Расчет точностных параметров изделий и их контроль

Министерство образования и науки Российской Федерации

Южно-Уральский государственный университет

Факультет «Механико-технологический»

Кафедра «Технология машиностроения»

 

Расчет точностных параметров изделий и их контроль

 

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»

 

 

Нормоконтролер (доцент)                      Руководитель (старш. преп.)

Шмидт И.В.                                             Столярова Т.В

«__»_____________2014 г.                    «__»_____________2014г. 

 

                                                                  Автор проекта

                                                                  студент группы МТ–273

                                                                  Рябченко И.А.

                                                                  «__»_____________2014г. 

                                                                             

                                   Проект защищен

                                                                  с оценкой

                                                                  _________________

                                                                  «__»_____________2014 г.

 

 

 

 

 

 

Челябинск 2014

 

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра «Технология машиностроения»

 

Задание

на курсовую работу по дисциплине «Метрология, взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения»

 

Ф.И.О. студента Рябченко И.А.                    Группа МТ-273

Задание 10                                            Вариант 1

 

1. Назначить посадки для всех сопрягаемых размеров и обозначить их на выданном узле.
2. Рассчитать посадки для гладких цилиндрических соединений с натягом для соединения 6 – 7, переходную для соединения 5–6.
3. Назначить и рассчитать посадки подшипника качения 3 и построить схемы расположения полей допусков.
4. Рассчитать калибры для деталей 5; 6

гладкого цилиндрического соединения 5 – 6

5. Построить схему расположения полей допусков резьбового соединения 2 – 6
6. Выполнить рабочий чертеж калибра для дет. 5 соед. 5 – 6
7. Выполнить чертеж зубчатого колеса 5
8. Рассчитать размерную цепь В
9. Выполнить чертеж детали 6
10. Разобрать и вычертить схемы контроля технических требований к детали 6

 

 

Анотация

 

Рябченко И.А. Расчет точностных параметров и методов их контроля Челябинск: ЮУрГУ, 2014. –    стр.,      илл., библиография наименования, 4 листа чертежей ф. А3.

В пояснительной записке приведен расчет и выбор посадок с натягом, представлены схемы полей допусков для этих посадок, произведён расчёт калибров, рассчитаны посадки подшипника качения и построили схемы полей допусков для этой посадки, также выполнен расчет исполнительных размеров резьбовых калибров – колец для наружной резьбы, рассчитана размерная цепь, выполнены чертежи калибра, зубчатого колеса, детали и схемы контроля технических требований к детали.

 

 

 

 

оглавление

 

 

Введение

Основной задачей конструирования является создание новых и модернизация существующих машин и приборов, подготовка чертежей и другой технической документации, обеспечивающей высокий технический уровень, качество, необходимую технологичность изделий, их конкурентоспособность. Решение этой задачи в значительной степени связано с выбором необходимой точности изготовления изделий, в том числе допусков их размеров, допусков формы и расположения, шероховатости поверхностей, назначением зазоров и натягов в соединении деталей (посадок), расчетом размерных цепей.

В решении задач совершенствования технологии машиностроения особое значение приобретает стандартизация и взаимозаменяемость. Созданы государственные стандарты, регламентирующие допуски и посадки типовых деталей и соединений. Без этой стандартизации всевозможных изделий промышленности взаимозаменяемость в машиностроении была бы невозможна, а, следовательно, сделалось бы невозможным и создание приборов и машин, разнообразных деталей и прочих изделий, обладающих желаемой технологичностью, качеством и совершенством конструкции. Кроме того, взаимозаменяемость – основной принцип конструирования, изготовления, контроля и эксплуатации машин, позволяющий значительно ускорить проектно-конструкторские работы, удешевить производство машин и их эксплуатацию.

Целью данной работы является ознакомление с основами стандартизации и взаимозаменяемости и обучение использованию разнообразных стандартов, выбору оптимальных расчетных посадок и оптимальной точности размеров при расчете размерных цепей.

 

1. расчет и выбор посадок

 

1.1 Расчёт посадки с натягом

Для неподвижного соединения 6–7 рассчитать и подобрать посадки, обеспечив наибольший запас прочности и надежности. Исходные данные взяты из чертежа, а также из методического пособия и ГОСТов. Все они сведены в таблицу 2

Таблица 2  - Исходные данные

Крутящий момент	Мкр	32 Н.м
Осевая сила	Po	0 Н
Номинальный диаметр соединения	dн	25 мм
Внутренний диаметр вала	d1	0 мм
Наружный диаметр отверстия	d2	40 мм
Длина сопряжения	l	25 мм
Коэффициент трения	f	0,15
Модуль упругости материала вала	Ed	2.1011Н/м2 ,Па
Модуль упругости материала отверстия	ED	2.1011Н/м2,Па
Коэффициент Пуассона материала отверстия	MD	0,3
Коэффициент Пуассона материала вала	Md	0,3
Предел текучести материала отверстия	sт	60.107 Н/м2
Предел текучести материала вала	sт	36.107 Н/м2
Материал вала	-	Сталь 45
Материал отверстия	-	Сталь 20хН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Схема гладкого цилиндрического сопряжения  для расчета посадки с натягом

 

При расчете определяем предельные (Nminф, Nmaxф) величины натягов в соединении.

Минимальный функциональный натяг определяем из условия обеспечения прочности соединения.

= ∙                                                                  (1)

 

CD и Cd - коэффициенты жесткости конструкции, f – коэффициент трения при запрессовке, ЕD и Ed – модули упругости материала, μD и μd – коэффициенты Пуассона.

 

CD=  (2)   Cd=               (3)

             

      

                                              

 

 

 

 

 

 

 

Nmin=

 

 

Максимальный функциональный натяг определяем из условия обеспечения прочности сопрягаемых деталей.

= ∙ ,                                                          (4)

Pдоп - наибольшее допустимое давление на контактные поверхности, при которой отсутствуют пластические деформации.

Определяем по формулам:

а) для отверстия:    PDдоп £ 0,58 sтD[1-(dн/d2)2]                                               (5)

б) для вала:           Pdдоп £ 0,58 sтd[1-(d1/dн)2],                                               (6)

где sт - предел текучести материала детали при растяжении

PDдоп = 0,58∙60∙107∙[1-(25/40)2] = 21,206∙107 Па

Pdдоп = 0,58∙36∙107∙[1-(0/25)2] = 20,88∙107 Па

Меньшее из pдоп используем в расчете Nmax ф.

 

=

 

 

Из функционального допуска посадки определяем конструкторский допуск посадки, по которым устанавливаем квалитеты вала и отверстия.

TNф=TNк + Tэ,                                                                                                 (7)

Где функциональный допуск посадки равен:

TNф= Nmax ф - Nmin ф = 85,712 – 3,57 = 82,142 мкм

Конструкторский допуск посадки

TNк = ITD+ITd, где                                                                                            (8)

ITD - табличный допуск отверстия      

 ITd - табличный допуск вала.

Эксплуатационный допуск посадки

Tэ = Dэ + Dсб,                                                                                                    (9)

где Dэ - запас на эксплуатацию       

  Dсб - запас на сборку.

Конструктивный допуск посадки TNк определяется на основании экономически приемлемой точности изготовления деталей соединения и рекомендаций по точности посадок с натягом (не менее IT6 и не грубее IT8). Эксплуатационный допуск посадки должен быть не менее 20% от TNф.

Определяем квалитет и отверстие вала. Из ГОСТ 25346-89 допуски IT6=13 мкм, IT7=21 мкм, IT8=33 мкм для dн = 25 мм

Возможно несколько вариантов значение TNк и Tэ.

При TNк = ITD + ITd = IT7 + IT6 = 21 + 13 = 34 мкм

Tэ = TNф - TNк = 82 – 34 = 48 мкм, что составляет 59% от TNф

При TNк = ITD + ITd = IT7 + IT7 = 21 + 21 = 42 мкм

Tэ= TNф – TNк = 82 – 42 = 40 мкм, что составляет 49% от TNф

При TNк = IT7 + IT8 = 21 + 33 = 54 мкм

Tэ = TNф - TNк = 82 – 54 = 28 мкм, что составляет 34% от TNф

При TNк = IT8 + IT8 = 33 + 33 = 66 мкм

Tэ = TNф - TNк = 82 – 66 = 16 мкм, что составляет 19% от TNф

Возможны первые три варианта.

Учитывая предпочтительность посадок по ГОСТу 25347-82, примем для отверстия допуск IT7, и для вала IT6 или IT7.

Для учета конкретных условий эксплуатации в расчетные предельные натяги необходимо ввести поправки.

1) Поправка U - учитывает смятие неровностей контактных поверхностей соединяемых деталей:

U= 5(RaD + Rad),                                                                                                (10)

где RaD и Rad - среднеарифметическое отклонение профиля соответственно отверстия и вала.

Из задания RaD = 0,05∙ IT7 = 1,05 мкм; Rad = 0,05∙ IT6 = 0,65мкм.  

  Тогда U = 5(1,05+0,65) =8,5 мкм 

2) Поправка Ut - учитывает различия рабочей температуры и температуры сборки и коэффициента линейного расширения.

Принимаем Ut = 0, так как рабочая температура близка к температуре сборке.

3) Поправка Uц - учитывает деформацию детали от действия центробежных сил.

Uц принимается равной нулю, так как скорость вращения не велика.

Определяем функциональные натяги с учетом поправок.

N min ф рас = N min ф + U = 3,57 + 8,5 = 12,07 мкм

N max ф рас = N max ф + U =85,712 + 8,5 = 94,212 мкм

Выбор посадок.

Для обеспечения работоспособности стандартной посадки необходимо выполнить условия (неравенства).

1) N max т £ N max ф рас     

   N max ф рас - N max т = Dсб

2) N min т ³ N min ф рас  

     N min т - N min ф рас =Dэ

3)Dэ >Dсб.

 Запас на эксплуатацию Dэ  учитывает возможность повторной запрессовки при ремонте, наличие динамических нагрузок при работе и другие условия. Чем больше Dэ, тем выше надежность и долговечность прессовых соединений.

Запас на сборку Dсб учитывает перекосы при запрессовке и другие, не учтенные в формулах условия сборки. Чем больше Dсб, тем меньше усилие запрессовки, напряжение в материале деталей, приводящей к их разрушению.

При ручном подборе посадок проверяем.

Посадки с натягом из числа рекомендуемых по ГОСТ25347-82

системе отверстия (рисунок 1). Полученные данные сведём в таблицу 4

 

Выбор посадок:

1)H7/s6
es	0,048		Nmax т=	48
EI	0		Nmin т=	14
ei	0,035
ES	0,021
Nmin ф	3,57		D э =	10
Nmax ф	85,712		D сб =	38
			Dэ<Dсб
2) H7/s7
es	0,056		Nmax т=	56
EI	0		Nmin т=	14
ei	0,035
ES	0,021
Nmin ф	3,57		D э =	10
Nmax ф	85,712		D сб =	30
			Dэ<Dсб
3) H7/t6
еs	0,054		Nmax т=	54
EI	0		Nmin т=	20
еi	0,041
ES	0,021		D э =	16
Nmin ф	3,57		D сб =	32
Nmax ф	85,712		Dэ<Dсб
3) H7/u7
еs	0,069		Nmax т=	69
EI	0		Nmin т=	27
еi	0,048
ES	0,021		D э =	23
Nmin ф	3,57		D сб =	17
Nmax ф	85,712		Dэ>Dсб