Выбор посадок и их расчет для деталей сборочной единицы

1. Расчёт и анализ посадок для гладких цилиндрических поверхностей

1.1 Расчёт и выбор посадок с натягом

Из условия неподвижности соединения в зависимости от характера передаваемой нагрузки определим требуемое минимальное давление на контактных поверхностях соединения P_min, МПа.

При действии крутящего момента М_кр(Нм):

где:

.

Используя закон Гука и решения задачи Ламе, можно рассчитать величину наименьшего натяга N_{min расч}(мкм), при котором будет обеспечена неподвижность соединения:

.

В данной формуле E_D и E_d — модули упругости материалов сопрягаемых деталей. Принимаем материал ступицы Ст45, а зубчатого венца - сталь 12ХН3А, тогда, пользуясь учебным пособием «Основы взаимозаменяемости в авиастроении» (см. приложение, табл. П8), имеем:

E_D=2,110⁵ МПа;

E_d=2,110⁵ МПа.

С_D и С_d — коэффициенты Ламе, определяемые по формулам:

;

.

Здесь, D₀ и d₀ — наружный диаметр охватывающей детали и диаметр внутренней полости охватываемой детали. В нашем случае:

D₀300 мм, d₀=90 мм.

_D и _d — коэффициенты Пуассона, соответственно для охватывающей и охватываемой деталей

_D=_d=0.3.

Тогда,

;

;

.

На основании теории о наибольших касательных напряжениях определим максимально допустимое давление P_max, при котором отсутствуют пластические деформации соединяемых деталей:

где:

P_Dmax — максимально допустимое давление для охватывающей детали;

P_dmax — максимально допустимое давление для охватываемой детали;

_TD=687 МПа — предел текучести охватывающей детали;

_Td=353 МПа — предел текучести охватываемой детали (см. учеб пособие).

Выбираем наименьшее из двух полученных значений P_dmax=116,995 МПа.

Определим величину наибольшего расчётного натяга:

По (см. стр. 31, рис. 14) =0,5

Учтём поправку на смятие неровностей контактных поверхностей отверстия и вала. Из ряда стандартных значений по (стр. 31) выбираем:

R_aD=0,8 мкм, R_ad=0,4 мкм.

.

С учётом поправки определяем минимальную и максимальную величины функциональных натягов:

N_{min функ}= N_{min расч}+_ш=12 мкм;

N_{max функ}= N_{max расч}+_ш=501 мкм.

По данным (ГОСТ 25 364-88 и ГОСТ 25 347-82) выбираем посадку, удовлетворяющую условиям:

N_{min cm}N_{min функ,}

N_{max cm}N_{max функ,}

где: N_{min ст} и N_{max ст} — значения натяга, обеспечиваемые какой-либо стандартной посадкой.

Для нашего случая подходят посадки, изображённые в таблице 8.

Таблица 8

При этом посадка предпочтительного применения — H7/r6 (она более предпочтительна т. к. для неё имеется в наличии достаточно режущего и измерительного инструмента и при образовании этой посадки не требуется больших усилий).

Изобразим схему полей допусков для посадки H7/r6 на рис. 1:

Рис. 1

1.2 Соединение зубчатого колеса с валом

Данное соединение должно быть по характеру неподвижным, разъёмным. Посадка для этого соединения должна обеспечивать легкость монтажа и хорошее центрирование колеса. Выбираем наиболее рекомендуемую переходную посадку в системе отверстия Н7/к6.

Наибольше вероятен зазор Принимая Т=6, определим среднеквадратическое отклонение для отверстия и для вала:

Суммарное значение:

P_S=F₁+0,5;

F₁=(z);

;

F₁=(0,591)=0,2257;

P_N=0,2257+0,5=0,7257.

Вероятность получения соединения с натягом:

P_S=1-P_N =1 — 0,7257=0,2743.

Таким образом, в данной посадке при достаточно большом количестве деталей в партии можно ожидать появления 72,57% соединений с зазором и 27,43% с натягом. Изобразим поля допусков ПП 68Н7/к6 на рисунке 2.

Рис. 2. Кривая нормального распределения

1.3 Выбор посадок для соединений подшипника качения с валом и корпусом

Подшипник изготовлен по классу точности 6. Подшипник работает по схеме I, т. е. наружное кольцо неподвижное, а внутреннее кольцо вращается вместе с валом. В этом случае наружное кольцо подшипника устанавливается в корпус, а внутреннее кольцо напрессовывается на вал. Это достигается за счёт использования полей допусков валов под переходные посадки, что благодаря специфическому расположению поля допуска на внутреннее кольцо позволяет получить в соединении небольшой гарантированный натяг.

В редукторе используются подшипники роликовые.

Выбираем посадку .

Соединение внутреннего кольца подшипника качения с валом (рис. 3).

Рис. 3

Соединение наружного кольца подшипника качения и корпусом (рис. 4).

Рис. 4

2. Расчёт исполнительных размеров калибров для контроля отверстия и вала, образующих посадку

У готовых изделий необходимо определить, годна ли деталь или нет, т. е. удалось ли изготовить деталь с требуемой точностью или нет. Для этого применяются специальные приборы: калибр — пробка (для отверстий) и калибр — скоба (для валов). Рассчитаем калибры, т. е. инструменты для контроля точности вала и отверстия, сопрягающиеся по посадке

Найдём допуски на посадку. (рис. 5.)

Рис. 5

3. Назначение и анализ посадок для шпоночного соединения

Посадка шпонки в паз вала и в паз ступицы выбирается в системе вала. Это обусловлено тем, что основная деталь — шпонка. Она изготовлена по ГОСТ 23 360– — 78. Соединение шпонки с валом должно быть достаточно плотным (с небольшим натягом), чтобы шпонка не перемещалась относительно паза. Соединение шпонки со ступицей должно быть свободным, (желательно с небольшим зазором). Зазор необходим для того, чтобы компенсировать при сборке погрешности формы и расположения поверхностей шпонки и пазов. Руководствуясь учебным пособием, выбираем нормальный характер шпоночного соединения.

Геометрия соединения:

— диаметр вала d=84 мм;

— ширина шпонки b=22 мм;

— высота шпонки h=14 мм;

— глубина шпоночного паза вала t₁=9 мм;

— глубина шпоночного паза ступицы t₂=5,4 мм.

Рис. 6

4. Назначение и анализ посадок для резьбового соединения

Для регулирования относительного положения вала регулировочными винтами, выбираем скользящую посадку, причём посадка резьбы корпуса 6Н, посадка резьбы вала 6g.

Исходные данные: D=d=33 мм, класс точности — средний.

Определим и запишем в сводную таблицу параметры резьбы, значения предельных отклонений, а также значения зазоров.

посадка вал подшипник калибр Номинальные размеры резьбового соединения M33×1,5−6H/6g

Рис. 7

Заключение

В данной работе были рассмотрены различные по характеру соединения: подвижные и неподвижные, разъемные и не разъемные. Для них назначены посадки. Для данных посадок вычислены величины предельных размеров, нижних и верхних отклонений, минимальные и максимальные значения натягов и зазоров.