Взаимозаменяемость деталей

Министерство образования и науки РФ

Курганский Государственный Университет

Кафедра "Инноватика и менеджмент качества"

Курсовая работа

Взаимозаменяемость деталей

Курган 2011

Содержание

Ведение

Задача 1. Расчет посадок гладких цилиндрических соединений

Задача 2 Расчет размерной цепи

Задача 3. Расчет посадок подшипников качения

Задача 4. Расчет посадок резьбовых соединений

Задача 5. Расчет посадок шлицевых соединений

Задача 6. Расчет посадок шпоночных соединений

Ведение

Курсовая работа по дисциплине "Взаимозаменяемость" обобщает и систематизирует теоретические знания, полученные при изучении соответствующих дисциплин, учит студентов применять данные знания для решения практических задач, возникающих в производственных условиях. При выполнении курсовой работы студент также должен использовать знания инженерной графики, материаловедения и так далее.

Студент в процессе работы должен научиться пользоваться необходимой справочной и нормативно-технической литературой, обоснованно назначать допуски и посадки на соединения, правильно обозначать их в технической документации.

деталь посадка шпоночное соединение

Задача 1. Расчет посадок гладких цилиндрических соединений

Для заданных посадок с натягом, с зазором и переходной выполнить в масштабе схемы расположения полей допусков с указанием отклонений в микрометрах.

Рассчитать предельные размеры и допуски деталей, величины зазоров (натягов), допуски посадок.

Привести эскизы соединений в собранном виде и отдельно деталей с указанием шероховатости. Указать на эскизах предельные отклонения размеров тремя способами: условным, числовым и смешанным.

1. Посадка с натягом: 25  

Посадка выполнена в системе вала.

По таблицам 1.35 и 1.38 справочника  находим значения предельных отклонений отверстия и вала

ES=-33 мкм                    es=0 мкм

EI=-54 мкм                    ei=-13 мкм

Построим схему расположения полей допусков.

а) Расчет характеристик отверстия 25Т7

=+ES=25+ (-0.033) =24,967 мм

=+EI=25+ (-0.054) =24,946 мм

Величина допуска отверстия

=-=ES-EI=24,967-24,946=0.021 мм

б) Расчет характеристик вала 25h6

=+es=25+0=25 мм

=+ei=25+ (-0,013) =24,987 мм

Величина допуска вала

=-=es-ei=25-24,987=0,013 мм

в) Расчет характеристик посадки

=-=25-24,946=0,054 мм

=-=24,987-24,967=0,02 мм

=0,017 мм

Допуск посадки

=-=0,054-0,02=0,034мм

Проверка

=+=0,013+0,021=0,034мм

Шероховатости находим в зависимости от квалитета: для вала Ra 3.2 для отверстия Ra 3.2

2. Посадка с зазором: 25

Посадка выполнена в системе вала.

По таблицам 1.35 и 1.38 справочника  находим значения предельных отклонений для вала и отверстия.

ES=+21 мкм                es=0 мкм

EI=0 мкм                     ei=-21 мкм

Построим схему расположения полей допусков.

а) Расчет характеристик отверстия 25Е8

=+ES=25+0,021=25,021мм

=+EI=25+0=25мм

Величина допуска отверстия

=-=ES-EI=25,021-25=0,021мм

б) Расчет характеристик вала 25h7

=+es=25+0=25мм

=+ei=25+ (-0,021) =24,979 мм

Величина допуска вала

=-=es-ei=25-24,979=0,021мм

в) Расчет характеристик посадки

=-=25,021-24,979=0,042мм

=-=25-25=0мм

=0,021мм

Допуск посадки

=-=0,042-0=0,042мм

Проверка

=+=0,021+0,021=0,042мм

Шероховатости находим в зависимости от квалитета: для вала Ra 3.2 для отверстия Ra 3.2

Посадка выполнена в системе отверстия.

По таблицам 1.27 и 1.29 справочника  находим значения предельных отклонений для вала и отверстия.

ES=+72 мкм                   es=0 мкм

EI=0 мкм                        ei=-40 мкм

Построим схему расположения полей допусков.

а) Расчет характеристик отверстия 160Н8

=+ES=160+0,072=160,072мм

=+EI=160+0=160 мм

Величина допуска отверстия

=-= 160,072-160=0,072 мм

б) Расчет характеристик вала 160n7

=+es=160+0=160мм

=+ei=160-0,04=159,96 мм

Величина допуска вала

=-=es-ei=160-159,96=0,04мм

в) Расчет характеристик посадки

=-=160,072-159,96=0,112мм

=-=160-160=0 мм

Допуск посадки

=+=0,112+0=0,112 мм

Проверка

=+=0,04+0,072=0,112мм

Шероховатости находим в зависимости от квалитета: для вала Ra 3.2 для отверстия Ra 3.2

Задача 2 Расчет размерной цепи

Рассчитать заданную размерную цепь по методу максимума-минимума. Допуски на составляющие звенья определять способом допусков одного квалитета. Сделать проверку выполненных расчетов. Представить схему размерной цепи.

=0,5-2,4мм

А=А=31мм

А=60мм

А=40мм

А=А=20мм

А=203мм

Звенья А и А - подшипники качения. Допуски на эти стандартные изделия берем в таблице 4.82 справочника .

А=А=31мм

А - увеличивающее звено,

 - замыкающее звено.

Определим номинальный размер А

= - =203- (31+31+60+40+20+20) =203-202=1мм

Определим предельные отклонения

=  - =2.4-1=1.4мм

=  - =0,5-1=-0,5мм

=мм

=  - =1,4- (-0,5) =1,9мм

Рассчитаем допуски составляющих звеньев по способу одной степени точности. На все звенья размерной цепи назначается одна и та же степень точности.

Определим число единиц допуска:

где  - единица допуска, берем из таблицы 3.3 справочника .

=1.86мм

=1,56мм

=1,31мм

=2,89мм

=1,31мм

а==185,890

По величине а выбираем из таблицы 1.8 справочника ближайший квалитет - 12. По этому квалитету назначаем допуски на все звенья, кроме шестого. Значения допусков по выбранному квалитету берем из той же таблицы.

=0,3мм

=0,25мм

=0,21мм

Рассчитаем величину допуска для шестого звена

=

,9=0,12+0,12+0,3+0,25+0,21++0,21

=0,69мм

В соответствии с выбранными допусками назначаем предельные отклонения для всех звеньев кроме шестого. Так как размеры охватываемые, то размеры назначаем по типу основного вала.

ES= ES= ES= ES=0мм

=-0,3мм

=-0,25мм

=-0,21мм

=-0,21мм

Предельные отклонения шестого звена находим:

=

,3= ES- ( (-0,12) + (-0,3) + (-0,25) + (-0,21) + (-0,21) + (-0,12))=0,09мм

=

0,7=-6*0

А= мм

А=мм

А=А=мм

А=мм

Проверка расчетов:

=

,9=0,12+0,12+0,3+0,25+0,21+0,69+0,21

,9=1,9

=

,3=211,91- (64,7+32,88+32,88+39,75+19,79+19,79)

,3=2,3

=

,4=211,4- (33+65+40+20+33+20)

,4=0,4

Задача 3. Расчет посадок подшипников качения

Рассчитать и выбрать поле допуска для вала, сопрягающегося с внутренним кольцом подшипника. Учитывая вид нагружения внешнего кольца, выбрать поле допуска для отверстия корпуса. Построить схемы расположения полей допусков соединений по наружному и внутреннему кольцам подшипника с указанием отклонений в микрометрах. Рассчитать предельные размеры и допуски деталей, величины зазоров (натягов), допуски посадок. Привести эскизы данных соединений в собранном виде и сопрягаемых с подшипниками деталей (вала и отверстия корпуса). На эскизах деталей указать поля допусков смешанным способом, допуски и формы и требования к шероховатости сопрягаемых с подшипниками поверхностей.

Исходные данные:

Вид нагрузки: нагрузка с ударами и вибрацией.

Условное обозначение подшипников 4 и 7: 318

Класс точности подшипника: 6

Реакция опоры радиальная: R=34000 Н.

Решение

Характеристики подшипника выбираем из таблицы 1 справочника

номинальный диаметр отверстия внутреннего кольца d=90 мм

номинальный диаметр наружной цилиндрической поверхности наружного кольца D=190 мм

номинальная ширина В=41 мм

ширина фаски подшипника r=4 мм

Внутреннее кольцо подшипника испытывает циркуляционное нагружение. Назначаем посадку с натягом. При этом нагружении кольца выбор посадки производится по интенсивности радиальной нагрузки на посадочной поверхности:

Где b - рабочая ширина посадочного места;

B=В-2* r=41-2*4=33 мм

 - динамический коэффициент, зависящий от характера нагрузки. При нагрузке спокойной или с умеренными толчками и вибрацией, =1

 - коэффициент, учитывающий ослабление посадочных натягов, =1

 - коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки, =1

. По таблице 4.92 справочника по заданным условиям для вала находим соответствующее поле допуска js6. Из таблицы 1.29 справочника  выбираем в системе отверстия предельные отклонения для вала 90 js6

es=+11 мкм ei=-11 мкм

Для внутреннего кольца подшипника по таблице 4.82 справочника выбираем предельное отклонение 90 К7 для класса точности 6

ES=+10 мкм EI=-25 мкм

Предельные размеры внутреннего кольца подшипника и вала корпуса

=+es=90+0.011=90.011мм

=+ei=90-0,011=89,989 мм

=+ES=90+0,01=90,01 мм

=+EI=90+ (-0.025) =89.975 мм

Допуски:

=-=es-ei=90,011-89,989=0,022 мм

=-=ES-EI=90,01-89,975=0,035 мм

Натяги:

= es - EI=0,011- (-0,025) =0,036 мм

= ei - ES=-0,011-0,01=-0,021 мм

Допуск посадки:

=-=0,036- (-0,021) =0,057 мм

Проверка:

=+=0,035+0,022=0,057 мм

. Наружное кольцо подшипника испытывает местное нагружение. По таблице 4.89 справочника для отверстия корпуса выбираем поле допуска H6. Из таблицы 1.37 справочника  выбираем в системе вала предельные отклонения для отверстия корпуса 190H6

ES=+29 мкм EI=0 мкм

Предельные отклонения для наружного кольца подшипника выбираем из таблицы 4.83 справочника  для класса точности 6:

190l

es=0 мкм ei=-20 мкм

Определим номинальные размеры для наружного кольца и отверстия корпуса:

=+es=190+0=190мм

=+ei=190+ (-0,020) =189,98 мм

=+ES=190+0,029=190,029 мм

=+EI=190+0=190 мм

Допуски:

=-=es-ei=190-189,98=0,02 мм

=-=ES-EI=190,029-190=0,029 мм

Зазоры:

=-=190,029-189,98=0,049 мм

=-=190-190=0 мм

Допуск посадки:

Проверка

=+=0,02+0,029=0,049 мм

Построим схему расположения полей допусков, эскизы вала и отверстия в корпусе, эскиз их соединения с подшипником.

Задача 4. Расчет посадок резьбовых соединений

Для заданной посадки построить в масштабе схемы расположения полей допусков наружной, внутренней резьбы и их соединения. На схеме наружной и внутренней резьбы указать основные параметры её и предельные отклонения в микрометрах. На схеме резьбового соединения привести номинальные диаметры наружной и внутренней резьбы по всем диаметрам:

Поле допуска резьбы болта 8g (то есть поле среднего диаметра 8g и поле допуска наружного диаметра 8g), поле допуска резьбы гайки 7G (то есть поле допуска среднего диаметра 8g и поле допуска внутреннего диаметра).

По таблице 4.22 справочника  находим номинальные значения диаметров и шаг резьбы:

d (D) =30 мм P=3.5 мм

По таблице 4.24 справочника  находим:

 () = d-4+0,211=26,211 мм

 () = d-3+0,727=27,727 мм

Предельные размеры болта 8g найдем по таблице 4.29 справочника

es (,,d) =-90 мкм

ei () =-302 мкм

ei (d) =-515 мкм

Болт:

=d2+es=27.727+ (-0.09) =27.637 мм

=d2+ei=27.727+ (-0.302) =27.425 мм

=d1+es=26.211+ (-0.09) =26.121 мм

= - не нормируется

=d+es=30+ (-0,09) =29,91 мм, =d+ei=30+ (-0.302) =29.698 мм

Предельные размеры гайки 6G найдем по таблице 4.29 справочника :

ES () =+333 мкм

ES () =+613 мкм

EI (D, ,) =+53 мкм

Гайка:

=+ES=27.727+0.333=28.06 мм

=+EI=27.727+0.053=27.78 мм

=+ES=26.211+0.613=26,824мм

=+EI=26.211+0.053=26.264 мм

-не нормируется

=D+EI=30+0.053=30.053 мм

Данные допусков:

=-=26,824-26,264=0,56мм

=-=28,06-27,78=0,28мм

=-=27,637-27,425=0,212 мм

=-=29,91-29,698=0,212 мм

Задача 5. Расчет посадок шлицевых соединений

Для шлицевых соединений с прямобочным профилем выбрать и обосновать способ центрирования. Выбрать поля допусков и посадки по элементам шлицевого соединения. Построить схемы расположения полей допусков по диаметрам и ширине шлицов. Определить зазоры (натяги) и допуски посадок по всем элементам. Привести эскизы шлицевого соединения и шлицевых деталей в отдельности с указанием полей допусков размеров смешанным соединением.

Задано:

8×32×38

Из таблицы 4.71 справочника по ГОСТ 1139-80:

z=8 d=32 D=38 b=6

Данное соединение относится к легкой серии. Выбираем центрирование по внутреннему диаметру. Предпочтительная посадка для диаметра D при центрировании по D выбираем из таблицы 4.72 справочника

Установим следующие поля допусков нецентрирующих размеров

для b: поле допуска втулки F8

поле допуска вала f8

для d: поле допуска втулки H11

поле допуска вала a11

Условное обозначение шлицевого соединения

берем из справочника  предельные отклонения валов и отверстий для принятых полей допусков

(D)  из таблиц 1.27 и 1.28

ES=+25 мкм es=-25 мкм

EI=0 мкм ei=-50 мкм

(d)  из таблиц 1.27 и 1.28

ES=+160 мкм es=-310 мкм

EI=0 мкм ei=-470 мкм

(b)  из таблиц 1.27 и 1.28

ES=+18 мкм es=-10 мкм

EI=+10 мкм ei=-28 мкм

. Рассчитаем предельные размеры вала и втулки по наружному диаметру D, а так же величины зазоров и допуски посадки:

=+ES=38+0,025=38,025мм

=+EI=38+0=38 мм

=-=ES-EI=0,025-0=0,025 мм

=+es=38-0,025=37,975 мм

=+ei=38-0,05=37,95 мм

=-=es-ei=0,025 мм

=-=38,025-37,95=0,075 мм

=-=38-37,975=0,025 мм

Проверка

=+=0,25+0,025=0,05 мм

. Рассчитаем предельные размеры вала и втулки по внутреннему диаметру d, а так же величины зазоров и допуски посадок:

=+ES=32+0,16=32,16мм

=+EI=32+0=32 мм

=-=ES-EI=32,16-32=0,16 мм

=+es=32-0,31=31,69 мм

=+ei=32-0,47=31,53 мм

=-=es-ei=31,69-31,53=0,16мм

=-=32,16-31,53=0,63мм

=-=32-31,69=0,31 мм

=-=0,36-0,31=0,32мм

Проверка

=+=0,16+0,16=0,32 мм

. Рассчитаем предельные размеры вала и посадок втулки по боковым поверхностям зубьев b, а так же величины зазоров и допуски посадок:

=+ES=6+0,018=6,018мм

=+EI=6+0,01=6,01мм

=-=ES-EI=6,018-6,01=0,008мм

=+es=6-0,01=5,99мм

=+ei=6-0,026=5,972 мм

=-=es-ei=5,99-5,972=0,018 мм

=-=6,018-5,972=0,046мм

=-=6,01-5,99=0,02мм

=-=0,046-0,02=0,026 мм

Проверка

=+=0,018+0,008=0,026 мм

Задача 6. Расчет посадок шпоночных соединений

Для соединения с призматической шпонкой установить тип посадки и поля допусков по всем размерам. Построить схему расположения полей допусков по ширине шпонки, провести расчет допусков посадок по сопряжениям шпонки с пазом вала и втулки. Привести эскиз шпоночного соединения с указанием полей допусков размеров смешанным способом.

Исходные данные:

Диаметр d=42 мм

Длина соединения вала и втулки l=45 мм

По таблице 4.64 справочника определим номинальные размеры шпонки и пазов

bh=128=28-140 мм=5.0 мм=3.3 мм

Выберем тип посадок для данной призматической шпонки и тип шпоночного соединения. Выберем нормальное шпоночное соединение, так как оно универсальное.

Запишем поля допусков для ширины шпонки, для ширины паза и втулки, для ширины паза на валу, а так же посадки шпонки на валу и во втулке.

По таблице 4.65 справочника

ширина шпонки h9

ширина паза на валу N9

ширина паза во втулке Js9

посадка шпонки на валу

посадка шпонки во втулке

Из таблиц 1.35 и 1.37 справочника

ES=0 мкм es=0 мкм

EI=-43 мкм ei=-43 мкм

ES=+21 мкм es=0 мкм

EI=-21 мкм ei=-43 мкм

Сопряжение шпонки с пазом вала:

=+ES=12+0=12 мм

=+EI=12+ (-0.043) =11.957 мм

=-=12-11,957=0,043 мм

=+es=12+0=0 мм

=+ei=12+ (-0.043) =11.957 мм

=-=es-ei=12-11.957=0.043 мм

=-=12-11.957=0.043 мм

=-=12-11.957=0.043 мм

=+=0.043+0.043=0.086 мм

Проверка

=+=0,043+0,043=0,086 мм

Сопряжение шпонки с пазом втулки:

=+ES=12+0,021=12,021 мм

=+EI=12+ (-0.021) =11.979 мм

=-=12,021-11,979=0,043 мм

=+es=12+ (-0,043) =11,957 мм

=+ei=12+0=12 мм

=-=es-ei=12-11.957=0.043 мм

=-=12,021-11.957=0.064 мм

=-=12-11.979=0.021 мм

=+=0.064+0.021=0.085 мм

Проверка