1.1Выбор универсальных средств измерения

Выбираем универсальные средства измерения соединяемых деталей, считая, что измерение производим в индивидуальном производстве.

Выбор универсальных измерительных средств производится с учетом метрологических, конструктивных и экономических факторов. При выборе универсальных средств измерениянеобходимо, чтобы предельная погрешность средств измерения равнялась или была бы меньше допустимой погрешности измерения , т. е. чтобы соблюдалось условие

Допустимая погрешность измерения линейных размеров зависит от номинального размера и допуска на этот размер IT и устанавливается СТ СЭВ 303—76.

Для рассматриваемого соединения dн= 65 мм, Т _D= 46 мкм, T_d = 30 мкм, выбираем из таблицы приложения 3 [1]: для отверстия 65H8 — = 12 мкм; для вала 65f7 — = 9,0 мкм.

Этим требованиям соответствуют (приложение 4 [1]) для отверстия – нутромер индикаторный, а для вала – скоба рычажная. Характеристики которые заносим в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 – Исходные данные и характеристика выбранных средств измерения

Деталь	Величина допуска детали, IT детали, мкм	Допустимая погрешность измерения ,мкм	Предельная погрешность средств измерения ± lim, мкм	Наименование измерительных средств и их метрологическая характеристика
Отверстие	46	12	4,5	нутромер индикаторный при замене отсчетного устройства измерительной головки с ценой деления 0,001 и 0,002 мм.
Вал	30	9,0	4	скоба рычажная с ценой деления 0,002 мм.

1 Расчет и выбор посадки для гладкого цилиндрического соединения

Исходные данные:

номинальный диаметр соединения	dн= 0,070м
внутренний диаметр вала	d1=0,03 м
наружный диаметр втулки	d2=0,125м
длина соединения	l = 0,065м
материал вала и втулки	Сталь 40Х
передаваемый крутящий момент	Мкр =700Н·м
шероховатость поверхности втулки	RzD= 10 мкм
шероховатость поверхности вала	Rzd= 5 мкм

Посадки с натягом применяются для передачи крутящих моментов и осевых сил без дополнительного крепления, а иногда для создания предварительно напряженного состояния у сопрягаемых деталей.

Посадки так же предназначены для неподвижных и неразъемных соединений. Относительная неподвижность деталей обеспечивается силами трения, возникающими на контактирующих поверхностях вследствие их упругой деформации, создаваемой натягом при сборке соединения.

Прочность и качество сопряжения с натягом зависит от материала сопрягаемых деталей, шероховатости их поверхностей, способа сборки и т.п.

Разность между диаметрами вала и внутренним диаметром втулки до сборки называется натягом и обозначается N.

D– номинальный диаметр; d2 – наружный диаметр втулки (в м); d1 – внутренний диаметр вала (в м); N – натяг в соединении (в мкм); ND – растяжение втулки (в мкм); Nd – сжатие вала (в мкм). Рисунок 1 – Схема к расчёту посадок для неподвижного соединения

Расчет посадок с натягом выполняется с целью обеспечить прочность соединения и прочность сопрягаемых деталей.

Определяем величину наименьшего удельного давления между поверхностями вала и втулкиp_min, H/м² по формуле

;	(1.1)
= 14 Н/м2

гдеf–коэффициент трения для стали, f =0,1.

Определяем величину наименьшего допустимого натягаN_min, мкм, по формуле

;

(1.2)

где E_D и E_d – модули упругости материала втулки и вала, Н/м²; ;

С_D и C_d – коэффициенты, определяемые по формулам

;	(1.3)
,	(1.4)

где μ_D, μ_d– коэффициент Пуассона для материала втулки и вала; μ=0,3.

;

Определяем с учетом наличия шероховатости поверхностей соединяемых деталей величину расчетного натяга N_расч, мкм, по формуле

Nрасч= Nmin +1,2·(RzD+ Rzd) =16,4+1,2.(10+5)=34,4 мкм

(1.5)

Выбираем подходящую стандартную посадку с соблюдением условия:

N_minст≥ N_расч,

где N_min.ст.– минимальный стандартный натяг, мкм.

Приведенному условию удовлетворяет стандартная посадка Ø70 (приложение 9 [1] ).

По приложению 1 и 2 [2] определяем предельные отклонения для вала и отверстия:

для втулки: Ø70H6(⁺ );

для вала: Ø70s5( ).

Для указанной посадки определяем N_max, N_min, мкм,натяги по формулам

Nmax=es–EI = 0,072–0 = 0,072 (мм) =72мкм	(1.6)
Nmin=ei–ES = 0,059–0,019=0,04(мм) =40мкм	(1.7)

Условие N_minст≥ N_расч соблюдается, так как 40>34,4.

Определим наибольшее удельное давление на сопрягаемых поверхностях при максимальном натягеp_max, Н/м², по формуле

	(1.8)

Находим напряжение на поверхностях втулки и вала при наибольшем удельном давлении:

втулки:

(1.9)

вала:

(1.10)

Проверяем детали на прочность по условию σ_D<σ_TD

По приложению 5 [1] находим, что σ_Tдля материала Сталь 40Х равен 800 · 10⁶ Н/м²:

88,4· 10⁶< 800 · 10⁶;

113,24· 10⁶< 800 · 10⁶.

Условие выполняется, следовательно, посадка подобрана верно.

Определим усилие, необходимое для запрессовки вала во втулку при максимальном натягеR_n, кН, по формуле

Rn= π.dн.l.fn.pmax = 3,14. 0,07. 0,065. 0,12. 46,22· 106 = 79241,4 Н

(1.10)

где f_n– коэффициент трения при запрессовке, принимаем f_n=0,12.

Вычисляем предельные размеры и допуски на обработку деталей соединения

втулки:

Определяем наибольший предельный размерDmax, мм, диаметра по формуле
Dmax = Dн + ES = 70 + 0,019 = 70,019 мм;	(1.11)
Определяем наименьший предельный размерDmin, мм, диаметра по формуле
Dmin = Dн + EI = 70 + 0 = 70 мм;	(1.12)
Определяем допуск размера TD, мм, диаметра по формуле
TD =Dmax – Dmin = ES – EI = 0,019– 0 = 0,019мм.	(1.13)

вала:

Определяем наибольший предельный размерdmax, мм, диаметра по формуле
dmax = dн+ es = 70 +0,072 = 70,072мм;	(1.14)
Определяем наименьший предельный размерdmin, мм, диаметра по формуле
dmin =dн+еi = 70 +0,059) = 70,059мм	(1.15)
Определяем допуск размера Td, мм, диаметра по формуле
Td = dmax – dmin = es – ei = 0,072 – 0,059 = 0,013мм.	(1.16)

Находим допуск посадкиT_S, мм, по формуле

Ts = Nmax–Nmin = TD+ Td= 0,019+0,013 = 0,032мм.

(1.17)

Схема взаимного расположения полей допусков и эскизные изображения соединения и его деталей представлены на листе 1