Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра инструментальных и метрологических систем

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

по дисциплине:

«Взаимозаменяемость»

Вариант №4.2

Выполнил: студент группы 620581

Зайцев Н. В.

Проверил:

Тула 2010

Аннотация

Курсовая работа содержит выбор посадок по сопрягаемым размерам, расчет переходной посадки, посадки с зазором. Подсчитаны предельные размеры, величины зазоров. Построены схемы расположения полей допусков деталей этих сопряжений. На схеме расположения полей допусков указаны предельные размеры сопрягаемых деталей, допуски и отклонения, а также предельные зазоры (натяги) посадки.

Разработаны конструкторские чертежи двух деталей, для одного из рассчитанных соединений с указанием точности размеров, отклонений формы, расположения и шероховатости посадочных поверхностей.

Выбран номер подшипника средней серии и назначена посадка подшипника на вал и в корпус, исходя из условий работы и вида нагружения подшипника в механизме. Нарисована схема расположения полей допусков подшипника на вал и в корпус.

Назначены допуски на детали резьбового соединения. Записаны на чертежах резьбового соединения болта и гайки условное обозначение резьбы. Найдены номинальные значения диаметров болта и гайки, предельные отклонения по всем диаметрам резьбы, а также допуски по среднему диаметру и диаметру выступов. Изображены на схеме поля допусков резьбовых деталей по всем диаметрам. Записаны размеры резьбы, указав номинальные размеры и предельные отклонения, а также указаны ра­бочие размеры по всем диаметрам. Выполнен чертежи профилей резьбы болта и гайки, указав на чертежах рабочие размеры для всех диаметров, шаг резьбы и угол профиля при вершине.

Оформлен рабочий чертеж зубчатого колеса в соответствии с требованиями ЕСКД, с указанием точности зубчатого венца и контролируемых параметров.

Выполнен расчет размерной цепи методом полной взаимозаменяемости и теоретико–вероятностным методом. Сравнены результаты расчета.

Оформлен сборочный чертеж заданного узла с указанием назначенных посадок. Размеры на чертежах узла и деталей, не указанные в задании, выполнены по общим масштабным соотношениям чертежа задания.

Содержание

Введение………………………………………………………………………….6

1 Расчет посадок гладких цилиндрических соединений……………………...7

1.1. Расчет посадок с натягом…………………………………………….….….7

1. 2. Расчет переходной посадки…………………………………………..…...12

1.3 Расчет посадок с зазором…………………………………………….……...15

2. Определение параметров посадки…………………………………….…..…19

2.1. Посадка с натягом…………………………………………………………..19

2.2. Переходная посадка………………………………………………..….……20

2.3.Посадка с зазором…………………………………………………..……….20

3. Выбор посадки подшипника качения……………………………….………22

4. Нормирование точности резьбового соединения…………………………..24

5. Нормирование точности зубчатого колеса………………………….………26

6. Расчет размерной цепи………………………………………….……………28

6.1. Метод полной взаимозаменяемости…………………………….……...…28

6.2. Теоретико-вероятностный метод………………………………………….33

Список используемой литературы……………………………………………..37

Введение

Под взаимозаменяемостью понимается принцип нормирования требований к размерам, элементам деталей узлов, механизмов, которые используются при конструировании и благодаря которым становится возможным изготавливать их независимо и собирать или заменять без дополнительной обработки, с сохранением заданного качества изделия, в состав которого они входят.

Две детали подвижно или неподвижно соединенные называются сопряжение, причем одна из них является отверстием, а другая валом. Понятие «отверстие» и «вал», относится не только к цилиндрическим деталям, но и к плоским. Соединение – такое состояние, при котором 2 детали имеют элементы, входящие друг в друга. Посадка – характер соединения, показывающий возможность деталей переменщаться относительно друг друга или оставаться неподвижными под действием внешней нагрузки. В технике используются следующие виды посадок:

• С зазором

• С натягом;

• Переходные.

Величина зазоров или натягов определяется разностью размеров вала и отверстия. Если размер отверстия больше размера вала, то эта разность называется зазором. Если же до сборки размер был больше размера отверстия, то эта разность называется натягом. Посадки образуются с сочетанием полей допусков отверстия и вала.

1 Расчет посадок гладких цилиндрических соединений

1.1 Расчет посадок с натягом

Сопряжение деталей 4 – шестерня и 5–втулка.

Исходные данные: d₁=30мм, d=40мм, d₂=90мм, l=30мм, R_aD=1,25мкм, R_ad=0,63мкм, М_кр=108Нм, f=0,20.

Посадки с натягом предназначены для неподвижных неразъемных (или разбираемых лишь в отдельных случаях при ремонте) соединений деталей, как правило, без дополнительного крепления винтами, штифтами, шпонками и т.п.

Исходя из вида и работы данного узла, будем выбирать посадку в системе отверстия, т.к. образование посадок в данном случае происходит за счет изменения отклонений валов.

Исходя из условий работы данного узла, предпочтительны следующие посадки: H/u, H/x, H/z. Эти посадки характеризуются большими гарантированными натягами. Посадки H7/u7, H8/u8 получили наибольшее применение из числа тяжелых прессовых посадок, в особенности посадка H8/u8. Примеры: короткие втулки в ступицах зубчатых колес (наш пример), дисковые и тарельчатые несъемные муфты на концах валов, зубчатые венцы на стальных центрах и др. Посадки H8/x8 и H8/z8 применяются в соединениях, подверженным переменным нагрузкам. Примеры: контактные кольца на изоляции в электрических машинах, соединения стальных деталей с деталями из легких сплавов и пластмасс и др.

Расчет посадок с натягом выполняется с целью обеспечить прочность соединения, т.е. отсутствие смещений сопрягаемых деталей под действием внешних нагрузок, и прочность сопрягаемых деталей. Исходя из первого условия, определяется минимальный допустимый натяг [N_min], необходимый для восприятия и передачи внешних нагрузок. Исходя из второго условия, определяется максимальный допустимый натяг [N_max], при котором, как правило, отсутствуют пластические деформации.

Расчет посадок с натягом можно вести в следующем порядке:

1. Определяется необходимая величина наименьшего расчетного натяга:

, (1)

где E_D, E_d – модули упругости отверстия и вала (H/м²);

l – длина соединения (м);

f – коэффициент трения, зависящий от направления смещения деталей, их материала, шероховатости, принятой технологии сборки и.д.;

C_D, C_d – коэффициенты Леме, которые определяются по формулам:

; . (2)

Находим:

;

Тогда

2. Определяется с учетом поправок к N'_min величина минимального допустимого натяга:

[N_min]=N’_min+u+u_t+u_z, (3)

где u – поправка, учитывающая смятие неровностей посадочных поверхностей деталей при сборке

, (4)

при расчете следует учесть соотношение между R_z и R_a

(принять R_z = 4R_a);

k₁ и k₂ – коэффициенты, учитывающие смятие неровностей;

– поправка, учитывающая различие температур сборки и работы, а также различие коэффициентов линейного расширения деталей

; (5)

, – рабочая температура деталей ( = - по условию );

t – температура при сборке соединения ( = =t);

, – коэффициенты линейного расширения материала деталей;

d – номинальный диаметр соединения

Следовательно, u_t=0;

и_z – поправка, учитывающая деформацию деталей от действия центробежных сил (имеет значение только для крупных деталей с диаметрами порядка 500 мм, большими массами и скоростями).

3. Определяется максимальное допустимое удельное давление, при котором отсутствует пластическая деформация на поверхностях деталей:

– для детали типа отверстия,

– для детали типа вала; (6)

σ _T – предел текучести материала деталей под напряжением.

Находим:

Н/м²;

Н/м².

В качестве p_доп берется наименьшее из этих двух значений, т.е. p_доп2.

Определяется величина наибольшего расчетного натяга:

(7)

Находим:

По значениям функциональных натягов определим функциональный T_FN, конструкторский T_KN и эксплуатационный T_ЭN допуски посадки:

= 91-17,5=73,5мкм; (9)

=73,5-22,05=41мкм; (10)

= (11)

Так как , то, в первом приближении, допуски отверстия и вала =25,7мкм.

По величине допуска отверстия и его номинальному диа­метру выбирается квалитет отверстия по ГОСТ 25346 – 89 и подбирается посадка по ГОСТ 25347 – 82 из числа рекомен­дованных, обеспечивающая запас прочности деталей при сборке :

; (12)

запас прочности соединения при эксплуатации :

(13)

и удовлетворяющая условиям: 1) > ;

2) .

Для данного соединения подходит посадка: Ø мкм.

Проверим выполнение первого условия:

=91-85=6 мкм;

=35-17,5 =17,5 мкм, > условие выполняется.

Так как первое условие выполняется во всех случаях, посадку выбираем исходя из второго условия.

Подходит посадка Ø мм., ее и выбираем.