М инистерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Новосибирский Государственный Технический Университет

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по метрологии, стандартизации и спецефикации

Автор проекта Соловьев Н.К.

Специальность 15001, технология машиностроения

Обозначение проекта КР-2068956-151001-27-10

Группа ТМ-702

Руководитель проекта Асанов В.Б.

Проект защищен Оценка

Новосибирск 2010 г.

з адание.

1	Посадки	Осн. отв.	H11
		Осн. вал	h9
2	D или сопр.		125
	L		180
	n		1200
	P, кН		8
	Масло		Инд. 20
3	Соп.		7/4
	Мкр, кНм		2
	Ст.		40
4	Из задания		3
5	Соп.		11/10, 11/13
	КТ		0
	Р, кН		4.5
6	Сопряжение		13/15
7	Соп.		13/14
	Исп.		2
	Соед.		Норм
8	Замыкающее звено		Б^=5+0,5
9	Резьбовые калибры		Из зад. 6
10	Сопряжение		6х11х14
	Центрир.		По d
11	Шлицевые калибры		Из зад. 10
12	Чертежные детали		Поз. 10
13	Контроль порг. расп.		По заданию преподавателя

Задание 1.

Построить графическое расположение полей допусков в системе основного отверстия и в системе основного вала.

1. Исходные данные:

-номинальный диаметр D = 125 мм,

-основное отверстие Н11,

-основной вал h9.

2. Пример расчета посадок:

   1. Посадка с зазором:

∅125 .

Предельные размеры для вала:

мм

мм

Предельные размеры для отверстия:

мм

мм

где d_н, D_н – номинальные размеры вала и отверстия;

es, ES – верхние отклонения вала и отверстия;

ei, EI – нижние отклонения вала и отверстия.

Допуски для вала и отверстия:

мкм

мкм

Величина наибольшего зазора определяется:

мм

Величина наименьшего зазора определяется:

мм

Величина среднего зазора определяется:

мм

Допуск зазора определяется:

мм

или

мкм

∅125

Предельные размеры для вала:

мм

мм

Предельные размеры для отверстия:

мм

мм

где d_н, D_н – номинальные размеры вала и отверстия;

es, ES – верхние отклонения вала и отверстия;

ei, EI – нижние отклонения вала и отверстия.

Допуски для вала и отверстия:

мкм

мкм

Величина наибольшего зазора определяется:

мм

Величина наименьшего зазора определяется:

мм

Величина среднего зазора определяется:

мм

Допуск зазора определяется:

мм

или

мкм

2. Переходная посадка ∅125

Предельные размеры для вала:

мм

мм

Предельные размеры для отверстия:

мм

мм

где d_н, D_н – номинальные размеры вала и отверстия;

es, ES – верхние отклонения вала и отверстия;

ei, EI – нижние отклонения вала и отверстия.

Допуски для вала и отверстия:

мкм

мкм

Величина наибольшего зазора определяется:

мм

Величина наименьшего зазора определяется:

мм

Величина среднего зазора определяется:

мм

Величина наибольшего натяга определяется:

мм

Величина наименьшего натяга определяется:

мм

Величина среднего натяга определяется:

мм

Допуск посадки определяется:

мкм

Для остальных посадок расчеты представлены в таблице 1 и таблице 2.

Табл. 1 Посадки в системе отверстия, ∅125

Посадка в соединении	Отклонения, мкм		Предельные размеры, мм		Допуск, мкм		Зазор, мкм			Натяг, мкм			Допуск посадки
	D, ES, EI	d, es, ei	Dmax, Dmin	dmax, dmin	TD	Td	Smax	Smin	Sm	Nmax	Nmin	Nm
													мкм	мм
Н11/a11	+250 0	-460 -710	125,250 125	124,540 124,290	250	250	960	460	710	-	-	-	500	0,500
Н11/b11	+250 0	-260 -510	125,250 125	124,740 124,490	250	250	760	260	510	-	-	-	500	0,500
Н11/c11	+250 0	-200 -450	125,250 125	124,800 124,550	250	250	700	200	450	-	-	-	500	0,500
Н11/d11	+250 0	-145 -395	125,250 125	124,855 124,605	250	250	645	145	395	-	-	-	500	0,500
Н11/h11	+250 0	0 -250	125,250 125	125 124,750	250	250	500	0	250	0	-500	-250	500	0,500

Табл. 2 Посадки в системе вала, ∅125.

Посадка в соединении	Отклонения, мкм		Предельные размеры, мм		Допуск, мкм		Зазор, мкм			Натяг, мкм			Допуск посадки
	D, ES, EI	d, es, ei	Dmax, Dmin	dmax, dmin	TD	Td	Smax	Smin	Sm	Nmax	Nmin	Nm
													мкм	мм
D9/h9	+245 +145	0 -100	125,245 125,145	125 124,900	100	100	345	145	245	-	-	-	200	0,200
E9/h9	+185 +85	0 -100	125,185 125,085	125 124,900	100	100	285	85	185	-	-	-	200	0,200
F9/h9	+143 +43	0 -100	125,143 125,043	125 124,900	100	100	243	43	143	-	-	-	200	0,200
H9/h9	+100 0	0 -100	125,100 125	125 124,900	100	100	200	0	100	0	-200	-100	200	0,200

3. Схема расположения полей допусков.

   1. В системе основного отверстия.

2. В системе основного вала.

Задание 2.

Рассчитать посадки с зазором на основании заданных параметров.

1. Исходные данные.

номинальный диаметр подшипника D = 0,125 м,

длина подшипника L = 0,180 м,

нагрузка на цапфу Р = 8 кН,

частота вращения вала n = 1200 об/мин,

масло инд. 20,

динамический коэффициент вязкости масла η = 0,030 (Н с)/м².

2. Расчет параметров посадки.

   1. Угловая скорость вала, ω.

рад/с.

Среднее удельное давление, g.

2. Определяем значение произведения hS.

;

;

3. Наивыгоднейший тепловой режим при наименьшем коэффициенте трения, будет h=0,25S, подставив значение в формулу получим:

или

4. Расчетный зазор, по которому определяется посадка.

,

где и - шероховатость поверхностей вала и отверстия по ГОСТ 2789-73, которая принимается мкм и мкм.

5. Выбор посадки.

Чтобы большая часть подвижных соединений при сборке имела зазор, близкий к расчетному, при выборе стандартной посадки необходимо . Расхождение допускается не более ± 5%.

∅125

Предельные размеры для вала:

мм

мм

Предельные размеры для отверстия:

мм

мм

где d_н, D_н – номинальные размеры вала и отверстия;

es, ES – верхние отклонения вала и отверстия;

ei,EI – нижние отклонения вала и отверстия.

Величина наибольшего зазора определяется:

мм

Величина наименьшего зазора определяется:

мм

Величина среднего зазора определяется:

мкм

Расхождение между и составляет

что не превышает допустимого расхождения.

Выбранную посадку необходимо проверить на минимальную толщину масляной пленки h_min , при которой обеспечивается жидкостное трение

мкм

Для обеспечения жидкостного трения необходимо соблюдать условие:

Условие выполняется.

Следовательно, выбранная посадка ∅125 , удовлетворяет всем необходимым требованиям и может использоваться для подшипников скольжения, работающих в условиях жидкостного трения.

Задание 3.

Рассчитать посадки с натягом по заданным параметрам сопряжения.

3. Исходные данные.

Номинальный диаметр соединения – d = 120 мм;

Диаметр охватываемой детали – d₁ = 98 мм;

Диаметр охватывающей детали – d₂ = 165 мм;

Длина соединения – l = 50 мм;

Крутящий момент – М_кр= 2000 Нм;

Сталь 40

Коэффициент трения –f = 0,1

Предел текучести материала деталей – σ_т = 30∙10⁷ Н/м²

4. Расчет параметров посадки.

   1. Определяем удельное давление на сопрягаемых поверхностях, при действии крутящего момента.

Н/м²

2. Определим наименьший натяг в соединении.

, м ,

где Н/м²;

и - коэффициенты, определяемые как

,

где и - коэффициенты Пуассона для материала вала и отверстия

мкм

3. Определим расчетный натяг для выбора посадки

,мкм,

где и - шероховатость поверхностей вала и отверстия по ГОСТ 2789-73, которая принимается мкм и мкм.

мкм

4. Выбираем стандартную посадку исходя из условия . Расхождение допускается не более ± 5%.

Ø 120

мкм

мкм

Выбранную посадку необходимо проверить расчетом на прочность деталей при наибольшем натяге. Напряжение в охватывающей и охватываемой деталях рассчитываются по формулам:

, Н/м²; , Н/м²

где

, Н/м²

Если и меньше σ_т, то посадка ∅120 выбрана правильно.

;

ЗАДАНИЕ 4.

Построить поля допусков гладких калибров, рассчитать исполнительные размеры калибров-пробок и калибров-скоб проходных и непроходных. Выполнить чертежи выбранных по стандартам конструкций калибров-скоб и калибров-пробок.

Исходные данные

Сопряжение ∅ ,мм

Расчет исполнительных размеров гладких предельных калибров

Определим размер калибров – пробок для отверстия с полем допуска . По ГОСТ 25347-82 находим предельные отклонения изделия:

;

;

По ГОСТ 24853-81 для седьмого квалитета находим данные для расчета размеров калибра:

; ; .

.

.

.

Размер калибров–скоб для вала с полем допуска . По ГОСТ 25347-82 находим предельные отклонения изделия:

;

.

По ГОСТ 24853-81 для шестого квалитета находим данные для расчета калибров:

; ; ;

.

.

.

Схема расположения полей допусков калибров:

ЗАДАНИЕ 5.

Рассчитать и построить поля допусков подшипников качения с вычерчиванием типового подшипникового узла и деталей, входящих в него, с указанием всех требований к поверхностям по точности размеров, погрешностей расположения, формы и шероховатости.

Исходные данные

Класс точности: 0;

Радиальная нагрузка: .

Расчет и выбор посадки для подшипника качения

1. По номеру подшипника устанавливаем его техническую характеристику из таблиц ГОСТ 6364-68:

внутренний диаметр подшипника: ,

наружный диаметр подшипника:

ширина кольца:

радиус фаски:

2. По характеру нагрузки подшипника в зависимости от вращения вала или корпуса определить интенсивность радиальной нагрузки на посадочной поверхности циркуляционно – нагруженного кольца.

Определим радиальную нагрузку на опору:

,

где – радиальная нагрузка на опору,

– рабочая ширина посадочного места ,

- динамический коэффициент посадки, зависящий от нагрузки (при перегрузке до 150%, умеренных толчках и вибрации, ; при перегрузке до 300%, сильных ударах и вибрации, )

– коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале и тонкостенном корпусе (при сплошном вале )

– коэффициент неравномерности распределения нагрузки между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки на опору. (Для радиальных или радиально-упорных подшипников с одним наружным или внутренним кольцом ).

3. По величине определяем посадку с натягом для циркуляционно – нагруженного кольца подшипника на вал:

 .

4. По величине определяем посадку с натягом для местно – нагруженного кольца подшипника в корпус:

 .

5. Установим допускаемые отклонения по внутреннему и наружному кольцу подшипника:

∅ ,мм; ∅ ,мм.

6. В соответствие с выбранными посадками подшипника на вал и в корпус по ГОСТ 25347-82 на поля допусков цилиндрических соединений установим предельные отклонения:

на размер вала по системе отверстия – 

на размер отверстия в корпусе по системе вала – 

7. Установим максимальное и минимальное значение радиального зазора для подшипника основного ряда (по ГОСТ 24810-81) и определим среднее значение начального зазора:

;

;

;

8. Найдём значение приведенного среднего диаметра беговой дорожки циркуляционно–нагруженного кольца подшипника: для внутреннего кольца

,

для наружного кольца ,

9. Определим величину диаметральной деформации беговой дорожки циркуляционно–нагруженного кольца, после посадки его на сопрягаемую деталь с натягом:

,

; где – эффективный натяг;

при посадке внутреннего кольца на вал:

,

10. По величине диаметральной деформации циркуляционно–нагруженного кольца определить посадочный зазор подшипника после посадки его на вал и в корпус: при посадке внутреннего кольца на вал –

11. ∆

12. Выберем посадку для крышки: посадка выбирается из соображений легкости монтажа и демонтажа, поэтому надо обеспечить посадку с гарантированным зазором к точности не предъявляются повышенные требования, выбираем посадку  .

Проверим ее на минимальный зазор: .

Схема расположения полей допусков для внутреннего кольца:

Схема расположения полей допусков для наружного кольца и крышки:

ЗАДАНИЕ 6.

Построить поля допусков резьбового соединения и отдельно болта и гайки.

Исходные данные:

Резьбовое соединение .

По ГОСТ 8724-81 определим:

метрическая резьба Ø с шагом .

По ГОСТ 24705 определим:

наружный диаметр ;

средний диаметр ;

внутренний диаметр ;

По ГОСТ 16093 для посадок с зазором на наружную и внутреннюю резьбу определяем отклонение и допуски на размеры резьбового соединения. По отклонениям подсчитываются предельные размеры наружного, внутреннего и среднего диаметров резьбового соединения.

Для наружной резьбы – грубый класс точности: при получении резьбы

на горячекатаных заготовках, в длинных глухих отверстиях и т.д.

Для внутренней резьбы – средний класс точности: для резьбы общего

назначения.

Отклонения и допуски элементов резьбового соединения

Элемент резьбового соединения	БОЛТ			ГАЙКА
Диаметр, мм
	12	10.106	10.863	12	10.106	10.863
Верхнее отклонение, мкм
	-34	-34	-34	-	+335	+200
Нижнее отклонение, мкм
	-299	-	-184	-	-	-
Допуски, мкм
	265	-	150	-	335	200
	11.966	10.072	10.829	-	10.441	11.063
	11.701	-	10.679	-	-	-

Схема расположения полей допусков метрической резьбы болта и гайки:

ЗАДАНИЕ 7.

В зависимости от вида соединения выбрать и построить поля допусков шпоночного соединения. Начертить типовой шпоночный узел и детали, входящие в него, с указанием всех требований по точности размеров, погрешностей расположения, погрешностей формы и шероховатости.

Исходные данные

;

Исполнение 2;

Соединение: нормальное.

По ГОСТ 23360-78 при диаметре равном 80 мм выбираем размеры шпонки. Шпонка .

Расчет

Для шпонки в правильном шпоночном соединении установлены

следующие посадки:

На валу: ,

На втулке: ;

,мм;

;

.

Для паза на валу и втулке:

мм;

;

.

мм;

;

.

Рассчитываем зазоры в соединении, образованном шпонкой и пазом:

На валу и на втулке:

;

;

;

;

Схема расположения полей допусков шпонки и пазов

ЗАДАНИЕ 8.

Построить и рассчитать размерную цепь с заданным замыкающим звеном с соответствующей точностью.

Исходные данные

Размерная цепь:

Б1 = 10

Б 2 = 5

Б 3 = 8

Б 4 = 28

Расчет на максимум-минимум

1. Проверим правильность размеров составляющих звеньев проставленных на размерной цепи:

где – исходное (замыкающее) звено;

– составляющее увеличивающее звено;

– составляющее уменьшающее звено;

– количество увеличивающих звеньев;

– количество уменьшающих звеньев.

2. Общее количество звеньев размерной цепи, включая исходное:

3. Определим допуски на составляющие звенья размерной цепи, методом равных допусков считая что допуски на все звенья размерной цепи одинаковые, независимо от размера:

4. Определим допуски методом одного квалитета, где допуски на составляющие звенья назначаются по квалитету, выбираемому по коэффициенту рассчитываемому по формуле:

По в соответствии СТ СЭВ 145-75 и СТ СЭВ 177-75 выбираем 11 или 12 квалитет:

Б1 = 10(вал) – IT11-0,090

Б 2 = 5(вал) – IT11-0,075

Б 3 = 8(вал) – IT11-0,090

Б 4 = 28(отв) – IT12+0,210

Проверяем правильность выбранных допусков:

,

Расчет теоретико-вероятностным методом

По методу равных квалитетов средний допуск рассчитывается:

По соответствии СТ СЭВ 145-75 и СТ СЭВ 177-75 выбираем 13 квалитет, величины допусков определятся:

Б1 = 10(вал) – IT13-0,220

Б 2 = 5(вал) – IT13-0,180

Б 3 = 8(вал) – IT13-0,220

Б 4 = 28(отв) – IT13+0,330

Проверим правильность назначения допусков на составляющие звенья:

ЗАДАНИЕ 9.

Выбрать и построить поля допусков резьбовых калибров. Рассчитать исполнительные размеры резьбовых калибров-пробок и калибров-колец проходных и непроходных.

Исходные данные:

Резьба метрическая .Остальные данные берем из пункта 6.

Расчет калибров-пробок для контроля гайки.

1. Калибр-пробка резьбовой проходной ПР.

Наружный диаметр проходной пробки d_k

,

где и выбираем в соответствии с СТ СЭВ 2647-80.

Средний диаметр проходной пробки d_2k :

Средний диаметр проходной пробки с учетом износа d_{2k изн.} :

,

где выбираем в соответствии с СТ СЭВ 2647-80.

Внутренний диаметр калибра-пробки проходного d_1k :

,

где выбираем в соответствии с СТ СЭВ 2647-80.

2. Калибр-пробка резьбовой непроходной НЕ.

Наружный диаметр непроходной пробки d_k

где выбираем в зависимости от шага Р по СТ СЭВ 2647-80.

Средний диаметр непроходной пробки d_2k :

Средний диаметр проходной пробки с учетом износа d_{2k изн.} :

,

где выбираем в соответствии с СТ СЭВ 2647-80.

Внутренний диаметр калибра-пробки непроходного d_1k :

После расчета исполнительных размеров калибров-пробок выбираем по ГОСТ 17756-72 и ГОСТ 17757-72 длину резьбовой части калибра: для проходной пробки она равна 8 мм, а для не­проходной 5 мм.

Расчет калибров-колец для контроля болта.

1. Калибр-кольцо резьбовой проходной ПР.

Наружный диаметр проходного кольца D_k:

,

Значения и выбираем в соответствии с СТ СЭВ 2647-80.

Средний диаметр проходного кольца D_2k:

,

Значения и выбираем в соответствии с СТ СЭВ 2647-80.

Средний диаметр проходного кольца D_2kизн. с учетом износа:

Значения выбираем в соответствии с СТ СЭВ 2647-80.

Внутренний диаметр калибра-кольца проходного D_1k :

1. Калибр-кольцо резьбовой непроходной НЕ.

Наружный диаметр непроходного кольца D_k:

,

Значения и выбираем в соответствии с СТ СЭВ 2647-80.

Средний диаметр непроходного кольца D_2k:

,

Средний диаметр непроходного кольца D_2kизн. с учетом износа:

,

Значения выбираем в соответствии с СТ СЭВ 2647-80.

Внутренний диаметр калибра-кольца непроходного D_1k :

После расчета исполнительных размеров калибров-колец длину резьбы калибров назначаем по ГОСТ 17763-72 для колец резьбовых с полным профилем резьбы, т.е. проходных по ГОСТ 17764-72 для колец с неполным профилем резьбы, т.е. непроходных.

Расположение полей допусков среднего диаметра

калибров для внутренней метрической резьбы

Расположение полей допусковсреднего диаметра калибров

для наружной метрической резьбы

задание 10.

Выбрать и построить поля допусков соединений с заданным центрированием. Начертить типовую конструкцию шлицевого узла и деталей, входящих в него, с указанием всех требований по точности размеров в зависимости от вида центрирования.

Исходные данные:

Центрирование: По d

Шлицевое соединение – средняя серия 10*92*98

По СТ СЭВ 187-75 устанавливаем допуски для соединения с центрированием по d

задание 11.

Выбрать и построить поля допусков шлицевых калибров. Рассчитать исполнительные размеры шлицевых калибров-пробок и калибров колец проходных и непроходных.

Исходные данные:

Расчет произведен для шлицевой втулки:

Размеры шлицевой втулки:

;

;

;

;