
- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Введение
- •1. Основные понятия в области взаимозаменяемости
- •1.1. Краткие сведения из истории взаимозаменяемости
- •1.2. Определение и виды взаимозаменяемости
- •1.3. Классификация отклонений геометрических параметров
- •1.4. Понятие точности и погрешности
- •Контрольные вопросы и задания
- •2. Взаимозаменяемость гладких цилиндрических соединений
- •2.1. Размеры и отклонения
- •2.1.1. Номинальные и действительные размеры
- •2.1.2. Предельные размеры
- •2.1.3. Предельные отклонения
- •2.1.4. Понятие допуска и поля допуска
- •2.2. Соединения и посадки
- •2.2.1. Виды соединений и посадок
- •2.2.2. Посадки с зазором
- •2.2.3. Посадки с натягом
- •2.2.4. Переходные посадки
- •2.2.5. Системы образования посадок
- •Контрольные вопросы и задания
- •3. Единая система допусков и посадок
- •3.1. Значение единой системы допусков и посадок
- •3.2. Основные принципы построения единой системы допусков и посадок
- •3.2.1. Температурный режим
- •3.2.2. Квалитеты точности
- •3.2.3. Единица допуска
- •3.2.4. Интервалы размеров
- •3.2.5. Основные отклонения
- •3.2.6. Образование полей допусков
- •3.2.7. Система отверстия и система вала с тремя видами посадок
- •3.3. Обозначение полей допусков, предельных отклонений и посадок на чертежах
- •3.4. Предельные отклонения линейных и угловых размеров с неуказанными допусками
- •Контрольные вопросы и задания
- •4. Выбор и расчет посадок
- •4.1. Выбор посадок
- •4.2. Расчет посадок с зазором
- •4.3. Переходные посадки
- •4.4. Посадки с натягом
- •Контрольные вопросы и задания
- •5. Нормирование точности подшипникОв качения
- •5.1. Классы точности подшипников качения
- •5.2. Допуски и посадки подшипников качения
- •5.3. Выбор посадок подшипников качения
- •5.4. Отклонения формы и шероховатость посадочных поверхностей под подшипники качения
- •Контрольные вопросы и задания
- •6. Размерные цепи
- •6.1. Классификация размерных цепей. Основные термины и определения
- •6.2. Задачи, решаемые с помощью размерных цепей
- •6.3. Методы расчета размерных цепей
- •6.4. Метод расчета размерных цепей, обеспечивающий полную взаимозаменяемость
- •6.4.1. Обратная задача
- •6.4.2. Прямая задача
- •6.5. Теоретико-вероятностный метод расчета размерных цепей
- •6.6. Метод групповой взаимозаменяемости. Селективная сборка
- •6.7. Метод регулирования и пригонки
- •7. Допуски формы и расположения поверхностей
- •7.1. Влияние отклонений формы и расположения
- •Поверхностей на качество изделий
- •7.2. Отклонения и допуски формы
- •7.2.1. Отклонения формы цилиндрических поверхностей
- •7.4. Отклонение формы цилиндрических поверхностей
- •7.2.2. Отклонение формы плоских поверхностей
- •7.3. Отклонения расположения поверхностей
- •7.4. Суммарные отклонения и допуски формы и расположения поверхностей
- •7.5. Зависимый и независимый допуски расположения
- •7.6. Правила определения баз
- •7 З и.7. Обозначение допусков формы и расположения поверхностей на чертежах
- •7.8. Обозначение баз
- •Контрольные вопросы и задания
- •8. Шероховатость поверхности
- •8.1. Шероховатость поверхности и ее влияние на работу деталей машин
- •8.2. Параметры шероховатости
- •Практически удобнее пользоваться следующей формулой
- •8.3. Нормирование параметров шероховатости поверхности
- •8.4. Обозначение шероховатости на чертежах
- •Контрольные вопросы и задания
- •9. Нормирование точности угловых размеров и конических соединений
- •9.1. Допуски угловых размеров
- •9.2. Система допусков и посадок для конических соединений
- •Контрольные вопросы и задания
- •10. Нормирование точности шпоночных соединений
- •10.1. Основные параметры соединений с призматическими шпонками
- •Контрольные вопросы и задания
- •11. Нормирование точности шлицевых соединений
- •11.1. Соединения шлицевые прямобочные
- •11.2. Шлицевые эвольвентные соединения
- •Контрольные вопросы и задания
- •12. Нормирование точности
- •12.1. Классификация резьб и эксплуатационные требования к резьбовым соединениям
- •12.2. Основные параметры резьбового соединения
- •12.3. Общие принципы обеспечения взаимозаменяемости цилиндрических резьб
- •12.3.1. Предельные контуры резьбы
- •12.3.2. Погрешности шага и угла профиля резьбы и их диаметральная компенсация
- •12.3.3. Приведенный средний диаметр резьбы
- •12.3.4. Суммарный допуск среднего диаметра резьбы
- •Условия годности резьбы:
- •12.4. Система допусков и посадок метрических резьб
- •12.4.1. Посадки с зазором
- •12.4.2. Посадки с натягом
- •12.4.3. Переходные посадки
- •12.5. Стандартные резьбы общего и специального назначения
- •Контрольные вопросы и задания
- •13. Нормирование точности Зубчатых колес и передач
- •13.1. Основные эксплуатационные
- •И точностные требования к зубчатым передачам
- •13.2. Система допусков для цилиндрических зубчатых передач
- •13.2.1. Кинематическая точность передачи
- •13.2.2. Плавность работы передачи
- •13.2.3. Контакт зубьев в передаче
- •13.2.4. Виды сопряжений зубьев колес в передаче
- •13.2.5. Обозначение точности колес и передач
- •13.2.6. Выбор степени точности и контролируемых параметров зубчатых передач
- •13.3. Допуски зубчатых конических и гипоидных передач
- •13.4. Допуски червячных цилиндрических передач
- •Контрольные вопросы и задания
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
1.3. Классификация отклонений геометрических параметров
Форма любой детали может быть представлена в виде сочетаний различных элементов: поверхностей, линий и точек.
Размером элемента является численное значение линейной величины (диаметра, длины, ширины и т. д.) в выбранных единицах измерения.
При изготовлении детали получают действительный размер dд элемента, установленный измерением с допустимой погрешностью.
На чертеже детали указывается номинальный размер dн, относительно которого определяют отклонения, получаемый конструктором на основе прочностного расчета (или по другим соображениям) и выбранный по номинальному ряду (ГОСТ 6636).
Различают номинальные (идеальные) поверхности, формы которых заданы на чертеже, и реальные (действительные) поверхности, полученные с погрешностями при обработке или видоизмененные при эксплуатации.
Под профилем понимают линию пересечения поверхности с плоскостью или заданной поверхностью.
При определении погрешности формы или нормирования отклонений формы используется принцип прилегающих профилей, прямых и поверхностей. Например, прилегающая окружность – это окружность минимального диаметра, описания вокруг реального профиля наружной поверхности вращения.
Для определения номинального расположения поверхностей детали используют номинальные, а для определения реального расположения поверхностей – действительные линейные и угловые размеры между ними.
Реальная поверхность всегда отличается от номинальной поверхности (рис. 1.1). Для нормирования поверхности и в последующем для ее оценки нужны количественные показатели, которые можно сгруппировать и задать им стандартные значения. Поэтому было принято решение сложную поверхность оценивать отдельными составляющими по укрупненной классификации:
1. Δd – отклонение размера, которое находится как алгебраическая разность между действительным dд и номинальным dн размерами;
2. Δр – отклонение расположения поверхностей (смещение e осей реального и номинального цилиндров);
3. Δф – отклонение формы поверхности (например, в поперечном сечении, отклонение круглости - наибольшее расстояние от точки реального профиля до прилегающей окружности);
4. Δв – волнистость поверхности;
5. Δш – шероховатость поверхности.
Рис. 1.1. Отклонения геометрических параметров различных порядков
На практике бывает сложно отличить волнистость от отклонения формы или шероховатости. Поэтому принято оценивать по отношению длины волны S к ее высоте W (рис.1.2).
Рис.1.2. Схема погрешности поверхности детали
Если погрешность длинноволновая, т. е. отношение S/W >`1000, то ее относят к погрешности формы; микронеровности с отношением S/W<50 характеризует шероховатость поверхности, а при 50<S/W<1000 погрешность относится к волнистости.
1.4. Понятие точности и погрешности
Точность изделий машиностроения является важнейшей характеристикой их качества. Недостаточная точность изготовления современных машин не позволяет им функционировать при больших скоростях и удельных нагрузках, вызывающих вибрации и их разрушение.
Точность – комплексное понятие, характеризующее как геометрические параметры машин и их элементов, так и единообразие различных свойств изготовляемых изделий, например упругости, электропроводности и др. Точность характеризует также единообразие показателей назначения (технико-эксплуатационных показателей) машин: напора, производительности, установленной мощности и др. Эти показатели тем точнее, чем ýже поле их разброса.
Точность изделий машиностроения – это степень соответствия действительных параметров изделий их заранее установленным значениям.
Под точностью деталей понимают степень приближения детали к геометрически правильному прототипу, изображенному на чертеже и описанному техническими требованиями.
Различают конструкторскую, технологическую и эксплуатационную точность.
При проектировании машин рассматривают конструкторскую точность. При этом определяют погрешности, заложенные в рабочем принципе машин, и их влияние на стоимость и качество функционирования машины. Эти погрешности можно устранить, выбрать другой принцип с допустимой погрешностью или уменьшить путем улучшения данного рабочего принципа.
На технологическую точность в производстве изделий можно воздействовать тремя способами:
- устранить причины погрешностей, но это будет сопровождаться большими производственными затратами;
- компенсировать погрешности путем ужесточения точности, например, введением конструкции с кратчайшей размерной цепью;
- учесть погрешности, так чтобы они не превышали допустимых значений, если их устранение связано с большими затратами.
На эксплуатационную точность с течением времени влияет износ (механический, коррозионный, эрозионный).
Повышение точности деталей и узлов увеличивает долговечность и надежность эксплуатации механизмов и машин.
При изготовлении изделий невозможно получить идеальную точность, т. е. невозможно добиться того, чтобы погрешность была равна нулю. Погрешности параметров не только не неизбежны, но и допустимы в определенных пределах.
Погрешность – это отличие геометрических параметров реальной детали от заданных параметров на чертеже.
Погрешности, которые возникают при изготовлении и влияют на точность изделия:
- погрешность настройки и класс точности станка;
- погрешность обрабатывающего инструмента и приспособления;
- износ обрабатывающего инструмента;
- упругие деформации в системе СПИД (станок – приспособление – инструмент – деталь);
- температурные деформации в системе СПИД;
- погрешности, зависящие от выбранной технологической схемы и режимов обработки;
- погрешности измерения, которые включают погрешность измерительных средств;
- неоднородность размеров, жесткости материала и другие погрешности заготовок.
Как при изготовлении, так и при измерении возникают две категории погрешностей: систематические и случайные. Систематические погрешности бывают постоянные и переменные.
Систематические постоянные погрешности – это погрешности, которые имеют постоянное числовое значение, вызванное воздействием факторов, сохраняющих постоянное значение в процессе обработки партии деталей. Например, погрешность из-за неправильной настройки станка.
Систематические переменные погрешности – это погрешности, которые изменяются (знакопеременные) по ходу технологического процесса. Например, погрешность от износа инструмента, деформации в системе СПИД и др.
Случайные погрешности имеют для отдельных деталей партии различные значения. Определить заранее момент появления того или иного значения случайных погрешностей не представляется возможным.
Если систематические погрешности могут быть выявлены и в ряде случаев устранены в процессе подготовки производства или изготовления, то выявление случайных погрешностей требует специального изучения средств и условий изготовления деталей на основе методов математической статистики, а полное их исключение невозможно.
Обеспечить заданную точность – значит изготовить детали и собрать механизм так, чтобы погрешности геометрических и других параметров находились в установленных пределах.
Разработка чертежей и технических условий с указанием нормированной точности параметров деталей, сборочных единиц и изделий является первой составной частью принципа взаимозаменяемости, выполняемой в процессе разработки.