1 Общий раздел

1.1 Назначение и техническая характеристика детали

Заданная деталь, вал- шестерня, длиной 253 мм относится к классу валов (чертеж 0195.04.161). Масса детали Mg = 2 кг.

Так как сборочный чертеж узла отсутствует невозможно точно определить, в какой механизм входит данная деталь, вал – шестерня служит для передачи крутящего момента от входного вала редуктора посредствам прямозубых зубчатых передач, деталь является выходным валом, передающим крутящий момент на исполнительный механизм, имеет открытый шпоночный паз под призматическую шпонку, посредствам которой на поверхность Ø28к6 садится зубчатое колесо, передающее крутящий моментна вал.

Основными опорными поверхностями вал - шестерни являются поверхности Ø35к6-подшипниковые шейки.

Заодно с валом выполнен прямозубый венец z =16, m = 3 мм, длинной 50 мм .

Поверхность Ø36 предназначены для предотвращения осевого сдвига подшипника и колеса в процессе эксплуатации редуктора.

Для уменьшения концентрации напряжений на переходах цилиндрических поверхностей выполнены галтели R2.

Фаски предназначены для облегчения процесса сборки сопрягаемых деталей.

В процессе эксплуатации вал – шестерня испытывает на себе действие окружной силы, радиальной (распорной) и нормальной, а подшипники, устанавливаемые, на поверхности Ø35n6 воспринимают одновременно радиальные и осевые нагрузки, передавая их на вал – шестерню.

Таким образом, в работе редуктора вал – шестерня является тяжело нагруженной деталью.

При работе редуктора вал – шестерня и все сопрягаемые с ней детали подвергаются картерной смазке методом разбрызгивания.

1.2 Материал детали

Чертежом предусмотрено изготовление детали из конструкционной легированной стали 12Х2Н4А ГОСТ 4543-71. Данные о химическом составе, механических и технологических свойствах материала заносим в таблицы 1.1, 1.2 и 1.3 из соответствующих справочников

Таблица 1.1 – Химический состав стали 12Х2Н2А ГОСТ 4543-71

Химический состав в %
С	Si	Mn	Cr	Ni	не более				Fe
					Cu	S	P
0,09-0,15	0,17-0,37	0,3-0,6	1,25-1,65	3,25-3,65	0,3	0,025	0,025		Осталь-ное

Таблица 1.2– Механические свойства стали 12Х2Н4А ГОСТ 4543-71

Предел прочности при растяжении, в (МПа)	Предел прочности при изгибе, т (МПа)	Относительное удлинение, %	Относительное сужение , %	Твердость НВ
1200	862	10	50	255

Таблица 1.3 – Технологические свойства стали 12Х2Н4А ГОСТ 4543-71

Обрабатываемость резанием	Обрабатываемость давлением	Свариваемость	Термическая обработка
1	2	3	4
Кv =0.96 (быстрорежущая сталь) Кv=1,26 (твердый сплав) НВ 183-1877	Максимальная температура нагрева металла перед ковкой 1220 ºС	Ограниченно свариваемая, РДС,АДС под флюсом	Закалка с 860ºС в масле, отпуск при 580º С

Сталь 12Х2Н4А – материал с повышенной прочностью, вязкостью и прокаливаемостью

Основная область применение - вал-шестерни, валы, червяки, зубчатые колеса, поршневые пальцы и другие крупные ответственные нагруженные детали, подвергающиеся вибрационным и динамическим нагрузкам, к которым предъявляются требования повышенной прочности и вязкости.. Учитывая назначение вала, химический состав, механические и технологические свойства стали 12Х2Н4А ГОСТ 4543 – 71 видим, что она пригодна для изготовления заданной детали.

1.3 Анализ технологичности конструкции детали

Анализ технологической конструкции заданной детали производим двумя методами: качественным и количественным.

Производим качественную оценку технологичности конструкции вал – шестерни.

Рассматривая деталь, представляем собой тело вращения, состоящее из шести концентрично расположенных цилиндрических поверхностей.

Свободные концы цилиндров ограничены фасками.

Произведём проверку жёсткости детали из условия:

(1.1)

где - общая длина детали, мм;

- средний диаметр детали, мм.

Средний диаметр детали

(1.2)

где - диаметр ступени детали, мм;

- диаметр ступени детали, мм;

- общая длина детали, мм. = мм;

= мм

/ = / = < 10…12

Следовательно, вал – шестерня является жёсткой деталью, это значит, что при механической обработке не требуется применение дополнительных приспособлений (люнетов и др.) увеличивающих жёсткость системы СПИД.

Чертёж детали имеет минимальное, но достаточное количество изображений, полностью раскрывающих форму детали, необходимые размеры с их предельными отклонениями, требования к шероховатости всех поверхностей, обозначения предельных отклонений формы и расположения поверхностей, а так же сведения о материале и термической обработке.

Количество размеров на чертеже минимальное, но достаточное для изготовления и контроля. На чертеже отсутствуют повторение одного и того же элемента на разных изображениях. Основная надпись выполнена согласно ГОСТ 2.104 – 78.

В чертеж следует внести такие изменения:

• заменить устаревшие шероховатости новыми, соответствующими требованиям ГОСТ;

Конструктивная форма и материл детали, позволяют применить малоотходный метод получения заготовки (поковки) по ГОСТ 7505 – 80.

Деталь имеет перепады диаметров ступеней с убыванием диаметров от левого к правому концу вала.

Все поверхности детали легко доступны в процессе механической обработки.

В качестве нетехнологичных элементов следует отметить наличие поверхности Ø34, усложняющей токарную обработку .

В конструктивном плане вал – шестерня отвечает типовым деталям этого класса, её конструкция соответствует служебному назначению.

Конструкция детали позволяет положительно решить вопрос выбора технологических установочных баз на всех операциях технологического процесса, соблюдая при этом принцип постоянства баз.

Произведём анализ технологических требований предъявляемых к детали и сведём в таблицу 1.4.

Таблица 1.4 – Анализ технических требований

№ п/п	Содержание технического требования		Когда, каким методом и средством можно выполнить требование	Когда, каким методом и средством можно проверить выполнение требования
1	Зубья цементировать на глубину 0,8-12 мм и калить до твердости HRC 56-62		Требование выполняется на термической операции в печи в камере для цементации	Контроль ОТК при помощи прибора Роквелла
2	Биение Ø35h9, Ø54,6h6 и Ø28к6 относительно оси Б не более 0,03 мм	На шлифовальной операции, шлиф. кругом			Контроль ОТК, индикаторы со стойкой
3	Биение торца 50 относительно оси Б не более 0,025 мм	На токарной операции, резцом			Контроль ОТК, индикатор со стойкой
4	Отклонение от параллельности сторон шпоночного паза не более 0,018 мм	На шпоночно-фрезерной операции шпоночной фрезой			Контроль ОТК, калибр пазовый
5	Перекос шпоночного паза относительно оси вала не более 0,72 мм	На шпоночно-фрезерной операции шпоночной фрезой			Контроль ОТК, калибр пазовый

Неуказанные предельные отклонения размеров валов - h14, отверстий - Н14, остальных – +-IT14/2 - это требование относится к информационным и говорит, что поверхности, точность выполнения которых не указана на чертеже рядом с размером, следует выполнить с данной точностью; это позволит не загромождать чертёж, его будет легче читать.

Анализ технологичности конструкции детали методом количественной оценки произведём по следующим показателям (ГОСТ 14.201 – 83):

а) по коэффициенту унификации элементов:

≥0,6, (1.3)

где - количество унифицированных элементов;

=9

- количество элементов (поверхностей)

=18

<0,6

Следовательно, деталь по этому показателю нетехнологична

б) по коэффициенту точности:

К_т = 1 – 1/Т_ср≥0,8, (1.4)

где Т_ср – средняя точность

Т_ср = , (1.5)

где Т_і – квалитет точности

n – количество поверхностей данного квалитета

Т_ср =

К_т = 1- = 0, > 0,8

Значит, по этому показателю деталь технологична

в) по коэффициенту шероховатости:

К_ш = 1/R_ср,≤ 0,32 , (1.6)

где R_ср – средняя шероховатость

R_ср = , (1.7)

где R_і – шероховатость на ступени

n – число ступеней

R_ср =

К_ш = 1/ < 0,32

Значит, по этому показателю деталь технологична

Вывод: в целом деталь является технологичной и возможна обработка на станках нормальной точности, а также применение высоких режимов резания.