Расчет и выбор посадок с натягом

Министерство общего образования 

Российской Федерации

 

 

Воронежская государственная  лесотехническая 

академия

 

 

 

Кафедра технологии конструкционных  материалов

 

 

Курсовая работа

По  дисциплине

«Метрология, стандартизация и сертификация»

 

Пояснительная записка

 

 

                Студент 234группы                        Иммель Н.Н.

 

              Руководитель курсовой работы

                                                   ассистент     Матьяж В.А.

 

 

 

       

ВОРОНЕЖ 2004

Министерство образования  Российской Федерации

 

 

Воронежская государственная  лесотехническая                                                                                                   академия

(ВГЛТА)

 

 

Кафедра технологии конструкционных  материалов

 

 

Курсовая работа

По  дисциплине

«Метрология, стандартизация и сертификация»

 

Пояснительная записка

ТКМ-234.05

 

 

                Студент 234группы                        Иммель Н.Н.

 

              Руководитель курсовой работы

                                                   ассистент     Матьяж В.А.

 

 

 

ВОРОНЕЖ 2004

 

 

 

 

 

УДК 531.7+658.516+658.562

 

РЕФЕРАТ

 

     Курсовая  работа содержит 41с. текста, 15 рис., 12 таблиц, 9 использованных источников

     СОЕДИНЕНИЯ  ГЛАДКИЕ, ШПОНОЧНЫЕ, РЕЗЬБОВЫЕ,  ДОПУСКИ, ПОСАДКИ, ПРИБОРЫ, РАЗМЕРЫ, ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИЗМЕРЕНИЯ, РАЗМЕРНЫЕ ЦЕПИ.

     Цель работы: научитсья определять предельные  отклонения, предельные размеры,  допуски и посадки гладких  цилиндрических, шпоночных, шлицевых и резьбовых соединений; выполнить расчеты размерных цепей; научиться обозначать на чертежах и эскизах допуски и посадки; уметь выбирать универсальные средства для контроля размеров деталей; освоить выполнение расчетов предельных и исполнительных размеров гладких рабочих предельных калибров для контроля валов и отверстий.

    Метод выполнения  работы состоит в решении задач  индивидуального задания с использованием таблиц и ГОСТов, ЕСДП и других нормативных документов, сведенных в приложениях.

    Результатом  выполнения работы являются: найденные  величины предельных отклонений, предельных размеров, допусков, видов и параметров посадок различных соединений; построенные схемы расположения полей допусков, выбранные универсальные средства для контроля размеров деталей, входящих в соединения; выполненные эскизы и чертежи различных соединений и деталей с указанием шероховатости поверхностей и параметров отклонений формы; выполненный расчет допусков размеров, входящих в размерные цепи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Техническое задание…………………………………………………2

Реферат………………………………………………………………...4

Содержание……………………………………………………………5

Введение……………………………………………………………….6

1 Расчет и выбор посадок с натягом ………………………………...7

2 Расчет и выбор  посадок подшипников качения  на вал и в корпус……………………………………………………………………..12

3 Выбор посадок шпоночных соединений …………………………21

4 Определение допусков  и посадок шлицевых соединений  ……...25

5 Определение допусков  и посадок резьбовых соединений  ……...28

6 Расчет допусков размеров, входящих в размерные цепи………..30

Заключение……………………………………………………………36

Список использованных источников………………………………..37

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

         При изучении общепрофессиональных  дисциплин «Метрология, стандартизация и сертификация» студентами специальности 170400 «Машины и оборудование лесного комплекса» необходимо научиться [1]: выполнять и читать технические схемы, чертежи и эскизы деталей, узлов и агрегатов машин, сборочные чертежи; выбирать допуски и посадки гладких цилиндрических, резьбовых, шпоночных и шлицевых соединений; выполнять расчеты размерных цепей и т. д.

         Курсовая работа охватывает наиболее  важные разделы дисциплины и включает в себя шесть заданий:

1. Расчет и выбор посадок с натягом.
2. Расчет и выбор посадки подшипника качения на вал и в корпус.
3. Выбор посадок шпоночного соединения.
4. Определение допусков и посадок шлицевого соединения.
5. Определение допусков и посадок элементов резьбового соединения.
6. Расчет допусков размеров, входящих в размерные цепи.

При выполнении курсовой работы приобретаются практические навыки: в расшифровке посадок и обозначении их на чертежах; в выборе универсальных измерительных инструментов для контроля деталей гладких цилиндрических соединений; в расчете и выборе посадок подшипников в зависимости от вида нагружения; в обозначении посадок подшипников на чертежах; в выборе и обозначении на чертежах посадок шпоночных, шлицевых и резьбовых соединений; в расчете допусков размеров, входящих в размерные цепи и обозначении их на чертежах [2].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДОК С НАТЯГОМ

 

      

       Исходные данные для расчета и выбора посадки с натягом представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1– Исходные данные для расчета посадки с натятом
Диаметры, мм			Длина соединения ℓ, мм	Нагружение		Материалы
Номинальный, Dн	Внутренний вала, d1	Наружный корпуса, d2		Крутящий момент, Мкр, Нм	Осевая сила, Fос, Н	вала	корпуса
130	120	230	60	80	110	Бр04Ц4С4	Ст 45

 Используя исходные данные, выполнить расчет и обоснование посадки с натягом.

 

Рисунок 1.1.– Эскиз к расчету посадки с натягом

В посадке с натягом должна быть гарантирована неподвижность соединения в процессе эксплуатации без дополнительного крепления его деталей.

При запрессовке  деталей происходит упругое деформирование корпуса и вала. От возникающих напряжений в соединяемых деталях  созда

 

ется давление  рэ - которое и должно обеспечить неподвижность соединения при эксплуатации. Для того чтобы не произошло относительного смещения деталей в соединении, необходимо выполнение неравенств:

 

 

при нагружении осевой силой Foc и крутящем моментом М кр

 

                 Рэ ≥  √F²oc + (2Mkp/d)² / ΠdHf ℓ;        (2.1)

 

          при нагружении только осевой силой

 

                                    Рэ ≥ Foc / ΠdHf;                         (2.2)

       при  нагружении  только крутящим моментом 

                                              Рэ  ≥  2Mkp;                                      (2.3)

гдо  Рэ, - давление, обеспечивающие неподвижность соединения при эксплуатации, Па; dH - номинальный диаметр, м; ℓ  - длина соединения, м;  foc - осевая сила, Н; Mkp - крутящий момент, Нм;  f  -коэффициент трения (сцепления)  сопрягаемых деталей.  В рассматриваемом примере гладкое цилиндрическое соединение нагружено  крутящим моментом и осевой силой, поэтому для определения Рэ следует воспользоваться неравенством (2.1), подставив исходные данные из таблицы 1.1 и приняв

f = 0.08

Р э ≥  √110²+(2∙80/0.13)² / 3.14∙0.13∙0.06∙0.08 = 6,806·10⁶ Па

 

Натяг, способный обеспечить требуемое  давление, определить по формуле:

 

                               Nmin.p. = PэdH(C1/E1 + C2/E2 ) ,  (2.4)

 

где Nmin.p. – наименьший расчетный натяг; E1,E2 – величины модулей упругости первого ряда материала и вала корпуса; С1,С2 – коэффициенты ламе для вала и корпуса вычислить по формулам:

 

С1= 1 + (d1/dн)²/1- (d1/dн)² - μ1; С2 = 1 + (dн/d2)²/1- (dн/d2)² - μ2,

где μ2,μ1 – коэффициенты Пуассона материалов вала и корпуса.

 

Приняв коэффициенты Пуассона из [3, табл.9] для бронзы  μ1   = 0,32;

 для  стали μ2 = 0,3 и подставив их в формулы (2.5) и (2.6) получим С1= 12,2; С2 = 2,238.

Полученные значения коэффициентов Ламе и модули упругости  из таблицы 9. пусть для бронзы Е1 = 0,9∙10¹¹ Па, для  стали Е2 = 2∙10¹¹ Па.

 

 

 

 

 

Подставим полученные значения в формулу 2.4 и найдем Nmin.p. :

 

                                           Nmin.p.= 1,298∙10^-4 м ≈ 130 мкм.

Величина  поправки U на снятие неровностей контактных поверхностей, определяется из выражения

 

                                            U = к1Rа1 + к2 Rа2,            (2.7)

 где  Rа1, Rа2  -  параметры шероховатостей поверхностей охватываемой и охватывающей поверхностей, мкм; к1 и к2 – коэффициенты, учитывающие высоту смятия неровностей контактных поверхностей. При Rа > 1,25 к = 5, при Rа ≤ 1,25 к = 6.

 С учетом  поправки U наименьший фактический  натяг Nmin.φ.  можно определить по формуле:

                                            Nmin.φ. =  Nmin.p. +   U     (2.8)

Для рассматриваемого примера назначим предварительно 7-й  квалитет и по таблице 4 выберем параметры  шероховатостей по уровню точности С  для вала  Rа1 = 1,6мкм и для втулки  Rа2 = 1,6мкм. Тогда к1 = к2 = 5. Подставим

Принятые  величины в формулы 2.7 и 2.8 и получим :

                                                             

                                      U = 16 мкм;  Nmin.φ. =  146мкм

Для обеспечения прочности сопрягаемых деталей при запрессовке необходимо, чтобы отсутствовали пластические деформации на контактных поверхностях вала и корпуса и выполнялись условия:

 

                      [P1]≤0,58σΤ1[1-(d1/dн)²]     -      для вала  

 

Подставив значения получим: [P1] ≤ 1,45∙10⁷ Па.

                   

                      [P2]≤0,58σΤ2[1-(dн/d2)²]     -  для корпуса   

 

Подставив значения получим: [P2] ≤ 1,42∙10⁸ Па.

 

Наименьшим из двух значений является [P2]≤ 1,45∙10⁷  Па, и оно является определяющим при выборе посадки.

Тогда наибольший расчетный натяг Nmax.р., при котором создается наименьшее из двух допускаемых давлений, найти по формуле:

 

                           Nmax.р. = [Pmin]* dH(C1/E1 + C2/E2 ) ,   (2.11)

 

Подставив в формулу 2.11 ранее найденные значения вычислим наибольший расчетный натяг. Получаем  Nmax.р. = 277 мкм

С достаточной для практики точностью  можно принять, что наибольший расчетный и наибольший фактический натяги приближенно равны

                                          Nmax.р. ≈ Nmax.φ.

 

Используя результаты расчета построим схему расположения полей допусков и определим квалитеты и основные отклонения. В системе отверстия определим основное отклонения d=130Н и квалитет 130Н6(^0,25 ).

Затем выбираем основное отклонение для вала нижнее отклонение, которого не должно быть менее чем нижнее отклонение запаса неподвижности 130v8(^0,265_0,202).

Вычислим запас неподвижности  и запас прочности.

 

З.нп. = Nmin.т.  - Nmin.φ.

З.пр. = Nmax.р. + Nmax.т.

       Подставив значения в формулы, получим запас неподвижности и запас прочности:  З.нп. = 47 мкм,  З.пр. = 12 мкм. Полученные значения удовлетворяют условию: З.нп. ≈ (2…4)∙ З.пр. , т.е. 47 ≈ 3,9∙12 = 46,8

Используя результаты расчета заполним таблицу и построим схему.

 

Рисунок 1.2 – Схема расположения полей допуска соединения с натягом

 

     

 

 

Таблица 1.2 –  Результаты выбора универсальных средств измерения

Условное обозначение  отверстия вала	Величина допуска,      мкм	Допускаемая погрешность	Универсальные средства               измерения
			Предел допускаемой погрешности	Наименование и основные  метрологические показатели
130Н6         130v8	25                  63	7                 16	3                  5	Нутромер мод. 154 ГОСТ 9696-82 с головкой 1МИГ  диапазоном измерения 0…2мм.   Микрометр гладкий МК 150 ГОСТ 577 – 68 с диапазоном измерения125-150мм.