Расчет посадок для деталей

Введение

В развитии машиностроения большое значение имеет организация производства машин и других изделий на основе взаимозаменяемости, создание и применение надежных средств технических измерений и контроля.

Для лучшего усвоения основ и методов стандартизации, методов контроля качества продукции в единичном и массовом производстве и привития студентам навыков применения этих методов при проектировании изделий и решения других технических задач в учебные планы введено обязательное изучение вопросов отраслевой стандартизации в конструкторских, технологических и профилирующих дисциплинах. Изучение основ и методов стандартизации и контроля качества является обязательным элементом комплексной научно-технической подготовки инженеров.

Основной задачей данной курсовой работы является закрепление знаний, полученных в процессе изучения теоретического материала, развитие практических навыков в расчете посадок, размерных цепей, калибров, выборе средств измерения, а также в работе со справочной литературой и стандартами.

Кроме того, поставленная задача поможет студентам научиться правильно и технически грамотно оформлять расчетно-пояснительные записки в соответствии с действующими стандартами.

Задача 1. Построение схем допусков для трех посадок

Дано гладкое цилиндрическое сопряжение 44 мм. Выполнить расчеты для трех посадок

1.1 Характеристика и расчет посадки 44

Данное сопряжение номинальным диаметром 44 мм выполнено в системе отверстия по 11 квалитету точности. По степени подвижности — с гарантированным зазором.

Находим предельные отклонения по стандарту СТ СЭВ 144−75 (ГОСТ 25 347−82) [2]

4444

Верхнее отклонение отверстия ES=+0.160 мм, нижнее отклонение отверстия ЕI=0 мм; верхнее отклонение вала es=-0.180 мм, нижнее отклонение вала ei=-0.340 мм.

Определяем предельные размеры отверстия и вала по формулам:

D_max=D_ном+ES, D_min=D_ном+EI

d_max=d_ном+es, d_min=d_ном+ei

D_max=44.000+0.160=44.160 мм, D_min=44.000 мм

d_max=44.000−0.180=43.820 мм, d_min=44.000−0.340=43.660 мм В соответствии с положениями СТ СЭВ 144−75 строим схему полей допусков (рис. 1.1).

Находим наибольший и наименьший зазоры:

S_max=D_max-d_min; S_min=D_min-d_max

или S_max=D_max-d_min=ES-ei=160+340=500 мкм

S_min=D_min-d_max=EI-es=0+180=180 мкм Определяем допуск отверстия и допуск вала через предельные размеры:

T_D=D_max-D_min, T_d=d_max-d_min

или через отклонения:

T_D=ES-EI=160−0=160 мкм

T_d=es-ei = -180+340=160 мкм

Проводим проверку правильности расчетов по величине допуска посадки T_Dd :

Определяем допуск посадки:

T_Dd=T_D+T_d=160+160=320 мкм

Определяем допуск зазора:

T_S=S_max-S_min=500-180=320 мкм

T_Dd=T_s; 320=320

Значит, расчеты выполнены правильно.

Сведения о применяемости посадки

Посадки относиться к посадкам с большими зазорами. Применяется в основном в грубых квалитетах (11, 12-й) для конструкций малой точности, где большие зазоры необходимы для компенсации отклонений расположения сопрягаемых поверхностей (несоосности, несимметричности и т. п.), для применения грубообрабатываемых металлов, для обеспечения свободного вращения или поступательного движения. [8]

Схема полей допусков посадки 44

Пример применения и обозначения посадки

1.2 Характеристика и расчет посадки 44

Данное сопряжение номинальным диаметром 44 мм является внесистемной посадкой. Отверстие выполнено по 12^му квалитету, вал — по 11^му квалитету точности, т. е. посадка комбинированная, по степени подвижности — с гарантированным зазором.

Находим предельные отклонения [2]:

ЕS=0.430 мм, EI=0.180 мм, es=-0.080 мм, ei=-0.240 мм Определяем предельные размеры отверстия и вала:

D_max=44.000+0.430=44.430 мм, D_min=44.000+0.180=44.180 мм

d_max=44.000−0.080=43.920 мм, d_min=44.000−0.240=43.760 мм В соответствии с положениями стандарта СТ СЭВ 145−75 строим схему полей допусков (рис. 1.2).

Определяем наибольший и наименьший зазор:

S_min=D_min-d_max, S_max=D_max-d_min

или S_min=EI-es=180+80=260 мкм, S_max=ES-ei =430+240=670 мкм

Определяем допуск отверстия и допуск вала через предельные размеры:

T_D=D_max-D_min, T_d=d_max-d_min

или через отклонения:

T_D=ES-EI=430−180=250 мкм

T_d=es-ei =-80+240=160 мкм

Проводим проверку правильности расчетов по величине допуска посадки T_Dd :

Определяем допуск посадки:

T_Dd=T_D+ T_d=250+160=410 мкм

Определяем допуск зазора:

T_S=S_max-S_min=670−260=410 мкм

T_Dd = T_S ; 410=410

Значит, расчеты выполнены правильно.

Сведения о применяемости посадки .

Посадки относиться к посадкам с большими зазорами. Применяется в основном в грубых квалитетах (11, 12-й) для конструкций малой точности, где большие зазоры необходимы для компенсации отклонений расположения сопрягаемых поверхностей (несоосности, несимметричности и т. п.), для применения грубообрабатываемых металлов, для обеспечения свободного вращения или поступательного движения. [9]

Схема полей допусков посадки 44

Пример применения и обозначения посадки

1.3 Характеристика и расчет посадки 44

Данное сопряжение выполнено в системе вала, отверстие выполнено по 6^му квалитету, вал — по 5^му квалитету точности, т. е. посадка комбинированная из разных квалитетов, по степени подвижности — с гарантированным натягом.

Находим предельные отклонения

ES=-0.012 мм, EI=-0.028 мм, es=0 мм, ei=-0.011 мм Определяем предельные размеры отверстия и вала :

D_max=44.000−0.012=43.988 мм, D_min=44.000−0.028=43.972 мм

d_max=44.000 мм, d_min=44.000−0.011=43.989 мм В соответствии с положениями СТ СЭВ 145−75 строим схему расположения полей допусков (рис. 1.3.). 2]

Находим наименьший и наибольший натяги:

N_min=d_min-D_max, N_max=d_max-D_min

или через отклонения

N_min=ei-ES=-11+12=1 мкм, N_max=es-EI=0+28=28 мкм

Определяем допуск отверстия и допуск вала через предельные размеры:

T_D=ES-EI=-12+28=16 мкм, Т_d=es-ei=0+11=11 мкм

Определяем допуск натяга, т. е. проводим проверку:

T_N=N_max-N_min=28−1=27 мкм

Определяем допуск посадки:

T_Dd=T_D+T_d=16+11=27 мкм

T_N=T_Dd 27=27

Пример применения посадки

Посадки — «глухие». Для сборки разборки деталей требуется значительное усилие. Разборка соединений производится редко, обычно только при капитальном ремонте. Применяются для центрирования деталей в неподвижных соединениях, передающих большие усилия, при наличии вибраций и ударов (с дополнительным креплением). [9]

Схема полей допусков посадки 44

Пример применения и обозначения посадки

Задача 2. Расчет гладких калибров

Рассчитать исполнительные размеры рабочих калибров для посадки

2.1 Расчет пробок. Рассчитать исполнительные размеры рабочих пробок для контроля отверстия

По СТ СЭВ 144−75 определяем предельные отклонения отверстия, которое будет контролироваться с помощью данных калибров

Верхнее отклонение отверстия ES=430 мкм, нижнее отклонение отверстия EI=180 мкм.

По СТ СЭВ 157−75 определяем следующие значения:

Н — допуск на изготовление пробки,

Z — расстояние от наименьшего диаметра отверстия до середины поля допуска проходной пробки,

Y — граница износа, т. е. расстояние от D_min до выбраковочного размера калибра по износу.

Н=11 мкм, Z=22 мкм, Y=0 мкм Строим схему полей допусков калибров пробок (рис. 2.1.).

Рассчитываем исполнительные размеры калибров Исполнительный размер пробки Р - ПР

Р-ПР=НБ ПР_-Н=(D_min+Z+)_-H=(44.180+0.022+0.0055)_-0.011=

=44.2075_-0.0011 мм

Исполнительный размер пробки Р - НЕ

Р - НЕ=НБ НЕ_-Н=(D_max +)_-H=(44.430+0.0055)_-0,011=

=44.4355_-0.011 мм.

Выбраковочный размер изношенной пробки Р - ПР равен:

D_min - Y = 44.180−0=44.180 мм

Допуск на износ при централизованном изготовлении калибров:

Т_изн=Z+Y=22+0=22 мкм

Допуск на износ калибра при изготовлении в инструментальном цехе завода :

Т_изн=Z-+Y=22−5.5+0=16.5 мкм

По СТ СЭВ 1919;79 выбираем виды пробок и в соответствии с ГОСТ 14 810–69 выбираем конструкцию калибров ПР и НЕ и основные размеры.

Для контроля минимального размера отверстия 44 мм с полем допуска по B12 пробка-вставка ПР с условным обозначением — вставка 8133−0957/001 B12 ГОСТ 14 810–69.

Размеры пробки — вставки ПР (рис. 2.2.):

D_ном=44 мм, L=59 мм, d=21 мм,

l=25 мм, l₁=24 мм, с=0.4 мм, r=3 мм, масса 0,39 кг Для контроля максимального размера 44 мм отверстия с полем допуска по B12 выбрана пробка-вставка НЕ с условным обозначением — Вставка 8133−0957/002 B12 ГОСТ 14 810–69.

Размеры пробки-вставки НЕ (рис. 2.3.):

D_ном=44 мм, L=50 мм, d=21 мм, l=16 мм,

l₁=24 мм, с=24 мм, r=3 мм, масса 0,28 кг Маркировка пробок по СТ СЭВ 4135−83 дана в технических требованиях. 23]

Шероховатость измерительных поверхностей выбрана по ГОСТ 801–78. [24]

Технические требования по ГОСТ 2015;84:

1. Пробки-вставки изготовлены из стали марки Х.

2. Измерительные поверхности заходных и выходных фасок должны иметь износоустойчивое или защитное покрытие.

3. Твердость измерительных поверхностей с хромовым покрытием HRC 5664

4. Маркировать:

4.1. Проходную пробку 44B12 ПР 0.180

4.2. Непроходную пробку 44В12 НЕ 0.430

Схема полей допусков пробки.

Рис. 2.1

Эскизы калибров — пробок ПР и НЕ.

Рис. 2.2 Рис. 2.3

2.2 Расчет скоб. Рассчитать исполнительные размеры рабочих скоб для контроля вала 44d11

По СТ СЭВ 144−75 определяем предельные отклонения вала, который будет контролироваться с помощью данных скоб

es=80 мкм, ei=240 мкм По СТ СЭВ 157 — 75 определяем следующие значения:

H_{1 -} допуск на изготовление скобы,

Z_{1 -} расстояние от d_max до середины поля допуска Пр стороны калибра,

Y_{1 -} граница износа, т. е. расстояние от d_max до выбраковочного размера калибра по износу.

Н₁=11 мкм, Z₁=22 мкм, Y₁=0 мкм Строим схему полей допусков калибров скоб (рис. 2.4.).

Допуск на износ при централизованном изготовлении калибров

Т_изн=Z₁+Y₁=22+0=22 мкм

Допуск на износ при изготовлении калибров в инструментальном цехе завода.

Т_изн=Z₁+Y₁-=22+0-5.5=16.5 мкм

Рассчитываем исполнительные размеры скоб.

Исполнительные размеры скоб Р - ПР

НМ-ПР^+Н1=(d_max-Z1-)^+H1=(43.920-0.022-0.0055)^+0.011=

=43.8925^+0.011 мм

Выбраковочный размер скобы

Р-ПР = d_max+Y₁=43.920+0= 43.920 мм

Исполнительный размер скобы Р - НЕ

НМ-НЕ^+Н1=(d_min - )^+H1=(43.760-0.0055)^+0.011=43.7545^+0.011 мм

По ГОСТ 18 362–73 выбираем скобу листовую с условным обозначением: Скоба 8113−0135 d11 (рис. 2.5.)

Размеры скобы:

D_ном= 44 мм, D₁= 120 мм, Н= 100 мм, h=44 мм,

s= 6 мм, l= 25, l₁= 14 мм, l₂= 4 мм, масса 0,36 кг Шероховатость измерительных поверхностей соответствует

R_a = 0.16 мкм [16]

Технические требования по ГОСТ 2015;84:

1. Скобу листовую изготовить из стали У8А.

2. Твердость измерительных поверхностей HRC 5864

3. Покрытие нерабочих поверхностей — хим. окс. прм. — химическое окисное покрытие с пропиткой маслом

Маркировать на скобе 44 d11 Пр -0.080 НЕ - 0.240

Схема полей допусков скобы

Рис. 2.4

Эскиз рабочей скобы.

Рис. 2.5: 1 — скоба; 2 — ручка

Задача 3. Выбор средств измерения

посадка деталь вал подшипник

3.1 Выбрать универсальные средства измерения вала 44h5, отверстия 36Н12, длины вала 16h5 для условий обработки выборки при статистическом контроле. Расчеты выполняем по 2^ой методике как наиболее точной

По СТ СЭВ 144−75 определяем значения отклонений для заданных размеров:

Находим значение допусков.

T_d=es-ei=0-(-11)=11 мкм

T_D=ES-EI=250−0=250 мкм

T_l=es-ei=0-(-8)=8 мкм

По таблице 1 [7,8] определяем процентные соотношения погрешности измерения и допуска и lim_р

для 44h5

lim_Р3.61 мкм

для 36Н12

lim_Р50 мкм

для 16h5

,

lim_Р2.8 мкм

Выбираем средства измерения из условия: lim_табл lim_р

для вала — скоба рычажная, С=0.002

lim_табл = 3.5 мкм для отверстия — штангенциркуль с циферблатом ССМ 20 «TESA», С=0.02

lim_табл = 40 мкм для длины вала — головка измерительная рычажно-пружинная (миникатор), С=0.002

Измерительные головки работают со стойками. Суммарная погрешность измерения головки со стойкой определяется из выражения:

lim =мкм;

Метрологические характеристики выбранных средств измерения заносим в табл. 3.1.

Таблица 3.1 Метрологические характеристики выбранных средств измерения

Задача 4. Расчет посадок на основе эксплуатационных требований

4.1 Расчет посадок для деталей, сопрягаемых с подшипником качения

Исходные данные: подшипник № 308, радиальная нагрузка на подшипник R_H=550 H, нагрузка умеренная, спокойная; внутреннее кольцо — циркуляционное нагружение, наружное кольцо — местное нагружение, 6 класс точности.

Определяем размеры подшипника [17.18.22]

d=40 мм, D=90 мм, b=23 мм, r=2.5 мм.

В зависимости от вида нагружения колец по табличному методу приближенно по ГОСТ 3325–75 определяем посадки на вал и в корпус: посадка в корпус 90 — с зазором, обеспечивает зазор при посадке кольца, т.к. кольцо нагружено местно.

Посадки на вал 40 , 40 или 40 — с натягом, обеспечивающие натяг при посадке кольца, т.к. кольцо нагружено циркуляционно. 30]

По величине интенсивности радиальной нагрузки рассчитываем по садку внутреннего кольца в корпус более определенно, так как по первому методу возможен выбор трех посадок.

где P_R — интенсивность радиальной нагрузки,

R — расчетная радиальная нагрузка, ;

b — высота или ширина подшипника, мм;

k_d — динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки, k_d=1;

F — коэффициент, учитывающий степень ослабления посадки при полом вале и тонкостенном корпусе, F=1, т.к. вал сплошной;

F_A — коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки, А на опору, F_A=1, т.к. подшипник шариковый однорядный.

По табл. 9.3 выбираем посадку в корпус Н6. Проводим уточненный расчет для циркуляционного нагруженного кольца по величине наименьшего натяга:

мкм.

где Rв кН, N=2.3 — конструктивный коэффициент для средней серии подшипников, B и r — в мм.

Выбираем стандартную посадку из условия

U_{min станд.}>U_HM

U_{min станд.}>0.913 мкм Посадка 40 = 40 этому условию удовлетворяет, т.к. U_min=+2, U_max=+28;

По таблицам СТ СЭВ 773−77 находим цифровые значения отклонений для колец подшипника

d=40 _-0,010 D=90 _-0,018

По таблицам СТ СЭВ 144−75 находим цифровые значения отклонения вала и корпуса d=40 D=90

Проводим проверку по условию: U_{max станд} < U_доп

U_доп= мм, где — допускаемое напряжение на растяжение подшипниковой стали, =400 мН/м²=40 кгс/мм².

U_{max станд.}=28 мкм, 28<161.

По найденным отклонениям строим схемы полей допусков сопрягаемых деталей (рис. 4.1.), а также даем пример обозначения подшипниковых посадок на сборочном чертеже и на чертежах корпуса и вала (рис. 4.2. и рис. 4.3.).

Шероховатость посадочных поверхностей корпуса и вала назначена в соответствии с рекомендациями.

Схема полей допусков.

Рис. 4.1

Пример обозначения посадок.

Рис 4.2 Рис 4.3

Задача 5. Допуски и посадки шлицевых и шпоночных соединения

5.1 Выбор посадок для шпоночного соединения

Исходные данные:

Дано шпоночное соединение, назначение соединения — направляющая, конструкция шпонки — призматическая, D = 70 мм.

Требуется: указать на эскизах обоснованные допуски и посадки шпоночного соединения.

По СТ СЭВ 189−75 в зависимости от D выбираем необходимые геометрические параметры:

— ширина шпонки b = 20 мм;

— глубина паза вала t₁ = 7.5 мм;

— высота шпонки h = 12 мм;

— глубина паза втулки t₂ = 4.9 мм;

В зависимости от назначения соединения выбираем посадку шпонки. Направляющая шпонка применяется в свободных соединениях. 13, 14, 23].

Посадка шпонки h9

посадка паза вала Н9

посадка паза втулки D10.

По СТ СЭВ 144−75 находим предельное отклонение для данных посадок.

20h9=20_-0.052 T_d = 0 — (-52) = 52 мкм

20H9=20^+0.052 T_D = 52 — 0 = 52 мкм

20D10 = T_D = 149 — 65 = 84 мкм Строим схему расположения полей допусков (рис. 5.1).

Исходя из схемы определяем наименьший и наибольший размеры

— шпонки — посадки 20h9:

b_min = 19.948 мм

b_max = 20.000 мм

— паза вала — посадка 20H9:

b_min = 20.000 мм

b_max = 20.052 мм

— паза втулки — посадка 20D10:

b_min = 20.065 мм

b_max = 20.149 мм Определяем натяги и зазоры в соединении паз вала — шпонка:

N_max = b_{max шпонки} - b_{minпаз вала} = 20.000 — 20.000 = 0 мм

S_max = b_{max паз вала} - b_{min шпонки} = 20.052 - 19.948 = 0.104 мм

паз втулки — шпонка:

N_max = b_{max шпонки} - b_{minпаз втулка} = 20.000 — 20.065 = -0.065 мм

S_max = b_{max паз втулки} - b_{min шпонки} = 20.149 - 19.948 = 0.201 мм

Выбираем геометрические параметры посадки и отклонения непосадочных размеров:

— высота шпонки h = 12 мм

— посадка 12h11_-0.110

— глубина паза вала и втулки

ES = es = 0 мм EI = ei = +200 мкм

— длина шпонки l _m = 56 — 220 мм

— посадка 56h14220h14, отклонение ei от -0.74 до -1.15 мм

— длина паза вала l_вал = 56 — 220 мм

— посадка 56H15220H15, отклонение ES от +1.2 до +1.85 мм Выполняем эскизы соединения и деталей отдельно (рис. 5.2.)

Схема полей допусков соединения

Рис. 5.1

Рис. 5.2

Список использованных источников

1. СТ СЭВ 7.32−91. Отчет о научно-исследовательской работе. Общие требования и правила оформления.

2. СТ СЭВ 144−75. ЕСДП СЭВ. (ГОСТ 25 347−82). Поля допусков и рекомендуемые посадки.

3. СТ СЭВ 145−75. ЕСДП СЭВ. Общие положения. Ряды допусков и основных отклонений.

4. Справочник. Допуски и посадки / Под редакцией В. Д. Мягкова. ч. 1, 2. — Л.: Машиностроение, 1982. — 1032 с.

5. Палей М. А. и др. Допуски и посадки. Справочник в 2^х частях. — Л.: Политехника, 1991. — 1200 с.

6. СТ СЭВ 157−75 (ГОСТ 24 853−81). Калибры гладкие для размеров до 500 мм. Допуски.

7. ГОСТ 14 807–69 — ГОСТ 14 827–69. Калибры — пробки гладкие диаметром от 1 до 360 мм. Конструкция и размеры.

8. ГОСТ 2015;84 (СТ СЭВ 4135−83). Калибры гладкие нерегулируемые. Технические требования.

9. ГОСТ 801–78 (СТ СЭВ 1632−79). Шероховатость поверхности. Обозначение шероховатости поверхности.

10. ГОСТ 18 360–93 Калибры — скобы для диаметров от 1 до 360 мм. Конструкция и размеры.

11. Бриш В. Н., Саханевич Т. В. Метрологические характеристики средств измерения для линейных измерений. — Вологда: ВПИ, 1981. — 16 с.

12. ГОСТ 3478–79 (СТ СЭВ 402−76). Подшипники качения. Основные размеры.

13. ГОСТ 3325–85 (СТ СЭВ 773−77). Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки.

14. ГОСТ 23 360–78 (СТ СЭВ 189−75). Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки.

15. Бриш В. Н., Саханевич Т. В., Методические указания по оформлению и выполнению курсовой работы. — Вологда: ВПИ, 1983. — 28 с.

16. СТП ВПИ 2.7−87. Проекты курсовые и дипломные. Общие требования к оформлению расчетно-пояснительной записки.

17. Якушев А. И. и др. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. — М.: Машиностроение, 1987. — 350 с.

18. Нормирование точности, ВЗМ и т.и. Методические указания по выполнению курсовой работы. Составители Бриш В. Н., Сигов А. Н. — Вологда: ВоПИ, 1998 — 20 с.