Основы взаимозаменяемости

верхнее ES

нижнее EI = ES - T_D; EI = -0,053 - 0,074 = -0,127

Предельные размеры D_max = D + ES;

D_max = 54 + (-0,053) = 53,947 (мм)

D_min = D + EI;

D_min = 54 + (-0,127) = 53,873 (мм)

 54 S9

0,074

(ES)

-0,053

-0,127

53,947

53,873

Вал

Условное обозначение

Допуск, мм T_d

Основное отклонение

Предельное отклонение верхнее es (мм)

es = ei + Td; es = 0,011 + 0,046 = 0,057 (мм)

нижнее ei (мм)

Предельные размеры d_max = d + es;

d_max = 54+0,057 = 54,057 (мм)

d_min = d + ei; d_min = 54 + 0,011= 54,011 (мм)

 54 m8

0,046

(ei)

+ 0,057

+ 0,011

24

54,057

54,011

Параметры посадки

Номинальный размер, D ; d (мм)

Зазор (натяг), N_max = d_max - D_min;

N_max = 54,057 - 53,873 = 0,184 (мм).

N_min = d_min - D_max;

N_min = 54,011 - 53,947 = 0,064 (мм)

Допуск посадки, мм TN = N_max - N_min;

TN = 0,184– 0,064= 0,12 мм.

Группа посадки

Система допусков

54

0,184

0,064

0,12

с зазором

комбинир.

Рис.1.6. Схема полей допусков посадки  54 S9/m8

2. ЗАДАНИЕ 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СОЕДИНЕНИЙ, ПОДВЕРГАЕМЫХ СЕЛЕКТИВНОЙ СБОРКЕ

Цель задания:

1. Разобраться в сущности метода селективной сборки соединений.

2. Научиться определять предельные размеры деталей соединений, входящих в каждую группу, групповые допуски деталей, а также предельные групповые зазоры и натяги.

Содержание задания:

1. Определить параметры посадки сопряжения.

2. Определить групповые допуски вала и отверстия.

3. Вычертить схему полей допусков соединения, разделив и пронумеровав поля допусков отверстия и вала на заданное число групп сортировки.

4. Составить карту сортировщика, указав предельные размеры валов и отверстий в каждой размерной группе.

5. Определить групповые зазоры или натяги.

Исходные данные:

1. Номинальный размер, мм – 18.

2. Поле допуска: отверстие – N8, вал - h8.

3. Количество групп - 3.

Порядок выполнения:

2.1. Определяем параметры посадки сопряжения 18 N8/h8

TD = 27 мкм. Td = 27 мкм.

ES = - 3 мкм. es = 0

EI = -30 мкм. _{- 0,003} ei = - 27 мкм.

^{ 18 N8} _{– 0,03} ^{ 18 h8} _{– 0,027}

Определим предельные зазоры и натяги:

S_max = ES – ei = - 3 – (-27) = 24 мкм.

N_max = es – EI = 0 – (-30) = 30 мкм.

2.2. Величину групповых допусков вала и отверстия определяем путем деления допусков на число размерных групп – n.

n = 3,

T_d = T_d/n; T_d = 27/3 = 9

T_D = T_D/n; T_D = 27/3 = 9

т.е. допуски всех размерных групп вала и отверстия будут равны между собой.

2.3. Выполним схему полей допусков соединения 18 N8/h8, детали которого следует рассортировать на три размерные группы.

Рис. 2.1. Схема полей допусков соединения 18 N8/h8

2.4. Составим карту сортировщика, указав предельные размеры валов и отверстий в каждой размерной группе.

Таблица 2.1.

Карта сортировщика для сортировки на три

размерные группы деталей соединения 18 N8/h8

Номер размерной группы		Размеры деталей, мм
		Отверстие	Вал
1	свыше	17,97	17,973
	до	17,979	17,982
2	свыше	17,979	17,982
	до	17,988	17,991
3	свыше	17,988	17,991
	до	17,997	18

2.5. Определим групповые зазоры или натяги.

В настоящее время для селективной сборки, как правило, используются посадки, в которых допуски отверстия и вала равны. Поэтому достаточно определить предельные зазоры или натяги только для одной (любой) размерной группы, так как соответствующие предельные зазоры или натяги будут иметь одинаковую величину:

1гр 2гр 3гр

S _max = S _max = S_max

1гр 2гр 3гр

S _min = S _min = S_min .

Предельные групповые зазоры равны:

1гр

S _max = -0,03 – (-0,018) = - 0,012 мм.

1гр

S _min = - 0,03 – 0,027 = - 0,003 мм.

3. ЗАДАНИЕ 3. ВЫБОР ПОЛЕЙ ДОПУСКОВ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ, СОПРЯГАЕМЫХ С ПОДШИПНИКАМИ КАЧЕНИЯ

Цель задания:

Научиться обосновано назначать посадки при сопряжении подшипников качения с валами и корпусами и обозначить эти посадки на чертежах.

Содержание задания:

1. Для заданного подшипника качения определить его конструктивные размеры, серию и вид нагружения колец.

2. Назначить посадки подшипника на вал и корпус.

3. Построить схемы полей допусков.

4. Назначить шероховатость и отклонения формы расположения на посадочные поверхности вала и корпуса под подшипник качения.

5. Вычертить эскизы подшипникового узла и деталей, сопрягаемых с подшипником, указав на них посадки соединений, размеры деталей, отклонения формы и шероховатость поверхностей.

Исходные данные:

1. Номер подшипника: 209.

2. Номер чертежа узла: 3.

3. Радиальная нагрузка, Н: 8300.

Порядок выполнения:

3.1. Определяем для подшипника качения конструктивные размеры, серию и вид нагружения колец.

Конструктивные размеры в соответствии с ГОСТ 3478-79 выберем в табл.П.1.8. [2, с.53]

наружный диаметр – D = 85;

внутренний диаметр – d = 45;

ширина – В = 19;

радиус закругления фаски – r = 2;

класс – нулевой;

серия подшипника (по нагрузочной способности) – легкая.

3.2. Характер нагружения колец подшипника из условий работы – вращается вал, корпус неподвижен.

3.3. Для циркуляционно нагруженного кольца выбираем посадку по минимальному натягу из условия:

_рас. _табл.

N_min ≤ N_min,

_{рас. табл.}

где N_min, N_min - соответственно расчетный и табличный минимальные натяги, (мм).

рас ^Nmin

=

^13Rk

(В – 2r) 10⁶

где R – радиальная нагрузка на подшипник, Н;

В – ширина кольца подшипника, мм;

r - радиус фаски, мм;

k – коэффициент зависящий от серии подшипника качения для легкой серии k = 2,8.

рас ^Nmin

=

=

=

0,02 (мм)

. 13 х 8300 х 2,8 302120

(19 – 2 х 2) 10⁶ 15х10⁶

рас ^Nmin

При выборе посадки для циркуляционно нагруженного кольца следует соблюдать условие:

≤ ^Nmin,

где N_min = ei – ES – минимальный натяг стандартной посадки;

ei – нижнее отклонение вала;

ES – верхнее отклонение для кольца подшипника, ES = 0.

В связи с тем, что верхнее отклонение колец подшипника ES равно нулю и

N_min = ei – 0 = ei , посадку следует выбирать по таблице основных отклонений валов [2, с.43] соблюдая условие:

N_min ≤ ei,

где ei нижнее отклонение поля допуска вала поля: m6.

3.4. Во избежании разрыва кольца, значение максимального натяга (мм) выбранной посадки следует сравнить с значением натяга, допускаемого прочностью кольца

_табл.

N_max ≤ N_доп,

_табл

где N_max - максимальный натяг выбранной стандартной посадки;

N_доп=

11,4kd[σ_р]

(2k – 2) 10³

где N_доп – допустимый натяг, мкм;

[σ_р]-допускаемое напряжение на растяжение, для подшипниковой стали [σ_р] 400 Мпа;

d - номинальный размер кольца подшипника, м

=

= 160 мкм

N_доп =

11,4 х 2,8 х 45 х 400 574560

(2 х 2,8 – 2) 10³ 3,6 x 10³

20 < 160 – условие выполняется.

3.5. Построим схемы полей допусков сопряжений: наружное кольцо – корпус, внутреннее кольцо – вал:

3.6. Предельные отклонения размеров колец подшипника приведены в табл.3.1.

Допускаемые отклонения размеров колец подшипников качения

класса 0 (ГОСТ 520-71)

Таблица 3.1.

Номинальные внутренние диаметры, мм		Отклонения, мм				Номинальные наружные диаметры, мм		Отклонения диаметра наружного кольца подшипника, мм
		диаметра внутреннего кольца подшипника		ширина подшипника
свыше	до	верх.	ниж.	верх.	ниж.	свыше	до	верх.	ниж.
30	50	0	-12	0	-120	80	120	0	-15

а.

б.

Рис.3.1. Схема полей допусков соединений:

а – внутреннее кольцо-вал, б – наружное кольцо – корпус.

3.7. На присоединительные поверхности деталей под подшипники качения ограничиваются допустимые отклонения формы и предельные значения торцевого биения заплечиков валов и отверстий корпусов. Отклонения формы на посадочные поверхности вала и корпуса для подшипников 0 и 6 классов точности должны составлять одну треть от допуска на диаметр.

3.8. При нулевом классе точности подшипника параметры шероховатости поверхностей посадочных поверхностей валов и отверстий в корпусах не должны превышать величин:

при диаметре кольца d (D) ≤ 80 мм – Ra= 1,25 мкм.

d (D) > 80 мм – Ra=2,5 мкм

Допуск цилиндричности:

Td/3 = 0,012/3 ≈ 0,004 TD = 0,015/3 ≈ 0,005

Подшипник качения очень чувствителен к шероховатости.

3.9. Вычертим эскизы подшипникового сопряжения с обозначением посадок, отклонений размеров, отклонений формы и шероховатости поверхностей.

Рис.3.2. Обозначения посадок, отклонений на чертежах деталей

сопрягаемых с подшипниками качения

4. ЗАДАНИЕ 4. ДОПУСКИ И ПОСАДКИ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Цель задания:

Научиться выбирать посадки деталей шпоночного соединения и устанавливать отклонения размеров его деталей, обозначать посадки на чертежах.

Содержание задания:

1. По заданному номинальному размеру сопряжения «вал-втулка» определить основные размеры шпоночного соединения.

2. По заданному виду соединения выбрать поля допусков деталей шпоночного соединения по ширине шпонки и построить схему полей допусков.

3. Назначить поля допусков и определить предельные отклонения остальных размеров шпоночного соединения.

4. Рассчитать размерные характеристики деталей шпоночного соединения и представить их в виде сводной таблицы

5. Определить предельные зазоры и натяги в соединениях «вал-втулка», «шпонка-паз вала», «шпонка паз втулки».

6. Вычертить эскизы шпоночного соединения и его деталей с обозначением посадок, полей допусков, отклонений и шероховатости.

Исходные данные:

1. Диаметр вала, мм – 72.

2. Конструкция шпонки – призматическая.

3. Вид соединения и характер производства – нормальное.

Порядок выполнения:

4.1. По заданному номинальному размеру сопряжения «вал-втулка» определяем основные размеры шпоночного соединения с призматическими шпонками

(ГОСТ 23360-78 и табл.П.1.11 [2, с.55]):

ширина - b = 20 мм;

высота – h = 12 мм;

интервал длин l от 56 до 220;

глубина паза: на валу t₁ = 7,5 мм.

во втулке t₂ = 4,9 мм.

Принимаем l = 70 мм

4.2. Выбор полей допусков шпоночного соединения по ширине шпонки нормальный

4.3. Назначение полей допусков для призматической шпонки:

высота шпонки h – по h 11(h > 6 мм),

длина шпонки l – по h14, длина паза вала и втулки – по H15,

глубина паза вала t₁ и втулки t₂ - по H12.

4.4. Рассчитаем размерные характеристики деталей шпоночного соединения и запишем в таблицу 4.1.

Таблица 4.1.

Размерные характеристики деталей шпоночного соединения

Наименование размера	Номин. размер, мм	Поле допуска	Предельные отклонения, мм		Предельные размеры. мм		Допуск размера, мм
			верхнее	нижнее	max	min
Ширина шпонки	20	h9	0	-0,052	20,00	19,948	0,052
Высота шпонки	12	h11	0	-0,110	12,000	11,890	0,11
Длина шпонки	70	h14	0	-0,620	50,000	70,740	0,62
Ширина паза вала	20	N9	0	-0,052	20,052	20,000	0,052
Глубина паза вала t1	7,5	H12	+0,15	0	7,650	7,500	0,150
Длина паза вала	70	H15	+1,2	0	51,200	70,000	1,200
Ширина паза втулки	20	Js9	+0,026	-0,026	20,026	19,974	0,052
Глубина паза втулки t1	4,9	H12	+0,120	0	5,020	4,9	0,120

4.5. Определим предельные зазоры и натяги в шпоночных соединениях:

- по диаметру «вал-втулка» 72H9/h9

посадка с зазором: ES = +0,074 мм. EI = 0. еs = 0. ei = 0,074 мм.

S_max = ES – ei; S_max = 0,074 – (-0,074) = 0,148 мм.

S_min = EI – es; S_min = 0 – 0 = 0.

Т_S = S_max – S_min ; Т_S = 0,148 – 0 = 0,148 мм.

- по ширине шпонка-паз вала 20N9/h9

посадка с зазором: ES = 0. EI = -0,043 мм. еs = 0. ei = -0,043 мм.

S_max = ES – ei; S_max = 0 + (-0,043) = -0,043 мм.

S_min = EI – es; S_min = (-0,043) – 0 = -0,043 мм.

Т_S = S_max – S_min ; Т_S = -0,043 – (-0,043) = 0.

- по ширине шпонка-паз втулки 20Js9/h9

посадка с зазором: ES = -0,026 мм. EI = +0,026 мм. еs = 0. ei = -0,043 мм

S_max = ES – ei; S_max = -0,026 - (-0,043) = 0,017 мм.

S_min = EI – es; S_min = 0,026 – 0 = 0,026 мм.

Т_S = S_max – S_min ; Т_S = 0,017 – 0,026 = -0,009 мм.

Построим схему полей допусков шпоночного соединения: N9; h9; h9; js9.

Рис.4.1. Схема полей допусков шпоночного соединения

4.6. Вычертим эскизы шпоночного соединения и его деталей с обозначением посадок, полей допусков, отклонений и шероховатости.

Рис. 4.2. Эскиз шпоночного соединения и его деталей.

5. ЗАДАНИЕ 5. ДОПУСКИ И ПОСАДКИ ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Цель задания:

Научиться расшифровывать условные обозначения шлицевого соединения и его деталей на чертежах; по обозначению соединения определять предельные отклонения и предельные размеры всех элементов соединения; правильно изображать схемы полей допусков, эскизы соединения и его деталей.

Содержание задания:

1. По заданному условному обозначению шлицевого соединения дать его полную расшифровку.

2. Рассчитать размерные характеристики всех элементов шлицевого соединения и представить их в виде сводной таблицы.

3. Вычертить схемы полей допусков центрирующих элементов соединения.Вычертить эскизы соединения и его деталей с простановкой размеров, посадок, отклонений и шероховатости.

Исходные данные: D – 8 x 62 x 72 H7/g6 x 12 F8/e8

Порядок выполнения:

5.1.По условному обозначению шлицевого соединения дадим ему расшифровку.

При центрировании по наружному диаметру с числом зубьев z = 8, внутренним диаметром d – 62 мм, наружным диаметром D – 72 мм, шириной зуба b – 12 мм:

D – 8 x 62 х 72 H7/g6 х 12 F8/e8

Условное обозначение отверстия втулки и вала того же соединения:

втулка - D – 8 x 62 х 72 H7 х 12 F8,

вал - d – 8 x 62 х 72 g6 х 12 e8.

5.1.1. Центрирование по наружному диаметру D целесообразно, когда твердость материала втулки допускает калибровку протяжкой, а вал – фрезерование до получения окончательных размеров зубьев.

5.2. Рассчитаем размерные характеристики всех элементов шлицевого соединения и представим их в виде сводной таблицы 5.2.

Таблица 5.2.

	Номи-нальный размер	Поля допусков	Предельный отклонения		Предельные размеры		Допуск размера
			ES(es)	EI(ei)	max	min
1. Центрирующие элементы d и b
Отверстие	72	H7	+0,030	0	72,030	72,000	0,030
Вал	72	g6	-0,010	-0,040	71,990	71,960	0,030
Ширина впадин отверстия	12	F8	+0,043	+0,016	12,043	12,016	0,027
Толщина шлицев вала	12	e8	-0,032	-0,059	11,968	11,941	0,027
2. Нецентрирующие элементы D
Отверстие	62	H11	+0,190	0	62,190	72,000	0,190
Вал	62	а11	-0,340	-0,530	61,660	61,470	0,190

5.3. Вычертим схемы полей допусков центрирующих элементов соединения (S_min = EI – es, S_max = ES – ei):

Рис. 5.1. Схемы полей допусков центрирующих элементов шлицевого соединения

Рис. 5.2. Схемы полей допусков нецентрирующих элементов

шлицевого соединения

5.4. Вычертим эскизы соединения и его деталей с простановкой размеров, посадок, отклонений и шероховатости.

Рис.5.4. Чертеж шлицевого вала с прямобочным профилем зубьев

Рис.5.5. Чертеж шлицевой втулки с прямобочным профилем зубьев

6. ЗАДАНИЕ 6. РАСЧЕТ ДОПУСКОВ РАЗМЕРОВ, ВХОДЯЩИХ В РАЗМЕРНУЮ ЦЕПЬ МЕТОДОМ ПОЛНОЙ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ

Цель задания:

Научиться составлять размерные цепи и рассчитывать допуски на их составляющие звенья методом полной взаимозаменяемости.

Содержание задания:

1. По заданному сборочному чертежу сделать размерный анализ (установить звенья, входящие в размерную цепь, разделить звенья на увеличивающие и уменьшающие), изобразить расчетную схему размерной цепи.

2. Проверить правильность составления размерной цепи по номинальным размерам.

3. Определить допуски и отклонения всех составляющих звеньев методом одного квалитета, обеспечивающим полную взаимозаменяемость.

Исходные данные:

Таблица 6.1.

Вариант	B1	№ подш.	B3	B4	B5	B6	№ подш.	А∆
23	233	406	15	60	60	50	406	+0,5 2 -0,9

Порядок выполнения:

6.1. Построим расчетную схему

Рис.6.1. Расчетная схема размерной цепи

6.2. Проведем проверку правильности составления размерной цепи на основе значений номинальных размеров всех звеньев по формуле:

_{m-1 n ув. P ум.}

А_∆ = ∑ А_j = ∑ А_j = ∑ А_j ,