Расчет посадок на различные типы деталей сборочных единиц

Расчет посадок на различные типы деталей сборочных единиц

Задание на курсовой проект

Введение

При современном развитии науки и техники большое значение для машиностроения имеет стандартизация, основанная на широком внедрении принципов взаимозаменяемости, создании и применении надёжных средств технических измерений и контроля.

Освоение курса по взаимозаменяемости, стандартизации и техническим измерениям является частью профессиональной подготовки инженеров.

Знания, полученные студентами при изучении данного курса закрепляются, получают новое и более полное развитие при выполнении курсовых проектов. Закрепление теоретических положений курса, излагаемых на лекциях, развитие навыков использования справочного материала и умение проводить инженерные расчёты при решении типовых конструкторских и технологических задач, является основной целью настоящего курсового проекта.

Назначение и принцип работы механизма

Данный механический редуктор предназначен для передачи вращения с входного вала 12 на выходной вал 6. При этом уменьшается частота вращения и увеличивается крутящий момент. Вращательное движение вала 12 передаётся при помощи пары цилиндрических колес.

Назначение посадок. Посадки с зазором

Назначение посадки на крышку подшипника 3 с корпусом 2.

рис.1 - схема полей допусков

Для контроля вала подойдет микрометр.

Для контроля отверстия подойдет индикаторный нутромер.

Назначение посадки на крышку подшипника 8 с корпусом 2.

рис. 2 - схема полей допусков

Для контроля вала подойдет микрометр.

Для контроля отверстия подойдет индикаторный нутромер.

Посадки с натягом

Назначение посадки на зубчатое колесо17 с валом 6.

рис. 3 - схема полей допусков

Для контроля отверстия подойдет гладкий калибр-пробка.

Для контроля вала подойдет гладкий калибр-скоба.

Назначение посадки на втулку 15 с валом 5.

рис. 4 - схема полей допусков

Для контроля отверстия подойдет гладкий калибр-пробка.

Для контроля вала подойдет гладкий калибр-скоба.

Соединения с подшипниками качения

Посадка подшипника 1.

Посадка внутреннего кольца на вал

Посадка наружного кольца в корпус

рис. 5 - схема полей допусков

Для контроля отверстия подойдет индикаторный нутромер

Посадка подшипника 7.

Посадка внутреннего кольца на вал

Посадка наружного кольца в корпус

рис. 6 - схема полей допусков

Для контроля вала подойдет скоба рычажная.

Для контроля отверстия подойдет индикаторный нутромер.

Резьбовые соединения

Соединение болта 19 с корпусом 2.

рис. 7 - схема полей допусков

Для контроля отверстия подойдет резьбовой калибр.

Для контроля вала (болта) подойдет резьбовой калибр.

Соединение болта 18 с корпусом 2.

рис. 8 - схема полей допусков

Для контроля отверстия подойдет резьбовой калибр.

Для контроля вала (болта) подойдет резьбовой калибр.

Шпоночные соединения

Соединение шпонки 5 с валом 6.

По ширине: ;

По длине:

рис. 9 - схема полей допусков

Для контроля шпоночной канавки подойдёт комплексный калибр.

Для контроля шпонки подойдёт микрометр.

Соединение шпонки 13 с валом 12.

По ширине: ;

По длине:

рис. 10 - схема полей допусков

Для контроля шпоночной канавки подойдёт комплексный калибр.

Для контроля шпонки подойдёт микрометр.

Расчет посадки с натягом

Рассчитаем посадку с натягом для зубчатого колеса 17 на вал 6.

N_расч = , где:

 - крутящий момент по валу,

l = 37,5 мм - ширина зубчатого венца;

D = 30 мм - диаметр отверстия ступицы;

f = 0,14 - коэффициент сцепления;

С₁, С₂ - коэффициенты, зависящие от размеров, формы и материалов сопрягаемых деталей;

Е_1, Е₂ - модули упругости: ;

Найдем значение коэффициента С₁:

C₁ = + m, где

₂ - диаметр ступицы;

m - коэффициент Пуассона.

Найдем значение коэффициента С₂.

C₂ =  - m, где

₁ - диаметр отверстия в вале

С₂ = 1 - 0,3 = 0,7

Рассчитаем крутящийся момент на валу:

,

N - мощность на валу

n - частота вращения вала

Определим минимальный расчётный натяг:

Учтем поправку на смятие неровностей контактных поверхностей:

, где

 - высота неровностей поверхностей отверстия и вала;

k - коэффициент высоты смятия;

k = 0,4;

Полный минимальный натяг вычисляется с учётом поправки:

Максимально допустимый натяг:

N_mах = P_мах D , где

 - контактное усилие Максимальное допустимое контактное усилие:

 - предел текучести материала ступицы зубчатого колеса

По наибольшему функциональному натягу выбираем посадку . Произведем расчет параметров посадки: ES = 25 мкм; EI = 0 мкм;

TD = ES - EI = 25 - 0 = 25 мкм

es = 50 мкм; ei = 34 мкм;

Td = es - ei = 50 - 34 = 16 мкм

рис. 11 - схема полей допусков

Расчет калибров

Произведем расчет калибров для посадки

По ГОСТ 24853-81 найдем данные для расчета калибров

Калибр - пробка:

Z= 3.5 мкм=0,0035мм - отклонение середины поля допуска

Y= 3 мкм=0,003мм - допуск выхода размеров

Н= 4 мкм=0,004мм - допуск на изготовление

Калибр - скоба:

Z₁= 3.5 мкм=0,0035мм - отклонение середины поля допуска

Y₁= 3 мкм=0,003мм - допуск выхода размеров

Н₁= 4 мкм=0,004мм - допуск на изготовление

Произведем расчет параметров посадки :

ES = 25 мкм;

EI = 0 мкм;

TD = ES - EI = 25 - 0 = 25 мкм

es = 50 мкм;

ei = 34 мкм;

Td = es - ei = 50 - 34 = 16 мкм

Расчет параметров калибра-пробки

Расчет параметров калибра-скобы

рис. 12 - схема полей допусков

Расчет посадок для колец подшипников качения

редуктор посадка зубчатый подшипник

Рассчитаем и выберем посадку для колебательно нагруженного шарикового радиально-упорного однорядного подшипника 46209 (класс точности 4).

Радиальная нагрузка подшипника

Перегрузка 130%

Находим интенсивность радиальной нагрузки по формуле:

 - динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки ();

 - коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе (при сплошном вале );

 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения радиальной нагрузки  между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки  на опору. Для радиальных и радиально-упорных подшипников с одним наружным или внутренним кольцом .

,

B - ширина подшипника. B=19 мм;

r - координата монтажной фаски внутреннего или наружного кольца подшипника. r = 2 мм.

Интенсивность радиальной нагрузки:

По [4, табл. 4,92, стр. 287] определяем поле допуска вала и отверстия:

Поле допуска вала:

Поле допуска отверстия: К6

Посадка на внутреннее кольцо подшипника:

Посадка на наружное кольцо подшипника:

рис. 13 - схема полей допусков

Расчет шпоночного соединения

Определим размеры шпоночного соединения по таблице [2, табл. 2, стр. 303]: Диаметр вала: 48 мм

Длина шпонки: 32 мм

Сечение: b x h = 14 x 9 мм

Фаска: s = 0.5 мм

Глубина паза

на валу:

во втулке:

Радиус:

Определим допуски элементов шпоночного соединения по таблице [2, табл. 7, стр. 313]: Поле допуска шпонки по размерам:

ширина (b): h9

высота (h): h11

длина (l): h14

Поле допуска паза по размеру b:

на валу: N9

во втулке:

Предельные отклонения глубины паза:

на валу:

во втулке:

рис. 14 - схема полей допусков

Расчет резьбового соединения

Определим основные параметры резьбы:

Номинальный диаметр резьбы:d=D=6 мм

Шаг резьбы:P=0.75 мм

Средний диаметр резьбы:d₂=D₂=5,513 мм

Внутренний диаметр резьбы:d₁=D₁=5,188 мм

Длина свинчивания:L=4,75 мм

Определим посадку для данного резьбового соединения:

Определим поля допусков наружной резьбы [табл. 7, стр. 370]:

;

;

.

Определим поля допусков внутренней резьбы [табл. 9, стр. 375]:

;

;

.

Вычислим предельные размеры диаметров:

Вычислим допуски:

Вычислим зазоры:

рис. 15 - схема полей допусков

Расчёт зубчатой передачи

Степень кинематической точности - 8

Степень точности по плавности хода - 7

Степень точности по контакту зубьев - 6

Вид допуска на боковой зазор - С

Модуль зубчатого колеса m = 2

Кинематическая точность

определим допуски на , ,  и ; определим допуски на  и :

 = 63 мкм - допуск на колебание измерительного межосевого расстояния за оборот колеса.

 = 45 мкм - допуск на радиальное биение зубчатого венца.

= 50 мкм - допуск на накопленную погрешность k шагов.

 = 63 мкм - допуск на накопленную погрешность шага.

= 28 мкм - допуск на колебание длины общей нормали.

= 28 мкм - допуск на погрешность обката.

Точность по плавности хода

Показатели точности:

 = 13 мкм - отклонение шага зацепления.

 = 14 мкм - отклонение шага.

 = 20 мкм - местная кинематическая погрешность зубчатого колеса.

 = 11 мкм - погрешность профиля зуба.

 = 25 мкм - колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе.

Точность по контакту зубьев

Предельные отклонения показателей точности

 - отклонения осевых шагов по нормали,

 - допуск на направление зуба,

 - допуск параллельности осей,

 - допуск на перекос осей,

Боковой зазор

Для передач с нерегулируемым расположением осей предельные отклонения межосевого расстояния по расстояния будут следующими:

 - минимальный боковой зазор

 - максимальный боковой зазор

 - наименьшее дополнительное смещение исходного контура

 - допуск на смещение исходного контура

 - наименьшее отклонение длины общей нормали

 - допуск на длину общей нормали

- наименьшее отклонение средней длины общей нормали

 - допуск на среднюю длину общей нормали

 - наименьшее отклонение толщины зуба

 - допуск на толщину зуба

Расчет размерной цепи

 - увеличивающий размер

 - уменьшающие размеры

 - замыкающее звено

Допуск замыкающего звена

Среднее число единиц допуска

Найдем количество единиц допуска

Выбираем IT = 10, при котором a = 64

Определим допуски для звеньев размерной цепи:

Отсюда следует, что все звенья выполняем по 10-му квалитету точности.

рис. 16 - размерная цепь

Заключение

В результате выполнения курсовой работы были приобретены и закреплены навыки проведения расчёта и назначения посадок с натягом, расчета калибров пробки и скобы для контроля отверстия и вала, расчета и выбора посадки для колец подшипников качения, определения для шпоночного соединения размеров и допусков элементов соединения, определения номинальные и предельные размеры по всем диаметрам резьбы для заданного резьбового соединения, определения числовых значений контролируемых показателей норм точности и величину бокового зазора, необходимого для нормальной работы заданной зубчатой передачи, расчета размерной цепи при заданном значении замыкающего звена. Все расчеты осуществлялись с использованием государственных стандартов, учебной и справочной литературы. Приобретённый навык является основой для дальнейшей инженерной деятельности.

Список литературы

1.      Белкин И. М. Допуски и посадки (Основные нормы взаимозаменяемости): Учеб. пособие для студентов машиностроительных специальностей высших технических заведений. - М.: Машиностроение, 1992, 528с.: ил.

.        Пачевский В. М., Осинцев А. Н., Краснова М. Н. Метрология, стандартизация и сертификация: Учеб. пособие. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т; 2003. 206с.

.        Якушев А. И. и др. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник для втузов. 6-е изд., перераб. и дополн. - М.: Машиностроение, 1986, 352с.: ил.

.        Мягков В.Д Допуски и посадки. Справочник. Ленинград «Машиностроение» 1982. 544стр.

.        Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. Пособие для техн. спец. вузов - 5-е изд., перераб. и дополн. - М.: Высш. шк., 1998 - 447 с., ил.