Оглавление
0. Введение.............................................................................................................	8
1. Расчет посадки с натягом..................................................................................	10
1.1. Минимальное давление на контактных поверхностях............................	10
1.2. Максимальное допустимое давление на контактных поверхностях.....	10
1.3. Коэффициенты Ламе..................................................................................	11
1.4. Минимальный допустимый натяг.............................................................	11
1.5. Максимальный функциональный натяг...................................................	11
1.6. Минимальный функциональный натяг.....................................................	11
1.7. Выбор посадки............................................................................................	12
2. Расчет переходной посадки..............................................................................	12
2.1. Максимально допустимый зазор посадки................................................	13
2.2. Переходная посадка из числа допустимых..............................................	13
2.3. Средние значения вала и отверстия..........................................................	14
2.4. Среднеквадратичное отклонение натягов и зазоров...............................	14
2.5. Значение интегральной функции вероятности среднего зазора............	14
2.6. Вероятность натяга и вероятность зазора................................................	14
2.7. Диапазон рассеяния натягов и зазоров и их предельные вероятные значения..................................................................................................................	14
2.8. Кривая вероятностей натягов и зазоров...................................................	15
3. Расчет предельных калибров............................................................................	15
3.1. Допуски и отклонения калибров...............................................................	15
3.2. Максимальные и минимальные размеры отверстия и вала....................	16
3.3. Исполнительные размеры калибра-пробки..............................................	16
3.4. Исполнительные размеры калибра-скобы................................................	17
4. Расчёт размерной цепи......................................................................................	18
4.1. Увеличивающие и уменьшающие звенья размерной цепи.....................	18
4.2. Среднее значение допусков размеров звеньев.........................................	19
4.3. Точность изготовления каждого звена цепи............................................	19
4.4. Звено цепи более высокой точности.........................................................	20
4.5. Величина искомого размера......................................................................	20
4.6. Проверка полученного размера.................................................................	20
5. Расчет посадки подшипника.............................................................................	21
5.1. Выбор подшипника.....................................................................................	21
5.2. Интенсивность радиальной нагрузки.......................................................	21
5.3. Требуемая посадка......................................................................................	22
6. Расчет резьбового соединения..........................................................................	22
6.1. Номинальные наружные, средние и внутренние диаметры резьб.........	23
6.2. Допуски диаметров наружной и внутренней резьб.................................	23
6.3. Предельные контуры соединения.............................................................	24
7. Выбор контрольного комплекса для зубчатой детали...................................	24
7.1. Параметры шпоночного соединения........................................................	24
7.2. Основные размеры зубчатых колёс в блоке.............................................	25
7.3. Нормы кинематической точности.............................................................	26
7.4. Нормы плавности работы...........................................................................	26
7.5. Нормы полноты контакта зубьев...............................................................	26
7.6. Нормы бокового зазора..............................................................................	26
7.7. Контроль длины общей нормали...............................................................	27
7.8. Контроль толщины зуба по постоянной хорде и высоты зуба до постоянной хорды......................................................................................................	28
7.9. Контроль радиального биения...................................................................	29
7.10. Контроль колебаний межосевого расстояния, колебаний измерительного межосевого расстояния на одном зубе................................................	30
7.11. Контроль накопленной погрешности шага............................................	31
7.12. Контроль профиля зуба............................................................................	31
7.13. Контроль линейных размеров..................................................................	33
Заключение.............................................................................................................	34
Список использованных источников...................................................................	35

Введение

В настоящее время машиностроение является крупнейшей составляющей экономики большинства развитых стран. В связи с чем, наравне с созданием и модернизацией изделий, обеспечение их взаимозаменяемости и взаимозаменяемости их составляющих является приоритетной задачей современных конструкторов и технологов.

Точность изделий современных машиностроительных производств помимо их взаимозаменяемости обуславливается величинами кинематических, силовых и динамических характеристик их использования, а также экономичностью их производства.

Современные реалии производства обязуют инженеров применять в опытно-конструкторской работе все существующие разработки в области программного и другого цифрового обеспечения, предназначенные для проектирования технологий и работ.

Рисунок 1 – Узел редуктора

В данном курсовом проекте необходимо произвести расчёт:

посадки с натягом двух зубчатых колёс (6-7) в блоке, нагруженным крутящим моментом;

переходной посадки неподвижного блока зубчатых колёс на валу (1-6);

размерной цепи А, определяющей зазор между торцом зубчатого блока и торцом ступени вала;

посадки подшипника (4), нагруженного радиальной силой;

регулировочное резьбового соединения (1-12);

выбрать средства контроля для зубчатой детали (6).

Заданный узел представляет собой часть горизонтального цилиндрического редуктора. Узел включает в себя вал, установленный на два подшипника в сварной корпус, и зубчатый блок, посаженный на вал и закреплённый от вращения на нём шпонкой. Осевое размещение блока осуществляется двумя дистанционными втулками, а фиксация – стопорной гайкой. Защита от протекания масла обеспечивается двумя прокладками между крышками и корпусом и сальником. Крышки прикреплены к корпусу болтами.

1. Расчёт посадки с натягом

Посадки с гарантированным натягом предназначены для неразъёмных соединений деталей, нагруженных осевыми силами и (или) моментами сил. При таких посадках величина охватываемой детали будет всегда больше величины охватывающей детали при любых допустимых исполнениях. Поле допуска второй будет всегда располагаться ниже поля допуска первой.

Таблица 1 – Обозначение заданных параметров и нагрузок
Наименование параметра и размерность	Обозначение в формулах	Числовое значение
Крутящий момент, Н*м	T	40
Диаметр соединения, мм	dН	60
Диаметр отверстия полого вала, мм	d1	45
Диаметр впадин зубчатого колеса, мм	d2	120
Длина соединения, мм	l	40
Способ сборки	Механическая
Материал наружной поверхности	Сталь 45

1. Минимальное давление на контактных поверхностях [1, 333 с., ф. 1.107]

			(1)
где:	f – коэффициент трения между деталями в соединении.

.

2. Максимальное допустимое давление на контактных поверхностях [1, 333 с., ф. 1.107]

			(2)
где:	σT – предел текучести.

;

.

3. Коэффициенты Ламе [1, 334 с., ф. 1.111]

Учитывают жёсткость конструкции вала и ступицы.

			(3)
где:	µ – коэффициент Пуассона.

;

.

4. Минимальный допустимый натяг [1, 334 с., ф. 1.110]

			(4)
где:	E – модуль упругости первого рода.

.

5. Максимальный функциональный натяг [1, 334 с., ф. 1.110]

(5)

.

6. Минимальный функциональный натяг [1, 335 с., ф. 1.112]

			(6)
где:	u – поправка, учитывающая шероховатость поверхностей (пятикратная сумма шероховатостей вала и отверстия);
	TN – диапазон величин функционального натяга.

.

7. Выбор посадки [2, пр. 3]

Минимальная соответствующая минимальному и максимальному натягам.

Допуск отверстия возьмём в системе отверстия по седьмому квалитету . Допуск вала возьмём в системе отверстия по шестому квалитету .

Рисунок 2 – Расположение полей допусков отверстия и вала при посадке с натягом

2. Расчёт переходной посадки

Переходные посадки предназначены для центрирования деталей в соединениях с креплением элементов шпонками, шлицевыми пазами и др. При таких посадках в соединении будет возникать или небольшой натяг, или небольшой зазор. Поле допуска охватываемой детали либо располагается внутри поля допуска охватывающей детали, либо пересекается с ним.

1. Максимально допустимый зазор посадки

Определить радиальное биение венца зубчатого колеса [3, т. 6].

;

.

2. Переходная посадка из числа допустимых [2, т. 7]

Рисунок 3 – Расположение полей допусков отверстия и вала при переходной посадке

, ;

, ;

, ;

, .

Взять посадку с наиболее близким зазором.

, , .

Так как максимальный табличный зазор больше максимального расчётного зазора, то определить вероятное предельное значение зазора. Оно должно быть меньше максимального расчётного зазора.

3. Средние значения вала и отверстия

;

.

4. Среднеквадратичное отклонение натягов и зазоров [1, 320 с., ф. 1.99]

			(7)
где:	TD – поле допуска отверстия;
	Td – поле допуска вала.

.

5. Значение интегральной функции вероятности среднего зазора [1, 12 с., т. 1.1]

			(8)
где:	Sср – средний зазор соединения.

.

6. Вероятность натяга и вероятность зазора [1, 320 с., ф. 1.101, ф. 1.103]

(9)

;

.

7. Диапазон рассеяния натягов и зазоров и их предельные вероятные значения

;

;

.

Максимальный вероятный зазор меньше максимального расчётного зазора.

8. Кривая вероятностей натягов и зазоров

Рисунок 4 – Распределение вероятностей получения натяга и зазора

3. Расчёт предельных калибров

Предельные калибры представляют собой мерительный инструмент, воспроизводящий проходной и (или) непроходной пределы геометрических параметров изделия. Предельные калибры определяют нахождение размера в пределах заданного допуска без нахождения его реальной величины.

1. Допуски и отклонения калибров [4, т. 1]

– отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для отверстия и вала относительно наименьшего предельного размера изделия;

– допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия и вала за границу поля допуска изделия;

– допуск на изготовление калибров для отверстия и вала.

2. Максимальные и минимальные размеры отверстия и вала

(10)

;

;

;

.

3. Исполнительные размеры калибра-пробки [4, т. 1]

Рисунок 5 – Схема расположения полей допусков калибра-пробки

(11)

.

(12)

.

(13)

.

Рисунок 6 – проходной и непроходной калибры-пробки

4. Исполнительные размеры калибра-скобы [4, т. 1]

Рисунок 7 – Схема расположения полей допусков калибра-скобы

(14)

;

(15)

;

(16)

.

Рисунок 8 – калибр-скоба

4. Расчёт размерной цепи

Размерная цепь представляет собой замкнутый контур из взаимосвязанных размеров, определяющих взаимное расположение поверхностей (или осей) одной или нескольких деталей. Размеры с допусками в цепи назначаются зависимыми друг от друга.

1. Увеличивающие и уменьшающие звенья размерной цепи

Звено – ширина колец подшипника – увеличивающее;

Звено – ширина установочного кольца – увеличивающее;

Звено – ширина блока зубчатых колёс – увеличивающее;

Звено – длина двух ступеней вала – уменьшающее;

Звено – замыкающее.

Рисунок 9 – Заданная размерная цепь

2. Среднее значение допусков размеров звеньев [9, 17 с., ф. 3.5, 20 с., т. 3.3]

Неизвестный размер звена A₄ находится в диапазоне 50…80 мм.

			(17)
где:	TA – известные допуски звеньев;
	i – единица допуска;
	k –количество звеньев с известными допусками;
	m – количество увеличивающих звеньев;
	n – количество уменьшающих звеньев.

.

3. Точность изготовления каждого звена цепи [10, 103 с., т. 45; 2]

Полученному среднему значению допусков размеров звеньев соответствуют 11, 10 квалитеты точности.

;

;

;

;

.

4. Звено цепи более высокой точности

;

;

.

;

;

.

Размер звена A₂ по 11 квалитету с допуском внутрь тела, размер звена A₄ по 11 квалитету, а размер звена A₃ по 10 квалитету с допуском внутрь тела.

5. Величина искомого размера [9, 16 с., ф. 3.2.]

(18)

;

;

.

6. Проверка полученного размера.

;

.

Рисунок 10 – Искомая размерная цепь

5. Расчёт посадки подшипника

Подшипники представляют собой сборочные узлы механизмов, предназначенные для подвижного соединения вала и корпуса изделия. Подшипником может устанавливаться вал в корпус, либо корпус на вал. При этом подвижным будет внутреннее кольцо или внешнее кольцо подшипника соответственно.

1. Выбор подшипника [11, т. 4, т. 5]

Подшипник 210 принадлежит лёгкой серии диаметров 2, узкой серии ширин 0:

Рисунок 11 – Основные размеры радиальных однорядных подшипников

;

;

;

;

– динамическая грузоподъёмность;

– статическая грузоподъёмность.

2. Интенсивность радиальной нагрузки [9, 283 с., ф. 4.25]

			(19)
где:	R – радиальная реакция опоры на подшипник;
	b – рабочая ширина посадочного места;
	kп – динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки (равен 1 при перегрузке до 150%, умеренных толчках и вибрации).

.

3. Требуемая посадка [9, с. 287, т. 4.92]

Выбранному подшипнику с циркуляционным нагружением внутреннего кольца и заданной интенсивностью радиальной нагрузки соответствует квалитет точности посадочного вала k6 и квалитет точности посадочного отверстия корпуса H7.

Рисунок 12 – Схема расположения полей допусков посадки подшипника

6. Расчёт резьбового соединения

Резьбовое соединение является наиболее распространённым видом соединения деталей, представляющее собой сопряжение двух винтовых поверхностей, образуемое путём ввинчивания одной в другую. Крепёжные резьбы бывают установочные (с крупным шагом), предназначенные для крепления изделий, и регулировочные, предназначенные для регулировки положения одного изделия относительно другого.

1. Номинальные наружные, средние и внутренние диаметры резьб [13, ф. 1-4]

			(20)
где:	H – высота исходного треугольника резьбы.

;

.

.

2. Допуски диаметров наружной и внутренней резьб [14, т. А1, А2]

Рисунок 13 – Схема расположения полей допусков посадки резьбовой

3. Предельные контуры соединения

Рисунок 14 – Предельные контуры резьбового соединения

7. Выбор контрольного комплекса для зубчатой детали

   1. Параметры шпоночного соединения [15, т. 2]

Рисунок 15 – размеры шпонки и шпоночных соединений

;

;

;

;

.

2. Основные размеры зубчатых колёс в блоке [16, т. 2]

– модуль зубчатых колёс.

			(21)
где:	d – делительный диаметр колеса;
	z – число зубьев зубчатого колеса.

;

.

			(22)
где:	da – диаметр вершин зубчатого колеса;
	df – диаметр впадин зубчатого колеса.

;

;

;

.

			(23)
где:	pd – шаг по делительной окружности.

;

.

3. Нормы кинематической точности

– допуск на радиальное биение зубчатого венца [3, т. 6];

– допуск на колебание измерительного межосевого расстояния за оборот зубчатого колеса [3, т. 6].

4. Нормы плавности работы

– предельные отклонения шага зацепления [3, т. 8];

– допуск на погрешность профиля зуба [3, т. 8].

5. Нормы полноты контакта зубьев

Относительные размеры суммарного пятна контакта для обоих колёс: по высоте зубьев – не менее 40%; по длине зубьев – не менее 50% [3, т. 12].

6. Нормы бокового зазора

– гарантированный боковой зазор [3, т. 13];

– наименьшее отклонение длины общей нормали для зубчатого колеса с внешними зубьями [3, т. 16, 17];

– допуск на среднюю длину общей нормали [3, т. 18];

– наибольшее отклонение средней длины общей нормали;

– длина общей нормали [10, 147 с., т. 66];

– наименьшее отклонение толщины зуба для зубчатых колес с внешними зубьями [3, т. 20];

– допуск на толщину зуба [3, т. 21];

Толщина зуба по постоянной хорде [16, т. 3]:

(24)

;

Высота зуба до постоянной хорды [16, т. 3]:

(25)

.