Взаимозаменяемость деталей

Министерство образования и науки РФ Курганский Государственный Университет Кафедра «Инноватика и менеджмент качества»

Курсовая работа

Взаимозаменяемость деталей

Курган 2011

• Ведение
• Задача 1. Расчет посадок гладких цилиндрических соединений
• Задача 2 Расчет размерной цепи
• Задача 3. Расчет посадок подшипников качения
• Задача 4. Расчет посадок резьбовых соединений
• Задача 5. Расчет посадок шлицевых соединений
• Задача 6. Расчет посадок шпоночных соединений

Курсовая работа по дисциплине «Взаимозаменяемость» обобщает и систематизирует теоретические знания, полученные при изучении соответствующих дисциплин, учит студентов применять данные знания для решения практических задач, возникающих в производственных условиях. При выполнении курсовой работы студент также должен использовать знания инженерной графики, материаловедения и так далее.

Студент в процессе работы должен научиться пользоваться необходимой справочной и нормативно-технической литературой, обоснованно назначать допуски и посадки на соединения, правильно обозначать их в технической документации.

деталь посадка шпоночное соединение

Задача 1. Расчет посадок гладких цилиндрических соединений

Для заданных посадок с натягом, с зазором и переходной выполнить в масштабе схемы расположения полей допусков с указанием отклонений в микрометрах.

Рассчитать предельные размеры и допуски деталей, величины зазоров (натягов), допуски посадок.

Привести эскизы соединений в собранном виде и отдельно деталей с указанием шероховатости. Указать на эскизах предельные отклонения размеров тремя способами: условным, числовым и смешанным.

1. Посадка с натягом: 25

Посадка выполнена в системе вала.

По таблицам 1.35 и 1.38 справочника находим значения предельных отклонений отверстия и вала

ES=-33 мкм es=0 мкм

EI=-54 мкм ei=-13 мкм

Построим схему расположения полей допусков.

а) Расчет характеристик отверстия 25Т7

=+ES=25+ (-0.033) =24,967 мм

=+EI=25+ (-0.054) =24,946 мм

Величина допуска отверстия

=-=ES-EI=24,967−24,946=0.021 мм

б) Расчет характеристик вала 25h6

=+es=25+0=25 мм

=+ei=25+ (-0,013) =24,987 мм

Величина допуска вала

=-=es-ei=25−24,987=0,013 мм

в) Расчет характеристик посадки

=-=25−24,946=0,054 мм

=-=24,987−24,967=0,02 мм

=0,017 мм

Допуск посадки

=-=0,054−0,02=0,034 мм

Проверка

=+=0,013+0,021=0,034 мм

Шероховатости находим в зависимости от квалитета: для вала Ra 3.2 для отверстия Ra 3.2

2. Посадка с зазором: 25

Посадка выполнена в системе вала.

По таблицам 1.35 и 1.38 справочника находим значения предельных отклонений для вала и отверстия.

ES=+21 мкм es=0 мкм

EI=0 мкм ei=-21 мкм

Построим схему расположения полей допусков.

а) Расчет характеристик отверстия 25Е8

=+ES=25+0,021=25,021 мм

=+EI=25+0=25мм

Величина допуска отверстия

=-=ES-EI=25,021−25=0,021 мм

б) Расчет характеристик вала 25h7

=+es=25+0=25мм

=+ei=25+ (-0,021) =24,979 мм

Величина допуска вала

=-=es-ei=25−24,979=0,021 мм

в) Расчет характеристик посадки

=-=25,021−24,979=0,042 мм

=-=25−25=0мм

=0,021 мм

Допуск посадки

=-=0,042−0=0,042 мм

Проверка

=+=0,021+0,021=0,042 мм

Шероховатости находим в зависимости от квалитета: для вала Ra 3.2 для отверстия Ra 3.2

3. Переходная посадка: 160

Посадка выполнена в системе отверстия.

По таблицам 1.27 и 1.29 справочника находим значения предельных отклонений для вала и отверстия.

ES=+72 мкм es=0 мкм

EI=0 мкм ei=-40 мкм

Построим схему расположения полей допусков.

а) Расчет характеристик отверстия 160Н8

=+ES=160+0,072=160,072 мм

=+EI=160+0=160 мм

Величина допуска отверстия

=-= 160,072−160=0,072 мм

б) Расчет характеристик вала 160n7

=+es=160+0=160мм

=+ei=160−0,04=159,96 мм

Величина допуска вала

=-=es-ei=160−159,96=0,04 мм

в) Расчет характеристик посадки

=-=160,072−159,96=0,112 мм

=-=160−160=0 мм

Допуск посадки

=+=0,112+0=0,112 мм

Проверка

=+=0,04+0,072=0,112 мм

Шероховатости находим в зависимости от квалитета: для вала Ra 3.2 для отверстия Ra 3.2

Задача 2 Расчет размерной цепи

Рассчитать заданную размерную цепь по методу максимума-минимума. Допуски на составляющие звенья определять способом допусков одного квалитета. Сделать проверку выполненных расчетов. Представить схему размерной цепи.

=0,5−2,4 мм

А=А=31мм

А=60мм

А=40мм

А=А=20мм

А=203мм

Звенья, А и, А — подшипники качения. Допуски на эти стандартные изделия берем в таблице 4.82 справочника .

А=А=31мм

А — увеличивающее звено,

— замыкающее звено.

Определим номинальный размер А

= - =203- (31+31+60+40+20+20) =203−202=1мм

Определим предельные отклонения

= - =2.4−1=1.4мм

= - =0,5−1=-0,5 мм

=мм

= - =1,4- (-0,5) =1,9 мм

Рассчитаем допуски составляющих звеньев по способу одной степени точности. На все звенья размерной цепи назначается одна и та же степень точности.

Определим число единиц допуска:

где — единица допуска, берем из таблицы 3.3 справочника .

=1.86мм

=1,56 мм

=1,31 мм

=2,89 мм

=1,31 мм

а==185,890

По величине, а выбираем из таблицы 1.8 справочника ближайший квалитет — 12. По этому квалитету назначаем допуски на все звенья, кроме шестого. Значения допусков по выбранному квалитету берем из той же таблицы.

=0,3 мм

=0,25 мм

=0,21 мм

Рассчитаем величину допуска для шестого звена

=

1,9=0,12+0,12+0,3+0,25+0,21++0,21

=0,69 мм

В соответствии с выбранными допусками назначаем предельные отклонения для всех звеньев кроме шестого. Так как размеры охватываемые, то размеры назначаем по типу основного вала.

ES= ES= ES= ES=0мм

=-0,3 мм

=-0,25 мм

=-0,21 мм

=-0,21 мм

Предельные отклонения шестого звена находим:

=

1,3= ES- ((-0,12) + (-0,3) + (-0,25) + (-0,21) + (-0,21) + (-0,12))

ES=0,09 мм

=

0,7=-6*0

=-0,7 мм

А= мм

А=мм

А=А=мм

А=мм

Проверка расчетов:

=

1,9=0,12+0,12+0,3+0,25+0,21+0,69+0,21

1,9=1,9

=

2,3=211,91- (64,7+32,88+32,88+39,75+19,79+19,79)

2,3=2,3

=

0,4=211,4- (33+65+40+20+33+20)

0,4=0,4

Задача 3. Расчет посадок подшипников качения

Рассчитать и выбрать поле допуска для вала, сопрягающегося с внутренним кольцом подшипника. Учитывая вид нагружения внешнего кольца, выбрать поле допуска для отверстия корпуса. Построить схемы расположения полей допусков соединений по наружному и внутреннему кольцам подшипника с указанием отклонений в микрометрах. Рассчитать предельные размеры и допуски деталей, величины зазоров (натягов), допуски посадок. Привести эскизы данных соединений в собранном виде и сопрягаемых с подшипниками деталей (вала и отверстия корпуса). На эскизах деталей указать поля допусков смешанным способом, допуски и формы и требования к шероховатости сопрягаемых с подшипниками поверхностей.

Исходные данные:

Вид нагрузки: нагрузка с ударами и вибрацией.

Условное обозначение подшипников 4 и 7: 318

Класс точности подшипника: 6

Реакция опоры радиальная: R=34 000 Н.

Решение

Характеристики подшипника выбираем из таблицы 1 справочника

номинальный диаметр отверстия внутреннего кольца d=90 мм

номинальный диаметр наружной цилиндрической поверхности наружного кольца D=190 мм

номинальная ширина В=41 мм

ширина фаски подшипника r=4 мм

Внутреннее кольцо подшипника испытывает циркуляционное нагружение. Назначаем посадку с натягом. При этом нагружении кольца выбор посадки производится по интенсивности радиальной нагрузки на посадочной поверхности:

Где b — рабочая ширина посадочного места;

B=В-2* r=41−2*4=33 мм

— динамический коэффициент, зависящий от характера нагрузки. При нагрузке спокойной или с умеренными толчками и вибрацией, =1

— коэффициент, учитывающий ослабление посадочных натягов, =1

— коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки, =1

1. По таблице 4.92 справочника по заданным условиям для вала находим соответствующее поле допуска js6. Из таблицы 1.29 справочника выбираем в системе отверстия предельные отклонения для вала 90 js6

es=+11 мкм ei=-11 мкм

Для внутреннего кольца подшипника по таблице 4.82 справочника выбираем предельное отклонение 90 К7 для класса точности 6

ES=+10 мкм EI=-25 мкм

Предельные размеры внутреннего кольца подшипника и вала корпуса

=+es=90+0.011=90.011мм

=+ei=90−0,011=89,989 мм

=+ES=90+0,01=90,01 мм

=+EI=90+ (-0.025) =89.975 мм

Допуски:

=-=es-ei=90,011−89,989=0,022 мм

=-=ES-EI=90,01−89,975=0,035 мм

Натяги:

= es — EI=0,011- (-0,025) =0,036 мм

= ei — ES=-0,011−0,01=-0,021 мм

Допуск посадки:

=-=0,036- (-0,021) =0,057 мм

Проверка:

=+=0,035+0,022=0,057 мм

2. Наружное кольцо подшипника испытывает местное нагружение. По таблице 4.89 справочника для отверстия корпуса выбираем поле допуска H6. Из таблицы 1.37 справочника выбираем в системе вала предельные отклонения для отверстия корпуса 190H6

ES=+29 мкм EI=0 мкм

Предельные отклонения для наружного кольца подшипника выбираем из таблицы 4.83 справочника для класса точности 6:

190l

es=0 мкм ei=-20 мкм

Определим номинальные размеры для наружного кольца и отверстия корпуса:

=+es=190+0=190мм

=+ei=190+ (-0,020) =189,98 мм

=+ES=190+0,029=190,029 мм

=+EI=190+0=190 мм

Допуски:

=-=es-ei=190−189,98=0,02 мм

=-=ES-EI=190,029−190=0,029 мм

Зазоры:

=-=190,029−189,98=0,049 мм

=-=190−190=0 мм

Допуск посадки:

=-=0,049−0=0,049 мм

Проверка

=+=0,02+0,029=0,049 мм

Построим схему расположения полей допусков, эскизы вала и отверстия в корпусе, эскиз их соединения с подшипником.

Задача 4. Расчет посадок резьбовых соединений

Для заданной посадки построить в масштабе схемы расположения полей допусков наружной, внутренней резьбы и их соединения. На схеме наружной и внутренней резьбы указать основные параметры её и предельные отклонения в микрометрах. На схеме резьбового соединения привести номинальные диаметры наружной и внутренней резьбы по всем диаметрам:

Поле допуска резьбы болта 8g (то есть поле среднего диаметра 8g и поле допуска наружного диаметра 8g), поле допуска резьбы гайки 7G (то есть поле допуска среднего диаметра 8g и поле допуска внутреннего диаметра).

По таблице 4.22 справочника находим номинальные значения диаметров и шаг резьбы:

d (D) =30 мм P=3.5 мм

По таблице 4.24 справочника находим:

() = d-4+0,211=26,211 мм

() = d-3+0,727=27,727 мм

Предельные размеры болта 8g найдем по таблице 4.29 справочника

es (, d) =-90 мкм

ei () =-302 мкм

ei (d) =-515 мкм

Болт:

=d2+es=27.727+ (-0.09) =27.637 мм

=d2+ei=27.727+ (-0.302) =27.425 мм

=d1+es=26.211+ (-0.09) =26.121 мм

= - не нормируется

=d+es=30+ (-0,09) =29,91 мм, =d+ei=30+ (-0.302) =29.698 мм

Предельные размеры гайки 6G найдем по таблице 4.29 справочника :

ES () =+333 мкм

ES () =+613 мкм

EI (D, ,) =+53 мкм

Гайка:

=+ES=27.727+0.333=28.06 мм

=+EI=27.727+0.053=27.78 мм

=+ES=26.211+0.613=26,824 мм

=+EI=26.211+0.053=26.264 мм

— не нормируется

=D+EI=30+0.053=30.053 мм

Данные допусков:

=-=26,824−26,264=0,56 мм

=-=28,06−27,78=0,28 мм

=-=27,637−27,425=0,212 мм

=-=29,91−29,698=0,212 мм

Задача 5. Расчет посадок шлицевых соединений

Для шлицевых соединений с прямобочным профилем выбрать и обосновать способ центрирования. Выбрать поля допусков и посадки по элементам шлицевого соединения. Построить схемы расположения полей допусков по диаметрам и ширине шлицов. Определить зазоры (натяги) и допуски посадок по всем элементам. Привести эскизы шлицевого соединения и шлицевых деталей в отдельности с указанием полей допусков размеров смешанным соединением.

Задано:

8Ч32Ч38

Из таблицы 4.71 справочника по ГОСТ 1139–80:

z=8 d=32 D=38 b=6

Данное соединение относится к легкой серии. Выбираем центрирование по внутреннему диаметру. Предпочтительная посадка для диаметра D при центрировании по D выбираем из таблицы 4.72 справочника

Установим следующие поля допусков нецентрирующих размеров

для b: поле допуска втулки F8

поле допуска вала f8

для d: поле допуска втулки H11

поле допуска вала a11

Условное обозначение шлицевого соединения

берем из справочника предельные отклонения валов и отверстий для принятых полей допусков

(D) из таблиц 1.27 и 1.28

ES=+25 мкм es=-25 мкм

EI=0 мкм ei=-50 мкм

(d) из таблиц 1.27 и 1.28

ES=+160 мкм es=-310 мкм

EI=0 мкм ei=-470 мкм

(b) из таблиц 1.27 и 1.28

ES=+18 мкм es=-10 мкм

EI=+10 мкм ei=-28 мкм

1. Рассчитаем предельные размеры вала и втулки по наружному диаметру D, а так же величины зазоров и допуски посадки:

=+ES=38+0,025=38,025 мм

=+EI=38+0=38 мм

=-=ES-EI=0,025−0=0,025 мм

=+es=38−0,025=37,975 мм

=+ei=38−0,05=37,95 мм

=-=es-ei=0,025 мм

=-=38,025−37,95=0,075 мм

=-=38−37,975=0,025 мм

=-=0,05 мм

Проверка

=+=0,25+0,025=0,05 мм

2. Рассчитаем предельные размеры вала и втулки по внутреннему диаметру d, а так же величины зазоров и допуски посадок:

=+ES=32+0,16=32,16 мм

=+EI=32+0=32 мм

=-=ES-EI=32,16−32=0,16 мм

=+es=32−0,31=31,69 мм

=+ei=32−0,47=31,53 мм

=-=es-ei=31,69−31,53=0,16 мм

=-=32,16−31,53=0,63 мм

=-=32−31,69=0,31 мм

=-=0,36−0,31=0,32 мм

Проверка

=+=0,16+0,16=0,32 мм

3. Рассчитаем предельные размеры вала и посадок втулки по боковым поверхностям зубьев b, а так же величины зазоров и допуски посадок:

=+ES=6+0,018=6,018 мм

=+EI=6+0,01=6,01 мм

=-=ES-EI=6,018−6,01=0,008 мм

=+es=6−0,01=5,99 мм

=+ei=6−0,026=5,972 мм

=-=es-ei=5,99−5,972=0,018 мм

=-=6,018−5,972=0,046 мм

=-=6,01−5,99=0,02 мм

=-=0,046−0,02=0,026 мм

Проверка

=+=0,018+0,008=0,026 мм

Задача 6. Расчет посадок шпоночных соединений

Для соединения с призматической шпонкой установить тип посадки и поля допусков по всем размерам. Построить схему расположения полей допусков по ширине шпонки, провести расчет допусков посадок по сопряжениям шпонки с пазом вала и втулки. Привести эскиз шпоночного соединения с указанием полей допусков размеров смешанным способом.

Исходные данные:

Диаметр d=42 мм

Длина соединения вала и втулки l=45 мм

По таблице 4.64 справочника определим номинальные размеры шпонки и пазов

bh=128

l=28−140 мм

t1=5.0 мм

t2=3.3 мм

Выберем тип посадок для данной призматической шпонки и тип шпоночного соединения. Выберем нормальное шпоночное соединение, так как оно универсальное.

Запишем поля допусков для ширины шпонки, для ширины паза и втулки, для ширины паза на валу, а так же посадки шпонки на валу и во втулке.

По таблице 4.65 справочника

ширина шпонки h9

ширина паза на валу N9

ширина паза во втулке Js9

посадка шпонки на валу

посадка шпонки во втулке

Из таблиц 1.35 и 1.37 справочника

ES=0 мкм es=0 мкм

EI=-43 мкм ei=-43 мкм

ES=+21 мкм es=0 мкм

EI=-21 мкм ei=-43 мкм

Сопряжение шпонки с пазом вала:

=+ES=12+0=12 мм

=+EI=12+ (-0.043) =11.957 мм

=-=12−11,957=0,043 мм

=+es=12+0=0 мм

=+ei=12+ (-0.043) =11.957 мм

=-=es-ei=12−11.957=0.043 мм

=-=12−11.957=0.043 мм

=-=12−11.957=0.043 мм

=+=0.043+0.043=0.086 мм

Проверка

=+=0,043+0,043=0,086 мм

Сопряжение шпонки с пазом втулки:

=+ES=12+0,021=12,021 мм

=+EI=12+ (-0.021) =11.979 мм

=-=12,021−11,979=0,043 мм

=+es=12+ (-0,043) =11,957 мм

=+ei=12+0=12 мм

=-=es-ei=12−11.957=0.043 мм

=-=12,021−11.957=0.064 мм

=-=12−11.979=0.021 мм

=+=0.064+0.021=0.085 мм

Проверка

=+=0,042+0,043=0,085 мм