Практические расчёты посадок, размерных цепей, калибров в машиностроении
1
Введение. 2
Задание 1. 3
1.1 Характеристика и расчёт посадки 140 H7/s6. 3
1.2 Характеристика и расчёт посадки 140 U8/h7. 4
1.3 Характеристика и расчёт посадки 140 F9/h8. 5
Задание 2. 6
2.1 Определение размеров калибров-пробок для контроля отверстия диаметром D=140 мм с полем допуска H7. 6
2.1.1 Выбор пробок для контроля отверстия 140 H7. 7
2.1.2 Технические требования по ГОСТ 2015-84: 7
2.2 Определение размеров калибров-скоб для контроля вала диаметром d=140 мм с полем допуска s6. 7
2.2.1 Вычисление размеров контрольных калибров. 8
2.2.2 Выбор скобы для контроля вала 140 s6. 8
2.2.3 Технические требования по ГОСТ 2015-84: 8
Задание 3. 9
3.1 Выбор измерительного средства для контроля вала 15 s6. 9
3.2 Выбор измерительного средства для контроля отверстия 55 H8. 9
3.3 Выбор измерительного средства для контроля длины вала 80 f9. 10
Задание 4. 11
4.1 Определение размеров подшипника. 11
4.2 Расчёт величины интенсивности радиальной нагрузки. 11
4.3 Уточнённый расчёт для циркуляционно нагруженного внешнего кольца. 12
4.4 Выбор стандартной посадки. 12
4.5 Проверка. 12
4.6 Шероховатость поверхностей. 12
4.7 Допуск цилиндричности присоединяемых поверхностей. 12
Задание 5. 13
5.1 Определение шага резьбы. 13
5.2 Расчёт исполнительных размеров калибров-пробок для контроля резьбы гайки М2-6Н. 14
5.2.1 Размеры пробки-вставки. 15
5.2.2 Маркировка пробок. 15
5.3 Расчёт исполнительных размеров калибров-колец для контроля резьбы болта М2-6g. 15
5.3.1 Размеры кольца. 16
5.3.2 Маркировка колец. 16
Задание 6. 17
6.1 Задание способа центрирования. 17
6.2 Определение отклонений. 18
Задание 7. 18
7.1 Составление размерной цепи и таблицы исходных данных. 18
7.2 Составление уравнения номинальных размеров и определение А. 19
7.3 Схема размерной цепи. 19
7.3 Таблица исходных данных. 19
7.4 Первый метод. 19
7.4.1 Определение допуска замыкающего размера. 19
7.4.2 Определение верхнего и нижнего предельного отклонения замыкающего размера. 20
7.5 Второй метод. 20
7.5.1 Расчёт T’A. 20
7.5.2 Графическая проверка. 20
Список литературы: 21
Введение.
В машиностроении созданы и освоены новые системы современных, надёжных и эффективных машин для комплексной автоматизации производства, что позволило выпускать продукцию высокого качества с наименьшими затратами труда; увеличился выпуск автоматических линий, новых видов машин, приборов, аппаратов, отвечающих современным требованиям. Непрерывно совершенствуются конструкции машин и других изделий, технология, средства их производства и контроля, материалы; расширилась внутри- и межотраслевая специализация на основе унификации и стандартизации изделий, их агрегатов и деталей; шире используются методы комплексной и опережающей стандартизации; внедряются системы управления и аттестации качества продукции, система технологической подготовки производства. Увеличилась доля изделий высшей категории качества в общем объёме их производства.
Большое значение для развития машиностроения имеет организация производства машин и других изделий на основе взаимозаменяемости, создание и применение надёжных средств технических измерений и контроля.
Основной задачей данной курсовой работы является закрепление знаний, полученных в процессе изучения теоретического материала, развитие практических навыков в расчёте посадок, размерных цепей, калибров, выборе средств измерения, а также в работе со справочной литературой и стандартами.
Задание 1.
Построение схем допусков для трёх посадок.
Дано гладкое цилиндрическое сопряжение 140 мм.
Выполнить расчёты для трёх посадок: H7/s6; U8/h7; F9/h8,
1.1 Характеристика и расчёт посадки 140 H7/s6.
Данное сопряжение номинальным диаметром 140 мм выполнено в системе отверстия. Причём, отверстие по 7-му квалитету, а вал – по 6-му квалитету точности, т. е. посадка является комбинированной. По cтепени подвижности это посадка с умеренным гарантированным натягом.
Находим предельные отклонения по стандарту СТ СЭВ 144-75 (ГОСТ 25347-82):
140 H7/s6 = 140
Верхнее отклонение отверстия ES=+0,063 мм, нижнее отклонение отверстия EI=0 мм, верхнее отклонение вала es=+0,117 мм, нижнее отклонение вала ei=+0,092 мм.
Определяем предельные размеры отверстия и вала по формулам:
Dmax=140,000+0,040=140,040 мм;
dmax=140,000+0,117=140,117 мм;
Dmin=140,000+0=140,000 мм;
dmin=140,000+0,092=140,092 мм.
В соответствии с положением СТ СЭВ 144-75 строим схему полей допусков рис. 1.1.
Находим наибольший и наименьший зазоры по формулам:
или
Smax=Dmax-dmin=ES+ei=40-92=-52 мкм.
Smin=Dmin-dmax=EI+es=0-117=-117 мкм.
Определяем допуск отверстия и допуск вала через предельные размеры:
или через
отклонение
TD=ES-EI=40-0=40 мкм;
Td=es-ei=117-92=25 мкм.
Проводим проверку правильности расчётов по величине допуска посадки TDd.
Определяем допуск посадки:
TDd=TD+Td=40+25=65 мкм.
Определяем допуск зазора:
TS=Smax-Smin=-52+117=65 мкм.
Таким образом, TDd=Ts 65=65, значит, расчёты выполнены правильно.
Сведения о применяемости посадки H7/s6:
H7/s6 – посадка средней точности. Её применяют для запрессовки втулок подшипников скольжения в корпуса и зубчатые колёса при тяжёлых и ударных нагрузках; для напрессовки зубчатых и червячных колёс на валы при тяжёлых условиях работы, а также бронзовых зубчатых венцов на чугунные центры.
1.2 Характеристика и расчёт посадки 140 U8/h7.
Данное сопряжение номинальным диаметром 140 мм выполнено в системе вала. Причём, отверстие по 8-му квалитету, а вал – по 7-му квалитету точности, т. е. посадка является комбинированной. По степени подвижности это посадка с большим гарантированным натягом.
Находим предельные отклонения по стандарту СТ СЭВ 144-75 (ГОСТ 25347-82):
140 U8/h7 = 140
Верхнее отклонение отверстия ES=-0,170 мм, нижнее отклонение отверстия EI=-0,233 мм, верхнее отклонение вала es=0 мм, нижнее отклонение вала ei=-0,040 мм.
Определяем предельные размеры отверстия и вала по формулам:
Dmax=140,000-0,170=139,830 мм;
dmax=140,000-0=140,000 мм;
Dmin=140,000-0,233=139,767 мм;
dmin=140,000-0,040=139,960 мм.
В соответствии с положением СТ СЭВ 144-75 строим схему полей допусков рис. 1.2.
Находим наибольший и наименьший зазоры по формулам:
или
Smax=Dmax-dmin=ES+ei=-170-40=-210 мкм.
Smin=Dmin-dmax=EI+es=-233+0=-233 мкм.
Определяем допуск отверстия и допуск вала через предельные размеры:
или через
отклонение
TD=ES-EI=-170+233=63 мкм;
Td=es-ei=0+40=40 мкм.
Проводим проверку правильности расчётов по величине допуска посадки TDd.
Определяем допуск посадки:
TDd=TD+Td=63-40=23 мкм.
Определяем допуск зазора:
TS=Smax-Smin=-210+233=23 мкм.
Таким образом, TDd=Ts 23=23, значит, расчёты выполнены правильно.
Сведения о применяемости посадки U8/h7:
U8/h7 – наиболее применяемая посадка группы посадок с большими гарантированными натягами. Их используют для напрессовки несъёмных полумуфт на концы валов, а также зубчатых бронзовых и стальных бандажей на чугунные и стальные центры; для запрессовки коротких втулок в ступицы свободно вращающихся зубчатых колёс.
1.3 Характеристика и расчёт посадки 140 F9/h8.
Данное сопряжение номинальным диаметром 140 мм выполнено в системе вала. Причём, отверстие по 9-му квалитету, а вал – по 8-му квалитету точности, т. е. посадка является комбинированной. По степени подвижности это посадка с умеренным гарантированным зазором.
Находим предельные отклонения по стандарту СТ СЭВ 144-75 (ГОСТ 25347-82):
140 F9/h8 = 140
Верхнее отклонение отверстия ES=+0,143 мм, нижнее отклонение отверстия EI=+0,043 мм, верхнее отклонение вала es=0 мм, нижнее отклонение вала ei=-0,063 мм.
Определяем предельные размеры отверстия и вала по формулам:
Dmax=140,000+0,143=140,143 мм;
dmax=140,000+0=140,000 мм;
Dmin=140,000+0,043=140,043 мм;
dmin=140,000-0,063=139,937 мм.
В соответствии с положением СТ СЭВ 144-75 строим схему полей допусков рис. 1.3.
Находим наибольший и наименьший зазоры по формулам:
или
Smax=Dmax-dmin=140,143-139,937=206 мкм.
Smin=Dmin-dmax=EI+es=43+0=43 мкм.
Определяем допуск отверстия и допуск вала через предельные размеры:
или через
отклонение:
TD=ES-EI=143-43=100 мкм;
Td=es-ei=0+63=63 мкм.
Проводим проверку правильности расчётов по величине допуска посадки TDd.
Определяем допуск посадки:
TDd=TD+Td=100+63=163 мкм.
Определяем допуск зазора:
TS=Smax-Smin=206-43=163 мкм.
Таким образом, TDd=Ts 163=163, значит, расчёты выполнены правильно.
Сведения о применяемости посадки F9/h8:
Посадку F9/h8 применяют, например, для подшипников скольжения двухопорных валов, работающих при значительной частоте вращения, а также для валов с широко разнесёнными опорами, для крупных, тяжело нагруженных машин; для длинных подшипников скольжения; для опор свободно вращающихся зубчатых колёс и других деталей при невысокой точности центрирования.
Задание 2.
Расчет исполнительных размеров калибров для посадки 140 H7/s6.
2.1 Определение размеров калибров-пробок для контроля отверстия диаметром D=140 мм с полем допуска H7.
По ГОСТ 25347–82 находим предельные отклонения изделия: +40 мкм, 0 мкм. Наибольший и наименьший предельные размеры отверстия: Dmax=140,040 мм; Dmin=140,000 мм. Допуск TD=0,040 мм. По табл. 1.3 [3] по СТ СЭВ 157–75 для квалитета 7 и интервала размеров 120–180 мм находим данные для расчёта размеров калибров: H=8 мкм; Z=6 мкм; Y=4 мкм, где H – допуск на изготовление пробки; Z – расстояние от минимального диаметра отверстия до середины поля допуска проходной стороны пробки; Y – граница износа, т.е. расстояние от минимального диаметра отверстия до выбраковочного диаметра калибра по износу. Схема расположения полей допусков пробки выполнена по ГОСТ 24853-81 [10] и приведена на рис. 2.1.
Исполнительный размер нового проходного калибра-пробки вычисляем по формуле:
ПРmax=(140,040+0,006+0,004)-0,008=140,050 мм.
Размер калибра ПР, проставляемый на чертеже, 140,050-0,008 мм рис. 2.1.
Наименьший размер изношенного проходного калибра-пробки вычисляем по формуле:
ПРизнош=140,000-0,004=139,996 мм.
Если калибр ПР имеет указанный размер, его нужно изъять из эксплуатации.
Исполнительный размер непроходного нового калибра-пробки вычисляем по формуле:
НЕmax=(140,040+0,004)-0,008=140,036-0,008 мм.
Размер калибра НЕ, проставляемый на чертеже, 140,036-0,008 мм.
Вычисляем допуск на износ калибра при изготовлении в инструментальном цехе:
Тизн=0,006-0,004+0,004=0,014 мм.
2.1.1 Выбор пробок для контроля отверстия 140 H7.
По СТ СЭВ 1919–79 выбираем вид пробки и в соответствии с ГОСТ 14807-69 [5] выбираем конструкцию калибров ПР и НЕ, и их основные размеры.
Для контроля минимального размера отверстия 140 с полем допуска H7 выбрали пробку-вставку ПР с условным обозначением: Вставка 8140–0011/001 H7 ГОСТ 14820-69 рис. 2.2.
Размеры пробки-вставки: Dном=140 мм; L=38 мм; l=30мм; l1=25 мм; B=18 мм; l2=56 мм; b=15 мм; d=12 мм (пред. откл. по H8); d1=22 мм; r=3 мм; m=0,32 кг.
Для контроля максимального размера отверстия 140 с полем допуска H7 выбрали пробку-вставку НЕ с условным обозначением: Вставка 8140–0061/001 H7 ГОСТ 14821-69 рис. 2.2.
Размеры пробки-вставки: Dном=140 мм; L=33 мм; l=25мм; l1=56 мм; B=18 мм; l2=56 мм; b=15 мм; d=12 мм (пред. откл. по H8); d1=22 мм; r=3 мм; m=0,34 кг.
Маркировка пробок по СТ СЭВ 648-77 дана в технических требованиях.
Шероховатость измерительных поверхностей выбираем по ГОСТ 2789-73: RA=0,008 мм.
2.1.2 Технические требования по ГОСТ 2015-84:
1). Пробки-вставки должны быть выполнены из стали марки Х по ГОСТ 1950-73.
2). Измерительные поверхности входных и выходных фасок должны иметь хромовое износостойкое покрытие. Рекомендуемая толщина покрытия – 510 мкм (Z+Y) по ГОСТ 24853-81.
3). Твёрдость измерительных поверхностей с хромовым покрытием: HRC 5664.
4). Маркировать:
4.1). Проходную пробку: 140 H7 ПР.
4.2). Непроходную пробку: 140 H7 НЕ.
2.2 Определение размеров калибров-скоб для контроля вала диаметром d=140 мм с полем допуска s6.
По ГОСТ 25347–82 находим предельные отклонения изделия: +117 мкм, +92 мкм. Наибольший и наименьший предельные размеры вала: dmax=140,117 мм; dmin=140,092 мм. Допуск Td=0,025 мм. По табл. 1.3 [3] по СТ СЭВ 157–75 для квалитета 6 и интервала размеров 120–180 мм находим данные для расчёта размеров калибров, мкм: H1=8 мкм; Z1=6 мкм; Y1=4 мкм, где H1 – допуск на изготовление скобы; Z1 – расстояние от максимального диаметра отверстия до середины поля допуска непроходной стороны пробки; Y1 – граница износа, т.е. расстояние от максимального диаметра отверстия до выбраковочного диаметра калибра по износу. Схема расположения полей допусков скобы выполнена по ГОСТ 24853-81 [10] и приведена на рис. 2.3.
Исполнительный размер нового проходного калибра-скобы вычисляем по формуле:
ПРmin=(140,117-0,006-0,004)+0.008=140,107+0.008 мм.
Размер калибра ПР, проставляемый на чертеже, 140,107+0,008 мм рис. 2.3.
Наибольший размер изношенного проходного калибра-скобы вычисляем по формуле:
ПРизнош=140,117-0,004=140,113 мм.
Исполнительный размер непроходного калибра-скобы вычисляем по формуле:
НЕmax=140,092-0,004=140,088 мм.
Размер калибра НЕ, проставляемый на чертеже, 140,088+0,008 мм.
2.2.1 Вычисление размеров контрольных калибров.
Размеры контрольных калибров вычисляем по формуле:
,
где Hp=3,5 мкм=0,0035
мм
К–ПР=(140,117-0,006+0,00175)-0,0035=140,1245-0,0035 мм
(размер калибра К–ПР, проставляемый на чертеже, 140,1245-0,0035);
К–НЕ=140,092+0,00175=140,0935 мм
(размер калибра К–НЕ, проставляемый на чертеже, 140,0935-0,0035);
К–Иmax=(140,117+0,004+0,00175)-0,0035=140,1225-0,0035 мм
(размер калибра К–И, проставляемый на чертеже, 140,1225-0,0035).
Вычисляем допуск на износ калибра при изготовлении в инструментальном цехе:
Тизн=0,006-0,004+0,004=0,014 мм.
2.2.2 Выбор скобы для контроля вала 140 s6.
По ГОСТ Р50286-92 [8] выбираем конструкцию калибров ПР и НЕ, и их основные размеры.
Для контроля максимального размера вала 140 с полем допуска s6 выбрали скобу листовую с условным обозначением: Скоба 8112–0211–14 s6 ГОСТ Р50226-92 рис 2.4.
Размеры скобы: А1=69 мм; А2=94 мм; d1=36 мм; d2=25 мм; r=80 мм; r1=98 мм; h1=35,0 мм; m=1,12 кг.
Маркировка скоб по СТ СЭВ 648-77 дана в технических требованиях.
Шероховатость измерительных поверхностей выбираем по ГОСТ 2789-73: RA=0,008 мм.
2.2.3 Технические требования по ГОСТ 2015-84:
1). Скобы листовые изготавливают из стали марки У8А.
2). Покрытие нерабочих поверхностей – хим. окс. пр. м.1.
3). Твёрдость измерительных поверхностей: HRC 5864.
4). Маркировать: диаметр с типом посадки – 140 s6; пределы (верхний и нижний), и ПР, и НЕ.
Примечание: Ручка – накладка 8056-00182 выполнена по ГОСТ 18369-73. Размеры ручки: L=90 мм; H=25 мм; B=6 мм; m=0,035 кг.
Размеры Накладки
8056-0017/001 ГОСТ 18369-73 (2
шт.): L=90 мм; H=25 мм;
h=10 мм; h1=4 мм;
B=6 мм; r=106 мм; A=650,25
мм; d=4,5 мм; d1=7,7
мм; d2=8 мм;
Sном.=7,0 мм;
Sпред.откл.
=
мм3;
m=0,016 кг.
Крепление ручки осуществляется Винтом М416.46.06 ГОСТ 1491-80 (2 шт.) и Гайкой М4.5.06 ГОСТ 5916-70 (2 шт.).
Задание 3.
Выбор универсальных измерительных средств для измерения: вала 15 s6, отверстия 55 H8, длины вала 80 f9. Тип производства – крупносерийный.
3.1 Выбор измерительного средства для контроля вала 15 s6.
Если производство крупносерийное, то производим расчёт по табличной методике:
По табл. 3.7 (по СТ СЭВ 145–88) [2] определяем допуск вала: для d=15 мм в шестом квалитете находим IT6=Td=11 мкм=0,011 мм.
Выбираем значение по таб. 1.13 СТ СЭВ 303-76 [3]: в интервале размеров 1018 мм для шестого квалитета находим погрешность измерения: d=3 мкм=0,003 мм.
По таб. 2 [9] выбираем средство измерения, учитывая вид и размер детали. При этом следя за выполнением условия: limтабd.
Для измерения размера d=15 мм выбрали головку измерительную рычажно–пружинную (миникатор) с ценой деления С=0,002 мм.
Контрольное приспособление включает в себя измерительную головку и стойку повышенной жёсткости, предельная погрешность которой limстойки=0,9 мкм, присоединительный размер - 28H8.
Рассчитываем предельную суммарную погрешность контрольного приспособления по формуле:
lim=[(2 мкм)2+(0,9 мкм)2]0,5=2,19 мкм.
3.2 Выбор измерительного средства для контроля отверстия 55 H8.
Так как производство крупносерийное, то производим расчёт по табличной методике:
По табл. 3.7 (по СТ СЭВ 145–88) [2] определяем допуск отверстия: для D=55 мм в восьмом квалитете находим IT8=TD=46 мкм=0,046 мм.
Выбираем значение по таб. 1.13 СТ СЭВ 303-76 [3]: в интервале размеров 5080 мм для восьмого квалитета находим погрешность измерения: D=12 мкм=0,012 мм.
По таб. 2 [9] выбираем средство измерения, учитывая вид и размер детали. При этом, следя за выполнением условия: limтабD.
Для измерения размера D=55 мм выбрали нутромер индикаторный с ценой деления С=0,01 мм (при работе в пределах одного оборота стрелки).
3.3 Выбор измерительного средства для контроля длины вала 80 f9.
Так как производство крупносерийное, то производим расчёт по табличной методике:
По табл. 3.7 (по СТ СЭВ 145–88) [2] определяем допуск вала: для е=80 мм в девятом квалитете находим IT9=Tе=74 мкм=0,074 мм.
Выбираем значение по таб. 1.13 СТ СЭВ 303-76 [3]: в интервале размеров 5080 мм для девятого квалитета находим погрешность измерения: е=18 мкм=0,018 мм.
По таб. 2 [9] выбираем средство измерения, учитывая вид и размер детали. При этом следя за выполнением условия: limтабе.
Для измерения размера е=80 мм выбрали микрометр 0-го класса (допущенный к эксплуатации) с ценой деления С=0,01 мм.
Метрологические характеристики выбранных средств измерений занесём в таблицу 3.1.
Табл. 3.3.1
Метрологические
характеристики
средств