Образец курсовой работы по МСиС
.doc
Министерство сельского хозяйства РФ
ФГБОУ ВПО
«Ярославская государственная сельскохозяйственная академия»
Инженерный факультет
Кафедра «Технический сервис»
Взаимозаменяемость деталей и размерные цепи
Курсовая работа
по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»
Разработал: студент гр. И-33
Макурин Борис Игоревич
«_____» _____________ 2012 г.
Проверил: ассистент
Вашурина М.А.
Ярославль, 2011
Содержание
-
Введение………………………………………………………………….1
-
Задание 1 Расчет и выбор посадок для гладких цилиндрических соединений……………………………………………………………….2-6
-
Задание 2 Расчет количества групп деталей для селективной сборки соединения требуемой точности…………………………………..........7-10
-
Задание 3 Расчет и выбор полей допусков для деталей, сопрягаемых с подшипниками качения…………………………………………………11-14
-
Задание 4 Выбор допусков и посадок шпоночных соединений……...15-18
-
Задание 5 Допуски и посадки шлицевых соединений………………...19-22
-
Задание 6 Расчет допусков размеров, входящих в заданную размерную цепь………………………………………………………………………..23-26
-
Заключение……………………………………………………………….27
-
Литература………………………………………………………………..28
Введение
Современное производство машин и оборудования, приборов, их эксплуатация и ремонт основываются на использовании принципа взаимозаменяемости деталей, сборочных единиц и агрегатов.
Взаимозаменяемость – это свойство деталей, сборочных единиц и агрегатов занимать свои места в машине без каких либо дополнительных операций в соответствии с заданными техническими условиями.
Следовательно, эти детали, сборочные единицы и агрегаты должны соответствовать каким-то правилам, нормам, т.е. быть стандартизированы.
Внедрение систем общетехнических стандартов (ЕСКД, ЕСТП, ЕСТПП, ЕСДП и др.) и контроль за соблюдением требований стандартов в производстве – важнейший рычаг повышения качества продукции.
Эксплутационные показатели механизмов и машин (долговечность, надежность, точность и т.д.) в значительной мере зависят от правильности выбора посадок, допусков формы и расположения, шероховатости поверхностей у отдельных деталей.
В собранном изделии детали связаны друг с другом и отклонения размеров, формы и расположения осей или поверхностей одной из деталей вызывают отклонения у других. Эти отклонения, суммируясь, приводят к повышенному и неравномерному изнашиванию деталей, снижает точность работы подвижных соединений, вызывают интенсивный износ, очаги задиров, неравномерное распределение напряжений в неподвижных сопряжениях.
Взаимозаменяемость деталей, сборочных единиц и агрегатов основывается на Единой Системе Допусков и Посадок (ЕСДП) по ГОСТ 25346-89.
Задание 1
Расчет и выбор посадок
для гладких цилиндрических соединений
Исходные данные
-
Номинальный размер: Ø110.
-
Значения расчетных натягов: Np(max)=92 мкм, Np(min)=33 мкм.
-
Система полей допусков: сh.
Выполнение задания
-
Определяем допуск натяга:
TNр = Np(max) - Np(min) = 92-33 = 59 мкм,
Число единиц допуска по формуле:
аср. = ,
где TN – допуск натяга;
i – единица допуска для заданного размера (определяется по таблице X приложения);
-
Квалитет определяем по таблице XI приложения: IT6 – квалитет шестой.
-
Определяем допуск размера отверстия и вала по таблице I:
TD = Td = 22 мкм.
-
Определяем шероховатость деталей соединения по формуле:
RzD ≤ 0,125TD, Rzd≤ 0,125Td
RZD = Rzd = 0,125 ∙ 22 = 2,75 мкм.
Предельные технологические натяги:
NT(max) = Np(max) + 1,4(RzD + Rzd);
NT(min) = Np(min) + 1,4(Rzd + Rzd),
где Nр(max) ,Nр(min) – расчетные предельные натяги;
RzD – величина шероховатости отверстия;
Rzd – величина шероховатости вала.
NT(max) = 92 + 1,4(2,75 + 2,75) = 99,7мкм
NT(min) = 33+ 1,4(2,75 + 2,75) = 40,7мкм.
5 Определяем квалитеты отверстия и вала по таблице приложения I, соблюдая условие:
TD + Td ≤ TN;
отверстие – шестой квалитет TD = 22 мкм;
вал – пятый квалитет Td = 15 мкм;
сумма допусков TD + Td = 22+15 = 37 мкм.
Назначаем стандартную посадку:
По таблице приложения III выбираем основное отклонение по условиям:
в системе отверстия (ch):
;
ES ≥ 40,7 + 15;
ES ≥55,7.
ES = -72 мкм;
что соответствует посадке «S»;
EI = ES - Td = -72 - 15 = -87 мкм.
Записываем выбранную посадку:
Ø110 .
Проверяем соблюдение условия:
Nc(min) ≥ NT(min); Nc(max) ≤ NT(max);
Nc(max) = es - EI = 0 + 87 = 87 мkм; 87 ≤ 99,7мkм;
Nc(min) = ei - ES = -15 + 72= 57 мkм; 57 ≥ 40,7мkм.
Условие соблюдается – посадка выбрана верно.
6 Уточняем шероховатость поверхности вала и отверстия:
Rzd = 0,125 · Td = 0,125 · 15 = 1,875 мкм;
RZD = 0,125 · TD = 0,125 · 22 = 2,75 мкм.
Выбираем стандартные значения Rzd и RZD по таблице 1.1:
Rzd = 1,6 мкм;
RZD = 3,2 мкм.
По таблице 1.2 назначаем завершающий технологический процесс, обеспечивающий требуемую точность и шероховатость:
Вал – наружное точение , тонкое.
Отверстие – развертывание.
7 Выбираем средства измерения для отверстия δ = 6 мкм (таблица IV приложения).
Соблюдая условие ±∆lim ≤ δ , по таблице V - индикатор типа ИЧ и ИТ с ценой деления 0,01 мм легкая стойка ±∆lim = 5 мкм , класс 3 .
Для вала - δ = 5 мкм - микрометр рычажный типа МР и МРИ с отсчетом
0,002 мм настроенный по концевым мерам 2го класса ± ∆lim = 5 мкм.
Результаты выбора заносим в таблицу 1.
8 Строим схему полей допусков соединения, которая представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Схема полей допусков соединения Ø110
9 Чертим эскизы соединения и его деталей, которые представлены на рисунке 1 приложения.
Таблица 1 – Выбор измерительных средств
Наименование детали, ее номинальный размер, поле допуска |
Величина допуска изделия IT, мм |
Допустимая погрешность измерения ±δ, мкм |
Предельные погрешности измерит. Средства Δlim мкм |
Наименование измерительных средств |
Концевые меры для настройки |
|
Разряд |
Класс |
|||||
Отверстие Ø110S6 |
0,022 |
6 |
6 |
- индикатор типа ИЧ и ИТ с ценой деления 0,01 мм с легкой стойкой |
- |
3 |
Вал Ø110h5 |
0,015 |
5 |
5 |
микрометр рычажный типа МР и МРИ с отсчетом 0,002 мм настроенный по концевым мерам 2го класса |
- |
- |
Задание 2
Расчет количества групп деталей для селективной сборки соединения требуемой точности
Исходные данные
1 Соединение технологическое, заданное номинальным размером и полями допусков деталей по возможностям изготовления: Ø140.
2 Точность соединения (эксплутационного), заданная групповым допуском посадки (зазора, натяга), требуемое по условиям функционирования соединения: TSЭКС. ГР. = 45 мкм (групповой допуск соединения – 45).
Выполнение задания
-
Определим значения допусков, предельных размеров вала и отверстия по таблице I:
Система отверстия (cH):
TD = 160 мкм;
EI = 260 (выбираем по таблице II приложения );
ES = EI + TD = 160+260= 420 мкм.
Система вала (ch):
Td = TD=160 мкм;
es = 0 мкм ;
ei = es - Td = 0-160= -160 мкм.
Посадка Ø140 .
-
Определим значения предельных технологических зазоров в заданном соединении:
ST(max) = Dmax - dmin = ES – ei = 420 – (-160)= 580мкм;
ST(min) = dmax - Dmin = EI – es = 260-0 = 260 мкм
Определим допуск посадки
TSтех = Smax - Smin= 580-260= 320 мкм.
3 Определим число групп вала и отверстия для обеспечения заданной точности соединения:
nГР = = = 7,1 ,
где TSТЕХ – допуск посадки по возможностям изготовления;
TNЭКС. ГР. – групповой допуск посадки по требованиям эксплуатации.
Принимаем nГР = 8.
Групповой допуск вала и отверстия, т.к. номинальный размер и квалитет одинаковые, определяем по формуле:
TDГР = ; TdГР = ;
TD = Td = 160мкм;
TDГР = TdГР = = 20 мкм.
4 Вычертим схему полей допусков соединения Ø140 , разделив поля допусков отверстия и вала на требуемое число групп и пронумеровав групповые поля допусков. Схема представлена на рисунке 2.
Здесь рисунок
Рисунок 2 – Схема полей допусков соединения Ø140 , детали которого рассортированы на 8 размерных групп
5 Составим карту сортировщика, указав в ней предельные размеры валов и отверстий в каждой размерной группе.
Таблица 2 – Карта сортировщика
Номер размерной группы |
Размеры деталей, мм |
||
Отверстие |
Вал |
||
1 |
от |
140,26 |
139,84 |
до |
140,28 |
139,86 |
|
2 |
свыше |
140,28 |
139,86 |
до |
140,30 |
139,88 |
|
3 |
свыше |
140,30 |
139,88 |
до |
140,32 |
139,90 |
|
4 |
свыше |
140,32 |
139,90 |
до |
140,34 |
139,92 |
|
5 |
свыше |
140,34 |
139,92 |
до |
140,36 |
139,94 |
|
6 |
свыше |
140,36 |
139,94 |
до |
140,38 |
139,96 |
|
7 |
свыше |
140,38 |
139,96 |
до |
140,40 |
139,98 |
|
8 |
свыше |
140,40 |
139,98 |
до |
140,42 |
140,00 |
6 В настоящее время для селективной сборки, как правило, используют посадки, в которых допуски отверстия и вала равны. В таком случае в различных размерных группах одной и той же посадки соответствующие предельные зазоры или натяги будут иметь одинаковые значения, т.е.
Smax1 = Smaxi = Smaxn.
Групповые зазоры равны: Smaxi = 0,42
Задание 3
Расчет и выбор полей допусков для деталей, сопрягаемых с подшипниками качения
Исходные данные
1 Номер подшипника качения: 316
2 Значение радиальной нагрузки на опоре подшипника: R = 8, 0 кН
3 Чертеж узла в котором используют подшипник качения: рисунок 15.
Выполнение задания
1 По таблице VI приложения методических указаний выбираем конструктивные размеры подшипника:
d = 80 мм, D = 170 мм, BK = 39 мм, r = 3,5 мм.
2 По чертежу узла с учетом условий его работы обоснуем характер нагрузки подшипника: перегрузка до 300%; сильные толчки и вибрации (статическая перегрузка); сильные удары и вибрации (динамическая).
3 Определим вид нагружения подшипника:
Внутреннее кольцо – циркуляционное нагружение;
Наружное кольцо – местное нагружение.
4 Посадку подшипников качения на вал и в корпус выбираем в зависимости от вида нагружения колец. При циркуляционном нагружении колец подшипников посадки на валы и в корпусы выбираем по значению интенсивности радиальной нагрузки на посадочной поверхности, которую определим по формуле:
PR = ,
где R – радиальная нагрузка на подшипник;
K1 – динамический коэффициент посадки, учитывающий характер нагрузки, K1 = 1,8;
K2 – коэффициент, учитывающий ослабление посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе, K2 = 1;
K3 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения радиальной нагрузки (R) между рядами тел качения в двухрядных подшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки (A) на опору; для однорядных подшипников K3 = 1;
ВР – рабочая ширина посадочного места,
ВР = (ВК - 2∙r) nп,
где nп – количество подшипников на одной опоре;
r – радиус скругления кромок колец подшипника.
ВР = (39 - 2∙3,5)2 = 64 мм;
PR = Н/мм.
5 Выберем посадки подшипника на вал и в корпус при циркуляционном нагружении по таблице 3.1:
Внутренние кольца d= 80 посадка js6
Ø80.
Выберем посадку на кольцо с нагруженным диаметром D=1, посадка K7
Ø170.
-
Определим отклонения колец подшипников:
Для посадки Ø80:
ES = 0; EI = -15 мкм (находим по таблице VII);
Td= 19 мкм ( по таблице 1) js= ± ei= -9,5 мкм es= +9,5 мкм
Для посадки Ø170
es= 0 мкм ei= -25 TD= 40 (по таблице I ) ES= -3 + Δ, Δ= 15
ES= -3+15 = 12 мкм EI= ES – TD = 12 – 40 = -28 мкм
Определяем предельные зазоры:
Smax = ES –ei = 12 –(-25) = 37 мкм;
Smin = EI – es = -28 – 0 = -28.
Nmax= es – EI = 0-(- 28) = 28 мкм
Определяем предельные натяги:
Nmax = es – EI =9,5 – (- 15) = 24,5 мкм;
Nmin = ei – ES = -9,5 – 0 = -9,5 мкм.
Nmax = ES – ei = 0 – (-9,5) = 9,5 мкм
-
Для соединений „корпус-подшипник” и „подшипник-вал” построим схемы полей допусков. Схемы представлены на рисунке 3.
Рисунок 3 – Схемы полей допусков подшипникового соединения
-
Вычертим эскизы подшипникового узла и деталей, сопрягаемых с подшипником, указав на них посадки соединений и размеры деталей. Эскизы представлены на рисунке 4.
Рисунок 4. –Эскизы подшипникового узла и его деталей – корпуса и вала.
Задание 4
Выбор допусков и посадок шпоночных соединений
Исходные данные
1 Диаметр вала d мм: d = 32 мм.
2 Конструкция шпонки:Сегментная.
3 Вид соединения: нормальное.
4 Условия работы: точное центрирование.
Выполнение задания
-
Выберем номинальные размеры шпоночного соединения с сегментными шпонками по ГОСТ24071-80: для d = 32 мм: ширина сегментной шпонки
b = 8 мм, высота h = 11 мм, глубина паза на валу t1 = 8 мм, глубина паза во втулке t2 = 3,3 мм, пределы интервала длины шпонки l = 20…120 мм D=28 мм.
2 Выберем поля допусков деталей шпоночного соединения по ширине шпонки по таблице 4.1. При нормальном виде соединения на ширину шпонки выбираем поле допуска h9, на ширину паза вала – N9, на ширину паза втулки – Js9 (в сопряжениях „шпонка – паз вала и паз втулки”).
3 Выберем поля допусков шпоночного соединения по номинальному размеру «вал – втулка» по таблице 4.2 в зависимости от условий работы. При точном центрировании втулки на валу выбираем поля допусков по размеру 32 для втулки H6, для вала m6:
Ø 32
4 Выполняем схему шпоночного соединения (рисунок 4).
Рисунок 4 – Схема полей допусков шпоночного соединения по ширине шпонки
5 Подсчитываем все размерные характеристики деталей шпоночного соединения и все данные представляем в виде таблицы 3.
Таблица 3 – Размерные характеристики деталей шпоночного соединения
Наименование размера |
Номинальный размер, мм |
Поле допуска |
Допуск размера Т, мм |
Предельные отклонения, мм |
Предельные размеры, мм |
||
верхнее |
нижнее |
max |
min |
||||
Ширина паза вала Ширина паза втулки Ширина шпонки Глубина паза вала Глубина паза втулки Высота шпонки Диаметр втулки Диаметр вала Длина шпонки Длина паза вала Диаметр шпонки (для сегментных шпонок) |
8 8 8 8 3,3 11 32 32 60 60 28 |
N9 Js9 h9 Н12 Н12 h11 Н6 m6 h14 Н15 h12 |
0,036 0,036 0,036 0,150 0,120 0,110 0,016 0,016 0,74 1,2 0,210 |
0 +0,018 0 +0,15 +0,12 0 +0,016 +0,025 0 +1,2 0 |
-0,036 -0,018 -0,036 0 0 -0,11 0 +0,009 - 0,74 0 -0,210 |
8 8,018 8 8,15 3,42 11 32,016 32,025 60,0 61,2 28,0 |
7,964 7,982 7,964 8 3,3 10,89 32,0 32,009 59,26 60,0 27,79 |
6 Определяем предельные зазоры и натяги в соединениях „шпонка – паз вала”:
Smax = ES – ei = 0 – (- 36) = 36 мкм = 0,043 мм;
TD = 36 мкм (находим по таблице I); ES = 0 (по таблице II);
EI = ES - TD = 0 - 36 = - 36 мкм;
es = 0 (по таблице III); Td = 36 мкм (по таблице I);
еi = es - Td = 0 – 36 = - 36 мкм;
Nmax = es – EI = 0 – (- 36) = 36мкм = 0,036 мм;
„шпонка – паз втулки”:
TD = 36 мкм (находим по таблице I); ES = 18 мкм (по таблице II);
EI = 18мкм;
es = 0 (по таблице III); Td = 36 мкм (по таблице I);
еi = es - Td = 0 - 36 = - 36 мкм;
S max = ES – ei = 0,018 – (- 0,036) = 0,054 мм;
N max = es – EI = 0 – (-0,018) = 0,018 мм;
в соединении по диаметру „вал – втулка”:
TD = Td = 16 мкм (по таблице I); ES = EI + TD = 0 + 16 = 16 мкм;
еi = +9 мкм (по таблице III); es = Td + еi = 16 + 9 = 25 мкм;
Smax = ES – ei = 0,016 – 0,009 = 0,007 мм;
Smin = EI – es = 0 – 0,025 = - 0,025 мм, т.е. Nmax = 0,025 мм.
7 Вычерчиваем эскизы шпоночного соединения и его деталей, которые представляем в приложении (рисунок 3).
Задание 5
Допуски и посадки шлицевых соединений
Исходные данные
1 Условное обозначение прямобочного шлицевого соединения:
D – 10 х 102 х 112 х 16 .
Выполнение задания
1 Для шлицевого соединения D – 10 х 102 х 112 х 16 .:
Z = 10 - число шлицев;
D = 112 мм - наружный диаметр шлицевого вала;
d = 102 мм - внутренний диаметр шлицевого вала;
b =16 мм - ширина шлицев.
Центрирование прямобочного шлицевого соединения осуществлено по наружному диаметру, т.к условное обозначение заданного шлицевого соединения начинается с буквы D.
-
Установим значения основных отклонений, допусков размеров и вычертить схемы полей допусков центрирующих и нецентрирующих элементов шлицевого соединения. Схема представлена на рисунке 8 приложения.
Для нецентрирующего элемента: Ø16
TD = 27 мкм (находим по таблице I); EI = 16 мкм (по таблице II);
ES= TD + EI = 27 + 16 = 43 мкм;
es = -32 мкм (по таблице III); Td = 27 мкм (по таблице I);
еi = es - Td = -32 – 27 = -59 мкм.
Ø16
Для центрирующего элемента: Ø112