Оглавление
0. Введение.............................................................................................................	7
1. Расчет посадки с натягом..................................................................................	9
1.1. Минимальное давление на контактных поверхностях............................	9
1.2. Максимальное допустимое давление на контактных поверхностях.....	9
1.3. Коэффициенты Ламе..................................................................................	10
1.4. Минимальный допустимый натяг.............................................................	10
1.5. Максимальный функциональный натяг...................................................	10
1.6. Минимальный функциональный натяг.....................................................	10
1.7. Выбор посадки............................................................................................	11
2. Расчет переходной посадки..............................................................................	11
2.1. Максимально допустимый зазор посадки................................................	11
2.2. Переходная посадка из числа допустимых..............................................	12
2.3. Средние значения вала и отверстия..........................................................	12
2.4. Среднеквадратичное отклонение натягов и зазоров...............................	13
2.5. Значение интегральной функции вероятности среднего зазора............	13
2.6. Вероятность натяга и вероятность зазора................................................	13
2.7. Диапазон рассеяния натягов и зазоров и их предельные вероятные значения..................................................................................................................	13
2.8. Кривая вероятностей натягов и зазоров...................................................	14
3. Расчет предельных калибров............................................................................	14
3.1. Допуски и отклонения калибров...............................................................	14
3.2. Максимальные и минимальные размеры отверстия и вала....................	15
3.3. Исполнительные размеры калибра-пробки..............................................	15
3.4. Исполнительные размеры калибра-скобы................................................	16
4. Расчёт размерной цепи......................................................................................	17
4.1. Увеличивающие и уменьшающие звенья размерной цепи.....................	17
4.2. Среднее значение допусков размеров звеньев.........................................	18
4.3. Точность изготовления каждого звена цепи............................................	18
4.4. Звенья цепи более высокой точности.......................................................	19
4.5. Величина искомого размера......................................................................	19
4.6. Проверка полученного размера.................................................................	19
5. Расчет посадки подшипника.............................................................................	20
5.1. Выбор подшипника.....................................................................................	20
5.2. Интенсивность радиальной нагрузки.......................................................	20
5.3. Требуемая посадка......................................................................................	21
6. Расчёт шлицевого соединения..........................................................................	21
6.1. Определение основных размеров..............................................................	22
6.2. Допуски размеров соединения..................................................................	23
6.3. Предельные контуры соединения.............................................................	23
7. Выбор контрольного комплекса для зубчатой детали...................................	24
7.1. Основные размеры зубчатых колёс в блоке.............................................	24
7.2. Нормы кинематической точности.............................................................	25
7.3. Нормы плавности работы...........................................................................	25
7.4. Нормы полноты контакта зубьев...............................................................	25
7.5. Нормы бокового зазора..............................................................................	25
7.6. Контроль длины общей нормали...............................................................	26
7.7. Контроль радиального биения...................................................................	27
7.8. Контроль толщины зуба по постоянной хорде и высоты зуба до постоянной хорды......................................................................................................	28
7.9. Контроль колебаний межосевого расстояния, колебаний измерительного межосевого расстояния на одном зубе................................................	29
7.10. Контроль накопленной погрешности шага............................................	29
7.11. Контроль профиля зуба............................................................................	30
7.12. Контроль линейных размеров..................................................................	31
Заключение.............................................................................................................	32
Список использованных источников...................................................................	33

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.

Заданный узел представляет собой часть цилиндрического редуктора. Узел включает в себя вал, установленный на два подшипника в корпус, с неподвижным зубчатым колесом, фиксируемом шпонкой, подвижным зубчатым колесом, фиксируемым зубчатой муфтой, перемещаемой по шлицевому участку вала, и вал-шестерню с запрессованным на него зубчатым колесом. Защита от протекания масла обеспечивается двумя прокладками между крышками и корпусом. Крышки прикреплены к корпусу винтами.

В данном курсовом проекте необходимо произвести расчёт:

посадки с натягом зубчатого колёса на вал (8-12), нагруженного крутящим моментом;

переходной посадки неподвижного зубчатого колёса на валу (5-6);

размерной цепи А, определяющей зазор между крышкой подшипника и подшипником;

Рисунок 1 – Узел редуктора

предельных калибров;

посадки подшипника качения (1), нагруженного радиальной силой;

шлицевого соединения (5-13);

выбрать средства контроля для зубчатой детали (15).

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	Числовое значение
Крутящий момент, Н*м	T	250
Диаметр соединения, мм	dН	50
Диаметр отверстия полого вала, мм	d1	0
Диаметр впадин зубчатого колеса, мм	d2	60
Длина соединения, мм	l	70
Способ сборки	Механическая
Материал детали 8	Сталь 45
Материал детали 12	СЧ12

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]

			(3)
где:	µ – коэффициент Пуассона.

;

.

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

			(4)
где:	E – модуль Юнга.

.

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 шестому квалитету . Допуск вала в системе отверстия по пятому 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. 2]

– 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 – увеличивающее;

Звено – уменьшающее;

Звено – уменьшающее;

Звено – уменьшающее;

Звено – увеличивающее;

Звено – замыкающее.

Рисунок 9 – Заданная размерная цепь

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

			(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 12, 11 квалитеты точности.

;

;

;

;

;

.

4. Звенья цепи более высокой точности

;

;

;

.

.

Размер звена A₂ по 11 квалитету с допуском внутрь тела, размер звена A₄ и A₅ по 12 квалитету симметрично и внутрь тела соответственно.

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. 6]

Подшипник 306 принадлежит средней серии диаметров 3, узкой серии ширин 0:

;

;

;

;

– динамическая грузоподъёмность;

– статическая грузоподъёмность.

Рисунок 11 – Основные размеры радиальных однорядных подшипников

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 шлицевого 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. Определение основных размеров [13, т. 2]

Шлицевое соединение 6*16*20 принадлежит средней серии. Центрирование осуществляется по наружному диаметру.

Рисунок 13 – Основные размеры шлицевого соединения

;

;

;

;

;

;

.

2. Допуски размеров соединения [13, т. 5, 7]

Рисунок 14 – Допуски шлицевого соединения

3. Предельные контуры соединения

Рисунок 15 – Предельные контуры шлицевого соединения

7. Выбор контрольного комплекса для зубчатой детали

   1. Основные размеры зубчатых колёс в блоке [14, т. 2]

– модуль зубчатого колёса.

– модуль зубчатой муфты.

			(20)
где:	d – делительный диаметр колеса;
	z – число зубьев зубчатого колеса.

;

.

			(21)
где:	da – диаметр вершин зубчатого колеса;
	df – диаметр впадин зубчатого колеса.

;

;

;

.

			(22)
где:	pd – шаг по делительной окружности.

;

.

2. 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].

3. Нормы плавности работы

– колебания измерительного межосевого расстояния [3, т. 8];

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

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

4. 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].

5. 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 [14, т. 3]:

(23)

;

Высота зуба до постоянной хорды [14, т. 3]:

(24)

.