РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДКИ С НАТЯГОМ

Введение

 

Цель курсовой работы - обучение инженерным методам расчета и назначения геометрических показателей качества деталей и обозначению их в технической документации.

При выполнении работы изучаются и используются основные нормативно-технические документы (ГОСТ, стандарты ЕСКД) и методики по расчету и назначению допусков и посадок типовых соединений деталей машин. В расчетах используется система единиц СИ.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

 

Произвести расчет курсового проекта согласно исходных данных.

Исходные данные (рис. 1): шестерня 8 свободно вращается на валу 2 при отключенной полумуфте 7. При включении кулачковой полумуфты 7 вращение от шестерни 8 передается шлицевому валу 2, вращающемуся в подшипниках 5 и 11, и шестерне 6.

. Исходные данные для расчета посадки с натягом, сопряжение деталей 8 - 9.

 

Вариант	d1, мм	d, мм	d2,мм	l, мм	RaD, мкм	Rad, мкм	Мк, Н · м	F,Н	f
45	45	55	120	45	0,63	1,25	300	0	0,17

 

Примечание. Материал детали 9: БрОФ10-1; μ=0,33; Е=0,9·105 МПа; σТ=200 МПа.

Материал детали 8: Сталь 40Х; μ=0,30; Е=2·105 МПа; σТ=800 МПа. Запрессовка механическая со смазкой; k1 =0,2; k2 =0,6; tpD = tpd = t.

. Исходные данные для расчета переходной посадки, сопряжение деталей 12 - 13.

 

Вариант	45
Fr, мкм	80
kT	2
d, мм	112

 

. Исходные данные для расчета посадки с зазором, сопряжение деталей 2 - 9.

 

Вариант	d, мм	l, мм	RaD, мкм	Rad, мкм	m, Пa · с	n, c-1	R, Н	kжт
45	45	45	1,25	1,0	21·10-3	325	700	4

4. Исходные данные для выбора посадок шарикоподшипника 5 с валом 2 и стаканом 3.

 

Вариант	45
d, мм	45
FR, кН	30

 

. Параметры размерной цепи.

 

Вариант	А1	А2	А3	А4	А5	А6	А7	А8	А9	А10	АΔ	EsАΔ	EiАΔ
45	19	25	25	100	19	6	6	188	6	5	1	+0,59	-0,31

 

Примечание.

Нижнее предельное отклонение ширины подшипников качения EiA1= EiA5= - 0,12 мм.

. Сопрягаемые детали для деталировки.

 

Вариант	45
Позиции деталей	8, 9

 

Рис. 1 - Узел к заданию: 1-крышка; 2-шлицевой вал; 3-стакан; 4-корпус; 5-шарикоподшипник; 6-шестерня; 7-кулачковая полумуфта; 8-шестерня; 9- втулка; 10 - распорная втулка; 11-шарикоподшипник; 12-корпус; 13-стакан; 14-крышка

РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДКИ С НАТЯГОМ

 

Наименьший функциональный натяг определяется из условия обеспечения прочности соединения с учетом поправок и в зависимости от вида нагружения рассчитывается по формуле при нагружении крутящим моментом (Мк)

 

 (1)

 

где индексы D и d относятся к деталям типа отверстия и вала;

 

 (2)

 (3)

 

m- коэффициент Пуассона;

E - модуль упругости; - длина соединения;,d1- наружный и внутренний диаметры деталей типа вала (для сплошного вала d1 =0);- наружный диаметр детали типа отверстия;- коэффициент трения, зависящий от направления смещения деталей, их материала, шероховатости, принятой технологии сборки и т.д.;- поправка, учитывающая смятие неровностей посадочных поверхностей деталей при сборке

1+(55/120)²

СD= ――――- +0,3=1,8

-(55/120)²

+(45/55)²= ----- -0,33 = 4,71

-(45/55)²

 

 (4)

 

при расчете принять, что Rz » 4×Ra ,k2- коэффициенты, учитывающие смятие неровностей=2*(0,2*4*0,63+ 0,6*4*1,25) =7,008 мкмпоправка, учитывающая различие температур сборки и работы, а также различие коэффициентов линейного расширения деталей=0 мкм- поправка, учитывающая деформацию деталей от действия центробежных сил (имеет значение только для крупных деталей с диаметрами порядка 500мм, большими массами и скоростями.)= 0 мкм= [6000*(1.8/200000+4,71/90000)/(3,14*0,17*45*55]+7,008=62мкм

Наибольший функциональный натяг определяется из условия обеспечения прочности сопрягаемых деталей по формуле

 

, (5)

 

где pдоп - меньшее из допускаемых давлений на посадочных поверхностях деталей, при котором отсутствует пластическая деформация;

- для детали типа отверстия,

- для детали типа вала; (6)

 

σТ - предел текучести материала деталей при растяжении.

Рдоп ≤ 0,58*800*[1-(55/120)²] = 367Мпа

Рдоп ≤ 0,58*200*[1-(45/55)²] = 38,4 Мпа

Рдоп = 38,4Мпа;F = 38,4*55*(1,8/200*10³ + 4,71/90*10³) = 129 мкм

Наибольший NmaxF и наименьший NminF функциональные (расчетные) натяги обеспечивают прочность деталей при их сборке и прочность соединения при эксплуатации. По значениям функциональных натягов определяются функциональный ТNF, конструкторский TNк и эксплуатационный TNэ допуски посадки:

 

ТNF= NmaxF - NminF, (7)к= ТNF - TNэ, (8)э=30% ТNF. (9)

 

ТNF =129- 62= 67мкм

ТNЭ = 0,3*67 = 20,1мкм= 67 -17,7 = 49,3 мкм

Так как TNк=TD+Td, то, в первом приближении, допуск отверстия

 

 (10)

= 0,5*49,3 = 24,65 мкм

Этот допуск отверстия получен в предположении, что отверстие и вал данного соединения изготовляются по одному квалитету. При подборе посадки допуск отверстия может быть несколько изменен, так как в посадках, рекомендованных ГОСТ 25347-82, отверстие и вал могут изготавливаться по разным квалитетам. Однако в любом случае допуск посадки не должен значительно отличаться от рассчитанного допуска посадки.

По величине допуска отверстия и его номинальному диаметру выбирается квалитет отверстия по табл. 1.8 [2] (ГОСТ 25346-82) и подбирается посадка по табл. 1.49 [2] (ГОСТ 25347-82) из числа рекомендованных.

Выбираем по табл 1.8 [2] 7 квалитет.

По табл 1.49 [2] выбираем посадку ( единственная, которую можно выбрать из таблицы по полученным значениям натягов).

H7/u7= 117мкм, Nmin = 57мкм,

Она должна обеспечивать запас прочности деталей при сборке Nзс:

зс = NmaxF - Nmax, (11)

 

запас прочности соединения при эксплуатации Nзэ:

зэ= Nmin - NminF (12)

 

и удовлетворяющая условиям: 1) Nзэ> Nзс 2) Nзэ ® maxзс =129-117 = 12мкм,зэ = 57-62 = -15 мкм.

Условие (1) не выполняется следовательно посадку выбираем по стандартным полям допусков выбираем посадку 55H7/v6

ES = +30мкм EI = 0 мкм= +121 мкм ei = +102 мкм = 121-0=121 мкм, Nmin = 102-30=72 мкмзс = 129-121 = 8мкм, Nзэ = 72-62 = 10мкм

Оба условия выполняются, следовательно, оставляем посадку 55H7/v6