Определяем параметры вала

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Взаимозаменяемость и нормирование точности»

Нормирование показателей качества деталей машин

 

Студент группы И-СТ127б Ю.А.Лифинский

Ст.преподаватель Е.Е. Бриндукова

 

 

 

КУРСК 2013

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФГБОУ ВПО «КУРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ

АКАДЕМИЯ ИМЕНИ ПРОФЕССОРА И.И. ИВАНОВА»

Кафедра «Стандартизация и оборудование

Перерабатывающих производств»

ЗАДАНИЕ

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ:

«ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ И

НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ»

Студента __2___ курса ___7_____группы инженерного факультета

_______________Лифинского Юрия Алексеевича_______________

(Фамилия, Имя, Отчество студента)

Вариант № __8__

Рассчитать параметры посадок гладких цилиндрических соединений: верхнее и нижнее отклонения вала и отверстия, предельные размеры и допуски деталей, характеристики посадки

Посадка с зазором:50

Переходная посадка: 60

Рассчитать и выбрать посадку с натягом, определить ее параметры

Материалы деталей:Сталь 40Бр.Анж -11-6-6

Крутящий момент:М_кр =1650 Нм.

3 Рассчитать и выбрать посадки для подшипника качения № 211

Перегрузка до 300% Радиальная нагрузка:F_R =3 кН

Выбрать посадки шпоночного соединения и рассчитать их параметры

Диаметр вала:d=33 мм.Тип шпонки:призматическая

Условия работы: _______большие нагрузки_______ ___

Вид соединения: ________свободное__________________

5 Выбрать посадки шлицевого соединения и рассчитать их параметры

Ширина шлица:b=3 ммСерия соединения:____средняя___________

Вид центрирования:_d_ Точность центрирования: __невысокая____

Вид соединения: __________неподвижное___________________

Срок представления к защите: «13» Декабря2013г.

Руководитель курсовой работы _______________Е.Е. Бриндукова

Задание принято к исполнению«» 2013г.

________________

подпись студента

ЗАДАНИЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ:

«Взаимозаменяемость и нормирование точности»

Объем графической части составляет2 листа формата А3

1 Лист:Схемы полей допусков гладких соединений п

Необходимо изобразить схемы полей допусков для посадок гладких цилиндрических соединений (посадка с зазором, посадка с натягом, переходная посадка) – по данным решения заданий 1 и 2, а также изобразить наружное и внутреннее кольца подшипника со схемами полей допусков для их посадок – по данным решения задания 3. Для каждого соединения необходимо указать: номинальный диаметр, предельные отклонения обеих деталей, наибольший и наименьший предельные размеры, допуски деталей, характеристики посадки.

2 Лист:Схемы полей допусков стандартных соединений п

Необходимо изобразить шпоночное соединение (сопряжение деталей) и шлицевое соединение (сопряжение деталей), с указанием всех необходимых размеров с их отклонениями, а также выбранных и рассчитанных посадок – по данным решения заданий 4 и 5. Также необходимо изобразить схемы полей допусков для посадок: шпонка-вал, шпонка-втулка, внутренний диаметр шлицевого соединения, наружный диаметр шлицевого соединения и ширина шлица, – с указанием номинального размера, предельных отклонений обеих деталей, наибольшего и наименьшего предельного размера, допусков деталей и характеристик посадок.

Примечание. Сопряжения деталей и поля допусков должны быть выполнены в масштабе.

Аннотация

 

Нормирование показателей качества деталей машин

Пояснительная записка объемом 27 листов, 11 графических материалов, приложения отсутствуют.

В данной курсовой работе на тему «Нормирование показателей качества деталей машин» выполнено: расчет посадок с зазором и переходной, выбор и расчет посадок с натягом, выбор и расчет посадок колец подшипников качения, выбор и расчет посадок шпоночного и шлицевого соединений.

 

Abstract

 

Rationing of indicators of quality of details of cars

Explanatory note in volume of 27 sheets, 11 graphic materials, no application.

In this term paper on a subject «Rationing of indicators of quality of details of cars» it is executed: calculation of landings with a gap and transitional, a choice and calculation of landings with a tightness, a choice and calculation of landings of rings of bearings of a kacheniye, a choice and calculation of landings of shponochny and shlitsevy connections.

Содержание

 

Введение...................................................................................................... 6 1 Расчет параметров посадок с зазором................................................... 7 2 Расчет параметров переходных посадок................................................................... 10 3 Выбор и расчет посадки с натягом............................................................................. 13 4 Выбор и расчет параметров подшипников качения........................... 19 5 Выбор и расчет посадок шпоночного соединения................................................. 24 6 Выбор и расчет параметров шлицевого соединения.............................................. 29 Заключение......................................................................................................................... 35 Список использованных источников............................................................................. 36

Введение

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КГСХА.2.13.221700.62

Разраб.

Лифинский Ю.А

Провер.

Бриндукова Е.Е.

Реценз.

Н. Контр.

Ковалёв С.В.

Утверд.

Введение

Лит.

Листов

Кафедра СиОПП СТ127б

Точность большинства изделий машиностроения является важнейшей характеристикой их качества. Современные мощные и высокоскоростные машины не могут функционировать при недостаточной точности деталей и их сборки. Вследствие неточности технического оборудования, погрешностей и износа инструмента и приспособлений силовой , температурной деформации технологической системы, а так же из- за ошибок рабочего и других причин действующего значения геометрических, механических и других параметров деталей и изделий. Могут отличаться от расчетных (заданных), то есть могут иметь погрешность. Обеспечение качества деталей необходимо для создания работоспособных и конкурентно-способных машин. Точность сборки призвана обеспечивать соответствие действительных значений, параметров изделия значениям, заданных в технической документации. В связи с чем возникает необходимость нормирования показателей точности деталей машин.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КГСХА.2.13.221700.62

Разраб.

Лифинский Ю.А

Провер.

Бриндукова Е.Е.

Реценз.

Н. Контр.

Ковалёв С.В.

Утверд.

1 Расчет параметров посадок с зазором

Лит.

Листов

Кафедра СиОПП СТ127б

1 Расчет параметров посадок с зазорами

Исходные данные:

D=d=50

ES=0.046

EI=0

es=0.1

ei=0.146

Решение:

Посадка с зазором – посадка, при которой всегда образуется зазор в соединении, т.е. наимень­ший предельный размер отверстия больше наибольшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала. К посадкам с зазором относятся также посадки, в которых нижняя граница поля допуска отверстия совпадает с верхней границей поля допуска вала.

Посадки с зазором предназначены для подвижных и неподвижных соединений. В подвижных соединениях зазор служит для обеспечения свободы перемещения деталей относительно друг друга, размещения слоя смазки, компенсации температурных деформаций, компенсации отклонений формы и расположения поверхностей и т.д. В неподвижных соединениях зазор обеспечивает сборку деталей, а неподвижность достигается дополнительным креплением шпонками, болтами, штифтами и т.д. Выбор посадки для неподвижного соединения производится таким образом, чтобы наименьший зазор обеспечивал компенсацию отклонений формы и расположения сопрягаемых поверхностей, если они не ограничиваются полями допусков размеров этих поверхностей.

Рисунок 1.1- Схема полей и допусков посадки с зазоров

1) Определяем параметры отверстия

Наибольший предельный размер отверстия D_max

D_max = D + ES=50+0.046=50.046

Наименьший предельный размер отверстия D_min:

D_min= D + EI=50+0=50

Определяем допуск отверстия TD:

TD = D_max – D_min=0.046-0=0.046

Определяем координату середины поля допуска отверстия E_c:

E_c= , =0.023

Определяем средний диаметр отверстия D_m:

D_m = D + E_c,= 50+0.023=50.023

Определяем параметры вала

Наибольший предельный размер вала d_max:

d_max = d + es= 50-0.1=49.9

Наименьший предельный размер вала d_min:

d_min= d + ei=50-0.146=49.854

Определяем допуск вала Td:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КГСХА.2.13.221700.62

Td = d_max – d_min=-0.1+0.146=0.046

Определяем координату середины поля допуска вала е_c:

е_c = ,=-0.123

Определяем средний диаметр вала d_m:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КГСХА.2.13.221700.62

d_m = d + e_c=50-0.123=49.877

2) Определяем основные характеристики посадки

Наибольший зазор S_max:

S_max= D_max - d_min=50.046-49.854=0.192

Наименьший зазор S_min:

S_min= D_min - d_max=49.9-50=-0.1

Средний зазор S_m:

S_m = (S_max + S_min)/2=(0.192-0.1)/2=0.046

Допуск посадки TS:

TS = S_max - S_min=0.192+0.1=0.292

TS = TD + Td=0.046+0.046=0.092

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КГСХА.2.13.221700.62

Разраб.

Лифинский Ю.А

Провер.

Бриндукова Е.Е

Реценз.

Н. Контр.

Ковалёв С.В.

Утверд.

2 Расчет параметров переходных посадок

Лит.

Листов

Кафедра СиОПП СТ127б

2 Расчет параметров переходных посадок

 

Исходные данные:

D=d=60

ES=0.015

EI=0.015

es=0

ei=0.019

Решение:

Переходная посадка – посадка, при которой возможно получение, как зазора, так и натяга. В этом случае поле допусков отверстия и вала перекрываются частично или полностью. В переходных посадках при наибольшем предельном размере вала и наименьшем предельном размере отверстия получается наибольший натяг, при наибольшем предельном размере отверстия и наименьшем предельном размере вала – наибольший зазор. Переходные посадки предназначены для неподвижных, но разъемных соединений и обеспечивают хорошее центрирование соединяемых деталей. Натяги, получающиеся в переходных посадках, имеют относительно малую величину и обычно не требуют проверки деталей на прочность, за исключением некоторых тонкостенных деталей. Данные натяги не достаточны для передачи соединениям значительных крутящих моментов или усилий. Получение натяга без предварительной сортировки не гарантированно, поэтому посадки применяют с дополнительным креплением соединяемых деталей. Получаемые зазоры относительно малы, что предотвращает значительное смещение соединяемых деталей.

 

 

Поля допусков для переходных посадок образуют довольно плотный ряд и значительно перекрывают друг друга, что облегчает выбор посадок для соединений, чувствительных к изменению натягов и зазоров.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КГСХА.2.13.221700.62

Рисунок 2.1- Схема полей и допусков переходных посадок.

1) Определяем параметры отверстия

Наибольший предельный размер отверстия D_max

D_max = D + ES=60+0.015=60.015

Наименьший предельный размер отверстия D_min:

D_min= D + EI=60-0.015=59.985

Определяем допуск отверстия TD:

TD = D_max – D_min=60.015-59.985=0.03

Определяем координату середины поля допуска отверстияE_c:

E_c= , =0

Определяем средний диаметр отверстия D_m:

D_m = D + E_c,= 60

2) Определяем параметры вала

Наибольший предельный размер вала d_max:

d_max = d + es= 60+0=60

Наименьший предельный размер вала d_min:

d_min= d + ei=60-0.019=59.981

Определяем допуск вала Td:

Td = d_max – d_min=60-59.981=0.019

Определяем координату середины поля допуска вала е_c:

е_c = ,=-0.0095

Определяем средний диаметр вала d_m:

d_m = d + e_c=60-0.0095=59.9905

3) Определяем основные характеристики посадки

N_min= d_min - D_max=59.981-60.015=-0.034

N_max= d_max - D_min=60-59.985=0.015

Средний зазор S_m:

N_m = (N_max + N_min)/2=(0.015-0.034)/2=0.0095

Допуск посадки TS:

TS = TD + Td=0.03+0.019=0.049

4) Расчет параметров посадки вероятностным методом:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КГСХА.2.13.221700.62

Предположим что размеры отверстия и вала распределены по нормальному закону со средним квадратическим отклонением, равным:

– для отверстия σ_D = TD/6

– для вала σ_d = Td/6

= =0.006

=-0,0095

= =-1,58

Ф(Z)=0,4452

PN=0,5-0,4452=0,0548

PS=0,5+0,4452=0,9452

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КГСХА.2.13.221700.62

Разраб.

Лифинский Ю.А

Провер.

Бриндукова Е.Е.

Реценз.

Н. Контр.

Ковалёв С.В.

Утверд.

3 выбор и расчет параметров посадки с натягом

Лит.

Листов

Кафедра СиОПП СТ127б

3 Рассчитать и выбрать посадки с натягом

Исходные данные:

материалы деталей: Сталь 40, Бр. АЖН-11-6-6

крутящий момент:

диаметр соединения

внутренний диаметр вала

наружный диаметр втулки

длина соединения

шероховатость вала

шероховатость отверстия втулки

Решение:

Посадка с натягом - посадка, при которой всегда образуется натяг в соединении, т.е. наиболь­ший предельный размер отверстия меньше наименьшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала. Посадки с натягом предназначены для неподвижных неразъемных или разбираемых при ремонте в отдельных случаях соединений деталей, в основном без дополнительного крепления винтами, штифтами и т.д. Неподвижность достигается за счет напряжений, возникающих в материале сопрягаемых деталей вследствие действия деформаций их контактных поверхностей. В большинстве случаев посадки с натягом вызывают упругие деформации контактных поверхностей, но в ряде посадок при больших натягах или в соединениях деталей, изготовленных из легких сплавов и пластмасс, возникают упруго-пластические деформации.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КГСХА.2.13.221700.62

В отличии от других способов обеспечения неподвижности деталей посадки с натягом при передаче нагрузок позволяют упростить конструкцию и сборку деталей и обеспечивают высокую степень их центрирования.

Предельные значения наименьшего и наибольшего натягов должны удовлетворять следующим условиям:

- при наименьшем натяге должна обеспечиваться прочность соединения. Это условие выполняется, если М_кр=М_тр, где М_кр – наибольший крутящий момент, прикладываемый к одной детали, М_тр – момент трения, зависящий от натяга, размеров соединяемых деталей, шероховатости поверхностей и других факторов;

- при наибольшем натяге наибольшее напряжение, возникающее в материалах деталей, не должно превышать допускаемого значения.

1) Определяем величину удельного эксплуатационного давления на поверхности контакта

где - крутящий момент,

- номинальная площадь контакта соединяемых деталей

- коэффициент трения (сцепления) при продольном смещении деталей (сталь-бронза)

- длина соединения, м

2) Определяем значение минимального расчетного натяга

где и - модули упругости материалов вала и отверстия

и - коэффициенты, определяемые по формулам:

где и - коэффициенты Пуассона

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КГСХА.2.13.221700.62

3) Определяем предельные допустимые удельные контактные давления на поверхностях втулки и вала:

где и - предел текучести материалов сопрягаемых отверстия и вала

При максимальном расчетном натяге не должна разрушаться ни одна из деталей соединения и на поверхностях контакта не должно быть пластической деформации.

4) Определяем максимальный предельный натяг

5) Поправка на смятие микронеровностей

В процессе запрессовки, микронеровности на контактных поверхностях деталей сминаются, и в соединении получается меньший натяг, что уменьшает прочность соединения.Величина смятия микронеровностей зависит от их высоты, метода и условий сборки соединения (без смазки или со смазкой) механических свойств материала деталей и определяется по формулам:

- для материалов с различными механическими свойствами

где , – коэффициенты, учитывающие величину смятия неровностей отверстия втулки и вала; и – высота неровностей поверхностей вала и отверстия.

6) Значения натягов при выборе посадок

7) Выбор посадки

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КГСХА.2.13.221700.62

По ГОСТ 25347 – 82 выбираем посадку

Æ55H8/z8

Рисунок 3.1- Схема полей и допусков посадки с натягом

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КГСХА.2.13.221700.62

Определяем параметры отверстия

Наибольший предельный размер отверстия D_max

D_max = D + ES = 55 + 0,046 = 55,046мм

Наименьший предельный размер отверстия D_min:

D_min= D + EI = 55 + 0 = 55 мм

Определяем допуск отверстия TD:

TD = D_max – D_min = 55,046 - 55 = 0,046мм

Определяем координату середины поля допуска отверстияE_c:

Определяем средний диаметр отверстия D_m:

 

Определяем параметры вала

Наибольший предельный размер вала d_max:

d_max = d + es = 55 + 0,218 = 55,218мм

Наименьший предельный размер вала d_min:

d_min= d + ei = 55 + 0,172 = 55,172 мм

Определяем допуск вала Td:

Td = d_max – d_min = 55,218–55,172 = 0,046 мм

Определяем координату середины поля допуска вала е_c:

Определяем средний диаметр вала d_m:

d_m = d + e_c = 55 + 0,195 = 55,195 мм

Наибольший натяг N_max:

N_max= d_max - D_min = 55,218 - 55 = 0,218мм

 

Наименьший натяг N_min:

N_min= d_min - D_max = 55,172–55,046 = 0,126мм

Средний натяг N_m:

N_m = (N_max + N_min)/2 = (0,218+0,126)/2 = 0,172мм

Допуск посадки TN:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КГСХА.2.13.221700.62

TN = N_max - N_min = 0,218-0,126 = 0,092мм

 

условия выполняются

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КГСХА.2.13.221700.62

Разраб.

Лифинский Ю.А

Провер.

Бриндукова Е.Е.

Реценз.

Н. Контр.

Ковалёв С.В.

Утверд.

4 выбор и расчет посадок подшипников качения

Лит.

Листов

Кафедра СиОПП СТ127б

4 Рассчитать и выбрать посадки для подшипника качения №211

Исходные данные:

Подшипник 211

Перегрузка до 300%

Радиальная нагрузка

Решение:

Подшипник качения-опора вращающейся части механизма или машины, работающая в условиях преобладающего трения качения.По форме тел качения подшипники качения могут быть шариковыми и роликовыми с различной формой роликов.Подшипники качения обладают полной внешней взаимозаменяемостью по присоединительным размерам внутреннегоd и наружногоD диаметра, что позволяет быстро монтировать и заменять изношенные подшипники качения при сохранении их хорошего качества; и неполной внутренней между телами качения и кольцами. Класс точности подшипника выбирают исходя из требований, предъявляемых к точности вращения и условиям работы механизма.Для большинства механизмов общего назначения применяют подшипники класса точности 0. Подшипник качения воспринимает радиальную нагрузку R. Поскольку внутреннее кольцо вращается относительно нагрузки, то оно воспринимает циркуляционное нагружение. Наружное кольцо не вращается относительно нагрузки, поэтому оно воспринимает местное нагружение.

Для подшипника 211 находим посадочные размеры по ГОСТ 8338-75

- диаметр наружного кольца D=100 мм

- диаметр внутреннего кольца d=55 мм

- ширина колец подшипника B=21 мм

 

- ширина монтажной фаски внутреннего или наружного колец подшипника r=2,5 мм

1) Определяем параметры посадки внутреннего кольца подшипника на вал

Определяем интенсивность нагрузки:

где – радиальная нагрузка на опору

– динамический коэффициент, зависящий от характера нагрузки.

для перегрузок до 300% K₁=1,8

– коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КГСХА.2.13.221700.62

– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения радиальной нагрузки между рядами роликов в двухрядных конических ролико-подшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки на опору

– рабочая ширина посадочного места

Выбираем посадку подшипника с учетом его внутреннего диаметра (55 мм), класса точности подшипника (0 класс) и интенсивности нагружения (337,5 Н/мм) – k6

55L0/k6

4.2-Схема полей и допусков подшипников качения.