Практические расчёты посадок, размерных цепей, калибров в машиностроении

                                            TOC o "1-3"

Введение.-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830047 h 2

Задание 1.-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830048 h 3

1.1 Характеристика и расчёт посадки Æ 140 H7/s6.----------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830049 h 3

1.2 Характеристика и расчёт посадки Æ 140 U8/h7.----------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830050 h 3

1.3 Характеристика и расчёт посадки Æ 140 F9/h8.----------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830051 h 4

Задание 2.-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830052 h 6

2.1 Определение размеров калибров-пробок для контроля отверстия диаметром D=140 мм с полем допуска H7.   PAGEREF _Toc469830053 h 6

2.1.1 Выбор пробок для контроля отверстия 140 H7.---------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830054 h 6

2.1.2 Технические требования по ГОСТ 2015-84:----------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830055 h 7

2.2 Определение размеров калибров-скоб для контроля вала диаметром d=140 мм с полем допуска s6.     PAGEREF _Toc469830056 h 7

2.2.1 Вычисление размеров контрольных калибров.------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830057 h 7

2.2.2 Выбор скобы для контроля вала 140 s6.--------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830058 h 8

2.2.3 Технические требования по ГОСТ 2015-84:----------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830059 h 8

Задание 3.-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830060 h 9

3.1 Выбор измерительного средства для контроля вала Æ 15 s6.--------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830061 h 9

3.2 Выбор измерительного средства для контроля отверстия Æ 55 H8.------------------------------------------ PAGEREF _Toc469830062 h 9

3.3 Выбор измерительного средства для контроля длины вала 80 f9.------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830063 h 9

Задание 4.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830064 h 11

4.1 Определение размеров подшипника.------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830065 h 11

4.2 Расчёт величины интенсивности радиальной нагрузки.------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830066 h 11

4.3 Уточнённый расчёт для циркуляционно нагруженного внешнего кольца.--------------------------- PAGEREF _Toc469830067 h 11

4.4 Выбор стандартной посадки.------------------------------------------------------------------------------------------------ PAGEREF _Toc469830068 h 11

4.5 Проверка.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830069 h 12

4.6 Шероховатость поверхностей.---------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830070 h 12

4.7 Допуск цилиндричности присоединяемых поверхностей.---------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830071 h 12

Задание 5.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830072 h 13

5.1 Определение шага резьбы.----------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830073 h 13

5.2 Расчёт исполнительных размеров калибров-пробок для контроля резьбы гайки М2-6Н.--------- PAGEREF _Toc469830074 h 13

5.2.1 Размеры пробки-вставки.--------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830075 h 14

5.2.2 Маркировка пробок.----------------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830076 h 14

5.3 Расчёт исполнительных размеров калибров-колец для контроля резьбы болта М2-6g.----------- PAGEREF _Toc469830077 h 15

5.3.1 Размеры кольца.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830078 h 15

5.3.2 Маркировка колец.------------------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830079 h 16

Задание 6.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830080 h 17

6.1 Задание способа центрирования.------------------------------------------------------------------------------------------ PAGEREF _Toc469830081 h 17

6.2 Определение отклонений.------------------------------------------------------------------------------------------------------ PAGEREF _Toc469830082 h 17

Задание 7.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830083 h 18

7.1 Составление размерной цепи и таблицы исходных данных.------------------------------------------------ PAGEREF _Toc469830084 h 18

7.2 Составление уравнения номинальных размеров и определение А_D.------------------------------------- PAGEREF _Toc469830085 h 18

7.3 Схема размерной цепи.--------------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830086 h 18

7.3 Таблица исходных данных.-------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830087 h 19

7.4 Первый метод.----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830088 h 19

7.4.1 Определение допуска замыкающего размера.------------------------------------------------------------------------ PAGEREF _Toc469830089 h 19

7.4.2 Определение верхнего и нижнего предельного отклонения замыкающего размера.-------------------- PAGEREF _Toc469830090 h 19

7.5 Второй метод.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ PAGEREF _Toc469830091 h 20

7.5.1 Расчёт T’_AD.----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830092 h 20

7.5.2 Графическая проверка.------------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830093 h 20

Список литературы:---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- PAGEREF _Toc469830094 h 21

Введение.

В машиностроении созданы и освоены новые системы современных, надёжных и эффективных машин для комплексной автоматизации производства, что позволило выпускать продукцию высокого качества с наименьшими затратами труда; увеличился выпуск автоматических линий, новых видов машин, приборов, аппаратов, отвечающих современным требованиям. Непрерывно совершенствуются конструкции машин и других изделий, технология, средства их производства и контроля, материалы; расширилась внутри- и межотраслевая специализация на основе унификации и стандартизации изделий, их агрегатов и деталей; шире используются методы комплексной и опережающей стандартизации; внедряются системы управления и аттестации качества продукции, система технологической подготовки производства. Увеличилась доля изделий высшей категории качества в общем объёме их производства.

Большое значение для развития машиностроения имеет организация производства машин и других изделий на основе взаимозаменяемости, создание и применение надёжных средств технических измерений и контроля.

Основной задачей данной курсовой работы является закрепление знаний, полученных в процессе изучения теоретического материала, развитие практических навыков в расчёте посадок, размерных цепей, калибров, выборе средств измерения, а также в работе со справочной литературой и стандартами.

Задание 1.

Построение схем допусков для трёх посадок.

Дано гладкое цилиндрическое сопряжение Æ 140 мм.

Выполнить расчёты для трёх посадок: H7/s6; U8/h7; F9/h8,

1.1 Характеристика и расчёт посадки Æ 140 H7/s6.

Данное сопряжение номинальным диаметром 140 мм выполнено в системе отверстия. Причём, отверстие по 7^-му квалитету, а вал – по 6^-му квалитету точности, т. е. посадка является комбинированной. По cтепени подвижности это посадка с умеренным гарантированным натягом.

Находим предельные отклонения по стандарту СТ СЭВ 144-75 (ГОСТ 25347-82):

Æ 140 H7/s6 = Æ 140

Верхнее отклонение отверстия ES=+0,063 мм, нижнее отклонение отверстия EI=0 мм, верхнее отклонение вала es=+0,117 мм, нижнее отклонение вала ei=+0,092 мм.

Определяем предельные размеры отверстия и вала по формулам:

D_max=140,000+0,040=140,040 мм;

d_max=140,000+0,117=140,117 мм;

D_min=140,000+0=140,000 мм;

d_min=140,000+0,092=140,092 мм.

В соответствии с положением СТ СЭВ 144-75 строим схему полей допусков рис. 1.1.

Находим наибольший и наименьший зазоры по формулам:

      или

S_max=D_max-d_min=çESú+êeiú=40-92=-52 мкм.

S_min=D_min-d_max=çEIú+êesú=0-117=-117 мкм.

Определяем допуск отверстия и допуск вала через предельные размеры:

         или через отклонение

T_D=ES-EI=40-0=40 мкм;

T_d=es-ei=117-92=25 мкм.

Проводим проверку правильности расчётов по величине допуска посадки T_Dd.

Определяем допуск посадки:

T_Dd=T_D+T_d=40+25=65 мкм.

Определяем допуск зазора:

T_S=S_max-S_min=-52+117=65 мкм.

Таким образом, T_Dd=T_s Þ 65=65, значит, расчёты выполнены правильно.

Сведения о применяемости посадки H7/s6:

H7/s6 – посадка средней точности. Её применяют для запрессовки втулок подшипников скольжения в корпуса и зубчатые колёса при тяжёлых и ударных нагрузках; для напрессовки зубчатых и червячных колёс на валы при тяжёлых условиях работы, а также бронзовых зубчатых венцов на чугунные центры.

1.2 Характеристика и расчёт посадки Æ 140 U8/h7.

Данное сопряжение номинальным диаметром 140 мм выполнено в системе вала. Причём, отверстие по 8^-му квалитету, а вал – по 7^-му квалитету точности, т. е. посадка является комбинированной. По степени подвижности это посадка с большим гарантированным натягом.

Находим предельные отклонения по стандарту СТ СЭВ 144-75 (ГОСТ 25347-82):

Æ 140 U8/h7 = Æ 140

Верхнее отклонение отверстия ES=-0,170 мм, нижнее отклонение отверстия EI=-0,233 мм, верхнее отклонение вала es=0 мм, нижнее отклонение вала ei=-0,040 мм.

Определяем предельные размеры отверстия и вала по формулам:

D_max=140,000-0,170=139,830 мм;

d_max=140,000-0=140,000 мм;

D_min=140,000-0,233=139,767 мм;

d_min=140,000-0,040=139,960 мм.

В соответствии с положением СТ СЭВ 144-75 строим схему полей допусков рис. 1.2.

Находим наибольший и наименьший зазоры по формулам:

      или

S_max=D_max-d_min=çESú+êeiú=-170-40=-210 мкм.

S_min=D_min-d_max=çEIú+êesú=-233+0=-233 мкм.

Определяем допуск отверстия и допуск вала через предельные размеры:

         или через отклонение

T_D=ES-EI=-170+233=63 мкм;

T_d=es-ei=0+40=40 мкм.

Проводим проверку правильности расчётов по величине допуска посадки T_Dd.

Определяем допуск посадки:

T_Dd=T_D+T_d=63-40=23 мкм.

Определяем допуск зазора:

T_S=S_max-S_min=-210+233=23 мкм.

Таким образом, T_Dd=T_s Þ 23=23, значит, расчёты выполнены правильно.

Сведения о применяемости посадки U8/h7:

U8/h7 – наиболее применяемая посадка группы посадок с большими гарантированными натягами. Их используют для напрессовки несъёмных полумуфт на концы валов, а также зубчатых бронзовых и стальных бандажей на чугунные  и стальные центры; для запрессовки коротких втулок в ступицы свободно вращающихся зубчатых колёс.

1.3 Характеристика и расчёт посадки Æ 140 F9/h8.

Данное сопряжение номинальным диаметром 140 мм выполнено в системе вала. Причём, отверстие по 9^-му квалитету, а вал – по 8^-му квалитету точности, т. е. посадка является комбинированной. По степени подвижности это посадка с умеренным гарантированным зазором.

Находим предельные отклонения по стандарту СТ СЭВ 144-75 (ГОСТ 25347-82):

Æ 140 F9/h8 = Æ 140

Верхнее отклонение отверстия ES=+0,143 мм, нижнее отклонение отверстия EI=+0,043 мм, верхнее отклонение вала es=0 мм, нижнее отклонение вала ei=-0,063 мм.

Определяем предельные размеры отверстия и вала по формулам:

D_max=140,000+0,143=140,143 мм;

d_max=140,000+0=140,000 мм;

D_min=140,000+0,043=140,043 мм;

d_min=140,000-0,063=139,937 мм.

В соответствии с положением СТ СЭВ 144-75 строим схему полей допусков рис. 1.3.

Находим наибольший и наименьший зазоры по формулам:

      или

S_max=D_max-d_min=140,143-139,937=206 мкм.

S_min=D_min-d_max=çEIú+êesú=43+0=43 мкм.

Определяем допуск отверстия и допуск вала через предельные размеры:

         или через отклонение:

T_D=ES-EI=143-43=100 мкм;

T_d=es-ei=0+63=63 мкм.

Проводим проверку правильности расчётов по величине допуска посадки T_Dd.

Определяем допуск посадки:

T_Dd=T_D+T_d=100+63=163 мкм.

Определяем допуск зазора:

T_S=S_max-S_min=206-43=163 мкм.

Таким образом, T_Dd=T_s Þ 163=163, значит, расчёты выполнены правильно.

Сведения о применяемости посадки F9/h8:

Посадку F9/h8 применяют, например, для подшипников скольжения двухопорных валов, работающих при значительной частоте вращения, а также для валов с широко разнесёнными опорами, для крупных, тяжело нагруженных машин; для длинных подшипников скольжения; для опор свободно вращающихся зубчатых колёс и других деталей при невысокой точности центрирования.

Задание 2.

Расчет исполнительных размеров калибров для посадки Æ 140 H7/s6.

2.1 Определение размеров калибров-пробок для контроля отверстия диаметром D=140 мм с полем допуска H7.

По ГОСТ 25347–82 находим предельные отклонения изделия: +40 мкм, 0 мкм. Наибольший и наименьший предельные размеры отверстия: D_max=140,040 мм; D_min=140,000 мм. Допуск T_D=0,040 мм. По табл. 1.3 [3] по СТ СЭВ 157–75 для квалитета 7 и интервала размеров 120–180 мм находим данные для расчёта размеров калибров: H=8 мкм; Z=6 мкм; Y=4 мкм, где H – допуск на изготовление пробки; Z – расстояние от минимального диаметра отверстия до середины поля допуска проходной стороны пробки; Y – граница износа, т.е. расстояние от минимального диаметра отверстия до выбраковочного диаметра калибра по износу. Схема расположения полей допусков пробки выполнена по ГОСТ 24853-81 [10] и приведена на рис. 2.1.

Исполнительный размер нового проходного калибра-пробки вычисляем по формуле:

ПР_max=(140,040+0,006+0,004)_-0,008=140,050 мм.

Размер калибра ПР, проставляемый на чертеже, 140,050_-0,008 мм рис. 2.1.

Наименьший размер изношенного проходного калибра-пробки вычисляем по формуле:

ПР_изнош=140,000-0,004=139,996 мм.

Если калибр ПР имеет указанный размер, его нужно изъять из эксплуатации.

Исполнительный размер непроходного нового калибра-пробки вычисляем по формуле:

НЕ_max=(140,040+0,004)_-0,008=140,036_-0,008 мм.

Размер калибра НЕ, проставляемый на чертеже, 140,036_-0,008 мм.

Вычисляем допуск на износ калибра при изготовлении в инструментальном цехе:

Т_изн=0,006-0,004+0,004=0,014 мм.

2.1.1 Выбор пробок для контроля отверстия 140 H7.

По СТ СЭВ 1919–79 выбираем вид пробки и в соответствии с ГОСТ 14807-69 [5] выбираем конструкцию калибров ПР и НЕ, и их основные размеры.

Для контроля минимального размера отверстия Æ 140 с полем допуска H7 выбрали пробку-вставку ПР с условным обозначением: Вставка 8140–0011/001 H7 ГОСТ 14820-69 рис. 2.2.

Размеры пробки-вставки: D_ном=140 мм; L=38 мм; l=30мм; l₁=25 мм; B=18 мм; l₂=56 мм; b=15 мм; d=12 мм (пред. откл. по H8); d₁=22 мм; r=3 мм; m=0,32 кг.

Для контроля максимального размера отверстия Æ 140 с полем допуска H7 выбрали пробку-вставку НЕ с условным обозначением: Вставка 8140–0061/001 H7 ГОСТ 14821-69 рис. 2.2.

Размеры пробки-вставки: D_ном=140 мм; L=33 мм; l=25мм; l₁=56 мм; B=18 мм; l₂=56 мм; b=15 мм; d=12 мм (пред. откл. по H8); d₁=22 мм; r=3 мм; m=0,34 кг.

Маркировка пробок по СТ СЭВ 648-77 дана в технических требованиях.

Шероховатость измерительных поверхностей выбираем по ГОСТ 2789-73: R_A=0,008 мм.

2.1.2 Технические требования по ГОСТ 2015-84:

1). Пробки-вставки должны быть выполнены из стали марки Х по ГОСТ 1950-73.

2). Измерительные поверхности входных и выходных фасок должны иметь хромовое износостойкое покрытие. Рекомендуемая толщина покрытия – 5¸10 мкм (Z+Y) по ГОСТ 24853-81.

3). Твёрдость измерительных поверхностей с хромовым покрытием: HRC 56¸64.

4). Маркировать:

4.1). Проходную пробку: 140 H7 ПР.

4.2). Непроходную пробку: 140 H7 НЕ.

2.2 Определение размеров калибров-скоб для контроля вала диаметром d=140 мм с полем допуска s6.

По ГОСТ 25347–82 находим предельные отклонения изделия: +117 мкм, +92 мкм. Наибольший и наименьший предельные размеры вала: d_max=140,117 мм; d_min=140,092 мм. Допуск T_d=0,025 мм. По табл. 1.3 [3] по СТ СЭВ 157–75 для квалитета 6 и интервала размеров 120–180 мм находим данные для расчёта размеров калибров, мкм: H₁=8 мкм; Z₁=6 мкм; Y₁=4 мкм, где H₁ – допуск на изготовление скобы; Z₁ – расстояние от максимального диаметра отверстия до середины поля допуска непроходной стороны пробки; Y₁ – граница износа, т.е. расстояние от максимального диаметра отверстия до выбраковочного диаметра калибра по износу. Схема расположения полей допусков скобы выполнена по ГОСТ 24853-81 [10] и приведена на рис. 2.3.

Исполнительный размер нового проходного калибра-скобы вычисляем по формуле:

ПР_min=(140,117-0,006-0,004)^+0.008=140,107^+0.008 мм.

Размер калибра ПР, проставляемый на чертеже, 140,107^+0,008 мм рис. 2.3.

Наибольший размер изношенного проходного калибра-скобы вычисляем по формуле:

ПР_изнош=140,117-0,004=140,113 мм.

Исполнительный размер непроходного калибра-скобы вычисляем по формуле:

НЕ_max=140,092-0,004=140,088 мм.

Размер калибра НЕ, проставляемый на чертеже, 140,088^+0,008 мм.

2.2.1 Вычисление размеров контрольных калибров.

Размеры контрольных калибров вычисляем по формуле:

H_p=3,5 мкм=0,0035 мм

К–ПР=(140,117-0,006+0,00175)_-0,0035=140,1245_-0,0035 мм

(размер калибра К–ПР, проставляемый на чертеже, 140,1245_-0,0035);

К–НЕ=140,092+0,00175=140,0935 мм

(размер калибра К–НЕ, проставляемый на чертеже, 140,0935_-0,0035);

К–И_max=(140,117+0,004+0,00175)_-0,0035=140,1225_-0,0035 мм

(размер калибра К–И, проставляемый на чертеже, 140,1225_-0,0035).

Вычисляем допуск на износ калибра при изготовлении в инструментальном цехе:

Т_изн=0,006-0,004+0,004=0,014 мм.

2.2.2 Выбор скобы для контроля вала 140 s6.

По ГОСТ Р50286-92 [8] выбираем конструкцию калибров ПР и НЕ, и их основные размеры.

Для контроля максимального размера вала Æ 140 с полем допуска s6 выбрали скобу листовую с условным обозначением: Скоба 8112–0211–14 s6 ГОСТ Р50226-92 рис 2.4.

Размеры скобы: А₁=69 мм; А₂=94 мм; d₁=36 мм; d₂=25 мм; r=80 мм; r₁=98 мм; h₁=35,0 мм; m=1,12 кг.

Маркировка скоб по СТ СЭВ 648-77 дана в технических требованиях.

Шероховатость измерительных поверхностей выбираем по ГОСТ 2789-73: R_A=0,008 мм.

2.2.3 Технические требования по ГОСТ 2015-84:

1). Скобы листовые изготавливают из стали марки У8А.

2). Покрытие нерабочих поверхностей – хим. окс. пр. м.1.

3). Твёрдость измерительных поверхностей: HRC 58¸64.

4). Маркировать: диаметр с типом посадки – 140 s6; пределы (верхний и нижний), и ПР, и НЕ.

Примечание: Ручка – накладка 8056-00182 выполнена по ГОСТ 18369-73. Размеры ручки: L=90 мм; H=25 мм; B=6 мм; m=0,035 кг.

Размеры Накладки 8056-0017/001 ГОСТ 18369-73 (2 шт.): L=90 мм; H=25 мм; h=10 мм; h₁=4 мм; B=6 мм; r=106 мм; A=65±0,25 мм; d=4,5 мм; d₁=7,7 мм; d₂=8 мм; S_ном.=7,0 мм; S_{пред.откл.} = мм3; m=0,016 кг.

Крепление ручки осуществляется Винтом М4´16.46.06 ГОСТ 1491-80 (2 шт.) и Гайкой М4.5.06 ГОСТ 5916-70 (2 шт.).

Задание 3.

Выбор универсальных измерительных средств для измерения: вала Æ 15 s6, отверстия Æ 55 H8, длины вала 80 f9. Тип производства – крупносерийный.

3.1 Выбор измерительного средства для контроля вала Æ 15 s6.

Если производство крупносерийное, то производим расчёт по табличной методике:

По табл. 3.7 (по СТ СЭВ 145–88) [2] определяем допуск вала: для d=15 мм в шестом квалитете находим IT6=T_d=11 мкм=0,011 мм.

Выбираем значение d по таб. 1.13 СТ СЭВ 303-76 [3]: в интервале размеров 10¸18 мм для шестого квалитета находим погрешность измерения: dd=3 мкм=0,003 мм.

По таб. 2 [9] выбираем средство измерения, учитывая вид и размер детали. При этом следя за выполнением условия: Dlim_таб£dd.

Для измерения размера d=15 мм выбрали головку измерительную рычажно–пружинную (миникатор) с ценой деления С=0,002 мм.

Контрольное приспособление включает в себя измерительную головку и стойку повышенной жёсткости, предельная погрешность которой Dlim_стойки=0,9 мкм, присоединительный размер - 28H8.

Рассчитываем предельную суммарную погрешность контрольного приспособления по формуле:

Dlim_å=[(2 мкм)²+(0,9 мкм)²]^0,5=±2,19 мкм.

3.2 Выбор измерительного средства для контроля отверстия Æ 55 H8.

Так как производство крупносерийное, то производим расчёт по табличной методике:

По табл. 3.7 (по СТ СЭВ 145–88) [2] определяем допуск отверстия: для D=55 мм в восьмом квалитете находим IT8=T_D=46 мкм=0,046 мм.

Выбираем значение d по таб. 1.13 СТ СЭВ 303-76 [3]: в интервале размеров 50¸80 мм для восьмого квалитета находим погрешность измерения: dD=12 мкм=0,012 мм.

По таб. 2 [9] выбираем средство измерения, учитывая вид и размер детали. При этом, следя за выполнением условия: Dlim_таб£dD.

Для измерения размера D=55 мм выбрали нутромер индикаторный с ценой деления С=0,01 мм (при работе в пределах одного оборота стрелки).

3.3 Выбор измерительного средства для контроля длины вала 80 f9.

Так как производство крупносерийное, то производим расчёт по табличной методике:

По табл. 3.7 (по СТ СЭВ 145–88) [2] определяем допуск вала: для е=80 мм в девятом квалитете находим IT9=T_е=74 мкм=0,074 мм.

Выбираем значение d по таб. 1.13 СТ СЭВ 303-76 [3]: в интервале размеров 50¸80 мм для девятого квалитета находим погрешность измерения: d_е=18 мкм=0,018 мм.

По таб. 2 [9] выбираем средство измерения, учитывая вид и размер детали. При этом следя за выполнением условия: Dlim_таб£dе.

Для измерения размера е=80 мм выбрали микрометр 0^-го класса (допущенный к эксплуатации) с ценой деления С=0,01 мм.

Метрологические характеристики выбранных средств измерений занесём в таблицу 3.1.

Табл. 3.3.1

Метрологические характеристики средств измерения

Задание 4.

Расчёт и выбор посадки для деталей, сопрягаемых с подшипником качения.

Исходные данные: подшипник № 313, радиальная нагрузка на подшипник F=1500 Н, внутреннее кольцо испытывает местное нагружение, внешнее кольцо испытывает циркуляционное нагружение, условия работы тяжёлые.

4.1 Определение размеров подшипника.

Размеры подшипника определяем по табл. 6 [11]: d=65 мм; D=140 мм; B=33 м; r=3,5 мм.

В зависимости от вида нагружения колец по табличному методу приближения по [12] определяем  посадки на вал и на корпус:

Вал – d=65 L6/h6 – переходная, обеспечивающая зазор при посадке;

Отверстие – D=140N7/l0 – с натягом, т.к. наружное кольцо нагружено циркуляционно.

4.2 Расчёт величины интенсивности радиальной нагрузки.

Расчёт величины интенсивности радиальной нагрузки проводим по формуле:

P_R – интенсивность радиальной нагрузки; R – заданная радиальная нагрузка; В – рабочая ширина подшипника; k_d – динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки, k_d =1,8, т.к. перегрузки до 300%; F – коэффициент, учитывающий степень ослабления посадки при полом вале и тонкостенном корпусе, F=1, т.к. вал сплошной; F_a – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки А на опору, F_а=1, т.к. подшипник шариковый однорядный.

P_R=103,85 кН/м.

4.3 Уточнённый расчёт для циркуляционно нагруженного внешнего кольца.

Проводим уточнённый расчёт для циркуляционно нагруженного внешнего кольца по величине наименьшего натяга:

N=2,3; B и r – в мм.

U_НМ=(13*150*2,3)/10⁵*26=1,725 мкм.

4.4 Выбор стандартной посадки.

Стандартную посадку выбирают из условия U_{minстанд.}> U_НМ

Посадка Æ 140 N7/l6= D 140 U_max=0,012 мм, U_min=0,015 мм. Посадка N7/l6 удовлетворяет, т.к. 0,015>0,001725.

По СТ СЭВ 774-77 (ГОСТ 520-89) [15] находим цифровые значения отклонений для колец подшипника:

для внутреннего – d 65_-0,012.

для внешнего – D 140_-0,015.

По СТ СЭВ 144-75 [2] находим цифровые значения отклонений вала и корпуса:

d=65

4.5 Проверка.

Проверку проводим по условию: U_max<U_доп.

s_d – допускаемое напряжение на растяжение подшипниковой стали, s_d=400 МН/м²= 40 кГс/мм².

U_доп=(11,4*40*2,3*60)(4,6-2)*10⁶= 0,024 мм.

U_{max станд.}=0,015 мм; 0,015<0,024, значит, посадка определена правильно.

По найденным отклонениям строим схемы полей допусков сопрягаемых деталей рис. 4.1, а также даём пример обозначения подшипниковых посадок на сборочном чертеже и на чертежах корпуса и вала рис. 4.2.

4.6 Шероховатость поверхностей.

Шероховатость посадочных поверхностей корпуса и вала выбираем по [13]:

посадочной поверхности внутреннего кольца R_A=0,63 мм;

посадочной поверхности внешнего кольца R_A=0,63 мм.

4.7 Допуск цилиндричности присоединяемых поверхностей.

Допуск цилиндричности присоединяемых поверхностей не должен превышать для подшипников 6^-го класса 1/5 допуска на размер. Рассчитанное значение определяют до ближайшего значения по ГОСТ 24643-81 [16] что соответствует: для вала 3-ей степени точности – 2,5 мкм; для корпуса 3-ей степени точности – 2,5 мкм.

Задание 5.

Расчёт резьбовых калибров.

Для резьбового соединения М2–6H/6g установить параметры и рассчитать исполнительные размеры калибров.

5.1 Определение шага резьбы.

Шаг резьбы определяем по СТ СЭВ 181-75 [17], Р=0,4 мм.

По [17] определяем значения наружного, среднего и внутреннего диаметров резьбы: d=D=2 мм, d₂=D₂=1,74 мм, d₁=D₁=1,567 мм, d₃=1,509 мм, где d – наружный диаметр болта (D - гайки), d₂ – средний диаметр болта (D₂ - гайки), d₁ – внутренний диаметр болта (D₁ - гайки).

По [18] определяем предельные отклонения и допуски резьбы для гайки М2 – 6Н и болта М2 – 6g для всех трёх диаметров.

Гайка:

EI_D=EI_D1=EJ_D2=0 мкм.

ES_D1=+112 мкм.

ES_D2=+90 мкм.

Болт:

es_d=es_d2=es_d1= -19 мкм.

ei_d1= -114 мкм.

ei_d2= -72 мкм.

Определяем T_D2 и T_d2:

T_D2=ES_D2-EJ_D2=90-0=90 мкм.

T_d2=es_d2-ei_d2=-19+72=53 мкм.

Определяем предельные размеры гайки и болта по характерным диаметрам.

Гайка:

D_max – не нормируется, D_2max=D₂+ES_D2=1,74+0,090=1,83 мм, D_2min=D₂=1,74 мм, D_1max=D₁+ES_D1=1,567+0,112=1,679 мм, D_1min=D₁=1,567 мм, D_min=2 мм.

Болт:

d_max=d+es_d=2-0,019=1,981 мм, d_2max=d₂+es_d2=1,74-0,019=1,721 мм, d_2min=d₂+ei_d2=1,74-0,072=1,668 мм, d_1max=d₁+es_d1=1,567-0,019=1,548 мм, d_1min – не нормируется, d_min=d+ei_d=2-0,114=1,886 мм.

Строим схемы полей допусков для гайки и болта по всем трём диаметрам рис. 5.1.

5.2 Расчёт исполнительных размеров калибров-пробок для контроля резьбы гайки М2-6Н.

Для построения схемы расположения полей допусков резьбовой пробки для контроля гайки  М2-6Н, по ГОСТ 24997-81 [19] определяем необходимые значения:

Z_PL=6 мкм – расстояние от середины допуска T_PL резьбового проходного калибра-пробки до проходного (нижнего) предела внутренней резьбы;

W_GO=12,5 мкм – величина среднедопустимого износа резьбового проходного калибра-пробки;

W_NG=9,5 мкм – величина среднедопустимого износа резьбового непроходного калибра-пробки;

T_PL=9 мкм – допуск наружного и среднего диаметров резьбовых проходного и непроходного калибра-пробки.

По схеме полей допусков рис. 5.2 определяем исполнительные размеры пробок Р-ПР и Р-НЕ.

Исполнительные размеры пробки:

Р-ПР=1,7505_-0,009 мм.

Р-НЕ=1,839_-0,009 мм.

Предельные размеры изношенных пробок:

Р-ПР_изнош.=1,7335 мм.

Р-НЕ_изнош.=1,825 мм.

По ГОСТ 24939-81 [20] определяем виды калибров.

Для контроля диаметра D₂ гайки, выбираем пробки ПР и НЕ под № 21 и 22 соответственно.

Резьбовым калибром-пробкой ПР (21) контролируют наименьший средний диаметр и, одновременно, наименьший наружный диаметр внутренней резьбы.

Внутренний диаметр этой резьбы не контролируется.

Калибр должен свободно ввинчиваться в контролируемую резьбу. Свинчиваемость калибра с резьбой означает, что приведённый средний диаметр резьбы не меньше наибольшего наружного диаметра наружной резьбы.

Резьбовой непроходной калибр-пробка НЕ (22) контролируют наибольший средний диаметр внутренней резьбы. Калибр не должен ввинчиваться в контролируемую резьбу. Допускается ввинчивание калибра до двух оборотов (у сквозной резьбы с каждой из сторон). При контроле коротких резьб (до 4^-х витков) ввинчивание калибра-пробки допускается до двух оборотов с одной стороны или в сумме с двух сторон.

Согласно СТ СЭВ 180-75 [22], разрабатываем конструкцию профиля резьбы калибра рис. 5.3.

По рекомендации [22] форму впадины резьбы пробки выбираем закруглённой, т.к. она является предпочтительной.

По табл. 6 и 7 [19]  определяем допуск Тa/2 и допуск шага резьбы и также указываем на рис. 5.3.

Тa₁/2=31, где Тa₁ – допуск угла наклона боковой стороны профиля резьбы калибра с укороченным профилем. Т_Р=4 мкм – допуск шага резьбы калибра.

Рабочие чертежи калибров-пробок выполняем в соответствии с ГОСТ 17756-72 и ГОСТ 17757-72 [21] рис. 5.3.

5.2.1 Размеры пробки-вставки.

Для контроля диаметра D₂ гайки, выбрали пробку 8221-3013 ГОСТ 17756-72 с размерами: L=62 мм; D=6 мм; m=0,0112 кг.

Вставка ПР ГОСТ 17756-72 8221-0013/1.

Вставка НЕ ГОСТ 17757-72 8221-1013/1.

Ручка ГОСТ 14748-69 8054-0011.

Размеры вставки ПР:

L=20,5 мм; L₁=5 мм; L₂=4 мм; d₁=2,5 мм; m=0,007 кг.

Размеры вставки НЕ:

L=19,5 мм; L₁=4 мм; L₂=4 мм; L₃=2 мм; d₁=2,5 мм; d₂=1,4 мм; m=0,005 кг.

5.2.2 Маркировка пробок.

Маркировать:

Проходную – М2-6Н ПР.

Непроходную – М2-6Н НЕ.

5.3 Расчёт исполнительных размеров калибров-колец для контроля резьбы болта М2-6g.

Для построения схемы расположения полей допусков резьбового кольца для контроля болта М2-6Н, по ГОСТ 24997-81 [19] определяем необходимые значения:

Z_R=-2 мкм – расстояние от середины допуска T_PL резьбового проходного калибра-кольца до проходного (нижнего) предела внутренней резьбы;

W_GO=12 мкм – величина среднедопустимого износа резьбового проходного калибра-кольца;

W_NG=9 мкм – величина среднедопустимого износа резьбового непроходного калибра-кольца;

T_R=10 мкм – допуск наружного и среднего диаметров резьбовых проходного и непроходного калибра-кольца.

По схеме полей допусков рис. 5.4 определяем исполнительные размеры кольца Р-ПР и Р-НЕ.

Исполнительные размеры кольца:

Р-ПР=1,718^+0,010  мм.

Р-НЕ=1,636^+0,010 мм.

По ГОСТ 24939-81 [20] определяем виды калибров.

Для контроля диаметра d₂ болта, выбираем кольца ПР и НЕ под № 1 и 11 соответственно.

Резьбовым калибром-кольцом ПР (1) контролируют наименьший средний диаметр и, одновременно, наибольший внутренний диаметр наружной резьбы.

Наружный диаметр этой резьбы не контролируется.

Калибр должен свободно навинчиваться на контролируемую резьбу. Свинчиваемость калибра с резьбой означает, что приведённый средний диаметр резьбы не больше установленного наименьшего наружного диаметра внутренней резьбы.

Резьбовым непроходным калибром-кольцом НЕ (11) контролируют наименьший средний диаметр наружной резьбы. Калибр не должен свинчиваться с контролируемой резьбы. Допускается навинчивание калибра. При контроле коротких резьб это не допускается.

Согласно СТ СЭВ 180-75 [22], разрабатываем конструкцию профиля резьбы калибров рис. 5.5 .

По рекомендации [22] форму впадины резьбы кольца выбираем закруглённой, т.к. она является предпочтительной.

По табл. 6 и 7 [19]  определяем допуск Тa/2 и допуск шага резьбы и также указываем на рис. 5.5.

Тa₂/2=31, где Тa₂ – допуск угла наклона боковой стороны профиля резьбы калибра с укороченным профилем. Т_Р=4 мкм – допуск шага резьбы калибра.

Рабочие чертежи калибров-колец выполняем в соответствии с ГОСТ 17763-72 [21] рис. 5.5.

5.3.1 Размеры кольца.

Для контроля диаметра d₂ болта, выбрали:

Кольцо ПР ГОСТ 17763-72 8221-0013 6g.

Кольцо НЕ ГОСТ 17764-72 8221-1013 6g.

Размеры вставки ПР:

L=3 мм; d=2 мм; P=0,4 мм; D=18 мм; m=0,006 кг.

Размеры вставки НЕ:

L=3 мм; d=2 мм; P=0,4 мм; D=18 мм; L₁=3 мм; k=0,7 мм; m=0,006 кг.

5.3.2 Маркировка колец.

Маркировать:

Проходное – М2-6g ПР.

Непроходное – М2-6g НЕ.

Задание 6.

Выбор посадок для шлицевого соединения.

Дано: шлицевое соединение 10´32´40 (тяжёля серия), соединение подвижное.

Требуется:

·     

·     

·     

6.1 Задание способа центрирования.

Способ центрирования выбираем по наружному диаметру.

По ГОСТ 1139-80 [23] определяем параметры соединения:

z=10 – число зубьев; d=32 мм – внутренний диаметр; D=40 мм – наружный диаметр; b=5 мм – ширина зуба; d₁=28 мм; c=0,4^+0,2 мм; r=0,3 мм;

По [23] назначаем поля допусков и посадки.

Поля допусков и посадки размеров D и b при центрировании по D составляет:

для центрирующего элемента - Æ 40 Н7/f7;

для элемента b - 5 F8/j_s7.

Поля допусков и посадки нецентрирующего элемента d - Æ 32 Н12/a11.

Обозначение для соединения:

D-10´40 Н7/f7´32 Н12/a11´5 F8/j_s7.

Обозначение для шлицевой втулки:

D-10´40 Н7´32 Н12´5 F8.

Обозначение для шлицевого вала:

D-10´40 f7´32 a11´5 j_s7.

6.2 Определение отклонений.

Определяем отклонения по диаметру D, боковой стороне зубьев b и вычисляем предельные размеры.

Для D: 40

D_max=40,025 мм; D_min=40,000 мм; d_max=39,975 мм; d_min=39,950 мм.

Для b: 5

D_max=5,022 мм; D_min=5,010 мм; d_max=5,006 мм; d_min=4,994 мм.

Для d: 32

D_max=32,250 мм; D_min=32,000 мм; d_max=31,920 мм; d_min=31,760 мм.

Строим схему полей допусков по центрирующему диаметру и элементу b, рис. 6.1.

Вычерчиваем эскиз шлицевого соединения, отдельно вала и втулки по ГОСТ, рис. 6.2.

Вал изготавливается в исполнении В на основании приложения ГОСТ 188-75 [24].

Задание 7.

Расчет размерной цепи для узла рис. 7.1, М 2:1, квалитет 16.

7.1 Составление размерной цепи и таблицы исходных данных.

Все размеры составных звеньев берём с чертежа в масштабе, указанном в задании, допуск назначаем в “тело”, детали, т.е. для наружных размеров в “-”, для внутренних – в “+”.

Рис 7.1

7.2 Составление уравнения номинальных размеров и определение А_D.

А₃-А_D-А₄-А₁-А₂=0,  -А_D=-А₃+А₄+А₁+А₂.

Если М 2:1, то:

А₁=116 мм;

А₂=4 мм;

А₃=128 мм;

А₄=6 мм;

-А_D=-128+6+116+4=-2 Þ А_D=2 мм.

7.3 Схема размерной цепи.

7.3 Таблица исходных данных.

Табл. 7.3.1

7.4 Первый метод.

Метод полной взаимозаменяемости (метод max – min).

7.4.1 Определение допуска замыкающего размера.

Допуск замыкающего размера определяем по формуле:

T_АD=2200+750+2500+750=6200 мкм.

Находим координату середины поля допуска замыкающего размера по формуле:

E_c(АD)=1250-1250-(0-1100+0-375+0-375)=0+1850=1850 мкм.

7.4.2 Определение верхнего и нижнего предельного отклонения замыкающего размера.

Определяем верхнее и нижнее предельное отклонение замыкающего размера по формулам:

ES_АD=1850+6200/2=4,950 мм

EJ_АD=1850-6200/2=-1,250 мм, т.о.,  Þ  A_Dmax=6,950 мм, A_Dmin=0,75 мм. Или отклонения звена А_D можно определить другим методом.

Верхнее отклонение:

ES_АD=1,25+2,2+0,750+0,750=4,950 мм

Нижнее отклонение:

EJ_АD=-1,25-0=-1,250 мм

T_AD=4,950+1,250=6,200 мм.

 Þ  A_Dmax=6,950 мм, A_Dmin=0,750 мм.

7.5 Второй метод.

Метод неполной взаимозаменяемости (теоретико-вероятностный).

7.5.1 Расчёт T’_AD.

Рассчитываем T’_AD по формуле:

T’_AD=3495 мкм, при этом принимаем t=3, k_i=1, x_i=1, т.к. коэффициент риска принимаем 0,27, распределение размеров всех звеньев цепи по закону Гаусса, цепь плоская, линейная.

Определяем A_Dmax и A_Dmin по формулам:

A’_Dmax=5,597 мм,

A’_Dmin=2,103 мм.

A’_D=2

7.5.2 Графическая проверка.

Х₁=Х₂ – проверочное условие (рис. 7.3):

Х₁=ê-1,250-0,103÷=1,353 мм,

Х₂=ê4,950-3,597÷=1,353 мм.

Вывод: при расчёте 2^-м способом (неполной взаимозаменяемости) предусмотрен выход размеров замыкающего звена за пределы поля допуска, т.е. определённое количество неучтённых звеньев – брак, величина которого составляет 0,27%.

Рис. 7.3

Список литературы:

1). Н.С. Козловский, В.М. Ключников. Сборник примеров и задач по курсу «Ос­новы стандартизации, допуски, посадки и технические измерения»: Учебное посо­бие для учащихся техникумов. – М.: Машиностроение, 1983. – 304 с.: ил.

2). Единая система допусков и посадок СЭВ в машиностроении и приборо­строении: Справочник в 2 т. – 2^-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство стандартов, 1989.–Т. 1–263 с., ил.

3). Единая система допусков и посадок СЭВ в машиностроении и приборо­строении: Справочник в 2 т. – 2^-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство стандартов, 1989.–Т. 2: Контроль деталей. – 208 с.

4). А.И. Якушев и др. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические изме­рения: Учебник для втузов. – 6^-ое изд., перераб. и дополн. – М.: Машиностроение, 1987. – 352 с.: ил.

5). ГОСТ 14807-69. Калибры–пробки гладкие диаметром от 1 до 360 мм. Конст­рукция и размеры.

6). ГОСТ 2.309-73. Шероховатость поверхности. Обозначение шероховатости поверхности.

7). ГОСТ 2015-84. Калибры гладкие нерегулируемые. Технические требования.

8). ГОСТ Р50286-92. Калибры–скобы листовые для диаметров от 3 до 260 мм. Размеры.

9). В.Н. Бриш, А.Н. Сигов. Взаимозаменяемость, стандартизация, метрология и технические измерения: Методические указания по выбору средств измерения для самостоятельной работы студентов. – Вологда: ВоПИ, 1997. – 24 с.

10). ГОСТ 24852-81. Калибры гладкие для размеров до 500 мм. Допуски.

11). ГОСТ 8338-75. Подшипники шариковые радиальные однорядные. Основные размеры.

12). ГОСТ 3325-85. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки.

13). Л.Я. Перель, А.А. Филатов. Подшипники качения. Расчёт, проектирование и обслуживание опор: Справочник. – 2^-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1992. – 608 с.: ил.

14). В.Н. Бриш, Т.В. Саханевич. Методические указания по оформлению и выполнению курсовой работы. – Вологда: ВоПИ, 1983. – 28 с.

15). ГОСТ 520-89. Подшипники качения. Общие технические условия.

16). ГОСТ 24643. Допуски формы и расположения поверхности. Числовые значения.

17). СТ СЭВ 181-75. Резьба метрическая. Диаметры и шаги.

18). ГОСТ 16093-81. Резьба метрическая. Допуски. Посадки с зазором.

19). ГОСТ 24997-81. Калибры для метрической резьбы. Допуски.

20). ГОСТ 24939-81. Калибры для цилиндрических резьб. Виды.

21). ГОСТ с 17756-72 по 17767-72. Калибры резьбовые для метрической резьбы. Конструкция и размеры.

22). СТ СЭВ 180-75. Резьба метрическая. Профили.

23). ГОСТ 1139-80. Соединения шлицевые прямобочные. Размеры и допуски.

24). СТ СЭВ 188-75. Соединения шлицевые прямобочные. Размеры.

25). В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. Допуски и посадки: Справочник в 2-х ч.—6-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1982. – ч 1, 543 с., ил.

26). В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. Допуски и посадки: Справочник в 2-х ч.—6-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1982. – ч 2, 448 с., ил.