КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ»

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

 

 

Н.А.Чемборисов

Т.А.Замараева

КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПО

ДИСЦИПЛИНЕ

«ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ»

Учебное пособие

Набережные Челны

УДК 621.753.1

 

Чемборисов Н.А., Замараев Т.А. Курсовое проектирование по дисциплине «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения»: Учебное пособие – Набережные Челны: Издательство Камского политехнического института, 1999,

Учебное пособие предназначено для студентов дневного и заочного отделений специальности «Технология машиностроения»

Рецензент: доктор технических наук, профессор, академик АТН РФ, лауреат Государственной премии РТ Юнусов Ф.С.

 

 

 

© Камский политехнический институт

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Цели и задачи курсовой работы

 

Практическое освоение методики назначения и расчета посадок для разных видов соединений; закрепление знаний стандартов ОНВ, ЕСКД при разработке и оформлении чертежей различных деталей и соединений.

 

Содержание курсовой работы

 

В качестве задания каждый студент получает эскиз сборочной единицы (узла), на котором в соответствии с его вариантом указаны необходимые размеры, соединения для которых следует назначить или рассчитать посадку.

Расчетно-пояснительная записка объемом 20..25 страниц рукописного текста (или 12-15 страниц машинописного) включает в себя:

- обоснование выбора или расчет посадок гладких цилиндрических соединений, схему полей допусков и расчет зазоров и натягов; схему полей допусков и расчет исполнительных размеров калибров;

- обоснование выбора посадок подшипников качения на валы и отверстия корпусов, схему полей допусков и расчет зазоров и натягов в соединении;

- обоснование посадок шлицевого или шпоночного соединения, численные значения отклонений, схему полей допусков;

- обоснование посадки резьбового соединения, расчёт зазоров или натягов, схему полей допусков;

- обоснование степени точности и вида сопряжения зубчатого колеса, выбор для него комплекса контролируемых параметров;

- расчёт заданной сборочной или детальной размерной цепи.

- разработка блок-схемы алгоритма заданного преподавателем расчёта.

Общий объём графической части работы составляет 1-2 листа формата А1: сборочный чертёж узла, чертежи рабочих калибров-скобы и пробки.

 

Оформление пояснительной записки

Записка должна быть краткой и чёткой, выполняется рукописным способом с высотой букв не менее 2,5 мм. Цифры и буквы необходимо писать чётко чёрными или синими чернилами. При компьютерном наборе шрифт – Times New Roman Cyr 12 через один интервал. Пояснительная записка выполняется на листах формата А4 (297-210).

Результаты расчётов по возможности приводить в табличной форме.

В тексте записки обязательно делать ссылки на приводимые таблицы, формулы, используемую литературу. Список литературы должен включать все используемые источники, которые следует располагать в порядке появления ссылок в тексте ПЗ. Записи в пояснительной записке должны вестись в безличной форме.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОБ ОТКЛОНЕНИЯХ РАЗМЕРОВ И ПРОСТАНОВКА ИХ НА ЧЕРТЕЖАХ

Термины, обозначения и определения

Номинальный размер – это размер, который служит началом отсчёта отклонений и относительно которого определяют предельные размеры. Номинальный размер… Размеры диаметров обозначают буквами, другие линейные размеры (длину, ширину и… Термин «отверстие» применяют для обозначения внутренних (охватывающих) цилиндрических и плоских параллельных…

Простановка на чертежах размеров и предельных отклонений.

 

2.2.1. На чертежах деталей. Числовые величины предельных отклонений на чертежах детали проставляют рядом с номинальным размером в миллиметрах. Симметричные отклонения проставляют одной цифрой, имеющей такую же высоту, как и цифры номинального размера со знаком ±. Нулевые отклонения на чертежах не проставляют. Отклонения проставляют десятичной дробью, количество десятичных знаков верхнего и нижнего отклонений должно быть одинаковым (рис. 3.)

2.2.2. На сборочных чертежах. На чертеже соединения рядом с номинальным размером проставляют дробь, в числителе которой указывают предельные отклонения охватывающего размера (например, диаметр отверстия), а в знаменателе – охватываемого размера (например, диаметр вала).

Рис. 3.

Понятия о посадках

Посадкой называется характер сопряжения двух деталей, определяемый величинами, получающихся в сборке зазоров или натягов. Зазор разность между… В зависимости от свободы относительного перемещения сопрягаемых деталей или… - посадки с зазором – посадки, при назначении которых гарантируется получение зазора при сборке годных деталей;

Графическое изображение полей допусков деталей, и схемы расположения полей допусков при назначении различных посадок

 

Поле допуска – поле, ограниченное наибольшим и наименьшим предельными размерами, определяемое значением допуска и его положением относительно номинального размера.

При графическом изображении полем допуска называют прямоугольник, расположенный по отношению к нулевой линии так, что его верхняя сторона определяет верхнее предельное отклонение, а нижняя сторона – нижнее. Величины этих отклонений в мкм с учетом знаков проставляют около вершин двух правых углов прямоугольника. Отрицательные отклонения откладывают вниз от нулевой линии, соответствующей номинальному размеру, положительные – вверх. Таким образом, графически высота прямоугольника изображает величину допуска. Длина прямоугольника произвольна. (Рис.4). Нулевая линия, определяет номинальный размер и указывается на схемах в мм.

Рис. 4. Изображение полей допусков

Стандартизация и взаимозаменяемость гладких цилиндрических соединений

Основные понятия и определения

 

Обеспечение взаимозаменяемости гладких цилиндрических деталей, выбор характера их соединения, т.е. посадки регламентируется единой системой допусков и посадок (ЕСДП) согласованной с рекомендациями ИСО – международной системы допусков. Основные положения этой системы, принятые в ней величины допусков и основных отклонений, правила образования полей допусков и обозначения нормируются стандартами ЕСДП: ГОСТ 25346-82 ЕСДП. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений: ГОСТ 25347-82 ЕСДП. Поля допусков и рекомендуемые посадки: ГОСТ25670-83 ОНВ. Предельные отклонения размеров с неуказанными допусками. Эти стандарты распространяются на размеры до 3150 мм.

Точность размеров в системе ЕСДП нормируют условными уровнями точности, называемыми квалитетами. Квалитет (класс, степень точности)- совокупность допусков, рассматриваемых как соответствующие одному уровню точности для всех номинальных размеров.

Величину допуска устанавливают в зависимости от номинального размера и квалитета. Весь диапазон номинальных размеров (мм) разбит на отдельные интервалы (например, до 3; свыше 3 до6; свыше 6 до 10; свыше 10 до 18 и т.д.).

В ЕСДП предусмотрено 20 квалитетов, обозначаемых порядковым номером, возрастающим с увеличением допуска: 0,1; 0; 1; 2; 3…18. Сокращенно допуск по квалитету обозначается буквами IT (International Tolerance – международный допуск), а номер квалитета, например IT8, обозначает допуск по 8-му квалитету.

Допуски, установленные для квалитетов, называют основными. С увеличением порядкового номера квалитета допуски увеличиваются.

Допуски в квалитетах 5 – 18 определяют по общей формуле

, (7)

где a – число единиц допуска, постоянное для каждого квалитета; I – единица допуска, характеризующая закон изменения допуска от величины диаметра.

Для размеров до 500 мм

(8)

где Dc - среднее геометрическое граничных значений интервала номинальных размеров, мм; – наименьшее и наибольшее граничное значение интервала номинальных размеров, мм.

Число единиц допуска начиная с шестого квалитета образуют геометрическую прогрессию со знаменателем 1.6.

Таблица 1

Количество единиц допуска в допуске данного квалитета

Номер квалитета

Число единиц допуска

 

Основные отклонения

Для образования посадок с различными зазорами и натягами в ЕСДП предусмотрено 28 основных отклонений валов и отверстий. Основное отклонение – одно… Особенности основных отклонений. Основные отклонения H и h равны нулю. Эти отклонения относятся к основному отверстию и основному валу. Отверстие,…

Образование и обозначение полей допусков

 

Поле допуска в ЕСДП образуется сочетанием основного отклонения (характеристика расположения) и квалитета (характеристика допуска). Соответственно условное обозначение поля допуска состоит из буквы основного отклонения и числа – номера квалитета, например:

Поля допусков валов – h6, a10, s7, n7;

Поля допусков отверстий – H6, A10, S7, N7

Размер, для которого указывают поле допуска, обозначают числом, за которым следует обозначение поля допуска и квалитета, например: 40g6, 40H7.

 

Образование и обозначение посадок

Посадки в ЕСДП и в системе ИСО образуются сочетанием поля допуска отверстия и поля допуска вала. Условное обозначение посадки дается в виде дроби, в… Возможны любые сочетания стандартных полей допусков отверстия и вала в… В обозначение посадки входит номинальный размер, общий для соединяемых отверстия и вала, за которым следует…

Выбор системы посадок

 

При конструировании возможно применение посадок в системе отверстия и в системе вала. Система отверстия применяется чаще по ряду технологических и других причин; главнейшей из них является уменьшение потребностей производства в размерном режущем инструменте для обработки отверстий (зенкерах, развертках, протяжках и пр.) и другой технологической оснастке.

Система вала применяется:

В конструкциях машин и механизмов, когда детали могут быть изготовлены из пруткового калиброванного материала без обработки резанием сопрягаемых поверхностей;

При наличии длинных валов и особенно, когда на вал одного номинального размера необходимо установить несколько деталей с разными посадками;

В случае применения стандартных деталей и узлов, выполненных по системе вала, например в соединениях наружных колец подшипников качения с отверстиями корпусов машин, шпонок с пазами во втулке и на валу.

 

Выбор допусков для сопрягаемых посадок

 

Качество работы соединений, их долговечность зависит от правильного выбора допусков (квалитетов) сопрягаемых размеров. Но чем выше требования к точности детали, тем больше будут затраты на обработку и измерение.

Выбор квалитета зависит:

От точности объекта производства;

От характера требуемых соединений, способствующих надежной работе объекта.

Квалитет может быть выбран расчетным путем или методом аналогов. В большинстве случаев выбор допусков осуществляется по аналогии с теми деталями, работа хорошо известна.

 

Применение квалитетов

4 - 5 квалитеты – в особо точных соединениях. Точные шпиндельные и приборные подшипники в корпусах и на валах, высокоточные зубчатые колеса на валах… 6 – 7 квалитеты – применяются для ответственных соединений в механизмах, где… 8 – 9 квалитеты – применяются для посадок, обеспечивающих среднюю точность сборки. Примеры: сопрягаемые поверхности в…

Методы выбора посадок

Выбор различных посадок для подвижных и неподвижных соединений осуществляют на основе предварительных расчетов, экспериментальных исследований или… Методом аналогов назначаются посадки гладких цилиндрических, шлицевых,… Выбор соответствующих посадок заключается в выборе вида посадки с показателями этих посадок, т.е. значений зазоров и…

Характеристика и примеры применения для выбора посадок гладких цилиндрических соединений

Назначение посадок с зазором

Посадки с зазорами предназначены для подвижных и неподвижных соединений деталей. В подвижных соединениях зазор служит для обеспечения свободы… Для ответственных соединений, которые должны работать в условиях жидкостного… В неподвижных соединениях посадки с зазором применяются для обеспечения беспрепятственной сборки деталей.…

Назначение переходных посадок

Переходные посадки предназначены для неподвижных, но разъемных соединений деталей. Для переходных посадок характерна возможность получения как… Выбор переходных посадок производится по аналогии с известными и хорошо… Таблица 3

Назначение посадок с натягом

Посадки с натягом предназначены для неподвижных неразъемных соединений деталей, как правило, без дополнительного крепления винтами, штифтами,… Прочность соединения зависит от материала и размеров деталей, шероховатости… Различают следующие основные способы сборки деталей при посадках с натягом:

Методика выполнения разделов курсовой работы

Описание сборочной единицы (узла)

 

Разобраться в конструкции узла по чертежу и описать его назначение, условия работы, эксплуатационную характеристику его составных частей. Учитывая основные требования предъявляемые к изделию и его конструктивные особенности назначить допуски на все сопрягаемые поверхности данного узла. Обосновать выбор характера посадок сопрягаемых поверхностей и требования изготовления размеров (раздел 4), применяя метод аналогов. Уточнить правильность выбора посадок расчетным методом (разделы 5,2 – 5,9).

5.2. Определение зазоров и натягов в гладком цилиндрическом соединении.

После выбора посадок и утверждения их преподавателем для гладких цилиндрических соединений в соответствии с вариантом задания определить:

Предельные размеры отверстий и валов; допуски отверстий и валов;

Наибольшие и наименьшие зазоры (натяги);

Допуски посадок;

Выполнить схемы расположения полей допусков с простановкой зазоров или натягов, предельных отклонений;

Выполнить рабочие чертежи деталей (в соответствии с заданием).

Порядок расчета рассмотрим на примере.

1. Из сборочного чертежа выписываем три различные посадки на гладкие цилиндрические соединения: Ø15 ; Ø 15 ; Ø 15

Ø15 - номинальный размер соединения, посадка выполненная в системе отверстия, так как основное отклонение отверстия Н, посадка переходная; поле допуска отверстия Н7, поле допуска вала к6 .

Ø 15- посадка выполнена в системе отверстия, с натягом; поле допуска отверстия Н6, поле допуска вала 5.

Ø 15- посадка выполнена в системе вала, так как основное отклонение вала h , посадка с зазором; поле допуска отверстия Д9, поле допуска вала h9.

2. Определяем предельные отклонения валов и отверстий гладких цилиндрических соединений по ГОСТ 25346-89.

Ø; Ø; Ø

3. Определяем предельные размеры отверстий и валов, допуски для отверстий и валов по формулам (1,2).

Для переходной посадки Ø 15

Вал Ø15 к6	Отверстие Ø15 Н7
D min= d + еi= 15 + 0,001=15,001мм	D min= D + EI= 15 + 0 = 15 мм
D max = d + es = 15 + 0,012 =15,0120мм	D max = D + ES = 15 + 0,018 = 15,018 мм
Тd = d max – d min = es – ei = 0,011 мм	TD = D max – D min = ES – EI = 0,018 мм

Для посадки с натягом Ø

Вал Ø15 п5	Отверстие Ø15 Н6
d min = 15 + 0,012 = 15,012 мм	D min = 15 + 0 = 15 мм
D max = 15 + 0,020 = 15,020 мм	D max = 15 + 0,011 =15,011мм
Т d = 15,020 –15,012 = 0,008 мм	ТD = 15,011 – 15 = 0,011 мм

Для посадки с зазором Ø

Вал Ø15 h9	Отверстие Ø15 Д9
d min = 15 + (- 0,043) = 14,957 мм	D min = 15 + 0,050 = 15,050 мм
d max = 15 + 0 = 15 мм	D max = 15 + 0,093 = 15,093 мм
Тd = 15 – 14,957 = 0,043 мм	ТD = 15, 093 – 15,050 = 0,043 мм

4. Рассчитываем предельные зазоры (натяги) и допуск посадки по формулам (3-6)

Соединение Ø

Наибольший зазор

Наибольший натяг

Допуск посадки

или

Соединение Ø

Наименьший натяг

Наибольший натяг

Допуск посадки или

Соединение Ø 15

Наименьший зазор

Наибольший зазор

Допуск посадки или

5. Изобразим схему расположения полей допусков (рис.6). Указываем предельные отклонения, предельные зазоры (натяги), допуск вала и отверстия.

Рис. 6. Поля допусков

Выполняем рабочие чертежи деталей. Простановку предельных отклонений на чертежах выполняем в соответствии с ГОСТ 2.307 – 68. ЕСКД (рис.7).

 

Расчет и выбор посадки с натягом

Посадки с натягом (прессовые посадки) предназначены для образования неподвижных соединений. При запрессовке труб или колец (наиболее общий случай)… (10)  

Расчет и выбор переходных посадок

Выбор переходных посадок определяется требуемыми точностью центрирования и легкостью сборки и разборки соединения. Легкость сборки и разборки… При ориентировочных проектных расчетах вероятностные значения зазоров и… ) и средним квадратичным отклонением , т.е. (21)

Допуски посадки подшипников качения

ГОСТ 520-89 «Подшипники шариковые и роликовые. Технические требования» устанавливает пять классов точности подшипников: 0; 6; 5; 4; 3. Точность… Основное отклонение посадочных мест колец подшипников обозначается буквой L… Посадки внутреннего кольца подшипника на вал осуществляют по системе отверстия, а наружного кольца в корпус - по…

Отклонения формы и шероховатость посадочных поверхностей под подшипники качения

Отклонения формы и расположения поверхностей валов и корпусов приводят при установке подшипников качения к деформации колец и дорожек качения,…   Таблица №16. Допускаемые отклонения формы посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов для подшипников качения …

Обоснование выбора посадок подшипников качения на валы и в отверстия корпусов

 

 

Рис. 19

9. Выполняем чертёж подшипникового узла, рабочие чертежи вала и корпуса, указываем обозначение посадок на чертежах, допуски формы и расположения поверхностей, шероховатости посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса (рис. 20) согласно табл. 16, 17, 18.

Рис. 20.

4.5 Расчёт и выбор посадок на шлицевые соединения с прямобочным и эвольвентным профилем

 

Допуски и посадки прямобочных шлицевых соединений

Шлицевым соединением или зубчатым соединением, называется разъёмное соединение вала с отверстием, образуемое выступами - зубьями на валу, входящими…   Шлицевые соединения применяются для передачи нагрузки с колеса на вал, имеют большую нагрузочную способность и…

Выбор посадки на шлицевое прямобочное соединение

Допуски и посадки шлицевых эвольвентных соединений   Соединения эвольвентного профиля являются наиболее перспективными. Профиль очерчивается окружностью вершин,…

Условные обозначения шлицевых эвольвентных соединений

Обозначения шлицевых эвольвентных соединений валов и втулок содержат: номинальный размер соединения D; модуль, обозначение посадки по центрирующим… Примеры условных обозначений. 1. Условное обозначение соединения с центрированием по боковым поверхностям зубьев с посадкой , диаметром соединения…

Выбор посадок для шлицевого эвольвентного соединения

Выбор посадок рассмотрим на примере.

4.6 Расчёт посадок резьбовых соединений

 

Основные понятия и определения

Резьбовым соединением называется соединение двух деталей с помощью резьбы, т. е. элементов деталей, имеющих один или несколько равномерно расположенных винтовых выступов резьбы постоянного сечения, образованных на боковой поверхности цилиндра или конуса.

В современных машинах детали, имеющие резьбу, составляют свыше 60% от общего количества деталей. К ним относятся крепёжные детали (болты, винты, гайки, штифты), большинство корпусных деталей; валы в связи с креплением и регулированием подшипников и других деталей; шкивы, зубчатые колёса в связи с необходимостью стопорения и т. д.

Широкое применение резьбовых соединений определяется:

1. Возможностью создания больших осевых сил (ввиду клинового действия резьбы);

2. Возможностью фиксирования зажима в любом положении благодаря самоторможению;

3. Удобными формами и малыми габаритами;

4. Простотой и возможностью точного изготовления.

По эксплуатационному назначению различают резьбы общего применения и специальные, предназначенные для соединения одного типа деталей определённого механизма.

К первой группе относятся резьбы:

1. Крепёжные (метрическая, дюймовая), применяемые для разъёмного соединения деталей машин, основное их назначение - обеспечение прочности соединений; при длительной эксплуатации;

2. Кинематические (трапецеидальная и прямоугольная), используемые для преобразования вращательных движений в поступательные. Эти резьбы имеют трапецеидальный или круглый профиль и применяются для ходовых винтов, винтов суппортов станков, столов измерительных приборов. Основное их назначение - обеспечение точного и плавного перемещения;

3. Трубные и арматурные резьбы (трубные цилиндрическая и коническая, метрическая коническая), применяемый для трубопроводов и арматуры, основное их назначение - обеспечение герметичности соединений и прочности.

По профилю витков (виду контура осевого сечения) резьбы подразделяются на треугольные, трапецеидальные, упорные (пилообразные), прямоугольные, круглые.

По числу заходов - на однозаходные и многозаходные.

В зависимости от направления вращения контура осевого сечения - на правые и левые резьбы.

По принятой единице измерения линейных размеров - на метрические и дюймовые.

 

Основные параметры метрических резьб

Номинальные размеры рассматриваемых параметров резьбы являются одинаковыми для болта (шпильки, винта и т. д.) и гайки (резьбового гнезда). Этими параметрами являются наружный диаметр болта d и гайки D, внутренний… Наружный диаметр d и D (номинальный диаметр резьбы) - диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин…

Отклонения и допуски

Основным параметром резьбового соединения, обеспечивающим точность и характер сопряжения, является средний диаметр. Допуски на наружный и внутренний… Предельные отклонения резьб в посадках с зазорами нормированы ГОСТ 16093-81.… Для диаметров резьбы:

Посадки с натягом и переходные посадки

Посадки с натягом по среднему диаметру используют, когда конструкция узла не допускает применения резьбового соединения типа болт-гайка из-за… Метрические резьбы с натягами и переходными посадками предназначены для… · Сталь ;

Обоснование выбора посадки резьбового соединения

При средних значениях средних диаметров резьбового вала и отверстия получается натяг, равный: Таким образом, в большинстве случаев в резьбовом соединении получим натяги, что обеспечивает неподвижность резьбового…

Степени точности и виды сопряжений

Допуски цилиндрических зубчатых передач нормируются ГОСТ 1643-81 и распространяется на эвольвентные цилиндрические зубчатые передачи внешнего и… По точности изготовления все зубчатые колёса разделены на 12 степеней… Степень точности - заданный уровень допустимого несоответствия значений их действительных параметров расчётным…

Методика выбора вида сопряжения

Выбор вида сопряжения начинают с расчёта гарантированного бокового зазора. Гарантированный, т. е. наименьший из возможных в передаче, боковой зазор… Величина бокового зазора, соответствующая температурной компенсации,… (44)

Нормы точности

Нормы точности на зубчатые колеса и передачи представляют набор требований к точности геометрических и кинематических параметров зубчатых колес и… В нормах кинематической точности нормируются требования к точности таких… Для кинематической точности колес и передач установлены следующие комплексные и поэлементные показатели.

Обоснование выбора степени точности, вида сопряжения и комплекса контролируемых параметров

 

Размерные цепи

Термины, обозначения и определения

Размерной цепью называют совокупность геометрических размеров, расположенных по замкнутому контуру, определяющих взаимоположение поверхностей (или… Размерная цепь состоит из звеньев. Размеры, образующие размерную цепь называют… Исходным называют звено, к которому предъявляются основные требования точности, определяющие качество изделия и…

Виды размерных звеньев

По расположению звеньев – плоские и пространственные , линейные и угловые; По назначению – конструкторские, технологические и измерительные; По расположению деталей (поверхностей) в изделии – детальная и сборочная.

Метод пригонки или совместной обработки

Метод пригонки (технологический) применяется в единичном и мелкосерийном производстве крупных машин и механизмов. При методе пригонки точность…   4.8.7 Расчёт сборочной и подетальной размерной цепи