем расположения полей допусков определяют предельные отклонения:

валов и отверстий, образующих посадку по ГОСТ 25347-89; [1, с.46…121]; [2, т.1, с.49…61]

присоединительных размеров колец подшипника качения по ГОСТ 3325-85; [1, с.279…283]; [2, т.1, с.185].

 Затем рассчитывают характеристики посадок: предельные и средние зазоры (натяги), допуск посадки.

Построение схем расположения полей допусков проводят на листах пояснительной записки в удобном для каждой посадки масштабе. На схеме указывают:

номинальный размер;

условные обозначения полей допусков деталей;

значения предельных отклонений (можно в микрометрах);

допуски деталей;

предельные величины зазоров и натягов.

Пример: для посадки ø40  находим предельные отклонения: верхнее отклонение отверстия ES = +25 мкм, нижнее отклонение отверстия EI = 0; верхнее отклонение вала es = +50 мкм, нижнее отклонение вала ei = +34мкм (см.рис.1).

Допуск отверстия T_D = ES - EI = (+25) – 0 =25 (мкм), допуск вала T_d = es - ei = (+50) – (+34) = 16 (мкм).

Наибольший натяг N_max = es - EI = (+50) – 0 = 50 (мкм), наименьший натяг N_min = ei - ES = (+34) - (+25) = +9 (мкм), средний натяг N_m = 0,5 (N_max + N_min) = (+50) + (+9) = 29,5 (мкм).

Допуск посадки T_N = N_max - N_min = (+50) - (+9) = +41 (мкм).

 

 

Выполнение задания 3

По заданному условному обозначению метрического резьбового соединения определяют номинальные значения шага, среднего и внутреннего диаметров резьбы по ГОСТ 8724-81 и ГОСТ 24705; [1, с.348…356]; [2, т.2, с.26…35]. Далее по тем же параметрам, а также по полям допусков болта и гайки, образующим заданную посадку, находят предельные отклонения соответствующих диаметров по ГОСТ 16093-81; [1, с.368… 374, с.375…376]; [2, т.2, с.41…47]. По известным номинальным размерам и предельным отклонениям рассчитывают предельные диаметры резьбовых деталей.

Полученные предельные отклонения и диаметры показывают на:

схемах расположения полей допусков по отдельным диаметрам болта и гайки;

схеме расположения полей допусков относительно общего номинального резьбового контура.

На этих схемах указывают все десять нормируемых предельных размеров и четыре нормируемых поля допуска.

 

 

 Выполнение задания 4

На чертеже выданного узла размерная цепь уже нанесена. Далее необходимо определить увеличивающие и уменьшающие звенья и схему размерной цепи нарисовать в пояснительной записке в произвольном масштабе.

Расчет составленной размерной цепи проводят методом полной взаимозаменяемости по ГОСТ 16319-80 и ГОСТ 16320-80. В зависимости от исходных данных решают либо прямую, либо обратную задачу.

Решение обратной задачи. В таблицу 2 из исходных данных заносят номинальные размеры A_ј, допуски T_ј, предельные отклонения ES_ј и EI_ј, рассчитанные координаты середин полей допусков EC_ј и передаточные отношения ξ_ј составляющих звеньев (+1 для увеличивающих и –1 для уменьшающих звеньев). Если в исходных данных поле допуска какого либо составляющего звена задано условным обозначением, то предельные отклонения находят по таблицам справочника [1, с.46…121]; [2, т.1, с.49…61]. Координату середины поля допуска составляющего звена A_ј определяют по формуле

 

 

 

Таблица 2 - Расчет обратной задачи размерной цепи

Номи-нальный размер Aј , мм	Переда-точное отноше-ние ξј		Допуск Tј , мкм	Верхнее отклоне-ние ESј , мкм	Нижнее отклонение EIј , мкм		Координата середины поля допуска ECј , мкм
A1
A2
…
AΔ

Закончив заполнение таблицы 2, приступают к расчету по формулам номинального размера, допуска и предельных отклонений замыкающего звена, не забывая после расчета сделать проверку. Последовательность расчета следующая.

Определяют номинальный размер замыкающего звена

A_Δ  = ,                  (1)

где m – общее число звеньев размерной цепи. Это уравнение называется уравнением номиналов.

Определяют допуск замыкающего звена

T_AΔ = ,                   (2)

где m-1 – общее число звеньев размерной цепи без замыкающего звена.

Определяют координату середины поля допуска замыкающего звена

EC_AΔ = .            (3)

Определяют верхнее и нижнее отклонения замыкающего звена

ES_AΔ = EC_AΔ + T_AΔ/2 ,       (3а)

EI_AΔ =  EC_AΔ - T_AΔ/2.          (3б)

Проверку правильности расчета проводят по формулам

(4а)

 ,  (4б)

где n – количество увеличивающих, p – количество уменьшающих звеньев.

Решение прямой задачи. Расчет прямой задачи проводят способом одного квалитета точности, поэтому таблицу 2 дополняют графой значений единицы допуска для каждого составляющего звена [1, с.509] и получают таблицу 3.

 

 

Таблица 3 - Расчет прямой задачи размерной цепи

Номи-нальный размер Aј , мм	Едини-ца до- пуска ıј , мкм		Переда-точное отноше-ние ξј			До- пуск Tј , мкм		Верхнее отклоне-ние ESј , мкм	Нижнее отклоне-ние EIј  , мкм	Координата середины поля допус- ка ECј , мкм
AΔ
A1
A2
A3
…

Заполнив первые три графы этой таблицы, рассчитывают средний коэффициент точности а_ср для составляющих звеньев цепи, кроме звеньев, предельные отклонения которых указаны в исходных данных

,

где T_AΔ – допуск замыкающего звена,

T_{ј станд} – допуски стандартных и покупных изделий,

k – количество стандартных и покупных изделий,

ı_ј  - единицы допусков составляющих звеньев,

m-1-k – число звеньев, допуски которых надо определить.

По [1, с.27]; [2, т.1, с.33] определяют, какому ближайшему квалитету соответствует найденное число единиц допуска. Если значение а_ср находится между квалитетами, то для легко выполнимых размеров назначают допуски по более точному квалитету, а для трудновыполнимых – по менее точному. По принятому квалитету определяют допуски [1, с.32…34] всех составляющих звеньев, кроме заданных.

Проверяют основное уравнение размерной цепи , которое будет выполняться только в случае совпадения рассчитанного значения a_ср  и табличного значения a. При невыполнении основного уравнения допуск одного из составляющих звеньев изменяют, получая новый, скорректированный допуск на это звено, называемое корректирующим

,

где m-2 – общее число звеньев размерной цепи без замыкающего и без корректирующего звеньев.

После этого заполняют четвертую графу таблицы 3 допусками всех составляющих звеньев, в том числе и корректирующего. Полученный для каждого звена стандартный допуск распределяют на предельные отклонения ES_ј и EI_ј в зависимости от вида размера: на охватывающий – как для основного отверстия, на охватываемый – как для основного вала, на прочие – «±» половина допуска размера.

На корректирующее звено отклонения рассчитывают через его координату середины поля допуска, для чего сначала рассчитывают координаты полей допусков всех остальных составляющих звеньев

 

Полученные данные по координатам середин полей допусков и предельным отклонениям всех звеньев заносят в соответствующие графы таблицы 3.

Правильность решения прямой задачи проверяют по тем же формулам, что и в обратной задаче: (4а) и (4б).

 

Выполнение задания 5

В соответствии с заданным обозначением гладкого соединения определяют предельные отклонения отверстия и вала по ГОСТ 25347-82; [1, с.46…121]; [2, т.1, с.49…61]. По известному номинальному размеру деталей и найденным предельным отклонениям рассчитывают предельные размеры отверстия и вала. Полученные проходные и непроходные пределы деталей являются номинальными соответственно для проходных и непроходных калибров.

По номинальному размеру и квалитетам деталей определяют допуски гладких калибров (H, H₁ и Hp) и координаты расположений полей допусков калибров относительно полей допусков контролируемых деталей (Z, Z_1, Y, Y₁) по ГОСТ 24853-81; [1, с.188…190]; [3, табл.1.3 и 1.5]

С использованием найденных величин в масштабе с большим увеличением строят схему полей допусков системы гладких калибров, проставляя числовые значения отклонений от соответствующих номинальных размеров (можно в микрометрах). Всего на схеме для 7-ми калибров должно быть указано 7 исполнительных размеров, 2 размера предельно изношенных калибров и 14 отклонений.

По полученной схеме полей допусков или по известным формулам [3, табл.1.7] рассчитывают предельные размеры рабочих и контрольных калибров. Округление предельных размеров рабочих калибров для контроля деталей 6…14 квалитетов точности и всех контрольных калибров проводят до числа, кратного 0,5 мкм. Размеры, оканчивающиеся на 0,25 и 0,75 мкм округляют до величины, кратной 0,5 мкм в сторону сокращения производственного допуска детали.

Пример: рассчитать исполнительные размеры калибров для контроля деталей посадки ø150 . Определяем предельные отклонения для отверстия ø150Н8: ES = +63 мкм, EI = 0. Тогда предельные размеры отверстия будут составлять D_max = 150,063 мм, D_min = 150 мм.

Для ø150 мм и 8 квалитета точности отверстия находим Z = 9 мкм, Y = 6 мкм, H = 8 мкм. Исполнительным размером калибра-пробки является ее наибольший предельный размер с допуском на изготовление в виде одного отклонения со знаком минус. Вычисляем наибольшие предельные размеры пробок:

Р-ПР_max = 150 + 0,009 + 0,004 = 150,013 (мм),

Р-НЕ_max = 150,063 + 0,004 = 150,067 (мм)

и предельный размер изношенной проходной пробки

Р-ПР_изн = 150 – 0,006 = 149,994 (мм).

Записываем исполнительные размеры калибров-пробок:

Р-ПР_исп = 150,013_-0,008 , Р-НЕ_исп = 150,067_-0,008.

Определяем предельные отклонения для вала ø150f7: es = - 43 мкм, ei = - 83 мкм. Тогда предельные размеры вала будут составлять d_max = 149,957 мм, d_min = 149,917 мм.

Для Æ150 мм и 7 квалитета точности вала находим Z₁ = 6 мкм, Y₁ = 4 мкм, H₁ = 8 мкм. Исполнительным размером калибра-скобы является ее наименьший предельный размер с допуском на изготовление в виде одного отклонения со знаком плюс. Вычисляем наименьшие предельные размеры скоб:

Р-ПР_min = 149,957 – 0,006 – 0,004 = 149,947 (мм),

Р-НЕ_min = 149,917 – 0,004 = 149,913 (мм)

и предельный размер изношенной проходной скобы

Р-ПР_изн = 149,957 + 0,004 = 149,961 (мм).

Записываем исполнительные размеры калибров-скоб:

Р-ПР_исп = 149,947^+0,008, Р-НЕ_исп = 149,913^+0,008.

0

Строим схему расположения полей допусков (рис.2).

По условию задания 5 этот расчет должен быть дополнен расчетом исполнительных размеров контрольных калибров, изображением их на схеме полей допусков.

Выполнение задания 6.

Рабочий чертеж вала выполняют в строгом соответствии с требованиями стандартов ЕСКД. Для вала изображают главный вид с необходимым количеством сечений (по шпонкам, шлицам и др.) и выносных элементов. Номинальные размеры посадочных поверхностей назначены при выборе посадок в задании 1.

Размеры элементов шпоночного соединения согласовывают с ГОСТ 23360-78 [1, с.303…304, 313]; [2, т.2, с.216], шлицевого – с ГОСТ 1139-80 [1, с.318…319]; [2, т.2, с.229]. Остальные размеры берут конструктивно, используя выданный вариант узла механизма.

На чертеже указывают требования к четырем показателям, характеризующим геометрическую точность элементов детали:

а) точность размера;

б) точность формы поверхности;

в) точность расположения поверхностей;

г) точность по шероховатости поверхности.

Точность размера нормируют указанием отклонений от номинального значения. Причем на сопрягаемые ответственные размеры предельные отклонения указывают смешанным способом в соответствии с назначенными в задании 1 посадками, например ø40f7( ); 12N9( ).

На несопрягаемые (свободные) размеры значения допусков устанавливают по грубым квалитетам IT12…IT17. При этом расположения полей допусков назначают в зависимости от вида размера: одностороннее предельное (отверстие – H, вал – h) или симметричное. Для свободных размеров одинаковой точности у контура детали указывают только номинальный размер, а требования к их точности оговаривают на чертеже над штампом общей записью в технических требованиях в соответствии с ГОСТ 25670-83 [1, с.141]; [2, т.1, с.93].

Точность формы оговаривают на чертеже только при наличии особых требований, вытекающих из условий работы, изготовления или измерения детали. На чертеже нормируют точность формы посадочных цилиндрических поверхностей под подшипники, зубчатые колеса, муфты и другие ответственные детали. Числовые значения допусков на отклонения формы цилиндрических поверхностей назначают в зависимости от номинального размера и степени точности. Степень точности отклонений формы выбирают по рекомендациям стандарта [1, с.202, 203, 205]; [2, т.2, с.276]. Размерам с допусками по 6,7,8,9,10 квалитетам соответствуют допуски формы по 5,6,7,8,9 степеням точности (при нормальном уровне геометрической точности А).

На чертеже вала, располагающегося в опорах скольжения (рис.3) указаны требования по отклонению от цилиндричности: рамки 1 и 6 для опорных поверхностей ø40f7 и ø32f7 (опоры скольжения); рамка 4 для поверхности ø40p6 под зубчатое колесо.

Точность расположения поверхностей оговаривают на чертеже также лишь при наличии особых требований, вытекающих из условий работы и сборки. При этом увязывают между собой основные сопрягаемые поверхности и поверхности, определяющие собираемость.

Например,

указывают допуск перпендикулярности или торцевого биения (рамки 2 и 3 на рис.3) на торцевые поверхности заплечиков для установки подшипников [1, с.297], дистанционных колец, упорных втулок, колес и т.д. [1, с.218]; [2, т.2, с.275] относительно оси посадочной поверхности;

указывают допуск соосности или радиального биения точных посадочных поверхностей под подшипники качения, зубчатые колеса, муфты, подшипники скольжения и т.п. относительно оси выбранной базовой поверхности [1, с.219]; [2, т.2, с.275]. Несовпадение осей опорных поверхностей ø40f7 и ø32f7 на рис.3 ведет к перекосу вала при установке его в опорах скольжения. Поэтому в рамке 7 задан допуск радиального биения поверхности ø32 относительно оси поверхности ø40, а в рамке 5 условно обозначено радиальное биение поверхности ø40p6 относительно оси опорных поверхностей;

указывают допуск симметричности и параллельности на расположение паза под шпонку относительно оси посадочной поверхности (рамки 8 и 9 на рис.3). Значения допусков выбирают по [1, с.218, 219]; [2, т.2, с.275].

Шероховатость поверхности назначают из условий работы сопряжения. Для указания на чертеже числовые значения параметров шероховатости определяют по таблицам ГОСТ 2789-73, составленным в зависимости от различных факторов: от квалитета точности размера [1, с.233], от способа обработки поверхности [1, с.231].

Возможен другой способ определения числовых значений высотных параметров при котором учитывают, что высота неровностей Rz составляет часть допуска соответствующего размера: для квалитетов 6…10 Rz ≤ 0,25 Т; для квалитетов грубее 10 Rz ≤ 0,125 Т. При выполнении работы можно принимать Ra ≈ 0,25 Rz.

Так как на чертеже указывают только стандартные значения параметров, то по расчетному значению выбирают ближайшее меньшее число из стандарта ГОСТ 2789-73 [1, с.229]; [2, т.2, с.290].

В случае выполнения чертежа вала, располагающегося в подшипниках качения, необходимо выполнять требования, предъявляемые к посадочным поверхностям под подшипники качения 0 и 6 классов точности по ГОСТ 3325-85.

Так, допустимые отклонения формы посадочных мест не должны превышать ¼ допуска на диаметр. На чертеже указывают либо отклонение от круглости и отклонение профиля продольного сечения (рис.4) [1, с.296],

либо в технических требованиях допуск овальности и конусообразности.

Допускаемое отклонение торцевого биения (рис.4) или отклонения от перпендикулярности заплечиков вала под установку подшипников 0 или 6 классов точности не должны превышать соответственно допуск квалитетов IT6 и IT5 [1, с.297].

Подшипники устанавливают парами на концах вала. Несовпадение осей посадочных поверхностей приводит к перекосу вала и нарушению работоспособности подшипника. Для совпадения осей на чертеже указывают допуск соосности (рис.5) или радиального биения [1, с.219] по 5,6 степеням точности [1, с.205].  

Требования к шероховатости посадочной поверхности и заплечика вала устанавливают в зависимости от класса точности подшипника качения и его номинального диаметра [1, с.298].

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1.Допуски и посадки: Учебное пособие для студентов машиностроительных специальностей – М.: Машиностроение, 1992 – 528 с.

2.Единая система допусков и посадок в машиностроении и приборостроении: Справочник  - М.: Издательство стандартов, 1978. Т.1. – 212 с.; 1982. Т.2 – 292 с.

3. Единая система допусков и посадок в машиностроении и приборостроении: контроль деталей: Справочник - М.: Издательство стандартов, 1989 –208 с.