Назначение требований точности размеров

1. Основные понятия и определения по допускам и посадкам

Системой допусков и посадок называется закономерно построенная совокупность стандартизованных допусков и предельных отклонений размеров деталей, а также посадок, образованных отверстиями и валами, имеющими стандартные предельные отклонения.

Системы допусков и посадок разрабатываются по отдельным типам соединений: для гладких цилиндрических и плоских соединений, для гладких конических, шпоночных, шлицевых, резьбовых и других соединений.

Стандартизация полей допусков и посадок и их применение при проектировании, изготовлении, эксплуатации и ремонте машин дает большой технико-экономический эффект. Она сводит к достаточному минимуму количество различных полей допусков для размеров деталей. Наряду со стандартизацией номинальных размеров это создает необходимую основу для сокращения типоразмеров деталей и обеспечения их взаимозаменяемости.

Общие сведения о стандартах ЕСДП

Основные нормы взаимозаменяемости - допуски и посадки для гладких соединений и деталей регламентируется «Единой системой допусков и посадок» (ЕСДП). Она была введена вместо действовавший ранее национальной системы допусков и посадок ОСТ.

ЕСДП разработана на основе системы ИСО, изложенной в рекомендации ИСО Р286 в 1962 году.

Основы построения ЕСДП изложены в ГОСТ 25347 - 82 «Поля допусков и рекомендуемые посадки»; ГОСТ 25346 - 82 «Общие положения, ряды допусков и основных отклонений». ГОСТ 25348 - 82 (для размеров 3150…10 000 мм).

В системах ИСО и ЕСДП предусмотрены посадки в системе отверстия и системе вала.

Посадки в системе отверстия - это посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием.

Посадки в системе вала - это посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом.

Точные отверстия обрабатывают дорогостоящим инструментом (зенкерами, развертками, протяжками). Каждый инструмент предназначен для обработки отверстия только одного размера с определенным полем допуска. Валы независимо от их размера обрабатывают одним резцом. В системе отверстия различных по предельным размерам отверстий меньше, чем в системе вала. Поэтому сокращается номенклатура режущего инструмента.

Система отверстия получила преимущественное распространение.

Основы построения ЕСДП

Для ЕСДП характерны следующие признаки:)        интервалы номинальных размеров;) единица допуска;)        квалитеты.

а) Для построения рядов допусков весь диапазон размеров разделен на несколько интервалов. Для номинальных размеров от 1 до 500 мм установлено 13 интервалов: св. 1 до 3; 3…6; 6…10; …; 400…500 мм.

b) Для построения рядов допусков установлена единица допуска i, которая выражает зависимость допуска от номинального размера и является мерой точности.

Для размеров до 500 мм:

i = 0,45

Для размеров 500…10 000 мм:

i = 0,004 D

где D- среднее геометрическое для каждого интервала номинальных размеров

Допуск для любого квалитета:

T = ,              (1)

где а - число единиц допуска, зависящее от квалитета и не зависящее от номинального размера. (коэф. точности).

c) В каждом изделии детали различного назначения изготовляют с различной точностью. Для нормирования уровней точности установлены квалитеты.

Квалитет - это совокупность допусков, характеризуемых постоянной относительной точностью (определяемой коэффициентом а) для всех номинальных размеров данного интервала.

Всего в ЕСДП предусмотрено 19 квалитетов:

; 0; 1; 2; …; 16; 17. Квалитет определяет допуск на изготовление.

…4 - концевые меры, калибры;

…12 - соединяемые (сопрягаемые) размеры деталей;

…17 - несопрягаемые размеры деталей.

Для каждого квалитета по формуле (1) построены ряды допусков, в каждом из которых различные размеры имеют одинаковую относительную точность, определяемую коэффициентом а.

Таблица 1 - Зависимость единиц допуска от номера квалитета

Допуски и отклонения, устанавливаемые стандартами относятся к деталям, размеры которых определены при нормальной температуре, которая во всех странах принята равной + 20C (ГОСТ 9249 - 59). Градуировку и аттестацию всех линейных и угловых мер и измерительных средств, а также точные измерения необходимо выполнять при нормальной температуре, отступления от нее не должны превышать допустимых значений принятых по ГОСТ 8. 050 - 73. Температура детали и измерительного средства должна быть одинаковой, что достигается совместной их выдержкой в одинаковых условиях.

Основные отклонения.

Характеристикой расположения поля допуска в ЕСДП является знак и числовое значение основного отклонения.

Каждое расположение основного отклонения обозначается латинской буквой - малой для валов, большой - для отверстий. Всего в ЕСДП предусмотрено 27 вариантов основных отклонений.

Буквой h обозначается верхнее отклонение вала, равное нулю (основной вал), буквой H - нижнее отклонение отверстия, равное нулю (основное отверстие).

Отклонения А¼Н (а¼h) предназначены для образования полей допусков в посадках с зазором; J (j) - в переходных посадках; P¼ZC (p¼zc) в посадках с натягом.

При одном и том же буквенном обозначении числовое значение основного отклонения изменяется в зависимости от номинального размера.

Образование и обозначение полей допусков и посадок

Например: Поля допусков валов: h6; d10; js5.

Поля допусков отверстий: H6;D10;J5.

Посадка в ЕСДП образуется сочетанием поля допуска отверстия и поля допуска вала. Условное обозначение в виде дроби, в числителе которой указывается поля допуска отверстия, а в знаменателе - поле допуска вала.

Например: ;; .

Поля допусков и их отборы

В системе ИСО и ЕСДП принципиально допускаются любые сочетания основных отклонений и квалитетов. Таким образом, теоретически можно получить очень большое число допусков. Для размеров до 500 мм из 19 квалитетов 27 основных отклонений можно образовать 517 полей допусков.

Но не все поля допусков имеют технический смысл. Кроме того, применение всех полей допусков экономически неприемлемо, так как привело к чрезмерному усложнению инструментального хозяйства. Поэтому система ИСО и ЕСДП базируется на применении ограниченного отбора полей допусков.

Поля допусков, разрешенные для применения в ЕСДП в ГОСТ 25347 - 82, ГОСТ 25348 - 82 и представляют собой ограничительные отборы из всей совокупности полей допусков. Отборы в ЕСДП содержат поля допусков для сопрягаемых и несопрягаемых размеров.

В ГОСТ 25347 - 82 поля допусков для сопрягаемых размеров разделены на два ряда: основной и дополнительный.

Основной ряд содержит поля допусков, необходимые для обеспечения всех общих потребностей машиностроения.

Из основного ряда выделен еще более узкий отбор предпочтительных полей допусков, рекомендуемых для первоочередного применения. На их основе можно обеспечить до 90¼95% всего применения посадок и сократить номенклатуру режущего инструмента и калибров.

Дополнительные поля допусков применяются ограниченно и только в технически и экономически обоснованных случаях.

Для несопрягаемых размеров в ГОСТ 25347 - 82 и ГОСТ 25348 - 82 в каждом из квалитетов предусмотрены поля допусков с односторонним (в «тело» материала) расположением относительно номинального размера (H и h) или симметричные (Js и js).

Посадки

Посадки в ЕСДП носят рекомендуемый характер. Рекомендации по образованию посадок предусматривает рациональное сочетание допусков (квалитетов) отверстия и вала.

а) При размерах < 1u > 3150 мм рекомендуются отверстие и вал с одинаковыми допусками ;

б) При размерах 1¼3150 мм в квалитетах до 9 для отверстия рекомендуется больший допуск, чем для вала (на один квалитет грубее) ;

в) В 9¼12 квалитетах рекомендуются одинаковые допуски для отверстия и вала .

2. Расчет размерной цепи

.1 Расчёт размерной цепи методом максимума-минимума

Исходные данные:

Эскиз детали Схема размерной цепи

Передаточные отношения составляющих звеньев:

.

Требования к замыкающему звену:

Для размера 33 по 8 квалитету принимаем значение допуска равное 39 мкм.

Таблица 1. Сведения о размерной цепи, рассчитанной методом максимума-минимума

Решение проверочной задачи способом сложения и вычитания номинального размера и предельных отклонений.

2.2 Расчёт размерной цепи вероятностным методом

Используется метод Гаусса.

Далее вычислим дисперсию каждого звена:(A1)≈11.41; D(A2)≈0.269; D(A3)≈0.613; D(A4)≈0.1755; D(A5)=D(A1)

Найдем среднеквадратичное отклонение:

σ1≈3.38; σ2≈0.52; σ3≈0.78; σ4≈0.42; σ5≈3.38

Отсюда: По формуле

находим Т∆.

Т∆=29 мкм.

Вычислим середину поля допуска для всех звеньев цепи:

С∆=33.01; C1=65.02; C2=10.01; C3=15.01; C4=8.01; C5=65.02

Теперь по формулам

и  

находим допуски звеньев цепи:(A∆)=33.025; EI (A∆)=32.99(A1)=65.03; ei(A1)=65.01(A2)=10.012; EI(A2)=10.008(A3)=15.012; EI(A3)=15.008(A4)=8.012; EI(A4)=8.009(A5)=65.03; ei(A5)=65.01

Таблица 2. Результаты расчета

3. Расчетно-пояснительная записка

3.1 Выбор посадок и допусков типовых соединений сборочной единицы

Выбор посадок подшипников качения

При выборе посадок подшипников качения нужно:

) Задать класс точности подшипника, в соответствии с ГОСТ 520-89, определяющий точность присоединительных размеров d (диаметр внутреннего кольца) и D (диаметр наружного кольца) и ряд других показателей точности. Для подшипников, применяемых в рассматриваемом узле, рекомендуется наиболее грубый класс точности 0.

Для данного соединения можно применить радиальный подшипник легкой серии шестого класса точности―203, со следующими параметрами: d=17 мм, D=40 мм, b=12 мм, r=1,0 мм.

) Выбрать посадки подшипника на вал и в корпус. Посадку следует выбирать так, чтобы вращающееся кольцо подшипника было смонтировано с натягом для исключения его проворота по поверхности вала (т. к. у редуктора вращается вал), а не вращающееся кольцо необходимо посадить с гарантированным зазором для обеспечения регулировки осевого натяга, а также для компенсации теплового расширения валов или корпусов. Посадку с зазором назначают для кольца, которое испытывает местное нагружение, т.е. воспринимает постоянную по направлению результирующую нагрузку лишь ограниченным участком окружности качения и передает ее соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса. При такой посадке устраняется заклинивание шариков, кольцо под действием толчков и вибраций постепенно проворачивается по посадочной поверхности, благодаря чему износ беговой дорожки происходит равномерно по всей окружности кольца. Это приводит к повышению срока службы подшипника. Для кольца, которое испытывает циркуляционное нагружение, т.е. когда кольцо вращается и воспринимает постоянно направленную нагрузку последовательно всей окружностью дорожки качения и передает ее посадочной поверхности вала, назначают посадки с натягом.

Приняв коэффициент k для легкой серии подшипника равным 2,3 определим минимальный потребный натяг для внутренней обоймы подшипника:

Находим максимальный допустимый натяг для внутреннего кольца подшипника:

По значению  подбираем из числа рекомендуемых, посадку для внутреннего кольца подшипника―Ø17H0/m6, для которой предельные отклонения размеров: для отверстия ES=0 мкм, EI=-4 мкм, для вала es=+16 мкм, ei=+7 мкм.

Определим минимальный и максимальный натяги в рассматриваемом соединении:

Так как  (7>5,68) и (20<68,58), можно заключить, что посадка внутреннего кольца подшипника выполнена правильно.

Выбираем посадку для наружного кольца подшипника, например Ø40Н7/h0, для которой предельные отклонения размеров равны: для отверстия ES=+20 мкм; EI=0 мкм; для вала:  ; ei=-9 мкм.

Для выбранной посадки максимальный зазор:

минимальный зазор:

 , что свидетельствует о том, что посадка относится к посадке с зазором.

Выбор допусков вала и шпоночных соединений

Наиболее часто применяют соединения с призматическими шпонками. В нашем случае из стандартного ряда мы выбираем шпонку 6´6´33, т. к. диаметр вала d=18 мм, а длина соединения l=33 мм. Затем мы выбираем основные размеры соединения: b=6 мм, h=6 мм, =3,5 мм, =2,8 мм.

Для заданного вида соединения назначаем поля допусков для деталей шпоночного соединения: для ширины шпонки b - h9; для высоты шпонки h - h11; для длины шпонки l - h14; для ширины паза на валу - N9; для ширины паза во втулке - Js9.

Определяем предельные отклонения на гладкие соединения:

Диаметр вала - 18h7 (+0,021)

Ширина шпонки - 6h9 (+0,036)

Высота шпонки - 6h11 (+0,09)

Длина шпонки - 33h14 (+0,62)

Ширина паза на валу - 6p9 (+0,036)

Глубина паза на валу - =3,5+0,2

3.2 Назначение требований точности размеров, формы, взаимного расположения поверхностей и шероховатости на рабочем чертеже детали

Назначение точности размеров

Сопряженные и цепные размеры взяты из сборочного чертежа и проставляны на рабочем чертеже; свободные размеры проставлены с учетом последовательности их получения при формообразовании деталей и удобства контроля.

Каждый размер следует приводить на чертеже один раз. Цепь размеров на чертеже детали не должна быть замкнута: замыкающий размер при формообразовании получается автоматически, в нем накапливаются погрешности изготовления детали по составляющим размерам. Проставлять размеры надо так, чтобы наиболее точный размер имел наименьшую накопленную ошибку при изготовлении детали, а в качестве замыкающего выбирался наименее ответственный размер детали.

Для всех размеров на чертеже указаны предельные отклонения. Предельные отклонения сопряженных размеров соответствуют посадкам, указанным на сборочных чертежах. Предельные отклонения размеров, входящих в размерные цепи, указаны в соответствии с результатами расчета размерных цепей.

Отклонения свободных размеров, получаемых обработкой резанием, предпочтительно назначить по 14-му квалитету.

На чертеже указаны лишь те допуски формы и расположения, которые по конструктивным причинам должны меньше, чем неуказанные.

Допуски формы и расположения поверхностей указаны на чертежах в соответствии с ГОСТ 2.308-79 условными обозначениями.

Заключение

Машины являются сложными техническими системами, состоящими из отдельных деталей и сборочных единиц. Качество собранной машины и ее отдельных элементов в значительной мере определяется точностью их геометрических параметров.

Оптимальное нормирование геометрических параметров машин позволяет обеспечить взаимозаменяемость деталей и сборочных единиц, необходимую надежность и экономичность машины в целом. В ходе курсовой работы были получены:

·   Навыки расчета и определения допусков и посадок типовых соединений деталей изделий;

·   Умения оценки точности геометрических параметров изделий: размеров, формы, взаимного расположения и шероховатости поверхностей деталей, изображенных на чертежах;

·   навыки оценки влияния точности геометрических параметров машин на их эксплуатационные показатели.

Так же при выполнении курсового проекта были закреплены, углублены и обобщены знания, полученные на занятиях по изученному предмету.

Наряду с этим курсовое проектирование дало определенные знания в практическом использовании стандартов Единой системы допусков и посадок (ЕСДП) при нормировании точности и стандартов Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) при изображении точностных требований на сборочных и деталированных чертежах.

Список литературы

точность допуск посадка подшипник

1. Анухин В.И. Допуски и посадки. Выбор и расчет, указание на чертежах: Учебное пособие. - СПб.: СПбГТУ, 1998 - 201 с.

2. Анухин В.И. Допуски и посадки. Выбор и расчет, указание на чертежах: Учебное пособие, 2-е изд. перераб. и доп: Изд-во.: СПбГТУ, 2001 - 220 с.

3. Анухин В.И., Макарова Т.А. Технология машиностроения. Шероховатость поверхности допуска формы и расположения поверхностей: Учеб. пособие. СПб: ИЗД-во СПбГТУ, 1997, 46 с.

4. Палей М.А., Брагинский В.А. Нормы взаимозаменяемости в машиностроении. Справочник. М. Изд-во Наука и техника, 1997, 633 с.