Расчет и выбор посадок и допусков

Курсовая  работа содержит пояснительную записку на 34 листах. включающую 36 рисунков,   3 литературных источника.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ, ПОСАДКА, СХЕМА ПОЛЕЙ ДОПУСКОВ (СПД), ЗАЗОР, НАТЯГ, КАЛИБР-ПРОБКА, КАЛИБР-СКОБА, ПОДШИПНИК, ШЛИЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ, РЕЗЬБОВОЕ  СОЕДИНЕНИЕ, ШПОНКА.

Цель  работы - создать теоретическую базу расчета и проектирования основных конструктивных элементов машиностроения.

В процессе работы проводились расчеты  на определение посадок для соединения, вероятностные характеристики переходной посадки, выбор посадки для колец  подшипника, метода центрирования и  выбора посадки шлицевого соединения, степени точности и контролируемых параметров зубчатой пары, размерной  цепи, основных размеров и предельных отклонений резьбового соединения, вида шпоночного соединения. Были построены  схемы полей допусков, нарисованы эскизы некоторых соединений и чертеж зубчатого колеса.

Данная теоретическая база должна помочь в дальнейших курсовых проектах по деталям машин и другим предметам, а также в дипломе и в  жизни в целом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Введение                                                      5

1. Номинальные размеры, допуски, предельные и действительные размеры              6
2. Единая система допусков и посадок для типовых соединений деталей                      9

3. Гладкие цилиндрические соединения. Посадки с зазором           13          

4. Гладкие цилиндрические соединения. Посадки с гарантированным натягом          16
5. Гладкие цилиндрические соединения Посадки переходные       20
6. Подипники качения           25
7. Шлицевые прямобочные соединения         29

8. Геометрическая точность деталей        33

Заключение                                                    35

Список  литературы                                               36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Курсовая работа включает в себя решение задач по темам:

1. Номинальные размеры;
2. Допуски и посадки;
3. Гладкие цилиндрические соединения;
4. Подшипники качения;
5. Шлицевые прямобочные соединения;
6. Геометрическая точность.

 

Целью решения задач является более  глубокое усвоение основных теоретических  положений и приобретение навыков  по выбору посадок для различного соединения деталей в зависимости  от их технического назначения (резьбовые, шпоночные и другие соединения), по составлению и решению размерных  цепей, а также совершенствование  навыков поиска и использования  нормативных документов и табличных  данных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Номинальные размеры, допуски, предельные и действительные размеры.

Требуется построить схемы полей  допусков (СПД) вала и отверстия для  всех трех соединений и определить предельные размеры вала и отверстия, до- пуски размеров, наибольший и наименьший зазоры в соединениях, допуски по- садок.

Эскиз втулки.

Даны семь сопряжений типа вал-втулка (отверстие) :

 

По заданию поле допуска лежит  между 11-м и 12-м квалитетом принимаем 11 квалитет. Размер не по стандарту

=115 J(s)11.

 

 

 

=F8

 

 

 

 

= H6

 

 

 

=P8

 

 

 

 

=130s8

 

 

=125 h6

 

 

 

 

=e8

 

2. Единая система допусков и посадок для типовых соединений деталей.

 

Посадки, т. е. сочетания полей допусков валов и отверстий, назнача- ются в системе отверстия и в системе вала. Обозначение посадок состоит из указания полей допусков в числителе и знаменателе простой дроби. При этом, поле допуска отверстия (охватывающей поверхности) всегда про- ставляется в числителе, а поле допуска вала (охватываемой поверхности) – в знаменателе, например: или , или . В посадках могут сочетаться поля допусков отверстия и вала одина- ковых или разных квалитетов. При назначении посадок рекомендуется отдавать предпочтение сис- теме отверстия.

• Прямая задача. Дано 3 варианта задачи :

 

Выполненная посадка назначена  в системе отверстия H. Основной вал вал – d отверстие по 8-му квалитету, а вал по 9-му квалитету .

Допуск отверстия TD по 8-му квалитету и допуск Td вала по 9-му квалитету D(d)=315:

IT8=81; IT9=130; TS=TN=TD+Td=IT8+IT9=81+130=211 мкм

Определяем предельные отклонения по таблицам из методического пособия:

Отверстие:

ES=EI+IT8=0+81=81мкм=0,081мм

EI=0

Вал:

es=-190

ei=es-IT9=-190-(130)=-320мкм=0,32мм

Находим предельные размеры отверстия  и вала:

Dmax=D+ES=315+0,081=315,081мм

Dmin=D+EI=315+0,000=315мм

dmax=d+es=315+(-0,19)=314,81мм

dmin=d+ei=315+(-0,32)=314,68мм

 

 

Выполненная посадка назначена  в системе отверстия H. Основной вал вал – d отверстие по 7-му квалитету, а вал по 6-му квалитету .

Допуск отверстия TD по 7-му квалитету и допуск Td вала по 6-му квалитету D(d)=355:

IT7=57; IT6=36; TS=TN=TD+Td=IT7+IT6=57+36=93 мкм

Определяем предельные отклонения по таблицам из методического пособия:

Отверстие:

ES=EI+IT7=0+57=57мкм=0,057мм

EI=0

Вал:

es=ei+it6=0+36=36мкм=0,036мм

ei=0мм

Находим предельные размеры отверстия  и вала:

Dmax=D+ES=355+0,057=315,057мм

Dmin=D+EI=355+0,000=315,000мм

dmax=d+es=355+0,036=314,036мм

dmin=d+ei=355+0,000=355,000мм

 

 

 

 

Выполненная посадка назначена  в системе отверстия H. Основной вал вал – d отверстие по 7-му квалитету, а вал по 6-му квалитету .

Допуск отверстия TD по 7-му квалитету и допуск Td вала по 6-му квалитету D(d)=400:

IT7=57; IT6=36; TS=TN=TD+Td=IT7+IT6=57+36=93 мкм

Определяем предельные отклонения по таблицам из методического пособия:

Отверстие:

ES=EI+IT7=0+57=57мкм=0,057мм

EI=0

Вал:

es=ei+it6=208+36=244мкм=0,244мм

ei=208мкм=0,208мм

Находим предельные размеры отверстия  и вала:

Dmax=D+ES=400+0,057=400,057мм

Dmin=D+EI=400+0,000=400,000мм

dmax=d+es=400+0,208=400,208мм

dmin=d+ei=400+0,244=400,244мм

 

• Обратная задача

 

Строим СПД деталей и обозначим  предельные отклонения отверстия и  вала.

 

Определяем допуски вала и отверстия:

TD=ES-EI=44-(+15)=29мкм

Td=es=20мкм

Оределяем размер квалитетов:

Отверстие :IT6=29мкм ; Вал : IT5=20мкм

Допуск посадки TS=Smax-Smin=79-15=64мкм

 

Определяем буквенное обозначение:

Для отверстия – G6 ; Для вала – g5 и будет обозначаться 

Предельные размеры отверстия  и вала определены по формулам приведенным в пункте 1.5 и проставлены на СПД.

 

3. Гладкие цилиндрические соединения. Посадки с зазором.

Посадки с зазором предназначены  для подвижных и неподвижных соединений деталей. В неподвижных соединениях посадки с зазором применяются для обеспечения свободной сборки деталей. Их относительная неподвижность обеспечивается креплением ступицы к валу винтами, болтами, штифтами, кольцами и др. Выбор посадки в этом случае производится таким образом, чтобы наименьший зазор обеспечивал компенсацию отклонений формы и расположения сопрягаемых поверхностей, а также свободное вхождение одной детали (вала) в другую (отверстие в ступице). В подвижных соединениях зазор служит для обеспечения свободы перемещения, компенсации отклонения формы и расположения поверхностей, погрешности сборки и температурных деформаций, а также для размещения слоя смазки в подшипниках скольжения. ЕСДП рекомендуется 40 посадок в системе отверстия и 39 посадок в системе вала. Величина зазора в этих посадках изменяется в очень широких пределах. 

Дано шесть вариантов задачи :

 

Допуск TD по 11 квалитету ,а Td по 10. IT11=220; IT10=130

EI=0; ES=EI+IT=0+220=220мкм=0,22мм

es=0; ei=es-it10=0-140=-140мм=-0,14мм

Dmax=110,22; Dmin=110,000

dmax=110,000; dmin=109,86

Smax=360; Smin=0; Sср=160

Плотная посадка ,обеспечивается минимальным зазором Smin=0,скользящая,исользуется для легкоразъемных неподвижных соединений при частой разброке, для относительно грубо центрированных неподвижный соединений ,для неподвижных шарниров.

 

Допуск TD по 6 квалитету ,а Td по 6. IT6=19; IT6=19

EI=0; ES=EI+IT=0+19=19мкм=0,019мм

es=-10; ei=es-it6=-10-19=-29мм=-0,029мм

Dmax=55,19; Dmin=55,000

dmax=54,99; dmin=54,971

Smax=48; Smin=10; Sср=29

Небольшой зазор. Обеспечивает взаимное осевое перемещение сопряженных  деталей при сохраноости высокой точности центрирования.

 

Допуск TD по 9 квалитету ,а Td по 8. IT9=62; IT8=39

EI=0; ES=EI+IT=0+62=62мкм=0,062мм

es=0; ei=es-it=0-39=-39мм=-0,039мм

Dmax=41,062; Dmin=41,000

dmax=41,000; dmin=40,961

Smax=101; Smin=0; Sср=50,5

Применяется для неподвижно закрепленных деталей при неысоких требования к точности механизмов, небольших нагрузках и не необходимыми обеспечить легкую сборку. Невысокие требования к точности центрирования.

 

Допуск TD по 7 квалитету ,а Td по 7. IT7=25; IT7=25

EI=0; ES=EI+IT=0+25=25мкм=0,025мм

es=-25; ei=es-it=50-25=-75мм=-0,075мм

Dmax=39,025; Dmin=39,000

dmax=38,950; dmin=38,925

Smax=100; Smin=50; Sср=75

Посадка высокой точности, предназначена  главным образом для подшипников  жидкостного трения в машинах  повышенной точности и долговечности  и применяются ,в частности в коренных подшипниках коленчатых валов распределительных валов ответственных двигателей внутреннего сгорания с зазором.

 

 

Допуск TD по10 квалитету ,а Td по 10. IT10=84; IT10=84

EI=65; ES=EI+IT=65+84=149мкм=0,149мм

es=0; ei=es-it=0-84=-84мм=-0,084мм

Dmax=39,065; Dmin=39,149

dmax=29,000; dmin=28,916

Smax=233; Smin=65; Sср=149

Посадка с зазором. Для соединения при невысоких требованиях к  точности центрирования.

 

 

Допуск TD по11 квалитету ,а Td по 11. IT11=130; IT11=130

EI=0; ES=EI+IT=0+130=130мкм=0,130мм

es=-110; ei=es-it=-110-130=-240мм=-0,24мм

Dmax=22,130; Dmin=22,000

dmax=21,890; dmin=21,760

Smax=370; Smin=110; Sср=240

Применяется в основном в грубых квалитетах. Очень большой зазор. Невысокая точность центрирования.

 

4. Гладкие цилиндрические соединения. Посадки с гарантированным натягом.

Исходные данные:

Крутящий момент, Мкр	350 Н∙м
Осевая сила, Rос	0,8 кН
Номинальный диаметр, d	50 мм
Длина контакта, l	65 мм
Диаметр внутреннего отверстия, d1	5,5 мм
Диаметр втулки, d2	105 мм
Материал вала	Сталь50ХН
Материал ступицы	Сталь45
Способ сборки	Охлаждение

 

Определяем  недостающие сведения к исходным данным задачи:

- модуль  упругости материала: стали 45 Е_с=2∙10¹¹ Па и стали50ХН Е_бр=2∙10¹¹ Па;

- коэффициент  Пуассона μ: для стали μ_бр=0,3

- коэффициент  трения f: для охлаждения вала f=0,15;

- α - коэффициент  линейного расширения: материала  втулки (сталь) α_бр=12∙10^-6 град^-1, материала вала (сталь) α_с=12∙10^-6 град^-1;

- предел  текучести σ_{т бр}=8,83∙10⁸ Па; σ_{т с}=3,53∙10⁸ Па;

- величину  шероховатости по параметру R_z: для вала (сталь) R_zс=6,3 мкм; для втулки (сталь) R_{z бр}=6,3 мкм. Для d_н=50 мм и при обработке отверстия по 8 квалитету, а вала – по 7 квалитету.

Определяем  максимальное допустимое удельное давление в паскалях на поверхности сопрягаемых  деталей [p_max]:

[p_max]_отв≤0,58∙ σ_{т бр}∙[1-(d_н/d₂)²]=0,58∙3,59∙10⁸[1-(0,050/0,105)²]=1,56∙10⁸;

[p_min]_вала≤0,58∙ σ_{т с}∙[1-(d₁/d_н)²]=5,07∙10⁸;

Принимаем [p_max]=1.56∙10⁸Па

Рассчитываем  наибольший допустимый натяг в соединении, предварительно определив коэффициенты Ляме С₁ и С₂:

Определяем  наибольший допустимый натяг в соединении с учетом поправок на увеличение удельного  давления у торцов охватывающей детали ν_уд и на срез и смятие микронеровностей на поверхности сопряжения при запрессовке ν_ш:

[N_max]=[ ]∙ ν_уд+ ν_ш,

где ν_уд=0,09 при и

ν_ш=2K∙(R_z1+R_z2)=2∙0,6∙(6,3+6,3)≈15,2 мкм

Принимаем ν_ш=15мкм

[N_max]=101∙0,9+15≈106 мкм.

Определяем  минимальное допустимое удельное давление на поверхности сопрягаемых деталей [p_min]:

Определяем  предварительно наименьший допустимый натяг (без учета поправок):

Определяем  наименьший допустимый натяг в соединении с учетом поправок:

[N_min]= ∙ν_ш+ ν_n,

где  ν_ш=15 мкм; ν_n=10 мкм

[N_min]=0+15+10=25 мкм.

Выбираем  квалитет, по которому должны быть изготовлены  отверстие и вал, допуская, что  допуски на их изготовления равны:

 

 Полученное  значение допуска находится в  8 квалитете, т.к. IT9=62 мкм.