Определение основных элементов гладких цилиндрических соединений

Министерство сельского  хозяйства РФ

ФГОУ ВПО Уральская  государственная сельскохозяйственная академия

 

 

Пояснительная записка 

 

 

 

 

           Руководитель: Александров В.А..

 Студент: 

 

 

 

 

Курсовая работа по МСС

 

Вариант №53

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург  2011

СОДЕРЖАНИЕ  

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..3 

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ………………………………………...4  
2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДОК ДЛЯ СОЕДИНЕНИЙ                                     С ЗАЗОРОМ И НАТЯГОМ……………………………………………………....9  
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СОЕДИНЕНИЙ  
ПРИ СЕЛЕКТИВНОЙ СБОРКЕ………………………………………………..16  
4. РАСЧЕТ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ МЕТОДАМИ ПОЛНОЙ И  
НЕПОЛНОЙ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ…………………………………...20 
5. ВЫБОР СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ…………………………………………...28 
б. РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДОК ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ………….30  
7. ВЫБОР ПОСАДОК И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ              РАЗМЕРОВ ДЕТАЛЕЙ ШПОНОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ…………………..33  
8. ВЫБОР ПОСАДОК И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ  
РАЗМЕРОВ ДЕТАЛЕЙ ПРЯМОБОЧНЫХ ШЛИЦЕВЫХ               СОЕДИНЕНИЙ…………………………………………………………………..36  
9. ВЫБОР ДОПУСКОВ И ПОСАДОК РЕЗЬБОВЫХ  
СОЕДИНЕНИЙ…………………………………………………………………..40  
10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗУБЧАТЫХ  
КОЛЕС И ПЕРЕДАЧ…………………………………………………………….43

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………….48

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ  

 Современное производство  машин, их эксплуатация и ремонт базируются на принципах стандартизации и взаимозаменяемости деталей, узлов и механизмов. Качество выпускаемых машин находится в прямой зависимости от точности их изготовления и уровня контрольно-измерительной техники.  
В связи с этим приобретение определенных знаний, навыков, опыта в области стандартизации, взаимозаменяемости и метрологии является важной частью подготовки современного инженера-механика сельскохозяйственного производства.  
Целью курсовой работы является закрепление теоретических знаний и приобретение практических навыков в нормировании точности геометрических параметров деталей машин, качества поверхности, проведении размерного анализа, выборе средств измерения и контроля, а также в работе со справочной литературой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ  ЭЛЕМЕНТОВ ГЛАДКИХ  
ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ  

1.1 Исходные данные  
• номинальный диаметр соединения d _н.с = 25мм 
• Верхние и нижние предельные отклонения отверстия в вала.  
  отверстие D_н.с = 25^+0,195_+0,065   ,     вал d _н.с = 25_-0,084

1.2 Содержание задания  
• Определить предельные размеры и допуски отверстия в вала.  
• Определить величины предельных зазоров или натягов, допуск посадки, тип посадки.  
• Определить квалитеты точности и основные отклонения отверстия и вала, систему посадки.  
• Вычертить схему расположения полей допусков деталей заданного соединения.  
• Выполнить эскизы соединения в сборе и отдельных деталей.  

1.3 Порядок выполнения 

1.3.1 Предельные размеры отверстия определяем по формулам:

D_max = D + ЕS = 25,195 мм 
D_min = D + ЕI = 25,065 мм

где D_max , D_min - наибольший и наименьший размеры отверстия:  
D - номинальный размер соединения;  
ЕS, ЕI - верхнее и нижнее отклонения отверстия.  

Допуск отверстия находим по формуле:  
                         ТD =  D_max - D_min = 25,195 – 25,065= 0,13мм

где ТD - допуск отверстия.

Предельные размеры вала определяем по следующим выражениям:  
                                                 

d_max= d + es = 25 мм 
       d_min= d + ei = 24,916 мм

где d_{max ,} d_min - наибольший и наименьший предельные размеры вала;  
d- номинальный размер вала:  
es, ei - верхнее и нижнее отклонения вала.  

Допуск вала находим  по формуле:

Td= d_max - d_min = 25 – 24,916= 0,084 мм

где Td- допуск вала.

1.3.2  В зависимости  от сочетания фактических значений  размеров отверстия и вала  в соединении может иметь место  либо зазор (S), когда размер отверстия больше размера вала, либо натяг (N), когда размер вала больше  
размера отверстия. 
Предельные значения зазоров определяем по следующим уравнениям:

S_max = D_max - d_min= 25,195 – 24,916= 0,279 мм 

где S_max – наибольший предельный зазор.

S_min = D_min - d_max= 25,065 – 25= 0,065 мм

где S_min – наименьший предельный зазор.

Допуск посадки с  зазором (TS) определяем по формуле:

TS= S_max - S_min= 0,279 – 0,065= 0,214 мм

1.3.3 Определяем систему  посадки. т.к. es = 0,  следовательно посадка выполнена в системе вала.

Квалитеты точности отверстия и  вала определяем по числу единиц допуска (а):

a_D= TD / i= 0,13 / 1,31= 0,099 мм - соответствует D11 квалитету

a_d= Td / i= 0,084 / 1,31= 0,064 мм - соответствует h10 квалитету

где i – единица допуска. Выбираем i = 1,31, по таблице 1.1 методического пособия.

Полученные результаты расчётов соединения заносим в таблицу 1.

 

 

Таблица 1- Результаты расчёта соединения

Соединение	Обозначение соединения		Ø25 D11/h10
	Номинальный размер, мм		25,000
	Зазор, мм	Smax                              Smin	0,279          0,065
	Допуск посадки, Т, мм		0,214
	Тип посадки		С зазором
	Система посадки		Система вала
Отверстие	Условное обозначение		Ǿ25 D11
	Допуск, TD, мм		0,13
	Основное отклонение	буквенное обозначение  значение, мм	D                 0,065 (нижнее)
	Квалитет		11
	Предельные        отклонения, мм	верхнее, ES          нижнее, EI	0,195           0,065
	Предельные размеры, мм	Dmax                           Dmin	25,195      25,065
Вал	Условное обозначение		Ǿ25 h10
	Допуск, Td, мм		0,084
	Основное отклонение	буквенное обозначение                  значение, мм	h                                         0 (верхнее)
	Квалитет		10
	Предельные отклонения, мм	верхнее, es            нижнее, ei	0                        -0,084
	Предельные размеры, мм	dmax                              dmin	25              24,916

 

  1.3.4 Выполняем схему  расположения полей допусков  соединения.        Схема приведена на рисунке 1.1.

  1.3.5 Выполняем эскиз  соединения с указанием посадочного  размера и эскизы отдельных  деталей с указанием полей  допусков и предельных отклонений. Эскизы приведены на рисунке 1.2.

Рисунок 1.1 – Схема  расположения полей допусков соединения Ø25 D11/h10

 

 

Рисунок 1.2 – Обозначение  посадок и предельных отклонений на чертежах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 РАСЧЕТ И ВЫБОР  ПОСАДОК ДЛЯ СОЕДИНЕНИЙ С ЗАЗОРОМ И НАТЯГОМ

   2.1 Расчет и выбор посадок с зазором

  2.1.1 Исходные данные  
• Номинальный диаметр соединения d_н.с= 75мм  
• Длина подшипника 1= 54 мм  
• Частота вращения вала n= 3000 мин ^-1   
• Шероховатость поверхностей отверстия R_ZA= 6,3 мкм и вала R_ZВ= 3,2 мкм                                     • Радиальная нагрузка R= 7,8 кН.                                                                                   • Динамическая вязкость масла μ = 0,025 Па*с.

  2.1.2 Содержание задания

• Определить значения предельных зазоров.  
• Выбрать посадку для подшипника скольжения, работающего в условиях жидкостного трения.  
• Построить схему расположения полей допусков отверстия и вала.  

  2.1.3 Порядок выполнения 

Для определения значений предельных зазоров необходимо:  
2.1.3.1 Определить среднее удельное давление в подшипнике по формуле:  

P= R / l*d_н.с= 7,8*10³/ (0,054*0,075)= 1,9*10⁶ Па

  
где р — среднее удельное давление, Па;  
R - радиальная нагрузка. Н:

l - длина подшипника, м; 
d_н.с - номинальный диаметр соединения, м.  

  2.1.3.2 Определяем допускаемую  минимальную толщину масляного  слоя [h_min] 
  Для обеспечения жидкостного трения необходимо. чтобы микронеровности цапфы и вкладыша подшипника не зацеплялись, т.е. чтобы слой смазки не имел разрывов.  
                       [h_min] = к (R_zD + R_zd + γ_д)= 2 (6,3+3,2+2)= 23 мкм 

где к -  коэффициент  запаса надежности по толщине масляного  слоя, к =2;  
R_zD + R_zd - средняя высота неровностей поверхностей вкладыша и вала сответственно, мкм;  
γ_д - добавка на неразрывность масляного слоя, мкм. γ_д  = 2 – 3 мкм.  

  2.1.3.3 Рассчитываем, значение  коэффициента А_h , по формуле

А_h = 2 [h_min] / (d_н.с √ μω / р ) =

= 2*23*10^-6 / (75*10^-3 √0,025*314 / 1,9*10⁶ ) = 0,3

ω - угловая скорость вала, рад/с.                                                                              Она находится по выражению ω = π n / 30 = 3,14*3000 / 30 = 314 рад/с. 

  2.1.3.4 Определим минимальный  допускаемый зазор.  
По найденному значению коэффициента А_h, определяем из таблицы 1.98 [2] минимальный относительный эксцентриситет χ_min, при котором толщина масляного слоя равна [h_min]. Относительный эксцентриситет χ = 2е / S , где е - абсолютный эксцентриситет вала в подшипнике при зазоре S.                                             Т.к. величина χ_min оказалась меньше 0,3, то определяем по рисунку 1.27 [2] значение А при χ = 0.3 и заданном отношении 1/ d_н.с а затем рассчитываем минимальный допускаемый зазор по формуле:

[ S_min] = 2,857[ h_min] * Аχ /А_h = 2,857*23*0,34/0,3 = 75 мкм

где Аχ = 0,34 - значение коэффициента А, соответствующее χ = 0.3.  

  2.1.3.5 Определяем максимальный  допускаемый зазор.  
По найденному значению А_h, определяем из рисунка 1.27 максимальный относительный эксцентриситет χ_mах , при котором толщина масляного слоя равна[ h_min]. Затем рассчитываем максимальный допускаемый зазор

[ S_mах] = 2[ h_min] /(1- χ_mах ) = 2*23 /(1- 0,8) = 230 мкм                                

χ_mах = 0,8

  2.1.3.6 Выбираем посадки, выполнив следующие условия:  
а). Минимальный зазор S_min в выбранной посадке должен быть не меньше минимального допускаемого зазора:

S_{min табл.} > [ S_min]

100 мкм > 75 мкм

 
 б). Максимальный зазор S_mах в выбранной посадке с учетом шероховатости поверхностей вала и вкладыша должен быть

S_{mах табл.} < [ S_mах] – 2(R_zD + R_zd )

192 мкм < 211 мкм  

По таблице 1.47 [2] подбираем посадку, для которой выполняются условия    а) и б).

Ø75 H8/d8

Минимальный запас на износ для выбранной посадки определяем по формуле:

Т_изн = [ S_mах] – 2(R_zD+R_zd) - S_{mах ст.} = 230 – 2(6,3 + 3,2) - 192= 19 мкм

где Т_изн - запас металла на износ, мкм;  
S_{mах ст.} - максимальный зазор выбранной стандартной посадки.  

  2.1.3.8. Схема расположения  полей допусков вала и вкладыша  подшипника приведена на рисунке  2.1.

Рисунок 2.1 - Схема расположения полей  допусков посадки с зазором

 

 

2.2 Расчет и выбор  посадок с натягом  

  2.2.1 Исходные данные  
• Номинальный диаметр соединения d_н.с= 80 мм.  
• Наружный диаметр втулки d₂ = 105 мм.   
• Внутренний диаметр вала d₁ = 60 мм.    
• Длина сопряжения 1= 60 мм.  
• Передаваемый крутящий момент Мк = 600 Н*м.  
• Шероховатость поверхностей вала R_zd = 6,3 мкм и отверстия ступицы        R_zD = 10 мкм.  
 
  Посадки с натягом предназначены для неподвижных неразъемных соединений деталей, как правило, без дополнительного крепления. Такие соединения могут разбираться лишь в отдельных случаях при ремонте. Неподвижность соединения обеспечивается напряжениями, возникающими в материале сопрягаемых деталей за счет деформации их контактных поверхностей (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Расчетная схема  соединения с натягом

 

 
   2.2.2 Содержание задания:

• Определить значения наименьшего  и наибольшего натягов в соединении.  
• Выбрать стандартную посадку, обеспечивающую передачу заданного  
крутящего момента.  
• Построить схему расположения полей допусков отверстия ступицы и вала