Нормирование точности зубчатой цилиндрической передачи

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Нормирование точности и технические измерения».

В машиностроении создаются и осваиваются новые системы современных машин для комплексной автоматизации производства, что позволяет выпускать продукцию высокого качества с наименьшими затратами труда.

Большое значение для развития машиностроения имеет организация производства машин и других изделий на основе взаимозаменяемости, создание и применение надежных средств технического контроля. Повышение точности и практичности этих средств, а также снижение себестоимости их изготовления, несомненно, важный шаг в сторону повышения надежности конструкций.

1. Расчет и нормирование точности зубчатой передачи

Исходные данные

Число зубьев колеса z₁=80

Число зубьев шестерни z₂=45

Модуль: m e =2 мм

Делительный диаметр колеса d₁=160мм

Делительный диаметр шестерни d₂=90мм

Межосевое расстояние R e =107 мм

Ширина зубчатого венца В=19 мм

Окружная скорость v=2,8 м/с

1.1 Выбор степени точности зубчатого колеса

Степень точности зубчатого колеса определяем в зависимости от окружной скорости v. Назначаем степень точности по норме плавности. При v=2,8 м/с степень точности по норме плавности — 8 по таблице методических указаний 13[2]. Пользуясь рекомендациями ГОСТ 1758–81 по комбинированию степеней точности назначаем степень точности по норме кинематической точности — 8, по полноте контакта — 7.

1.2 Выбор вида сопряжения по боковому зазору

Боковой зазор — зазор между нерабочими профилями зубьев который необходим для размещения смазки, для компенсации погрешностей при изготовлении и сборке. И компенсации изменения размеров зубьев от температурных деформаций.

В решаемой задаче боковой зазор определяется из условия размещения смазки по выражению:

J_{n.min расч}= 0,01 m e J_{n.min расч}=0,01×2=0,02 мм

20мкм < 40мкм = J_{n.min т}

Так как передача относится к тихоходной (v < 3 м/с), по таблице ГОСТ 1758–81 при J_{n.min расч.}= 0,02мм=20мкм и R e =107 мм вид сопряжения по боковому зазору — С для которого J_{n.min расч.}=20 мкм. Таким образом степень точности зубчатого колеса: 8 — 8 — 7 — С ГОСТ 1758–81.

Выбор показателей, для контроля зубчатого колеса с () проводится согласно рекомендации по таблицам 2,3,5 ГОСТ 1758–81,а по таблицам 6,8,12,и 22 этого же ГОСТа назначаем на них допуски.

Средства для контроля показателей выбираем по таблице. Результаты выбора показателя допуска на них и средств контроля сводим в таблицу 1.

Таблица 1-Показатели и приборы для контроля зубчатого колеса.

1.3 Определение параметров зацепления

Se=1.387m=1.387*2=2.774

he=0.747m=1.387*2=1.494

1.4 Определение требований к точности заготовки

Радиальное биение F r =0.1*m=0.1*2=0.2 .

Торцовое биение: Ft=Fтабл· d/100=0.024· 160/100=0,0384 мм

d-делительный диаметр

2. Гладкие цилиндрические соединения

2.1 Расчёт и выбор посадок

Исходные данные

Номинальный диаметр соединения d=55мм Размеры шпонки bxh=16×10

Степень точности по норме кинематической точности — 8

Допуск радиального биения зубчатого венца F_r=63 мкм При передаче крутящих моментов с помощью шпонок в соединении вала со ступицей применяется одна из переходных посадок. Которая обеспечивает высокую точность центрирования зубчатого колеса на валу и лёгкую сборку и разборку соединения. Хорошее центрирование зубчатого колеса на валу необходимо для обеспечения высокой кинематической точности передачи, ограничения динамических нагрузок и т. д. Известно, наличие зазора в сопряжении, за счёт одностороннего смещения вала в отверстии, вызывает появление радиального биения зубчатого венца колеса, определяющего кинематическую точность.

В этом случае наибольший допустимый зазор, обеспечивающий первое условие, может быть определён по формуле:

S_{max расч.}<=F_r / K_т

где, К_т — коэффициент запаса точности (К_Т=2…5);

F_r — допуск радиального биения зубчатого колеса;

принимаем К_т равным 2;

S_{max расч.}= 45/2=22,5

Лёгкость сборки и разборки соединения определяется наибольшим предельным натягом, величина которого рассчитывается по формуле:

N_{max расч.}= S_{max расч.} 3-z / 3+z= 22,5 3.843 / 2.157=39,9

где, аргумент (z= x / s) отвечающий функции Лапласа Ф_о(z)=Р_?-0,5

Р_? — вероятность получения зазора в соединении, выбирается в зависимости от преобладания требований к одному из условий предъявляемых к соединению. Р_?=0,3 для 8 степени точности, z= -0,84 для 8 степени точности.

Ф_о(z)=Р_?-0,5=-0,2

N_{max расч.}=22,5*=39,9

По расчётным значениям S_{max расч.}=22,5; N_{max расч}=39,9 выбираем стандартную посадку, учитывая условия:

S_{max расч.}?S_{max таб.}

N_{max расч}?N_{max таб.}

Такой посадкой может быть: Ш 55 Н7/n6,

для которой N_{max таб.}=39мкм

S_{max таб.}=10мкм Отверстие Ш 55 Н7(⁺³⁰₀)

Вал Ш 55 n6(⁺³⁹₊₂₀)

При нормальном шпоночном соединении по стандарту для паза втулки предусмотрено поле допуска IS9;

для паза вала — N9;

для шпонки — h9;

посадка в соединении шпонка — паз втулки — IS9/h9;

посадка в соединении шпонка — паз вала — N9/h9;

По таблицам ГОСТ 25 347– — 82 определяем предельные отклонения для пазов вала, втулки и шпонки:

b_вт.— 16IS9(_-0,021^+0,021)

b_вала— 16N9(_-0,043⁰)

b_шт.— 16h9(_-0,043⁰)

Определяем допуски параллельности и симметричности шпоночных пазов.

Т_пар.=0,5Тb=0,5· 0,042=0,021 мм Т_сим.=2Тb=2· 0,043=0,086 мм

2.2 Расчёт калибров

Расчёт калибров пробок.

Исходные данные:

Отверстие 55H7(₀^+0,030);

D_max=55+0,030=55,030 мм;

D_min=55 мм;

Калибры для контроля отверстий называются пробками. Калибры изготавливаются комплектом из проходного (ПР) и непроходного (НЕ) калибров. При контроле детали калибрами она назначается годной если проходной калибр проходит, а непроходной не проходит через проверяемую поверхность.

Допуски для изготовления калибров нормируются ГОСТ 24 853–81.

Для определения предельных и исполнительных размеров пробок из таблицы указанного стандарта выписываем численные значения параметров H, Z, Y.

H=5мкм — допуск на изготовление калибра

Z=4мкм — координата середины поля допуска проходной пробки

Y=3мкм — координата определяющая границу проходной пробки Определяем предельные и исполнительные размеры пробок:

ПР_max=D_min+ Z +H/2=55+0.004+0.005/2=55.0065мм ПР_min=D_min+ ZH/2=55+0.004 — 0.005/2=55.0015мм ПР_изм.=D_min— Y=55- 0.003=29.997мм НЕ_max=D_max+ H/2=55,030+0.005/2=55,0325 мм НЕ_min=D_max— H/2=55,030−0.005/2=55,0275 мм ПР_исп.=ПР_max -H=55.0065−0.005

НЕ_исп.=НЕ_{max -H} = 55,0325_-0.005

Расчёт калибров скоб.

Исходные данные:

Вал 55 n6(₊₂₀⁺³⁹)

d_max=55.039мм

d_min=55.020мм Калибры для контроля валов назначаются скобами которые также как и пробки имеют проходную и непроходную стороны. Для определения предельных и исполнительных размеров скобы из таблицы ГОСТ 24 853–81, выписываем значения

H₁=3км;

Z₁=4км;

Y₁=3мкм;

H_p=2км;

Определяем предельные и исполнительные размеры калибров-скоб:

ПР_max=d_max — Z1 +H½=55,039−0.004+0.003/2=55,0365 мм ПР_min=d_max— Z1 -H½=55,039−0.004−0.003/2=55,0335 мм ПР_изм.=d_max+ Y1=55,039+ 0.003=55,042 мм НЕ_max=d_min+ H½=55,020+0.003/2=55,0215 мм НЕ_min=d_min— H½=55,020−0.003/2=55,0185 мм ПР_исп.=ПР_min+H=55,0335+0.004 мм НЕ_исп.=НЕ_min+H = 55,0185+0.004 мм

2.3 Расчёт и выбор посадок подшипника качения

Исходные данные:

подшипник № 7313

D=140 mm, d=65 mm, r =3,5, B=36 mm

Класс точности подшипника — 5

Радиальная нагрузка F_r=32 kН

Вращается вал, вал сплошной, корпус массивный. Нагрузка умеренная.

Выбор посадок подшипника качения на вал и в корпус.

Вращается вал, внутреннее кольцо подшипника является циркулярно нагруженным. Нагруженное кольцо, соединяющееся с неподвижным корпусом испытывает местное напряжение, следовательно внутреннее кольцо должно соединятся с валом по посадке с натягом, наружное с отверстием в корпусе — по посадке с небольшим зазором. Посадку внутреннего кольца подшипника на вал определяем по интенсивности радиальной нагрузки P_r

где, F_r — радиальная нагрузка на опору, кН;

k₁ — динамический коэффициент посадки, при умеренной нагрузке К₁ =1;

k₂ — коэффициент учитывающий конструкцию вала, при сплошном вале, к₂=1;

k₃ — коэффициент учитывающий тип подшипника, для однорядных не сдвоенных подшипников, k3=1;

В=0,036;

r = 0,0035;

По расчётному значению P_r и номинальному диаметру d устанавливаем поле допуска вала — Ш65 k65

Поле допуска для отверстия в корпусе определяется в зависимости от диаметра, характера нагрузки и конструкции корпуса — Н6.

Квалитеты точности для отверстия и вала устанавливаются в зависимости от класса точности подшипника. Вал обрабатывается по 6, а отверстие по 7 квалитетам точности.

D_отв.=140Н6(₀^+0.030);

d_вала=65k5(_+0.002^+0.015).

Предельные отклонения для колец подшипника определяем по ГОСТ 520–89

d_подш.=65l5(-0,009);

D_подш.=140L5(-0,011).

Таким образом, посадка по внутреннему кольцу подшипника 65L5/k5.

По наружному 140Н6/l5.

Определение требований к посадочным поверхностям вала и отверстий в корпусе.

Требования к посадочным поверхностям вала и отверстия определяются по ГОСТ 3325–85: шероховатость поверхности — таблица 3; допуски круглости и профиля продольного сечения — таблица 4; допуск торцового биения опорного торца вала — таблица 5.

R_а вала=0.63

R_а отв.=0.63

R_{а торца вала}=1.25

Т_{кр. вала}=Т_{проф. прод. сеч.}=3,5мкм Т_{круг. отв.}=Т_{прф. прод. сеч.}=7,5мкм Т_{торц. биен. вала}=21мкм

3. Расчёт размерной цепи

А6

А_? А₁ А₂ А₃ А₄ А₅

А₁ = 10 мм А₃ =34 мм A5=28 мм А?=1±0,35 мм

А₂ =8 мм А4=113 А₆ =133 мм

P=4.5 t=2.00 л² =1/9 о=±1

Определяем допуск замыкающего звена

ТА_? = ЕSА_? — ЕJА_? =0,70 мм

Определяем координату середины поля допуска замыкающего звена

ЕсА_? = (ЕSА_? + ЕJА_?)/ 2 =(0,35 — 0,35) / 2 = 0

А6-увеличивающее звено

А₁, А₂, А₃, А₄, А₅ -уменьшающие звенья

Определяем средний допуск составляющих звеньев:

ТАср===0,429

По ГОСТ 25 346– — 82 назначаем допуски на звенья :

ТА₁ = 0,36 мм

ТА₂ = 0,36 мм

ТА₃ = 0,35 мм

ТА₄ = 0,39 мм

ТА₅ = 0,52 мм

ТА₆ = 0,46 мм

Проверка правильности расчетов:

=0,7 мм

Назначаем отклонения на составляющие звенья размерной цепи:

А₁ = 10 _— 0,36 мм А₃ = 34 _— 0,35 мм A₅=28_-0,52 мм

А₂ = 8_— 0,36 мм А₄ = 113_— 0,39 мм A₆=200_-0,46 мм

Определяем координаты середины полей допусков, кроме ЕсА₆

ЕсА₁ = - 0,18 мм ЕсА₅ = - 0,23 мм

ЕсА₂ = - 0,18 мм

EcA₃ = - 0,175 мм

ЕсА₄ = - 0,195 мм

Определяем координату середины поля допуска звена А6

ECA? =- ЕсА₁ -EсА₂ -EcA₃ -ЕсА₄ -ЕсА₅ +ЕсА₆

ЕсА₆ = 0-(0,18+0,18+0,26+0,195+0,175)=-0,99 мм

Определяем верхнее и нижнее отклонение звена А₆

ЕSА₆ = ЕсА₆ + ТА₆ / 2 = -0,99 + 0,46 / 2 = -0,76 мм

ЕIА₆ = ЕсА₆ — TА₆ / 2 = -0,99 — 0,46/ 2 = -1,22 мм

А₆ = 200

Проверка правильности расчетов:

ESA?= ЕсА₆ — ЕсА₁ — EсА₂ — EcA₃ — ЕсА₄ — Ес₅ ;

ЕсА₁++t= ;

.99+0.18+0.18+0.175+0.195+0.23+2·

=0.35

EIA?= ЕсА₆ — ЕсА₁ — EсА₂ — EcA₃ — ЕсА₄ — Ес₅ — ЕсА₁+

+t= ;

0.99+0.18+0.18+0.175+0.195+0.23;

2· =-0.35

Задача верна.

Список использованных источников

1. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник для вузов (А.И. Якушев, Л. Н. Воронцов, Н.М. Федоров). — М.: Машиностроение, 1986, — 352с.

2. Допуски и посадки: Справочник в 2 — х ч. (В.Д. Мягков, М. А. Палей, А. Б. Романовский, В. А. Брачинский. — Л.: Машиностроение, 1982. — ч.1,2,448 с.

3. ГОСТ 24 853– — 81. Калибры гладкие для размеров до 500 мм. Допуски.

4. ГОСТ 3335– — 85. Поля допуска и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов.