Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения
Федеральное
агентство по образованию
Государственное
образовательное учреждение
высшего
профессионального образования
Ижевский
Государственный технический университет
Воткинский
филиал
Кафедра
ТМиП
Расчётно-пояснительная
записка
к
курсовой работе
Взаимозаменяемость,
стандартизация и технические измерения
по
курсу: «Допуски и посадки»
Выполнил: студент группы
Д-511
Ситников Е.В.
Проверил: Юсупов Г.Х.
Воткинск
2009
Содержание
Введение
. Выбор посадок
.1 Посадка с зазором
.2 Посадка с натягом
.3 Посадка переходная
. Выбор посадок подшипников
. Расчёт калибров и расчётных калибров
.1 Калибр-пробка для отверстия
.2 Калибр-скоба для проверки участка вала
. Шпоночные соединения
. Расчёт размерной цепи
. Обоснование выбора шероховатости
. Индивидуальное задание «ГСС РФ»
Заключение
Список литературы
Введение
Метрология - наука об измерениях
физических величин, методах и средствах обеспечения их единства и способах
достижения требуемой точности
В решении задач совершенствования
технологии машиностроительного производства особое значение приобретают
стандартизация и взаимозаменяемость, в частности обеспечения оптимальной
точности размеров, формы и расположения поверхностей деталей.
В последнее время значительно
увеличился выпуск новых видов машин, приборов, аппаратов, отвечающих
современным требованиям, что позволило выпускать продукцию высокого качества с
наименьшими затратами труда. Непрерывно совершенствуются конструкции машин, и
других изделий, технология и средства их производства и контроля. Широко
используются методы комплексной и опережающей стандартизации, внедряются
системы управления и аттестации качества продукции, система технологической
подготовки производства. Поэтому рабочий должен уметь читать чертеж, на которых
обозначены: предельные отклонения и допуски, а также параметры шероховатости и
уметь производить простейшие расчеты по допускам и посадкам, используя в
необходимости справочную литературу.
Курсовая работа является
самостоятельной работой будущего инженера.
Выполнение работы служит не только
комплексной проверкой подготовки учащегося к работе на производстве, но и
является важной формой и методом приобретения навыков самостоятельной работы.
1. Выбор посадок
.1 Посадка с зазором
Для Ç430
с посадкой 
предельные
отклонения равны: ES=+63 мкм, EI=0мкм, es=0мкм, ei=-630 мкм; предельные зазоры
равны Smax=693 мкм, Smin=0 мкм.
Вычисляем допуск по
формуле: TS=Smax- Smin=693-0=693 мкм.
Схема расположения полей
допусков:
.2 Посадка с натягом
Для Ç260
с посадкой 
предельные
отклонения равны: ES=+52мкм, EI=0мкм, es=+190мкм, ei=+158мкм; предельные натяги
равны Nmax=190 мкм, Nmin=106мкм.
Вычисляем допуск по
формуле: TN=Nmax- Nmin=190-106=84 мкм.
Схема расположения полей
допусков:
посадка калибр шпоночный
шероховатость
.3 Посадка переходная
Для Ç340
с посадкой 
предельные
отклонения равны: ES=+57мкм, EI=0мкм, es=+40 мкм, ei=+4 мкм; максимальный натяг
Nmax=40 мкм и максимальный зазор Smax=53мкм;
Вычисляем допуск по
формуле: T(S,N)=Smax+Nmax=45+15=60 мкм.
Схема расположения полей
допусков:
2. Выбор посадок
подшипников
Диаметр внешнего кольца Ç480
мм имеет посадку 
;
диаметр внутреннего кольца Ç340мм имеет посадку 
.
Допускаемые отклонения
для внешнего кольца (по Dm)составляют: ES=63мкм, EI=0мкм; =0мкм, ei= - 35мкм.
Схема расположения полей
допусков для внешнего кольца:
=ES-ei=63+35=98 мкм;
Smin= 0 мкм; T(S)= Smax-Smin =98-0=98 мкм.
Допускаемые отклонения
для внутреннего кольца (по dm) составляют: ES=0мкм, =-30мкм; es=40мкм, ei=4мкм.
Схема расположения полей
допусков для внутреннего кольца:
=es-EI=40+40=70 мкм;
Nmin=ei-ES=4-0=4 мкм; TN= Nmax-Nmin=70-4=66 мкм.
3. Расчёт рабочих и
контрольных калибров
.1 Калибр-пробка для
отверстия Ç480H7
Предельные отклонения:
ES=+0,063мм, EI=0мм. = D+ES = 480,063мм, Dmin=D+EI = 480мм.
Данные (в мкм) для
расчета размеров калибра-пробки: Z=11; Y=9; H=15; α=7.
Наибольший предельный
размер проходной стороны:
ПРmax = Dmin + Z + H/2,
где Н - допуск на
изготовление рабочих калибров-пробок;
Исполнительный размер
калибра-пробки ПР 280,014-0,015.
Размер проходной стороны
калибр-пробки рабочей на износ:
ПРизн = Dmin - Y = 480 -
0,009 = 479,991мм.
Когда калибр ПРизн будет
иметь этот размер, его нужно будет изъять из эксплуатации.
Размер непроходной
стороны рабочей калибр-пробки:
НЕmax = Dmax + H/2 =
480,063+0,015/2 = 480,071мм.
Исполнительный размер
калибра-пробки НЕ 480,071-0,015.
3.2 Калибр-скоба для
проверки участка вала Ç340k6
Предельные отклонения:
es=+0,040мм, ei=+0,004мм.= D+es = 340,040мм, Dmin=D+ei = 340,004мм.
Данные (в мкм) для расчета
размеров калибра-скобы: Z1=10; Y1=6; H1=13; α1=4,
Hp=7.
Наименьший предельный
размер проходной стороны:
ПРmin = Dmax - Z1 -
H1/2,
где Н1 - допуск на
изготовление рабочих калибров-скоб, мм;
ПРmin = 340,040 - 0,010
- 0,013/2 = 340,024мм.
Исполнительный размер
калибра-скобы ПР 340,024+0,013.
Размер проходной стороны
рабочей калибр-скобы на износ:
ПРизн = Dmax + Y1 =
340,040 + 0,006 = 340,046мм.
Когда калибр ПР будет
иметь этот размер, его нужно будет изъять из эксплуатации.
Размер непроходной
стороны рабочей калибр-скобы:
НЕmin = Dmin - H1/2 =
340,004 - 0,013/2 = 339,998мм.
Исполнительный размер
калибра-скобы составляет НЕ 339,998+0,013.
Определяем
исполнительные размеры контрольных калибров для контроля рабочих калибров-скоб
предназначенных для вала 340k6.
Размер контрольного
калибра для контроля проходной стороны рабочей калибр-скобы:
К-ПРmax = (Dmax - Z1) +
Нр/2,
где Нр - допуск на
изготовление контрольного калибра для скобы, мм;
К-ПРmax = (340,040 -
0,010) + 0,007/2 = 340,0265мм.
Исполнительный размер
контркалибра К-ПР 340,0265-0,004.
Размер контрольного
калибра для контроля проходной стороны рабочей калибр - скобы на износ:
К-И = (Dmax + Y1) + Нр/2
= (340,040 + 0,006) + 0,007/2 = 340,0495мм.
Исполнительный размер
контркалибра К-И 340,0495-0,004.
Размер контрольного
калибра для контроля непроходной стороны рабочей калибр-скобы:
К-НЕmax = Dmin + Hр/2 =
340,004+0,007/2 = 340,0075мм.
Исполнительный размер
контркалибра К-НЕ 340,0075-0,004.
4. Шпоночные соединения
Номинальный диаметр вала
Ç260мм.
Размеры шпонки выбираем
из справочника: b=56мм, h=32мм; глубина паза на валу t1=20,0мм, глубина на
втулке t2=12,4мм.
Посадки шпоночного
соединения:
ширина шпонки h9;
ширина паза на валу N9;
Посадки предназначены
для серийного и массового производства.
Изображение шпонки с
обозначениями и размерами:
Предельные отклонения
для допуска:: ES = 0 мм, EI =-0,074 мм: es = 0 мм, ei=-0,074 мм
Схема расположения полей
допусков:
Далее посчитаем натяги и
зазоры шпоночного соединения.
Определяем предельные
отклонения для 56N9/h9:=0мм, EI=-0,074мм; es=0мм, ei=-0,074мм.
Определяем величину
натяга:
Максимальный натяг, мм=
es - EI = 0 - (-0,074) = 0,074
Определяем величину
зазора:
Максимальный зазор, мм=
ES - ei = 0 - (-0,074) = 0,074
Величина допуска
посадки, мм
Т(S,N) = Smax + Nmax =
0,074+0,074 = 0,148
5. Расчет размерной цепи
Для сборки и нормальной
работы машины необходимо, чтобы каждая отдельная деталь занимала заданное ей
положение относительно других деталей. Это обеспечивается расчетом размерных
цепей, проводимых на стадии конструирования машин и проектирования
технологических процессов и выборе средств и методов измерений на основе
стандартов.
Расчет размерных цепей
позволяет определить оптимальные допуски размеров, под которыми понимают
наибольшие по величине допуски, обеспечивающие заданную точность изделия,
наивысшую надежность и меньшую стоимость изготовления изделий.
Размерной цепью
называется совокупность размеров, непосредственно участвующих в решении
поставленной задачи и образующих замкнутый контур.
Векторные ошибки
возникают вследствие радиального биения одной поверхности относительно другой у
ступенчатых валов. В результате радиального биения происходит смещение оси
одной поверхности относительно другой на величину, равную половине радиального
биения.
Задача: Вал - шестерня
поз. 3 смонтирован в корпусе на двух подшипниках качения Радиальное биение
подшипников вызывает смещение оси вала относительно оси отверстия в корпусе, в
результате чего возникают векторные ошибки δx1 и
δx2.
Решение: Смещение оси
отверстия внутреннего кольца правого подшипника относительно оси его наружного
кольца (схема 1) на величину а1 вызовет поворот оси вала и смещение ее в точке,
находящейся на расстоянии l2 от правой опоры, на величину ξ1a1.
Передаточное отношение ξ1 определяется
из следующих соотношений:
откуда 
Схема 1 - схема для
определения ξ1
Смещение оси отверстия
левого подшипника, равное a2 (схема 2), вызовет поворот и смещение оси вала в точке
на расстояние l2 от правой опоры на величину ξ2a2. Передаточное
отношение ξ2 определяется из соотношения:
откуда 
Схема 2 - схема для определения
ξ2
Так как векторные ошибки
являются случайными величинами, которые при сборке изделия могут принять любое
численное значение в пределах ±δx/2, то
расчет размерных цепей с векторными ошибками производится по вероятностному
методу. Для этого случая допуск замыкающего звена:
где K=1,2 - приведенный
коэффициент относительного рассеяния,
δxi=0.04
- радиальное биение подшипников качения,
Кxi2=0.65
КΔ=
где и
=1234
мм,=658 мм.
; 
КΔ=
Так как векторные ошибки
являются случайными величинами, которые при сборке изделия могут принять любое
численное значение в пределах ±δx/2.
АΔ=800±0,164
6. Обоснование выбора
шероховатости
Исследованиями
установлено. Что шероховатость оказывает большое влияние на качество работы
сопрягаемых поверхностей. Шероховатость в подвижных соединениях вызывает
неравномерность зазоров, уменьшение фактической площади контакта, и
следовательно, увеличение удельного давления, «схватывание» отдельных
неровностей и выравнивание частиц металла. Они, попадают в смазку, оказывают
абразивное действие и вызывают усиление изнашивание в начальный период работы.
Чем больше исходная шероховатость отличается от оптимальной, тем интенсивнее
изнашивание в период работы. Меньший первоначальный износ приводит к увеличению
периода нормальной эксплуатации.
Шероховатость
поверхности влияет также на усталостную прочность деталей и герметичность
соединение.
В неподвижных соединения
от величины шероховатости поверхностей детали зависит их прочность. При
запрессовке вала в отверстие микронеровности частично срезаются, в результате
чего уменьшается действительный натяг по сравнению с расчетным натягом.
Микронеровности
поверхности являются концентраторами напряжений и способствуют развитию
коррозии металла.
Обоснованное назначение
параметров шероховатости - важный фактор повышения надежности и долговечности
машин.
7. Индивидуальное
задание: «Государственная система стандартизации (ГСС РФ)»
В России действует
государственная система стандартизации (ГСС), объединяющая и упорядочивающая
работы по стандартизации в масштабе всей страны, на всех уровнях производства и
управления на основе комплекса государственных стандартов. ГСС включает в себя
стандарты, содержащие совокупность взаимосвязанных правил и положений,
определяющих основные понятия, цели и задачи стандартизации; организацию и
методику планирования и проведения работ по стандартизации; порядок разработки,
внедрения и обращения стандартов и других нормативно-технических документов по
стандартизации; порядок внесения в них изменений; контроль за внедрением и
соблюдением стандартов; правила построения, изложения, оформления и содержания
стандартов и др.
ГСС РФ начала
формироваться в 1992 г. в связи со становлением государственной
самостоятельности России. Основой ГСС является фонд законов, подзаконных актов,
нормативных документов по стандартизации. Указанный фонд представляет четырех
уровневую систему, включающую:
. техническое
законодательство;
. государственные
стандарты, общероссийские классификаторы технико-экономической и социальной
информации;
. стандарты отрасли и
стандарты общественных организаций;
. стандарты предприятий
и технические условия.
Главная цель
Государственной системы стандартизации (ГСС) - с помощью стандартов,
устанавливающих показатели, нормы и требования, соответствующие передовому
уровню отечественной и зарубежной науки, техники и производства, содействовать
обеспечению пропорционального развития всех отраслей народного хозяйства
страны.
Другими целями и
задачами стандартизации являются:
. Установление
требований к качеству готовой продукции на основе стандартизации ее
качественных характеристик, а также характеристик сырья, материалов,
полуфабрикатов и комплектующих изделий;
. Разработка и
установление единой системы показателей качества продукции, методов и средств
контроля и испытаний, а также необходимого уровня надежности изделий с учетом
их назначения и условий эксплуатации;
. Установление норм,
требований и методов в области проектирования и производства с целью
обеспечения оптимального качества и исключения нерационального многообразия
видов, марок и типоразмеров продукции;
. Развитие унификации
промышленной продукции, повышения уровня взаимозаменяемости, эффективности
эксплуатации и ремонта изделий;
. Обеспечение единства и
достоверности измерений, создание государственных эталонов единиц физических
величин;
. Установление единых
систем документации;
. Установление систем
стандартов в области обеспечения безопасности труда, охраны природы и улучшения
использования природных ресурсов.
Органы по стандартизации
- это органы, признанные на определенном уровне, основная функция которых
состоит в руководстве работами по стандартизации.
Государственное
управление деятельностью по стандартизации в России осуществляет
Государственный комитет Российской Федерации по стандартизации и метрологии
(Госстандарт России).
Председатель этого
органа - главный государственный инспектор РФ по надзору за госстандартами и
обеспечением единства измерений.
Госстандарт России
выполняет следующие функции:
утверждает национальные
стандарты;
принимает программу
разработки национальных стандартов;
организует экспертизу
проектов национальных стандартов;
обеспечивает
соответствие национальной системы стандартизации интересов национальной
экономики, состоянию материально-технической базы и уровню научно-технического
прогресса;
осуществляет учет
национальных стандартов, правил стандартизации, норм и рекомендаций в этой
области и обеспечивает их доступность заинтересованным лицам; создает
технические комитеты по стандартизации и координирует их деятельность;
организует опубликованию
национальных стандартов и их распространение;
участвует в разработке
международных стандартов, обеспечивая учет интересов РФ при их принятии;
представляет РФ в
международных организациях, осуществляющих деятельность в области
стандартизации;
утверждает изображение
знака соответствия национальным стандартам.
Госстандарт осуществляет
свои функции непосредственно и через созданные им органы. К территориальным
органам Госстандарта относятся центры стандартизации и метрологии (ЦСМ),
которых на территории РФ более 100, в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем
Новгороде.
Службы стандартизации -
специально создаваемые организации и подразделения для проведения работ по
стандартизации на определенных уровнях - государственном, отраслевом,
предприятий (организации).
Российские службы
стандартизации - научно-исследовательские институты Госстандарта РФ (20
институтов) и технические комитеты по стандартизации.
К
научно-исследовательским институтам Госстандарта, например, относятся: НИИ
стандартизации (ВНИИ стандарт); ВНИИ сертификации продукции (ВНИИС) (услуг);
ВНИИ по нормализации в машиностроении (ВНИИНМАШ) - головной институт в области
разработки научных основ унификации и агрегатирования в машиностроении и
приборостроении; ВНИИ - комплексной информации по стандартизации и качеству
(ВНИИКИ).
Технические комитеты по
стандартизации (ТК) создают на базе организаций, специализирующихся по
определенным видам продукции (услуг) и имеющих в данной области наиболее высокий
научно-технический потенциал.
Задача ТК - заключается
в обеспечении «круглого стола» участников разработки проекта стандарта.
ТК несут ответственность
на качество и сроки разрабатываемых ими проектов стандартов.
Для организации и
координации работ по стандартизации в отраслях народного хозяйства в
необходимых случаях создают подразделения (службы) стандартизации министерств
(и других органов государственного управления) и головные организации по
стандартизации из числа организаций с высоким научно-техническим потенциалом в
соответствующих областях науки и техники.
Руководители предприятий
непосредственно несут ответственность за организацию и состояние выполняемых
работ по стандартизации на этих предприятиях. Предприятия создают при
необходимости службы стандартизации (отдел, лабораторию, бюро), которые
выполняют научно-исследовательские, опытно-конструкторские и другие работы по
стандартизации.
Заключение
В данной курсовой работе
были подобраны допуски для различных видов посадок (с натягом, с зазором,
переходные посадки), построены для них поля допусков и по схемам определены
предельные размеры и отклонения, максимальные и минимальные зазоры, натяги.
Выбраны посадки подшипников (для внутреннего и внешнего колец), рассчитаны
калибры и контркалибры (калибр-пробка и калибр-скоба), выбрана по стандартам
шпонка.
Список литературы:
1. Мягков В.Д. Допуски и посадки. Том 1-й. Справочник. -
С.Пб.:Машиностроение, 1982.
. Мягков В.Д. Допуски и посадки. Том 2-й. Справочник. -
С.Пб.:Машиностроение, 1983.
. Якушев А.И.. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические
измерения. Учебник для ВУЗов. - М.:Машиностроение, 1986.
. Анфимов М.И. Редукторы. Конструкции и расчёт. [Альбом]. Изд.3-е,
перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1972.
. Лифиц И.М. Стандартизация, метрология и сертификация: Учебник. -
5-е изд., перераб. и доп. - М:Юрайт - Издат, 2005. - 351с.