Расчет размерных цепей. Стандартизация
1. Задание.
Решить прямую задачу размерной цепи механизма толкателя, изображённого на рисунке 1.1., методами максимума-минимума и вероятностным. Способ решения стандартный,
А3 = 100 мм
Рис 1.1.
А2 А1
А3
А3 ¢
А4 А5 АD
( Схема механизма толкателя )
Обозначения: А1 – длина поршня;
А2 – радиус поршня;
А3 – расстояние между осями отверстий в толкателе;
А4 – расстояние от торца крышки до оси отверстия в ней;
А5 – длина корпуса;
А - вылет поршня за пределы корпуса;
Таблица 1.1. ( исходные данные )
А1, мм |
А2,мм |
А3,мм |
А4,мм |
А5,мм |
А,мм |
%,риска |
|
175 |
20 |
100 W |
110 W |
153 |
А+0,45 |
420 |
1,0 |
Аi – номинальные размеры составляющих звеньев,
А - предельное отклонение размера
( А’3 = А3 Сos )
Таблица 1.2.
Закон распределения действительных размеров |
W |
||
Коэффициент относительного рас-сеивания взятый в квадрате ( i )2 |
|
|
|
2. Краткая теория.
2.1 Основные определения.
2.1.1. Размерная цепь – совокупность размеров, образующих замкнутый контур и непосредственно участвующих в решении поставленной задачи. Размерные цепи бывают плоские, параллельные и пространственные. Замкнутость – является обязательным условием размерной цепи.
2.1.2. Размерные цепи состоят из звеньев:
ЗВЕНЬЯ
СОСТАВЛЯЮЩИЕ ЗАМЫКАЮЩИЕ
Аi, Вi ИСХОДНЫЕ
Ai , BI
УВЕЛИЧИВАЮЩИЕ УМЕНЬШАЮЩИЕ
2.1.3. – размер ( звено ), которое получается при обработке деталей или при сборке узла последним.
2.1.4. Увеличивающий размер ( звено ) – размер ( звено ), при увеличении которого замыкающий размер увеличивается.
Для плоских параллельных размерных цепей
= - коэффициент влияния.
2.1.5. Уменьшающий размер – размер, при увеличении которого замыкающий размер уменьшается. = -1
2.2. Задачи размерных цепей.
Существует две задачи для размерных цепей: прямая и обратная.
2.2.1. задача заключается в определении номинального размера, координат середины поля допуска и предельных отклонений замыкающего звена при заданных аналогичных значениях составляющих звеньев.
2.2.2. ( синтез ) заключается в заключении номинальных размеров, координат середин полей допусков, допусков и предельных отклонений составляющих звеньев по заданным аналогичным значениям исходного звена.
Прямая задача не решается однозначно.
2.2.1.1. Основные закономерности размерных цепей.
2.2.3. Связь номинальных размеров.
А =
Где:
А - номинальный размер исходного звена;
А - номинальный размер составляющих звеньев;
i - коэффициент влияния;
n-1 – количество составляющих звеньев.
2.2.4.
0D =i 0i , где
0i - координата середины поля допуска i-го составляющего
звена
0D - координата середины поля допуска замыкающего звена.
2.2.5. .
2.2.5.1. Метод максимума-минимума.
Т = i
2.2.5.2. Метод теоретико-вероятностный.
Т = tD , где
tD - коэффициент риска, который выбирают с учетом заданного
процента риска р.
- коэффициент относительного рассеяния.
2.2.6. Связь предельных размеров звеньев.
= +
2.3. Способы решения прямой задачи.
2.3.1. Способ равных допусков.
Его принимают, если несколько составляющих звеньев имеют один порядок и могут быть выполнены с примерно одинаковой точностью, т.е. :
Т1 = Т2 = Т3 = … = Тn-1
Для метода max/min : Ti =
Для т/в метода: Тi =
Расчетное значение допусков округляют до стандартных по ГОСТ 6639-69, при этом выбирают стандартные поля допусков предпочтительного применения.
Если для метода max/min равенство не точно, а для Т/В метода не выполняется неравенство ТD tD в пределах 10%, то один из допусков корректируют.
Способ равных допусков прост, но на него накладываются ограничения: номинальные размеры должны быть близки и технология обработки деталей должна быть примерно одинакова.
2.3.2. Способ одного квалитета.
Этот способ применяют, если все составляющие цепь размеры могут быть выполнены с допуском одного квалитета и допуски составляющих размеров зависят от их номинального значения.
Для теоретико-вероятностного метода:
TD = = aср.
По условию задачи a 1 = a 2 = … =a n-1 = aср , где ai - число единиц допуска, содержащееся в допуске данного i-го размера:
aср =
Для метода min/max:
TD = aср , aср
При невыполнении этих условий один из допусков корректируется по другому квалитету. Ограничение способа -–сложность изготовления должна быть примерно одинакова.
2.3.3. Стандартный способ ГОСТ 16320 – 80
Для метода max/min: Тср =
Для т/в метода: Тср =
С учётом величины номинальных размеров и сложности их изготовления и ориентируясь на Тср назначаются допуски на все составляющие звенья по ГОСТ 6656 – 69.
При необходимости один из допусков корректируется.
Этот способ не имеет ограничений, но у него существует недостаток: он субъективный ( не подлежит автоматизации)
2.3.4.
Так как сложность изготовления деталей нашего механизма разные и технология изготовления и обработки тоже разная, а так же номинальные размеры деталей отличаются на порядок ( А1 и А2 ), то мы не можем применить способ равных допусков и способ одного квалитета. Мы буде применять стандартный способ.
2.5. Методы решения размерных цепей.
2.5.1. Метод максимума - минимума ( max / min )
В этом методе допуск замыкающего размера определяется арифметическим сложением допусков составляющих размеров.
Т =
Метод учитывает только предельные отклонения звеньев размеров цепи и самые неблагоприятные их сочетания, обеспечивает заданную точность сборки бес подгонки деталей – полную взаимозаменяемость. Этот метод экономически целесообразен лишь для машин невысокой точности или для цепей, состоящих из малого числа звеньев.
2.5.2. ( Т / В )
При допуске ничтожно малой вероятности несоблюдения предельных значений замыкающего размера, значительно расширяются допуски составляющих размеров и тем самым снижается себестоимость изготовления деталей.
T = t
Где: t - коэффициент риска, который выбирается с учётом
заданного процента риска p.
i’ – коэффициент относительного рассеивания.
3. Практическая часть.
3.1.
AD = (2.3.1)
Определим, какие звенья увеличивающие, какие уменьшающие. Для этого построим схему размерной цепи.
А2 А1 Рис.3.1 Схема размерной цепи.
Приведем схему размерной цепи
А3 к плоской параллельной схеме.
a А4 АD
А3¢ А2 А1
Рис.3.2Схема плоской параллельной
размерной цепи.
А3¢= А3*Cos a = 100 * Cos42° = 74.3мм.
А4 А5 АD
Из рис. 3.2 следует, что : А1, А2, А3 -увеличивающие; А4, А5 - уменьшающие размеры.
Следовательно:
x1 = x2 = x3 = 1 , а x 4 = x5 = -1
Подставляем в формулу 2.3.1
АD = А1 + А2 + А3’ - А4 - А5 = 175 + 20 + 74,3 – 110 – 153 = 6,3 мм.
АD > 0 вылет поршня.
3.2.
D = +0,12 D = 0
ТD = D - D = +0,12 + 0 = 0,12
3.2.1.
3.2.1.1.
= = = 0,024
3.2.1.2. Ориентируемся на средний допуск с учетом сложности изготовления детали и величины ее номинального размера.
Таблица 3.2.1.2.
Сложность изготовления |
Номинальный размер |
|
Max A A A A Min A |
A A A A A |
A A = A A A |
Максимальный допуск назначаем на размер A и A допуск на размер A ГОСТ 6636-69 разд. Ra10:
Т = 0,05 мм.
T4 = Т5 = 0,025 мм.
Т2 = Т1 = 0,01 мм.
3.2.1.3.
ТD = = 0,05 + 0,025 + 0,025 + 0,01 + 0,01 = 0,12 мм.
Допуски назначены верно.
3.2.2.
Т t не более 10%
3.2.2.1. Рассчитываем средний допуск.
Тср = = = =0,0454 мм
t = 2,57 для р = 1%
3.2.2.2. Ориентируемся на средний допуск с учетом сложности изготовления детали и ее номинального размера. Для назначения допусков используем ГОСТ 6636-69 ряд Rа20:
Т = 0,1 , T4 = T5 =0,04, T1 = 0,02, T2 = 0,01
T t =
=2,57
=2,57 =
=2,57 = 0,1119
0,12 > 0,1119 на 6,75% Допуски назначены верно.
3.3. Назначение координат середин полей допусков составляющих звеньев.
D = где - назначается произвольно из конструктивных соображений. После расчета предельные отклонения не должны иметь четвертого знака после запятой.
D = мм
Чаще всего для наружных размеров = -
для внутренних размеров =
3.3.1. Для метода max/min
мм
мм
мм
мм
мм
Проверка = 0,005+0,005+0,025+0,0125+0,0125=
= 0,01+0,025+0,025 = +0,06
3.3.2.
мм
0
мм
мм
мм
Проверка = 0,01 + 0,05 + 0,02(-1) - 0,02(-1) = +0,06
3.4.
;
3.4.1.
0,005 + +0,01 мм
0,005 + = +0,01 мм
0,025 + = +0,05 мм
-0,0125 + = 0
-0,0125 + = 0
= -0,0125 + = 0
0
0
-0,025 мм
-0,025 мм
3.4.2.
= 0,01+ +0,02 мм 0,01- 0
0 + +0,005 мм 0 - -0,005 мм
мм 0,05 - 0
+0,04 мм 0
0 -0,04 мм
3.5.
Метод размер, мм |
Максимума-минимума |
Теоретико-вероятностный |
А1 |
160 +0,01 |
160 +0,02 |
А2 |
28 +0,01 |
28 ±0,005 |
А3 |
100 +0,05 |
100 +0,1 |
А4 |
125 –0,025 |
125+0,04 |
А5 |
135 –0,025 |
135-0,04 |
4.
· ГОСТ 16320-80 «Цепи размерные. Методы расчета плоских цепей.»
· ГОСТ 6636-69 «Номинальные линейные размеры»
· Якушев А.И., Воронцов Л.Н., Федотов Н.М. «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения» Москва «Машиностроение» 1987 г.