Расчет допусков и посадок опоры вала

Курсовая работа

«Взаимозаменяемость, стандарты и технические измерения»

Расчет допусков и посадок опоры вала

СОДЕРЖАНИЕ Введение

1 Описание работы узла

2 Гладкие цилиндрические сопряжения

2.1 Расчет и выбор посадки с зазором

2.2 Расчет и выбор переходной посадки

2.3 Расчет и выбор посадки с натягом

2.4 Расчет и выбор калибров и контркалибров

3 Расчет и выбор посадок подшипников качения

4 Расчет резьбового соединения

5 Расчет шлицевого соединения

6 Выбор параметров точности зубчатого колеса Заключение Перечень использованной литературы опора вал посадка допуск подшипник соединение

ВВЕДЕНИЕ

Основной задачей конструктора является создание новых и модернизация существующих чертежей документации, их подготовка, которые содействуют обеспечению необходимой технологичности и высокого качества изделий. Решение этой задачи связанно с выбором необходимой точности изготовления изделия, расчетом размерных звеньев, выбором шероховатости и отклонений от геометрической формы и расположения поверхностей.

Качественные показатели современных изделий машиностроения (точность, долговечность, надежность) в значительной степени зависят от правильности выбора посадок, то есть от характера сопряжения деталей и правильности выбора допусков формы и расположения.

Изделия машиностроения не простая совокупность деталей. В собранном изделии детали находятся во взаимодействии и взаимосвязи. Отклонение размеров, формы и расположения поверхностей одной из деталей вызывает отклонение формы или отклонение в расположении других деталей составной единицы. Эти отклонения в сумме влияют на качественные характеристики изделия.

По этой причине при выборе посадок, допусков размеров следует учитывать: назначение детали в составной единице, роль отдельных ее поверхностей, влияние отклонений размеров, формы и расположения поверхностей детали на смежные с ней детали, влияние суммы отклонений параметров точности всех деталей на качественные показатели изделия.

Поэтому в ряде случаев значения допусков могут быть получены только расчетным методом. Иногда они заданы действующими стандартами или отображены в технической или справочной литературе.

1 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ УЗЛА

Опора вала. Вал 1 вращается в подшипниках 4, которые установлены в корпусе 6 и закрыты крышкой 2. В крышке установлено кольцо 3 для выталкивания манжеты. На валу центруется на шлицах зубчатое колесо 5, которое удерживается распорной втулкой и распорным кольцом. Вращение на вал передается через упругую крестовину 10 и полумуфту 9, которая неподвижно закреплена на конце вала 1 винтом 8. Корпус 6 неподвижно соединен с кольцом 7.

Таблица 1.1 — Исходные данные к курсовой работе

2 ГЛАДКИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СОПРЯЖЕНИЯ

2.1 Расчет посадки с зазором Посадка с зазором — посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении, если размер отверстия больше размера вала.

Для неподвижного соединения крышки 2 с корпусом 6 выбираем посадку с зазором Ш

Для данной посадки чертим схему расположения полей допусков, рассчитываем предельные размеры, допуски отверстия и вала, предельные зазоры.

Номинальные размеры и отклонения Предельные размеры

(2.1)

(2.2)

(2.3)

(2.4)

Допуски размеров

(2.5)

(2.6)

Исполнительные размеры

(2.7)

(2.8)

Предельные значения зазора

(2.9)

(2.10)

Допуск посадки

(2.11)

(2.12)

2.2 Расчет и выбор переходной посадки Переходные посадки, как правило, не рассчитывают, а выбирают в зависимости от требований к точности центрирования и условий сборки и разборки.

Точность центрирования определяется величиной. Поэтому наибольший допустимый зазор определяется по следующей формуле:

(2.13)

— допуск на радиальное биение (ГОСТ 1643−81, табл. 6);

=2…5 — коэффициент запаса точности По наибольшему зазору выбираем посадку из числа предпочтительных, для которой рассчитываем предельные размеры для отверстия и вала. Выбираем посадку Ш

Номинальные размеры и отклонения Предельные размеры

(2.14)

(2.15)

(2.16)

(2.17)

Допуски размеров

(2.18)

(2.19)

Исполнительные размеры

(2.20)

(2.21)

Предельные значения зазора и натяга

(2.22)

(2.23)

Допуск посадки

(2.24)

2.3 Расчет и выбор посадки с натягом По данным значения осевой силы и размерами соединения выбираем необходимое минимальное удельное давление на поверхностях соединения:

(2.25)

где — номинальный диаметр соединения кольца 7 с корпусом 6

l — длина контакта соединения

f — коэффициент трения, определяется по таблице [2, табл. 1.106]

В соответствии с полученным определяем необходимую величину минимального натяга:

(2.26)

где — модули упругости материалов, определяются по таблице [2, табл. 1.106]

— коэффициенты Лямэ, которые определяются по формулам 2.26, 2.27:

(2.27)

(2.28)

где — соответственно диаметр отверстия и вала и диаметр внешней поверхности отверстия

— коэффициенты Пуассона, определяются по таблице [2, табл. 1.106]

Определение минимально допустимого натяга осуществляется по формуле:

(2.29)

где — поправка, учитывающая шероховатость поверхностей соединения, которая определяется по формуле 2.29

— поправка, учитывающая разницу температур поверхностей соединения, в данном случае температуры поверхностей одинаковые

— поправка, учитывающая действие центробежных сил, для данного механизма соединяющие детали не вращаются

— поправка, учитывающая уменьшение натяга при повторных соединениях, в данном случае повторных соединений не происходит

(2.30)

где — значение шероховатости для соединяющих поверхностей, так как осуществляется посадка с натягом, значение шероховатости берем для восьмого квалитета На основе теории касательных напряжений определяется максимально допустимое давление, при котором отсутствует пластическая деформация на контактных поверхностях деталей. В качестве берется наименьшее из двух значений давления:

для отверстия:

(2.31)

(2.32)

где — предел текучести материалов соединяющих деталей, в данном случае для деталей, изготовленных из материла сталь 45 предел текучести равен .

Принимаем

Величина наибольшего расчетного натяга определяется по следующей формуле:

(2.33)

С учетом поправок величина максимального допустимого натяга определяется по формуле:

(2.34)

где — поправка, которая определяется по графику [2, рис. 1.68] в зависимости от соотношения

По данным предельным отклонениям по таблице [2, табл. 1.49] выбираем посадку Ш

Для данной посадки вычерчиваем схему полей допусков и рассчитываем предельные размеры, допуски отверстия и вала, предельные натяги.

Номинальные размеры и отклонения Предельные размеры

(2.35) (2.36) (2.37) (2.38)

Допуски размеров

(2.39)

(2.40)

Исполнительные размеры

(2.41)

(2.42)

Предельные значения натяга

(2.43)

(2.44)

Допуск посадки

(2.45)

(2.46)

2.4 Расчет калибров и контркалибров Для сопряжения Ш рассчитать предельные и исполнительные размеры калибров.

2.4.1 Расчет калибров для отверстия Ш47Н7

По ГОСТ 25 347–82 определяют предельные отклонения отверстия:

По ГОСТ 25 853–81 для Ш47Н7 определяют данные для расчета калибров:

Предельные размеры отверстия определены по формулам 2.1 и 2.2:

Рабочий проходной калибр

(2.47)

(2.48)

(2.49)

(2.50)

Допуск калибра

(2.51)

Исполнительный размер калибра

(2.52)

Рабочий непроходной калибр

(2.53)

(2.54)

(2.55)

Допуск калибра

(2.56)

Исполнительный размер калибра

(2.57)

2.4.2 Расчет калибров для вала ш47g6

По ГОСТ 25 347–82 определяют предельные отклонения отверстия:

По ГОСТ 25 853–81 для Ш47g6 определяют данные для расчета калибров:

Предельные размеры вала определены по формулам 2.3 и 2.4:

Рабочий проходной калибр

(2.58)

(2.59)

(2.60)

(2.61)

Допуск калибра

(2.62)

Исполнительный размер калибра

(2.63)

Рабочий непроходной калибр

(2.64)

(2.65)

(2.66)

Допуск калибра

(2.67)

Исполнительный размер калибра

(2.68)

Контркалибр рабочего проходного калибра

(2.69)

(2.70)

(2.71)

Допуск калибра

(2.72)

Исполнительный размер калибра

(2.73)

Контркалибр износа рабочего проходного калибра

(2.74)

(2.75)

(2.76)

Допуск калибра

(2.77)

Исполнительный размер калибра

(2.78)

Контркалибр рабочего непроходного калибра

(2.79)

(2.80)

(2.81)

Допуск калибра

(2.82)

Исполнительный размер калибра

(2.83)

3 РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДОК ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ Параметры подшипника:

№ 204D = 47 ммd = 20 ммb = 14 мм Так как наружное кольцо не вращается, оно выдерживает местное нагружение. Поэтому по рекомендациям ГОСТ 3325–85 выбираем посадку Ш. Для данной посадки вычерчиваем схему полей допусков и рассчитываем предельные размеры, допуски отверстия и вала, предельные зазоры.

Номинальные размеры и отклонения Предельные размеры

(3.1)

(3.2)

(3.3)

(3.4)

Допуски размеров

(3.5)

(3.6)

Исполнительные размеры

(3.7)

(3.8)

Предельные значения зазора

(3.9)

(3.10)

Допуск посадки

(3.11)

(3.12)

Так как вал вращается, внутреннее кольцо выдерживает циркуляционное нагружение, поэтому по рекомендации ГОСТ 3325–85 выбираем посадку Ш. Для данной посадки вычерчиваем схему полей допусков и рассчитываем предельные размеры, допуски отверстия и вала, предельные натяги.

Номинальные размеры и отклонения Предельные размеры

(3.13)

(3.14)

(3.15)

(3.16)

Допуски размеров

(3.17)

(3.18)

Исполнительные размеры

(3.19)

(3.20)

Предельные значения натяга

(3.21)

(3.22)

Допуск посадки

(3.23)

(3.24)

4 РАСЧЕТ РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ Согласно рекомендациям [3, стр. 146] дана метрическая резьба для закрепляющих деталей, которая изготавливается с полями допусков .

Для данной резьбы по таблице [3, табл. 4.23] определяются номинальные значения диаметров и шаг резьбы:

D = d = 5 ммP = 0.5 мм По таблице [3, табл. 4.24] определяются средний и внутренний диаметры резьбы:

(4.1)

(4.2)

Расчет размеров резьбы для гайки

По таблице [3, табл. 4.29] определяем отклонения для диаметров резьбы:

Предельные размеры

(4.3)

(4.4)

(4.5)

(4.6)

(4.7)

— не нормируется Допуски на размеры

(4.8)

(4.9)

Исполнительные размеры

(4.10)

(4.11)

Расчет размеров резьбы для болта

По таблице [3, табл. 4.29] определяем отклонения для диаметров резьбы:

Предельные размеры

(4.12)

(4.13)

(4.14)

— не нормируется (4.15)

(4.16)

(4.17)

Допуски на размеры

(4.18)

(4.19)

Исполнительные размеры

(4.20)

(4.21)

Предельные значения зазора

(4.22)

(4.23)

Результаты расчета сведены в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 — Результаты расчета резьбового соединения

5 РАСЧЕТ ШЛИЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ Так как зубчатое колесо удерживается на валу неподвижно — с одной стороны распорной втулкой, с другой — распорным кольцом, то выбирается шлицевое соединение с центрированием по наружному диаметру.

Для данного шлицевого соединения 6Ч23Ч28 по таблице [3, табл. 4.71] определяем ширину шлица b = 6 мм.

По таблице [3, табл. 4.73] и ГОСТ 1139–80 выбираем посадки для наружного диаметра, внутреннего диаметра и ширины шлица соответственно, и. Полное обозначение шлицевого соединения имеет вид:

Вычерчиваем схему шлицевого соединения, схему полей допусков сопряженных поверхностей и рассчитываем предельные размеры отверстий и валов, предельные значения зазоров.

Посадка для наружного диаметра Ш:

Номинальные размеры и отклонения Предельные размеры

(5.1)

(5.2)

(5.3)

(5.4)

Допуски размеров

(5.5)

(5.6)

Исполнительные размеры

(5.7)

(5.8)

Предельные значения зазора

(5.9)

(5.10)

Допуск посадки

(5.11)

(5.12)

Посадка для внутреннего диаметраШ:

Номинальные размеры и отклонения Предельные размеры

(5.13)

(5.14)

Допуски размеров

(5.15)

Исполнительные размеры

(5.16)

Предельные значения зазора и допуск посадки не регламентируются.

Посадка для ширины шлица :

Номинальные размеры и отклонения Предельные размеры

(5.17)

(5.18)

(5.19)

(5.20)

Допуски размеров

(5.21)

(5.22)

Исполнительные размеры

(5.23)

(5.24)

Предельные значения зазора

(5.25)

(5.26)

Допуск посадки

(5.27)

(5.28)

6 ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ТОЧНОСТИ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА Исходные параметры зубчатого колеса:

Модуль зуба m = 2 мм Количество зубьев Z = 25

Делительный окружной шаг и делительный диаметр колеса определяются по следующим формулам соответственно:

(6.1)

(6.2)

Диаметр вершин зубьев рассчитывается по формуле 6.3:

(6.3)

где — для стандартного начального контура ГОСТ 13 755–81

Данный узел относится к изделиям, которые применяют в металлообрабатывающих станках. По рекомендациям ГОСТ 1643–81 назначаем следующие параметры точности:

Степень точности — 7 (по нормам кинематической точности, плавности и контакта зубьев) Вид сопряжения — В Вид допуска бокового зазора — b

Обозначение зубчатого колеса 7-В ГОСТ 1643–81

Согласно ГОСТ 1643–81 подбираем нормы точности для данного зубчатого колеса:

6.1 Показатели кинематической точности:

1) Допуск на радиальное биение зубчатого колеса

2) Допуск на колебание длины общей нормали

3) Предельное отклонение шага зацепления

4) Допуск на расстояние по нормали между двумя ближайшими друг к другу номинальными торцевыми профилями зуба

6.2 Показатель контакта зуба:

— погрешность направления зубьев

6.3 Показатели нормы бокового зазора:

1) Наименьшее отклонение средней длины общей нормали (1 слагаемое)

2) Наименьшее отклонение средней длины общей нормали (2 слагаемое)

3) Наименьшее отклонение средней длины общей нормали

4) Допуск на среднюю длину общей нормали

5) Длина общей нормали определяется по формуле 6.4:

(6.4)

где — длина общей нормали для зубчатых колес с модулем m = 1 мм, определяется по таблице [3, табл. 5.30]

Полная запись длины общей нормали выполняется по формуле 6.5:

(6.5)

Величина постоянной хорды зуба

(6.6)

Высота до постоянной хорды зуба

(6.7)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения курсовой работы проведены и обоснованы следующие расчеты:

Посадка с зазором Ш Посадка с натягом Ш Переходная посадка Ш Проходные и непроходные калибры-скобы Ш47g6 и калибры-пробки Ш47Н7

Посадки подшипника качения наружного Ш и внутреннего Ш колец Основных геометрических размеров резьбового соединения

Шлицевого соединения

Некоторых параметров зубчатого колеса с модулем m = 2 мм и числом зубьев Z = 25 со степенью точности 7-В ГОСТ 1643–81

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Івщенко Л.Й. Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни «Взаємозамінність, стандартизація та технічні вимірювання» для студентів усіх форм навчання технічних спеціальностей / Л.Й.Івщенко, Б. М. Левченко, В.М. Мінаков. — Запоріжжя: ЗДТУ, 2001. — 103с.

2. Мягков В. И. Допуски и посадки. Справочник / Под ред. В. И. Мягкова. — Л.: Машиностроение, 1982. — Ч.I. — 543с.

3. Мягков В. И. Допуски и посадки. Справочник / Под ред. В. И. Мягкова. — Л.: Машиностроение, 1982. — Ч.II. — 477с.

4. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя / В. И. Анурьев — в 3-х т. Т. 2. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1980. — 559с.