Выбор посадок и их расчет для деталей сборочной единицы

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Введение

При изготовлении деталей нельзя обеспечить точных совпадений их действительных размеров с размерами заданными на чертеже. Отклонения от заданного размера появляются в результате неточности изготовления на станке и неточностей инструментов. Для того чтобы деталь была годна к целевому применению, необходимо выдержать величину каждого размера между двумя предельными отклонениями, разность которых образует допуск на изготовление детали. В данной работе будет представлен выбор посадок и их расчет для деталей сборочной единицы.

1. Определение номинальных размеров соединений

1. 1 Соединение ступицы с валом

dвала = Dступицы = 25 мм.

1. 2 Соединение подшипника качения с валом и корпусом

dвнутр = 20 мм;

Dвнеш = 42 мм;

В = 12 мм;

Подшипник шариковый особолёгкой серии № 104.

1. 3 Соединение прижимного кольца с валом

Dн = d =20 мм.

1. 4 Соединение венца зубчатого колеса со ступицей

dн = 120 мм.

1. 5 Шпоночное соединение

По ГОСТ 23 360– — 78 имеем:

b = 8, h = 7, t1 = 4, t2 = 3,3.

1. 6 Резьбовое соединение

Делительный диаметр — D = d = 8 мм,

Шаг резьбы — 1,25 мм,

Средний диаметр — D2 = d2 = 7,188 мм,

Внутренний диаметр — D1 = d1 = 6,617 мм.

2. Расчёт и анализ посадок для гладких цилиндрических поверхностей

2.1 Расчёт и выбор посадок с натягом

Из условия неподвижности соединения в зависимости от характера передаваемой нагрузки определим требуемое минимальное давление на контактных поверхностях соединения Pmin, МПа.

При действии крутящего момента Мкр (Нм):

где: Мкр=120 Нм — крутящий момент;

l=26 мм — длина соединения;

d=120 мм — номинальный диаметр соединения;

f=0,07 — коэффициент трения на сопрягаемых поверхностях при механической запрессовке (см. учебное пособие стр. 29).

.

Используя закон Гука и решения задачи Ламе, можно рассчитать величину наименьшего натяга Nmin расч (мкм), при котором будет обеспечена неподвижность соединения:

В данной формуле ED и Ed — модули упругости материалов сопрягаемых деталей.

Принимаем материал ступицы Ст45, а зубчатого венца — сталь Ст40ХН, тогда, пользуясь учебным пособием «Основы взаимозаменяемости в авиастроении» (см. приложение, табл. П8), имеем:

ED=2,1105 МПа;

Ed=2,1105 МПа.

СD и Сd — коэффициенты Ламе, определяемые по формулам:

;

.

Здесь, D0 и d0 — наружный диаметр охватывающей детали и диаметр внутренней полости охватываемой детали. В нашем случае:

D0126 мм, d0=25мм.

D и d — коэффициенты Пуассона, соответственно для охватывающей и охватываемой деталей

D=d=0.3.

Тогда,

;

;

.

На основании теории о наибольших касательных напряжениях определим максимально допустимое давление Pmax, при котором отсутствуют пластические деформации соединяемых деталей:

где: PDmax — максимально допустимое давление для охватывающей детали;

Pdmax — максимально допустимое давление для охватываемой детали;

TD=784 МПа — предел текучести охватывающей детали;

Td=353 МПа — предел текучести охватываемой детали (см. учеб пособие).

Выбираем наименьшее из двух полученных значений PDmax=42,28 МПа.

Определим величину наибольшего расчётного натяга:

По [1] (см. стр. 31, рис. 14) =0,5

Учтём поправку на смятие неровностей контактных поверхностей отверстия и вала. Из ряда стандартных значений по [1] (стр. 31) выбираем:

RaD=1,0 мкм, Rad=1,0 мкм.

.

С учётом поправки определяем минимальную и максимальную величины функциональных натягов:

Nmin функ= Nmin расч+ш=35,987+10,0=45,987 мкм;

Nmax функ= Nmax расч+ш=260,96+10,0=270,96 мкм.

По данным (ГОСТ 25 364−88 и ГОСТ 25 347–82) выбираем посадку, удовлетворяющую условиям:

Nmin cmNmin функ ,

Nmax cmNmax функ ,

где: Nmin ст и Nmax ст — значения натяга, обеспечиваемые какой -либо стандартной посадкой.

Для нашего случая подходят посадки, изображённые в таблице.

Таблица

H7/t6

H7/u7

H8/u8

H8/x8

Nmax cm

126

179

198

268

Nmin cm

69

109

90

156

При этом посадка предпочтительного применения — H7/t6 (она более предпочтительна т. к. для неё имеется в наличии достаточно режущего и измерительного инструмента и при образовании этой посадки не требуется больших усилий).

Изобразим схему полей допусков для посадки H7/t6 на рис. 7:

/

/

Рис. 7

2. 2 Соединение зубчатого колеса с валом

Данное соединение должно быть по характеру неподвижным, разъёмным. Посадка для этого соединения должна обеспечивать легкость монтажа и хорошее центрирование колеса. Выбираем наиболее рекомендуемую переходную посадку в системе отверстия Н7/к6.

Определим предельные отклонения для данного соединения по ГОСТ 25 347– — 82 и запишем их в таблицу 1.

Таблица 1

Отверстие 25 Н7

Вал 25 к6

EI=0

TD=JT7=21 мкм

ES=+21 мкм

Dmax=25,021 мкм

Dmin=25,000 мкм

ei=+2 мкм

Td=JT6=13 мкм

es=+15 мкм

dmax=25,015 мкм

dmin=25,002 мкм

Предельные размеры сопрягаемых деталей:

Dmax=D+ES=25+0,021=25,021 мм;

Dmin=D+EI=25+0=25,000 мм;

dmax=d+es=25+0,015=25,015 мм;

dmin=d+is=25+0,002=25,002 мм.

Определим предельные значения натяга и зазора:

Smax=Dmax — dmin=25,021 — 25,002=0,019 мм=19 мкм;

Nmax=dmax — Dmin=25,015 — 25=0,015 мм=15 мкм.

Определим допуск посадки:

ТП=TD+Td=21+13=34 мкм.

Принимая Т=6, определим среднеквадратическое отклонение для отверстия и для вала:

Суммарное значение

Определим наиболее вероятные размеры вала и отверстия:

Т.к. Dнб. вер. >dнб. вер., то чаще всего будет зазор, величина которого определяется по формуле:

X=Sнб. вер. =Dнб. вер. — dнб. вер. =25,0105−25,0085=0,002 мм=2 мкм.

Вероятность получения соединения с зазором:

PS=F1+0,5;

F1=(z);

;

F1=(0,49)=0,1806;

PS=0,1806+0,5=0,6806.

Вероятность получения соединения с натягом:

PN=1-PS =1 — 0,6806=0,3194.

Таким образом, в данной посадке при достаточно большом количестве деталей в партии можно ожидать появления 68,06% соединений с зазором и 31,94% с натягом. Изобразим поля допусков ПП 25Н7/к6 на рисунке 1.

/

/

Рис. 1.

/

/

Рис.2. Кривая нормального распределения

2.3 Выбор посадок для соединений подшипника качения с валом и корпусом

Подшипник изготовлен по классу точности 6. Подшипник работает по схеме I, т. е. наружное кольцо неподвижное, а внутреннее кольцо вращается вместе с валом. В этом случае наружное кольцо подшипника устанавливается в корпус, а внутреннее кольцо напрессовывается на вал. Это достигается за счёт использования полей допусков валов под переходные посадки, что благодаря специфическому расположению поля допуска на внутреннее кольцо позволяет получить в соединении небольшой гарантированный натяг.

В редукторе используются подшипники шариковые.

По ГОСТу шариковый подшипник шестого класса точности, особолёгкой серии № 104 с номинальными размерами: диаметр наружного кольца — D=42 мм, внутреннего — d=20 мм.

Выбираем посадку.

Занесём предельные отклонения для данной посадки в таблицу 2.

Таблица 2

Внутреннее кольцо подшипника 20 L6

Вал 20 к6

ES=0

EI=-8мкм

TD=8мкм

Dmax=20,000 мм

Dmin=19,992 мм

es=+15мкм

ei=+2мкм

Td=13мкм

dmax=20,015 мм

dmin=20,002 мм

Определим минимальный и максимальный натяги:

Nmin=dmin-D max=20,002- 20,000=0,002 мм =2 мкм;

Nmax=dmax- D min =20,015 — 19,992=0,023 мм=23 мкм;

TП=Nmax — Nmin=23 — 2=21 мкм.

Соединение наружного кольца подшипника с корпусом при рассмотренной схеме работы должно быть свободным для облегчения сборки и создания условий, обеспечивающих периодическое проскальзывание кольца в корпусе, за счёт чего достигается равномерный износ беговой дорожки и обеспечивается центрирование. Требуемый характер этого соединения достигается за счёт использования для отверстия следующих полей допусков:

Is7, H7, G7…

Выбираем поле допуска Н7. и посадку

Занесём предельные отклонения для данной посадки в таблицу 3.

Таблица 3

Наружное кольцо подшипника 42 l6

Отверстие 42 Н7

es=0

ei=-9 мкм

Td=9 мкм

dmax=42,000 мм

dmin=41,991 мм

ES=+25мм

EI=0

TD=25мкм

Dmax=42,025 мм

Dmin=42,000 мм

Определяем величину зазора:

Smax=Dmax — d min=42,025−41,991=0,034 мм=34 мкм;

Smin=Dmin — d max=42,000 — 42,000=0;

ТП=Smax — Smin=34 — 0=34 мкм.

Изобразим схему полей допусков для соединения подшипника с валом и корпусом на рис. 3.

0 0 0 0

Рис. 3.

3. Расчёт исполнительных размеров калибров для контроля отверстия и вала, образующих посадку

У готовых изделий необходимо определить, годна ли деталь или нет, т. е. удалось ли изготовить деталь с требуемой точностью или нет. Для этого применяются специальные приборы: калибр — пробка (для отверстий) и калибр — скоба (для валов). Рассчитаем калибры, т. е. инструменты для контроля точности вала и отверстия, сопрягающиеся по посадке

Найдём допуски на посадку.

По данным учебного пособия «Основы взаимозаменяемости в авиастроении» (см. табл. П3, П5 стр. 91, 95) имеем:

TD=21 км;

EI=0мкм;

ES=+21км;

Td=13км;

ei=+2мкм;

es=15км;

D=d=20.

Предельные отклонения имеют значения:

EI=0мкм, ES=+21 км.

Наибольший и наименьший предельные размеры отверстия:

Dmax=20,021, Dmin=20мм.

По таблицам ГОСТ 24 853–81 (П11), для номинального размера 20 мм и квалитетов 7 — го (отверстие) и 6 — го (вал) определяем числовые значения отклонений и допусков гладких калибров:

Для калибров — пробок: Н=4мкм; Z=3мкм; Y=3мкм

Для калибров — скоб: Z1=3мкм; Y1=3мкм; Н1=4 мкм.

Строим схему расположения полей допусков для калибров — пробок (справа) и калибр — скоб (слева), на рисунке 7.

Определяем исполнительные размеры калибров — пробок и калибров — скоб:

Исполнительные размеры калибров — пробок:

Р-ПРmax = Dmin+ Z+H/2=20+0,003+0,004/2=20,005 мм;

Р-ПРmin = Dmin+ Z — H/2= 20+0,003−0,004/2=20,001 мм;

Р-ПРизн=Dmin-Y=20−0,003=19,997 мм

P-HEmin=Dmax+H/2=20,021+0,004/2=50,023 мм;

P-HEmax=Dmax-H/2=20,021−0,004/2=20,019 мм.

Исполнительные размеры калибров — скоб:

P-ПРmax=dmax-Z1+H½=20,015−0,003+0,004/2=20,013 мм;

P-ПРmin=dmax-Z1-H½=20,015−0,003−0,004/2=50,010 мм;

P-ПРизн=dmax+Y1=20,015+0,003=20,018 мм;

Р-НЕmax=dmin+H½=20,002+0,004/2=20,004 мм;

P-НЕmin=dmin-H½=20,002−0,004/2=20,000 мм.

+15

+2

Рис. 7.

4. Назначение и анализ посадок для шпоночного соединения

Посадка шпонки в паз вала и в паз ступицы выбирается в системе вала. Это обусловлено тем, что основная деталь — шпонка. Она изготовлена по ГОСТ 23 360– — 78. Соединение шпонки с валом должно быть достаточно плотным (с небольшим натягом), чтобы шпонка не перемещалась относительно паза. Соединение шпонки со ступицей должно быть свободным, (желательно с небольшим зазором). Зазор необходим для того, чтобы компенсировать при сборке погрешности формы и расположения поверхностей шпонки и пазов. Руководствуясь учебным пособием, выбираем нормальный характер шпоночного соединения.

Геометрия соединения:

-диаметр вала d=56мм;

-ширина шпонки b=16 мм;

-высота шпонки h=1 мм;

-глубина шпоночного паза вала t1=6 мм;

-глубина шпоночного паза ступицы t2=4,3 мм.

Обозначим:

b — ширина паза шпонки;

B — ширина паза вала;

B` — ширина паза ступицы.

Определим величины предельных отклонений и запишем их в таблицу 4.

Таблица 4.

Шпоночный паз вала 16N9

Шпонка 16 h9

Шпоночный паз ступицы 16 Js9

ES=0

TB=43мкм

EI=-43мкм

Bmax=16мм

Bmin=15,957 мм

es=0

Tb=43мкм

ei=-43мкм

bmax=16мм

bmin=15,957 мм

ES=21,5мкм

EI=-21,5мкм

TB`=43мкм

B`max=16,0215 мм

B`min=15,9785 мм

Определим максимальные натяги и зазоры и запишем их таблицу 5.

;

Smax=Bmax — bmin = 16−15,957 = 0,043 мм =43 мкм;

Nmax=bmax — Bmin= 16−15,957 = 0,043 мм =43 мкм;

ТП= Smax+Nmax= 43+43 =86мкм.

;

Smax=B`max — bmin = 16,021−15,957 =0,0645 мм =64,5 мкм;

Nmax=bmax — B`min= 16−15,9785 =0,0215 мм =21,5 мкм;

ТП= Smax+Nmax= 64,5+21,5 =86 мкм.

Определим предельные отклонения размеров шпоночного соединения, (данные берём в учебном пособии табл. 4 стр. 42) и запишем их в таблицу 6.

Таблица 5.

Посадка шпонки в паз вала

8 N9/h9

Посадка шпонки в паз ступицы 8Js9/h9

Smax=43мкм

Nmax=43мкм

Smax=64,5мкм

Nmax=21,5мкм

Таблица 6.

Высота шпонки h, мм

Предельные отклонения

Высоты h, мкм

Размеров

Длины

d-t1

d+t2

шпонки

паза

10

h11

-0. 2

+0. 2

h14

Н15

Изобразим на рисунке 4 схему полей допусков.

1 — вал.

2 — втулка.

3 — шпонка.

-поле допуска на ширину шпонки.

/

/

-поле допуска на ширину паза вала.

/

/

-поле допуска на ширину паза ступицы.

Рис. 4.

5. Назначение и анализ посадок для резьбового соединения

Для регулирования относительного положения вала регулировочными винтами, выбираем скользящую посадку, причём посадка резьбы корпуса 6Н, посадка резьбы вала 6g.

Исходные данные: D=d=8мм, класс точности — средний.

Определим и запишем в сводную таблицу 7 параметры резьбы, значения предельных отклонений, а также значения зазоров.

Таблица 7

Номинальные размеры резьбового соединения M8x1,25−6H/6g

D=d=8,000 мм

D2=d2=7,188 мм

D1=d1=6,617 мм

Внутренняя резьба (гайка) M8x1,25 — 6H

EID, мкм

ESD, мкм

EID2, мкм

ESD2, мкм

EID1, мкм

ESD1, мкм

0

не огранич.

0

+160

0

+265

Dmin, мм

Dmax, мм

D2 min, мм

D2 max, мм

D1 min, мм

D1 max, мм

8,000

не огранич.

7,188

7,348

6,617

6,882

Наружная резьба (болт) M8x1,25 — 6g

еsd, мкм

еid, мкм

esd2, мкм

eid2, мкм

esd1, мкм

eid1, мкм

-28

-240

-28

-146

-28

не огранич.

dmax, мм

dmin, мм

d2 max, мм

d2 min, мм

d1 max, мм

d1 min, мм

7,972

7,760

7,160

7,042

6,589

не огранич.

Величина предельных зазоров, мкм

SD (d) min

SD (d) max

SD2(d2) min

SD2(d2) max

SD1(d1) min

SD1(d1) max

28

не огранич.

28

306

28

не огранич.

Изобразим схему полей допусков для резьбового соединения на рисунке 5.

Рис. 5

6. Расчёт размерной цепи

6.1 Определение параметров замыкающего звена по заданным составляющим звеньям

Определение параметров замыкающего звена рассмотрим применительно к размерной цепи, представленной на данном рисунке.

Отразим исходные данные в таблице.

Таблица

Звено

Ном. размер

Предельные отклонения, мм

Допуск звена Taj, мм

Координата середины поля допуска звена EcAj, мм

верхнее ESAj

нижнее EIAj

А1

81

+0,140

0

0,140

0,070

А2

5

-0,150

-0,198

0,048

-0,174

А3

12

+0,035

-0,035

0,070

0

А4

3

-0,280

-0,340

0,060

-0,310

А5

37

0

-0,100

0,100

-0,050

А6

3

-0,280

-0,340

0,060

-0,310

A7

12

+0,035

-0,035

0,070

0

A8

5

-0,150

-0,198

0,048

-0,174

Размерная цепь включает 6 увеличивающих звена (А2, А3, А4, А5, А6, А7) и одно уменьшающее (А1).

6.2 Решение размерной цепи методом максимума-минимума

Номинальное значение замыкающего размера определяется по формуле:

.

Для нашего примера:

А=А2+А3+А4+А5+А6+А7-А1=5+12+3+37+3+12+5−81 = 4 мм.

Допуск замыкающего звена определяется по формуле:

.

В нашем случае:

ТА= ТА1+ТА2+ТА3+ТА4+ТА5+ ТА6+ ТА7+ ТА8= =0,030+0,160+0,030+0,052+0,130+0,120+0,070+0,052 = 0,644 мм.

Предельные отклонения замыкающего звена определяются по формулам:

верхнее отклонение

.

В нашем случае:

ESА=(ESА1+ESА3+ESА4+ESА5+ ESА6+ ESА7+ ESА8)-EIА2=

=(0,015+0+0,015+0,026+0+0−0,150+0,026)+0,160=+0,092 мм.

Нижнее отклонение:

.

В нашем случае:

EIА=(EIА1+EIА3+EIА4+EIА5+ EIА6+ EIА7+ EIА8)-ESА2=

=(-0,015−0,160−0,015−0,026−0,130−0,120−0,220−0,026)-0=-0,552 мм.

при этом координата середины поля допуска замыкающего размера определяется по формуле:

;

т.е. EcА=(EcА1+EcА3+EcА4+EcА5+ EcА6+ EcА7+ EcА8)-EcА2=

=(-0,065−0,060−0,185)-(-0,080)=-0,230 мм.

Проверка:

ТА=ESA-EIA;

0,644=+0,092-(-0,552);

0,644=0,644.

Проверка показала, что предельные отклонения и допуск замыкающего звена определены правильно.

6.3 Решение размерной цепи теоретико-вероятностным методом

Номинальное значение замыкающего звена определяется так же, как и при расчёте методом максимума-минимума, т. е. A= 4 мм.

Допуск замыкающего звена определяется по формуле:

.

Для нашего примера:

Предельные отклонения замыкающего звена определяются по формулам:

верхнее отклонение:

;

нижнее отклонение

;

Тогда

Результаты расчёта параметров замыкающего звена методами максимума -минимума (слева) и теоретико-вероятностным (справа) представлены схемой расположения полей допусков на рисунке 9.

Рис. 6

Заключение

В данной работе были рассмотрены различные по характеру соединения: подвижные и неподвижные, разъемные и не разъемные. Для них назначены посадки. Для данных посадок вычислены величины предельных размеров, нижних и верхних отклонений, минимальные и максимальные значения натягов и зазоров.

посадка шпоночный отверстие вал

Список использованных источников

Лепилин В.И., Бурмистров Е. В. «Основы взаимозаменяемости в авиастроении «. СГАУ 2002 г.

Лепилин В.И., Попов И. Г. и др. Учебное пособие «Основы взаимозаменяемости в авиастроении «КуАИ, 1991 г.

Урывский Ф.П., Уланов Б. Н. Методические указания «Размерные цепи» КуАИ 1982 г.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой