Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФВЗО

                 Кафедра самолетостроения

Курсовая   работа

Тема: «Допуски, посадки, технические измерения»

                                                        Вариант № 10

Выполнил  студент  группы СС-081                                                               Сёма  Н.В.    

                                                                          дата, подпись

Принял                                                                                                                                  

                           дата, подпись

                                                    Воронеж 2010.

                                                       Содержание

1 Построение схемы расположения полей допусков для посадки              .                       3

     1.1 Посадка с натягом.                                                                                       3

     1.2 Схема расположения полей допусков.                                                       4

2 Расчёт     посадки  с зазором для подшипника жидкостного трения.        5

     2.1 Расчетная часть.                                                                                          5

3 Расчёт посадки с натягом для соединения вала (1) с маховиком (2).     9

     3.1 Расчетная часть.                                                                                          9

4 Назначение допусков на звенья размерной цепи для механизма.

     (прямая задача)                                                                                              13

5 Список литературы.                                                                                          15

1. Построение схемы расположения полей допусков для посадки

- Определить величины предельных отклонений для сопрягаемых деталей в системе отверстия.

- Изобразить схему расположения полей допусков с обозначением предельных отклонений, максимальных и минимальных зазоров (натягов).

   1.1 Посадка с натягом

1) Посадка - система отверстия, по [1].

2) Отверстие Н7: по справочнику [1] находим верхнее и нижнее отклонение

ЕS = +0,046 мм, ЕI =0,00 мм.

3) Вал s6: по справочнику  [1] находим верхнее и нижнее отклонение

eS =+0,169 мм, ei =+ 0,140 мм.

4) Определим предельные размеры и допуски, а также характеристики посадки методом максимума-минимума:

Dmax=Dн+ES ,                                   (1.11а)

Dmax=240+0,046= 240,046 мм

Dmin= Dн+EI,                                   (1.13a)

Dmin=240+0,00= 240,00 мм

dmax= dн+eS,                                      (1.12a)

dmax=240+0,169= 240,169 мм

dmin= dн+ei,                                       (1.14a)

dmin=240+0,140= 240,140 мм

TD=ES -EI,                                          (1.15)

TD=0,046-0,00= 0,046 мм

Td=es –ei,                                            (1.16)

Td=0,169-0,140= 0,029 мм

Nmax = eS - ЕJ,                                     (1.25)

Nmax = 0,169 – 0 = 0,169 мм

Nmin = ei - ЕS,                                       (1.24)

Nmin = 0,140 – 0,046 = 0,094 мм

                                           (1.31)

мм

ТN = Nmax - Nmin,                                   (1.26)

ТN =0,169 – 0,094 = 0,075 мм.

                1.2 Схема расположения полей допусков

                                                                                                    eS=0,169

                                                                                                             ei=0,140

              Nmax               Nmin      

       ES= 0,046

            ES= 0

2. Расчёт посадки с зазором для подшипника жидкостного трения

Режим работы:

-частота вращения вала n=2300об/мин;

-радиальная нагрузка на цапфу R=20 кН, R=20×103;

-рабочая температура 50° С;

-динамическая вязкость смазочного масла И20 при 50° С по табл. 1.99 µтабл=0,02 Па×с;

-подшипник концевой: D=80 мм, D=80×10-3м;

L=90мм, L=90×10-3м;

-вкладыш разъемный половинный (1), изготовленный из сплава ЦАМ10-0,5 с шероховатостью поверхности Rz=3,2мкм;

-вал стальной (2) жесткий с поверхностной закалкой шероховатость поверхности Rz=1,6 мкм.

2.1 Расчетная часть

1) Определяем величину среднего удельного давления

,                                   (2.1)

где R-радиальная нагрузка на цапфу, Н; l,dн.с-длина подшипника и номинальный диаметр соединения, м.

Н/м.

2) Определяем допускаемую толщину масляного слоя

RzD=3,2 мкм,    Rzd=1,6 мкм,

[hmin] = k(RzD + Rzd + γд),        (2.2)

где [hmin] – допускаемая минимальная толщина масляного слоя, при которой ещё обеспечивается жидкостное трение; k≥2 – коэффициент запаса надёжности по толщине масляного слоя; γд = 2÷3 мкм.

                        [hmin] = 2× (3,2 + 1,6 + 2)=13,6 мкм.

3-4) Принимаем во внимание рабочую температуру tр подшипника, при которой µ= 0,02 Па·с и рассчитываем значение Аh [1]

Аh = ,                                               (2.3)

где Аh – коэффициент, зависящий от толщины масляного слоя hmin; угловая скорость ,с-1 определяется формулой =,  =с-1;  µ - динамическая вязкость.

.

5) Определяем из рис. 1.27 [1], используя найденное значение А=0,25 и l/dн.с=1,1 минимальный  относительный эксцентриситетmin, при котором толщина масляного слоя равна [hmin]. min<0,3. Тогда [Smax] определим следующим образом:

a)     Определим значение A при =1,1 и x=0,3: Ax=0,46

б)  Найдём [Smin]= ,                

                    [Smin]=м.

6) По найденному значению Аh=0,25 из рис 1.27 [1] находим максимальный относительный эксцентриситет χmax=0,930, при котором h=[hmin].

Определяем максимальный допускаемый зазор:

[Smax] = ,                                                 (2.5)

[Smax]=м.

7) Необходимо, чтобы средний зазор  Sc в посадке должен быть примерно равен оптимальному Sопт .

,                        (2.6)

=м.

где из рис 1.27 [1] и Аопт = 0,490

По табл. 1.47 [1] определим, что условиям подбора близко соответствует предпочтительная посадка:80

Smin ≥ [Smin], Smin ≥ 71,4 мкм;

Smax ≤ [Smax] – 2 (RzD + Rzd),  Smax≤   378,9 мкм.

8) Определяем коэффициент трения в подшипнике:

,                                          (2.7)

где С-коэффициент сопротивления, определяемый по табл. 1.100 [1] в зависимости от отношения χ и L/D, соответствующего зазору  Smin; СR  - коэффициент нагруженности, в зависимости от отношения χ и L/D, соответствующего зазору  Smin.

СR = ,                                               (2.8)

СR =0,441

По таблице 1.97 справочника [1] при = 1,1 и СR =0,441     соответствует χ =0,3

По таблице 1.100 [1] при χ =0,3       и = 1,1 находим СМ =3,346

Определяем коэффициент трения в подшипнике:

9) Определяем мощность теплообразования по [1]

,                    

Вт.

3.  Расчёт посадки с натягом для соединения вала (1) с маховиком (2

Исходные данные:

- номинальный диаметр соединения D=40 мм, D=40·10-3м;

- диаметр осевого отверстия в вале d1=20 мм, d1=20·10-3м;

- наружный диаметр маховика d2=80 мм, d2=80·10-3м;

- длина соединения L=50 мм, L=50·10-3м;

- максимальная величина крутящего момента М=50 Н·мм;

- шероховатость поверхности, вала Rz=20мкм, отверстия Rz=20мкм

- материал вала сталь 45, материал маховика чугун СЧ18-36

- предел прочности материала вала σВ=210 МПа, σВ=210·106 Па, маховика σВ=350 МПа, σВ=350·106 Па.

3.1 Расчетная часть

1) Определяем величину минимального удельного давления (Н/м2) на контактных поверхностях соединения, чтобы посадка выполняла свою функцию [1]

[Pmin]=,                                          (3.1)

где М- крутящий момент, стремящийся повернуть одну деталь относительно другой, Н·м; l – длина контакта сопрягаемых поверхностей, м; f - коэффициент трения при установившемся процессе распрессовки или проворачивания. Значения f приведены в табл. 1.104[1] : f = 0,14

[Pmin]==2,8106 Н/м2.

2) Определяем величину наименьшего расчетного натяга

Nmin  = ,                    (3.2)

где E1 и E2 - модули упругости материалов соответственно охватываемой (вала) и охватывающей (отверстия) деталей в Н/м2; С1 и С2 – коэффициенты Ляме

С1 =,                                   (3.3)

С2 = ,                                     (3.4)

где µ1 = 0,3 µ2 = 0,25 (из табл. 1.106 [1]) – коэффициенты Пуассона соответственно для охватываемой и охватывающей деталей.

              С1 = .

С2 = .

Значения Е приведены в табл. 1.106 [1]     Е1 = 2×1011 Н/м2,   Е2 =1011 Н/м2.

Nmin = 2,8×106×0,04×() = 2,9×10м.

3) Определяем величину минимального допустимого натяга. Предварительно вычислим по [1] поправку, учитывающую смятие неровностей контактных поверхностей деталей при образовании соединения

γш = 1,2 (Rzd +RzD),                            (3.5)

   γш = 1,2 (20 + 20) = 48 мкм.

Поправка, учитывающая различие рабочей температуры деталей (tD и td) и температура сборки (tсб), различие коэффициентов линейного расширения материалов соединяемых деталей (αD и αd) по [1]

γt = - [dHC(αdΔtd + αDΔtD)].                            (3.6)

Поправка, учитывающая ослабление натяга под действием центробежной силы, γц = 0, т. к. детали не вращаются.

[Nmin] = Nmin + γш + γt + γц + γп              ,              (3.7)

где γп – добавка, компенсирующая уменьшение натяга при повторных запрессовках определяется опытным путем.

[Nmin] = (2,9+48+10)×10-6= 60,9 мкм.

4) Определяем величину максимального допустимого удельного давления [Pmax], для чего рассчитываем P1 и P2 по формулам из [1]

Р1 = 0,58× σВ1 ×[1-(d1/d)2],             (3.8)

Р2 = 0,58× σВ2 ×[1-(d/d2)2],             (3.9)

где σT1 и σT2 – пределы текучести материалов охватываемой и охватывающей деталей.

Р1 = 0,58×210×106×[1-(0,02/0,04)]= 91,3×106 Н/м2,

Р2 = 0,58×350×106×[1-(0,04/0,08)2] = 152,2×106 Н/м2.

Принимаем [Pmax] = Р1= 91,3×106 Н/м2.

5) Определяем величину наибольшего расчетного натяга Nmax

Nmax = [Pmax]dнс,                                   (3.10)

Nmax = 91,3×106×0,04 ×() = 94,5×10-6.

6) Определяем величину максимального допустимого натяга [Nmax] по [1]

[Nmax] = Nmax·γуд + γш,                                    (3.11)

где γуд – коэффициент, который учитывает увеличение удельного давления на концах детали.

γуд = 0,85 согласно рис. 1.68 из [1]

[Nmax] = (94,5×0,85 + 48)×10-6 ≈ 128,3×10-6м.

Выбираем посадку 40 .

7) Рассчитываем необходимое (максимальное) усилие (Н) при запрессовке собираемых деталей

Rn = fn·Pmax·π·dHC·,                                  (3.12)

где fn – коэффициент трения при запрессовке.

fn = 1,2×f,    fn = 1,2×0,14 = 0,16.

Удельное давление при максимальном натяге Nmax в посадке

Pmax = ,                                   (3.13)

Pmax = Н/м2.

Rn = 0,16×85,4×106×3,14×0,04×0,05 ≈ 85,8×103 Н.

4 Назначение допусков на звенья размерной цепи для механизма (прямая задача)

Исходное (замыкающее) звено - А∑

А1 = А3 = 5 мм;

А2 = 180 мм;

А4 = 190 мм;

А∑max = 1,8 мм;

А∑min = 0,6 мм.

           Рисунок 1 - Размерная цепь.

1)                 A∑ = – номинальный размер зазора.

2)                 A∑ = А4 - (А3 + А2 + А1),                  (4.1)

     A∑ = 190 – (5 + 180 + 5) = 0 = [A∑],

номинальные размеры составляющих звеньев назначены правильно.

3)                 Определяем величину допуска на замыкающее звено

[T∑] =[ А∑max ]-[ А∑min ],            (4.2)

              [T∑]=1,8 – 0,6 = 1,2 мм.

4)                 Рассчитываем допуски составляющих звеньев по способу одной степени точности, по табл. 3.3 [2] определяем среднее число единиц допуска составляющих размеров

ac = ,                            (4.3)

где [T∑] – допуск исходного звена, мкм; DH – номинальный размер каждого звена, мм.

ac==174,6 мкм

ac = 174,6 мкм – среднее число единиц допуска составляющих размеров.

По таблице 1.8 [1] такое число единиц допуска соответствует примерно 12-му квалитету в ЕСДП.

5)                 Допуски составляющих размеров с учетом степени сложности изготовления принимаем: Т1 = 0,12 мм, Т2 = 0,4 мм, Т3 = 0,12 мм, Т4=0,46 мм.

T∑ = Тi,                                                    (4.4)

где Тi – допуск i-го составляющего звена размерной цепи.

T∑ = 0,12 + 0,4 + 0,12 + 0,46 = 0,98 мм,

T∑<[T∑],   0,98<1,2

откуда следует, что предельные отклонения составляющих звеньев назначены правильно.

Таблица 1.

                                   Список литературы

1.Допуски и посадки. Справочник. В 2-х ч. / Под редакцией В.Д. Мягкова. 5-е изд., перераб. и доп. Л., Машиностроение. 1979г.

2. ГОСТ 16319-70. Цепи размерные. Термины, определения и обозначения.