- •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
13.2.4. Виды сопряжений зубьев колес в передаче
Для устранения возможного заклинивания при нагреве передачи, обеспечения условий протекания смазочного материала и ограничения мертвого хода при реверсировании отсчетных и делительных реальных передач они должны иметь боковой зазор jn (между нерабочими профилями зубьев сопряженных колес). Этот зазор необходим также для компенсации погрешностей изготовления и монтажа передачи и для устранения удара по нерабочим профилям, который может быть вызван разрывом контакта рабочих профилей вследствие динамических явлений. Такая передача является однопрофильной (контакт зубьев колес происходит по одним рабочим профилям). Только передача, изготовленная точно по номинальным параметрам (теоретическая зубчатая передача), является беззазорной двухпрофильной (контакт зубьев колес происходит одновременно по правым и левым боковым профилям) и имеет постоянное передаточное отношение
i = z1/z2 = ω2/ω1, (13.8)
где z1, z2 – число зубьев колес, ω1, ω2 – угловые скорости колес. Боковой зазор определяют в сечении, перпендикулярном к направлению зубьев, в плоскости, касательной к основным цилиндрам (рис. 13.12).
Система допусков на зубчатые передачи устанавливает гарантированный боковой зазор jn min, которым является наименьший предписанный боковой зазор, не зависящий от степени точности колес и передачи. Известно, что далеко не всегда точная передача должна иметь малые зазоры. Например, наиболее точные передачи скоростных редукторов турбин изготовляют с весьма большими боковыми зазорами, что необходимо для компенсации температурных деформаций, деформации колес от центробежных сил и для свободного протекания смазочного материала.
Рис. 13.12. Боковой зазор jn Рис. 13.13. Виды сопряжений и допуски
в передаче на боковой зазор
Для удовлетворения требований различных отраслей промышленности, независимо от степени точности изготовления колес передачи, предусмотрено шесть видов сопряжений, определяющих различные значения jn min (рис. 13.13). Каждому виду сопряжения соответствует определенный вид допуска (см. табл. 13.1).
Таблица 13.1
Виды сопряжений и соответствующие им виды допусков
на боковой зазор и классы отклонений на межосевое расстояние
Виды сопряжений с зазором |
Обозначение вида сопряжений |
Для степеней точности по нормам плавности |
Виды допусков на боковой зазор |
Классы отклонений на межосевое расстояние |
|
|
|
|
I |
нулевым |
H |
3 – 7 |
h |
II |
весьма малым |
E |
3 – 7 |
h |
II |
малым |
D |
3 – 8 |
d |
III |
уменьшенным |
C |
3 – 9 |
c |
IV |
нормальным |
B |
3 – 11 |
b |
V |
увеличенным |
A |
3 - 12 |
a |
VI |
|
|
|
z, y, x |
|
Рис. 13.14. Исходный контур: 1 – номинальное положение;
2 – действительное положение
Установлено шесть классов отклонений межосевого расстояния, обозначаемых в порядке убывания точности римскими цифрами от I до VI (табл. 13.1). Гарантированный боковой зазор в каждом сопряжении обеспечивается при соблюдении предусмотренных классов отклонений межосевого расстояния. Соответствие видов сопряжений и указанных классов допускается изменять.
На боковой зазор установлен допуск Tjn, определяемый разностью между наибольшим и наименьшим зазорами. По мере увеличения бокового зазора увеличивается допуск Tjn. Установлено восемь видов допуска Tjn на боковой зазор: х, у, z, а, b, с, d, h (табл. 13.1). Боковой зазор jnmin, необходимый для компенсации температурных деформаций и размещения смазочного материала, определяют по формуле
jn min = V + aw (α1 Δt1 – α2 Δt2)2 sin α,
где V - толщина слоя смазочного материала между зубьями; aw - межосевое расстояние; α1 и α2 - температурные коэффициенты линейного расширения материала колес и корпуса; Δt1 и Δt2 - отклонение температур колеса и корпуса от 20о; α - угол профиля исходного контура.
Деформацию от нагрева определяют по нормали к профилям. Боковой зазор, обеспечивающий нормальные условия смазки, ориентировочно принимают в пределах от 0,01mn (для тихоходных кинематических передач) до 0,03тп (для высокоскоростных передач).
Боковой зазор обеспечивают путем радиального смещения исходного контура рейки (зуборезного инструмента) от его номинального положения в тело колеса. Под номинальным положением исходного контура понимают положение исходного контура на зубчатом колесе, лишенном погрешностей, при котором номинальная толщина зуба соответствует плотному двухпрофильному зацеплению.
Дополнительное смещение исходного контура ЕНr от его номинального положения в тело зубчатого колеса осуществляют для обеспечения в передаче гарантированного бокового зазора. Наименьшее дополнительное смещение исходного контура назначают в зависимости от степени точности по нормам плавности и вида сопряжения и обозначают: для зубчатых колес с внешними зубьями -ЕНs, для колес с внутренними зубьями через + ЕНs. Допуск ТН на дополнительное смещение исходного контура установлен в зависимости от допуска на радиальное биение Fr и вида сопряжения, причем для всех видов сопряжения Тн > Fr.
В табл. 13.2 приведены показатели, определяющие гарантированный боковой зазор, допуски и отклонения по нормам бокового зазора.
Таблица 13.2
Показатели бокового зазора
Контролируемый объект |
Показатель |
Допуск и отклонение | ||
Наименование |
Обозначение |
Наименование |
Обозначение | |
Передача с нерегулируемым расположением осей |
Отклонение межосевого расстояния |
far |
Предельное отклонение межосевого расстояния |
± fa |
Передача с регулируемым расположением осей |
Наименьший боковой зазор |
jn min |
Допуск бокового зазора |
Tjn |
Зубчатые колеса |
Наименьшее дополнительное смещение исходного контура |
EHs |
Допуск на смещение исходного контура |
TH |
Наименьшее отклонение средней длины общей нормали |
EWms |
Допуск на среднюю длину общей нормали |
Twm | |
Наименьшее отклонение длины общей нормали |
EWs |
Допуск на длину общей нормали |
Tw | |
Наименьшее отклонение толщины зуба |
Ecs |
Допуск на толщину зуба |
Tc | |
Верхнее отклонение измерительного межосевого расстояния |
Ea"s |
Нижнее отклонение измерительного межосевого расстояния |
Ea"i |
Среднюю длину общей нормали определяют по формуле
Wm = (W1 + W2 + + Wz)/z ,
где W1, W2, Wz – действительные длины общей нормали; z – число зубьев.
Общий боковой зазор должен состоять из гарантированного бокового зазора jn min и зазора Кj, компенсирующего погрешности изготовления зубчатых колес и монтажа передачи и уменьшающего боковой зазор:
jn min + Кj = 2(EHs1 + EHs2)sin.
Зазор Кj отсчитывают по нормали к зубьям.
Необходимое наименьшее смещение исходного контура на обоих зубчатых колесах:
EHs1 + EHs2 = 0,5( jn min + Кj)/ sin.
Зазор Кj предназначен для компенсации ряда погрешностей изготовления зубчатых колес и монтажа передачи и определяется по формуле
.
Наибольший боковой зазор, получаемый между зубьями в передаче, не ограничен стандартом. Он представляет собой замыкающее звено сборочной размерной цепи, в которой составляющими размерами, ограниченными допусками, являются межосевое расстояние и смещение исходных контуров при нарезании обоих колес и др. Поэтому наибольший зазор не может превышать значения, получаемого при наиболее неблагоприятном сочетании отклонений составляющих размеров:
jn max = jn min + 2(TH1 + TH2 + 2fa)sin.