Расчет и выбор посадок сборочной единицы - файл n1.docx

Расчет и выбор посадок сборочной единицы
скачать (1697.1 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx1698kb.21.10.2012 14:47скачать

n1.docx

  1   2   3
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

ГОУ ВПО «Орловский государственный технический университет»

Кафедра «Приборостроение,

метрология и сертификация»

Допущен к защите

«___» _____________2010 г.

Руководитель _____________

Расчетно-пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине

«Метрология, стандартизация и сертификация»

на тему «Расчет и выбор посадок сборочной единицы»

Работу выполнил студент:

Шифр Группа Факультет

Специальность

Курсовая работа защищена с оценкой_________

Руководитель _________________

Член комиссии_______________

Орел, 2010

Содержание

Введение…………………………………………………………………….……..3

1 Анализ устройства и принципа действия сборочной единицы……………....4

2 Расчет и выбор посадки с зазором в подшипниках скольжения…………...5

3 Расчет и выбор переходной посадки…………………..……………………..12

4 Расчет и выбор посадки с натягом………………………………….………...18

5 Расчет и выбор стандартной посадки колец подшипника качения…..…….26

6 Выбор универсальных средств измерения и контроля деталей..………......33

7 Выбор посадки шлицевого соединения……..………………...…….………..35

8 Выбор посадок крепежных резьб…………………………………..…….…..40

9. Многократные измерения…………………………………………………….45

10. Расчет размерной цепи……………………………………………………..51

10.1 Расчет размерной цепи методом обеспечивающий полную взаимозаменяемость……………………………………………..……………....52

10.2 Расчет размерной цепи вероятностным методом……….………55

10.3 Анализ методов расчета…………………………………….…….58

Список использованной литературы……………………….…………………..59
Введение

Основное требование к изделию это его качество. В связи с этим основная задача, стоящая перед российским машиностроением, подготовка высококвалифицированных инженеров. Каждый инженер должен владеть современными методами расчета и конструирования современных машин и устройств.

Современная машина или устройство должно удовлетворять требованиям: по безопасности, простоте использования и технологического обслуживания, экономическим, технологическим и производственным требованиям.

Все эти требования должны быть решены в процессе проектирования машины или устройства.

Для любой машины или устройства главным является конструкторская и техническая документация, обычно они представляют собой чертежи и технологические карты, в которых деется сборочный чертеж и деталировки к нему с целым рядом указаний к процессу обработки и сборки. Большинство этих указаний ограничивают погрешности, возникающих при обработке и сборке деталей. Учесть все погрешности невозможно, но основная задача их снижение.

В процессе конструирования изделия необходимо всесторонний анализ влияния входных точностных параметров изделия на его функциональные характеристики с учетом технико-экономических показателей, так как точность входного параметра механизма прибора или машины определяется точностью изготовления и сборки отдельных его звеньев.

Цель данного курсовой работы является практическое закрепление знаний по выбору посадок, допусков размеров деталей, допусков формы и расположения, а также их расчет и обоснование выбора.

1 Анализ устройства и принципа действия сборочной единицы

Сборочная единица состоит из подшипников (1), шлицов (2), болтов (3), зубчатых колес (7) и (4), стабилизирующая втулки (5), вала (6), стакана (8), корпуса(9). Вал (6) крепится в стакане (8) при помощи двух подшипников качения. Во избежание вылета подшипников их ограничивают шпонками. Между подшипниками установлена стабилизирующая втулка 5. На валу (6) имеется шестерня. Вращаясь, вал приводит в движение зубчатые колеса (7, 4). Стакан (8) устанавливается в корпус (9) и стабилизируется при помощи 3-х болтов (3). Втулка (7) фиксируются на валу при помощи шлицевого соединения во избежание прокручивания. Зубчатое колесо (4) напрессовывается на втулку (7) с натягом во избежание проворачивания.

При конструировании очень важно правильно выбрать соответствующие допуски сопрягаемых деталей, правильно назначить квалитет, поскольку он определяет и качественные и экономические показатели деталей. С уменьшением квалитета повышается качество и цена. Поэтому следует назначать квалитет который при наименьших затратах обеспечит заданную работоспособность продукции.

Квалитеты 6 и 7 используются для ответственных соединений в механизмах, где к посадкам предъявляют высокие требования в отношении определения определенности зазоров и натягов для обеспечения высокой точности перемещений, плавного хода, механической прочности деталей, а также высокой точности их центрирования и сборки.

Квалитеты 8 и 9 для посадок, обеспечивающих выполнение деталями определенных служебных функций при относительно невысоких требованиях к однородности зазоров или натягов и для посадок, обеспечивающих среднюю точность сборки.

Требования к шероховатости поверхностей деталей следует устанавливать, исходя из функционального назначения поверхности, для обеспечения заданного качества изделия.

2 Расчет и выбор посадки с зазором в подшипниках скольжения.

Исходные данные

радиальная нагрузка на цапфу коэффициент запаса шероховатость сопрягаемых поверхностей Смазка, централизованная маслом марки И-12К.

2.1 Определение минимально допускаемой толщины масляного слоя

,

где k – коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя;

и - высота микронеровностей отверстия и вала, мкм;

- добавка на неразрывность масляного слоя ();

Принимаем



2.2 Определение среднего удельного давления, создаваемого под цапфой

,

где R - радиальная нагрузка на цапфу, Н;

lдлина сопряжения, м;

Dноминальный диаметр сопряжения, м.

.

2.3 Определение минимального допускаемого зазора

,

где и - безразмерные величины, учитывающие параметры смазки и эксцентриситета.

,

где - динамическая вязкость масла, ;

nчастота вращения вала,

Динамическая вязкость масла определяется по формуле

,

Показатель степени 2,8 зависит от кинематической вязкости масла.

Исходя из предварительных расчетов примем масло марки И – 12К для дальнейших расчетов.

Для данной марки масла

Задаем рабочую температуру подшипника

Принимаем 10·10-3



.

Используя найденное значение и отношение по рисунку 1.27 [1] находим при котором толщина масляного слоя равна .

Определить согласно рисунку1.27 [1] значения и невозможно.

По конструкторским соображениям для улучшения режима работы узла меняем смазочный материал И-12К на легкое индустриальное масло И-5А (велосит).

Исходя из предварительных расчетов примем масло марки И – 5А для дальнейших расчетов.

Для данной марки масла

Задаем рабочую температуру подшипника

Принимаем 4·10-3



.

Используя найденное значение и отношение по рисунку 1.27 [1] находим при котором толщине масляного слоя равна .

Определяем согласно рисунку1.27 [1] значения и при и





Исходя из полученных значений и допускаемый максимальный и минимальный зазор определяются по формулам:









2.5 Определение оптимального зазора

Для выбора посадки используем дополнительное условие, что средний зазор в посадке должен быть примерно равен оптимальному, при этом Sопт находим по формуле:

,

где - это относительный эксцентриситет соответствующий максимуму рассматриваемой кривой на рисунке 1.27 [1]. , ;

Оптимальный зазор равен

.

2.6 Выбор посадки с зазором.

Условием выбора посадки с зазором являются неравенства:



По таблице 1.47 [1], выбираем посадку, выше приведенному условию соответствует посадка .



Предельные отклонения деталей отверстия и вала определяем по таблицам 1.27 и 1.28 [1]: .

2.7 Определение запаса на износ

При выборе посадки следует иметь ввиду, что для повышения долговечности изделия следует обеспечивать достаточный запас на износ.



2.8 Определение точностных характеристик сопрягаемых деталей

2.8.1 Точностные характеристики отверстия



Результаты расчетов представлены в таблице 2.1.

2.8.2 Точностные характеристики вала



Результаты расчетов представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Точностные характеристики сопрягаемых деталей

Обозначения

Номинальный размер, мм

Точностные характеристики, мкм

Предельные размеры, мм

ES(es)

EI(ei)

TD(Td)

Dmin(dmin)

Dmax(dmax)



80

40

0

40

80

80,040



80

-100

-146

46

79,854

79,900

2.10 Определение точностных характеристик соединения

Для соединения определяем:



Результаты расчетов представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Точностные характеристики соединения

Обозначение соединения

Вид посадки

Точностные характеристики соединения, мкм











с зазором

186

100

143

86

2.11 Схема расположения полей допусков соединения

Схема расположения полей допусков соединения представлена на рисунке 2.1

2.jpg

Рисунок 2.1 - Схема расположения полей допусков соединения

3 Расчет и выбор переходной посадки

Для сопряжения подобрать переходную посадку и выполнить проверочный расчет для оценки вероятности получения зазоров и натягов в соединение. Построить кривую распределения зазоров и натягов и схему расположения допусков.

3.1 Определение максимального функционального зазора



где Fr - радиальное биение втулки на валу, мкм

kкоэффициент запаса точности,



3. 2 Выбор стандартной переходной посадки

- условие выбора посадки,

где - максимальный табличный зазор, мкм

Согласно таблице В1[2] данному условию соответствует посадка

3.3 Определение точностных характеристик сопрягаемых деталей.

3.3.1 Точностные характеристики отверстий





Результаты расчетов заносим в таблицу 3.1.

3.3.2 Точностные характеристики вала





Результаты расчетов заносим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Точностные характеристики сопрягаемых деталей

Обозначения

Номинальный размер, мм

Точностные характеристики, мкм

Предельные размеры, мм

ES(es)

EI(ei)

TD(Td)

Dmin(dmin)

Dmax(dmax)



130

40

0

40

130

130,040



130

28

3

25

130,003

130,028

3.4 Определение точностных характеристик соединения

Для соединения определим:



Результаты расчетов заносим в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 - Точностные характеристики соединения

Обозначения

Вид посадки

Точностные характеристики соединения, мкм









переходная

37

28

65

3.5 Определение среднего квадратического отклонения посадки

Используя суммирование независимых случайных величин получаем среднеквадратичное отклонение посадки:



где и - среднеквадратические отклонения соответственно диаметров отверстия и вала. Считаем, что рассеивание отверстия и вала а также зазоров и натягов подчиняется закону нормального распределения и допуск детали равен полю рассеивания.



Учитывая это получаем среднеквадратическое отклонение посадки



3.6 Определение предела интегрирования







При средних значениях отверстия и вала получается зазор, вычислим вероятность того, что значение зазора находится в пределах от 0 до 4,5.

3.7 Определение значения функции

Пользуясь таблицей В.3 [2] или 1.1 [1] значений функции Ф(z) по найденному значению z=0,577 находим значение Ф(z)=0,2190

3.8 Определение вероятности получения зазоров и натягов в соединении

Так как в полученной посадке средним значением является натяг то вероятности получения зазоров и натягов равны



Этот расчет является приближенным, так как в нем не учтены возможности смещения центра группирования относительно середины поля допуска вследствие систематических погрешностей.

3.9 Определение максимальных и вероятностных зазоров и натягов

Так как в выбранной посадке средним является зазор, то максимальный вероятностный зазор:



Максимальный вероятностный натяг:



3.10 Схема расположения полей допусков соединения

Схема расположения полей допусков соединения представлена на рисунке 3.1.

переходная.jpg

Рисунок 3.1 - Схема расположения полей допусков соединения

3.10 Кривая нормального распределения зазоров и натягов

Построение кривой распределения зазоров и натягов для посадки При расчете исходят из нормального закона распределения зазоров вала и отверстия. Центром группирования является величина среднего значения зазора и натяга, а предельными значениями в практических границах рассеивания величины . Кривая распределения зазоров и натягов представлена на рисунке 3.2.

кривая.jpg

Рисунок 3.2 - Кривая распределения зазоров и натягов для посадки


4 Расчет и выбор посадки с натягом

Исходные данные:

Мкр =350 Нм – крутящий момент передаваемый через соединение;

D= =90 – номинальный размер сопряжения;

d1=40 мм – внутренний диаметр втулки;

d2=110 мм – внешний диаметр зубчатого венца;

l=60 мм – ширина контактной поверхности;

Деталь 7 изготовлена из стали 35, деталь 4 – бронза.

4.1 Определяем величину наименьшего расчетного натяга по формуле:

,

где - минимальное эксплуатационное давление на поверхности контакта, н/м2;

- номинальный диаметр соединения, м;

и - модули упругости материалов соединяемых деталей, охватываемой (вал) и охватывающей (отверстие), Па;

и- коэффициенты Ляме, находим по формулам:

, ,

где и , коэффициенты Пуассона, находим из таблицы 1.106 , =0,35

Соответственно из той же таблицы: ;

Принимаем ;

,

Определяем величину минимального удельного давления на контактных поверхностях:

;

где l - длина контакта сопрягаемых поверхностей, м;

=0,16 - коэффициент трения при установившемся процессе распрессовки или проворачивания.

Таблица 1.104 [1] :



Принимаю:





4.2 Определение наименьшего функционального натяга.



где - поправка, учитывающая смятие неровностей контактных поверхностей деталей при образовании соединения,мкм;

;

==1,6, мкм;

где ,- параметры шероховатости отверстия и вала, мкм;



-поправка, учитывающая различие рабочей температуры детали и сборки соединения, различия коэффициентов линейного расширения материалов сопрягаемых деталей, мкм.



где ?d и ?D - температурные коэффициенты линейного расширения материалов соответственно вала и отверстия.

и - рабочая температура соответственно вала и отверстия,

- температура, при которой осуществляется сборка соединения,



-поправка учитывающая ослабление натяга под действием центробежных сил, для крупных быстровращающихся деталей, мкм;

;

-добавка, компенсирующая уменьшение натяга при повторных запрессовках, мкм;

Принимаю:

19,34+16+0+0+10=45,34 мкм

4.3 Определение наибольшего функционального натяга.

Определение максимального допустимого удельного давления , при котором отсутствует пластическая деформация на контактных поверхностях деталей.

;



где и - пределы текучести материалов, охватываемой и охватывающей деталей, МПа;

Из таблицы Б 3 [2], для стали 35 , для бронзы .

Принимаю:

;



В качестве принимаем наименьшее из двух значений Р.



4.4 Определение величины наибольшего расчетного натяга.





4.5 Определение допускаемого натяга.



- коэффициент увеличения удельного давления у торцов охватывающей детали.

при ; и при :

из таблицы Б 4 [2], = 0,86

=185,9 мкм

4.6 Выбор посадки

Стандартную посадку выбираем таким образом, чтобы детали не проворачивались относительно друг друга и обеспечивали прочность деталей в соединении.

Условия выбора посадки:

и - максимальный и минимальный натяги выбранных посадок согласно таблице 1,49 [1] такому условию соответствует: посадка

Nmax=159

Nmin=89

4.7 Определение запаса прочности.

4.7.1 Запас прочности соединения при эксплуатации



4.7.2 Запас прочности деталей при сборке



4.7.3 Оптимальной будет посадка, которая обеспечивает максимальную прочность соединения, т.е.



Условие соблюдается.

4.8 Определение точностных характеристик сопрягаемых деталей.

4.8.1 Точностные характеристики отверстия



Результаты расчетов представлены в таблице 4.1

4.8.2 Точностные характеристики вала



Результаты расчетов представлены в таблице 4.1

Таблица 4.1 Точностные характеристики сопрягаемых деталей

Обозначения

Номинальный размер, мм

Точностные характеристики, мкм

Предельные размеры, мм

ES(es)

EI(ei)

TD(Td)

Dmin(dmin)

Dmax(dmax)



90

35

0

35

90

90,035



90

159

124

35

90,124

90,159



4.9 Определение точностных характеристик соединения

Для соединения определяем:



Результаты расчетов представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 Точностные характеристики соединения

Обозначения

Вид посадки

Точностные характеристики соединения, мкм











с натягом

159

89

124

70

4.7 Схема расположения полей допусков соединения

Схема расположения полей допусков соединения представлена на рисунке 4.1

натяг2.jpg

Рисунок 4.1 - Схема расположения полей допусков соединения

  1   2   3


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации