Выбор и обоснование номинальных линейных размеров
2.1 Задание
Исходя из заданных условий, выбрать и обосновать все номинальные линейные размеры.
2.2. Методические указания
Размеры детали во многом определяют ее функциональность. Изготовление детали с размерами "на глаз" не гарантирует ни ее собираемость с другими деталями, ни ее правильную работу. Поэтому первичными для обеспечении взаимозаменяемости являются размеры, то есть числовые значения линейной величины в выбранных единицах измерения (ГОСТ 25346-89), точность изготовления которых должна обеспечить степень соответствия размеров реальной детали с проектной, заданной конструктором посредством чертежа и технических требований
При выборе и назначении линейных размеров следует руководствоваться ГОСТ 6636-69 «Нормальные линейные размеры», отдавая предпочтение ряду Ra5, затем Ra10, Ra20 и Ra40. В Приложении 2.1 приведены числовые значения нормальных линейных размеров
2.3. Пример назначения номинальных линейных размеров
На рисунке 2.1 приведен эскиз фрагмента чертежа узла
Рисунок 2.1 Эскиз фрагмента чертежа узла
Исходными данными при выполнении курсовой работы являются:
Подшипник качения - условное обозначение подшипника качения - 411 ГОСТ 8338-75; интенсивность нагружения подшипника (Р/С) – 0,18; и соответствующий ей режим работы – тяжелый (Т)
Зубчатое соединение: модуль (m); числа зубьев Z1 и Z2 (зубчатое колесо сопрягаемое с колесом 1); вид передачи (реверсивная или нереверсивная); назначение передачи (силовая, кинематическая).
Заданный узел является редуктором, предназначенным для изменения угловых скоростей и крутящих моментов, в котором используется прямозубая цилиндрическая передача
На валу 1 располагаются зубчатые колеса 2 и 3. Для передачи крутящего момента применяются призматические шпонки и шлицы.
Выбор и назначение номинальных линейных размеров начнем с размеров подшипника качения, который своей внутренней поверхностью сопрягается с валом, а наружной – с отверстием корпусной детали и, которые указаны в номере подшипника качения - подшипник 411 ГОСТ 8338-75.
Основные размеры подшипника определяем по ГОСТ 8338-75: внутреннее кольцо подшипника dп = 55 мм (отверстие) определяет и диаметр сопрягаемого с ним вала d, наружное кольцо подшипника Dп = 140 мм (вал) определяет и диаметр сопрягаемого с ним отверстия D = 140 мм; ширина колец В=33 мм.
Выберем и назначим все диаметральные размеры ступенчатого вала. При назначении диаметральных размеров исходим из неизменности формы вала, приведенного на рис.2.1.
Посадочный диаметр под зубчатое колесо 3 назначаем по ряду Ra40 - do = 60 мм.
Получившийся заплечик равный 2,5 мм достаточен для распора втулкой зубчатого колеса и подшипников качения т.е. предотвращения их взаимного осевого смещения.
Заплечик вала со стороны шлицевого вала должен быть на 1,5-3 мм больше наружного диаметра прямобочного шлицевого вала: выбираем прямобочный шлицевый вал, у которого наружный диаметр равен 50 мм. Таким образом, величина заплечика равна 2,5 мм. (шлицевое соединение средней серии ГОСТ 1139–80 ZdD=84650).
В свою очередь наружный диаметр резьбы должен быть меньше внутреннего диаметра шлицевого вала более чем на 0,5 мм, чтобы обеспечить свободный выход инструмента при обработке шлицевого вала. Выбираем метрическую резьбу М42, у которой наружный диаметр равен 42 мм, а, следовательно, заплечик равен 2 мм, что вполне достаточно для выхода инструмента и упора шайбы.
Выберем и назначим линейные размеры распорных втулок. Внутренний диаметр втулки равен диаметру внутреннего кольца подшипника качения, т.е. 55 мм. Наружный диаметр втулки в месте касания ее с подшипником качения определяется по ГОСТ 20226-82 «Подшипники качения. Заплечики для установки подшипников качения», в котором рекомендовано для подшипника 411 ГОСТ8338-75 принять наружный диаметр втулки в пределах da = 68…71 мм. Назначаем наружный диаметр распорной втулки равным 71 мм (Ra20).
Расстояние между стенкой корпуса и зубчатым колесом, а, следовательно, и длина распорной втулки, должны выбираться из конструкции узла и условий сборки. При радиальной сборке вал собирается вне редуктора и уже собранным помещается в редуктор. В этом случае, если нет других ограничений, расстояние может быть быть и 5 мм. Но, если осуществляется осевая сборка, то расстояние между стенкой редуктора и зубчатым колесом должно быть увеличено, чтобы поместить пальцы руки, которые бы удерживали зубчатое колесо при сборке. Это примерно 20…30 мм на сторону. Если же зубчатое колесо небольших размеров, то его можно охватить сверху. В этом случае расстояние между зубчатым колесом и стенкой редуктора может быть равной 5 мм и более на одну сторону. Для нашего примера считаем, что сборка осевая, зубчатое колесо относительно тяжелое, для размещения пальцев при сборке необходимо расстояние между стенкой и зубчатым колесом не менее 20 мм назначаем размер втулки равный 25 мм (Ra10).
Длина меньшего уступа должна быть на 0,5…2 мм больше суммы длины втулки и ширины подшипника качения, т.е. 58 мм, чтобы обеспечить надежный распор между подшипником качения и зубчатым колесом. Назначаем ее равной 60 мм (Ra40).
Длина большего уступа складывается из длины втулки (25 мм), ширины подшипника качения (33 мм), зазора для компенсации температурных деформаций (1,0…1,5 мм), высоты подшипниковой крышки (23 мм, ГОСТ 11641-73), толщины шайбы (2,5 мм – ГОСТ 11371-78), высоты головки болта (12 мм – ГОСТ 5915-70), расстояния между болтом и зубчатым колесом (5…8 мм). Назначаем длину большей ступени равной 100 мм (Ra40).
Длина уступа, на котором нарезана резьба, складывается из толщины шайбы, и высот двух гаек и некоторого запаса в 3…5 мм. Назначаем длину уступа с резьбой равной 25 мм (Ra10).
Ширину венца зубчатого колеса 2 назначим равной 60 мм (Ra40)., определив из условия: L = (1,0…1,2)d, где d – диаметр вала, сопрягаемый с зубчатым колесом 2. Для уверенного прижима зубчатого колеса 2 и шайбы делаем длину уступа, где нарезана резьба, на 1…2 мм меньше ширины венца зубчатого колеса 2. Назначаем длину уступа равным 58 мм (Ra40).
Ширину венца зубчатого колеса 3 назначим равной 71 мм (Ra20), определив из условия: L = (1,0…1,2)d, где d – диаметр вала, сопрягаемый с зубчатым колесом 3.
Ширину вала под зубчатым колесом 3 назначим, равной 68 мм (Ra40)., чтобы обеспечить надежный распор от осевых перемещений зубчатого колеса 3.
В месте установки уплотнения, на выходном конце вала, принимаем диаметр вала равным d = 55 мм. В качестве уплотнения, полагая скорость вала до 5 м/с, принимаем сальниковое войлочное кольцо из тонкошерстного войлока по ГОСТ 11641–73. Торцевую крышку принимаем по ГОСТ 18511–73.
На рис.2.2 приведен эскиз узла с размерными цепочками, которые дают возможность, при выполнении рабочего чертежа вала, назначить все линейные и диаметральные размеры. На рис. 2.3 приведен эскиз вала с назначенными линейными, в том числе и диаметральными, размерами.