Практическая работа № 2

ТЕМА: Расчет соединения с натягом. Разработка конструкции соединения с натягом.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: научиться рассчитывать и конструировать соединения с натягом, собираемые запрессовкой (рис.1)

Задание: Подобрать посадку, обеспечивающую соединение зубчатого колеса с валом (шпонку не учитывать) при условии, что соединение нагружено вращающим моментом М и осевой силой F.

Задание по вариантам приведены в таблице 4.

Данные для расчета:

Вращающий момент	М, Нм
Осевая сила	F, Н
Диаметр посадочной поверхности	D, мм
Диаметр ступицы	d1, мм
Посадочная длина	ℓ, мм
Материал зубчатого колеса и вала	- сталь 45
Коэффициент запаса сцепления	К = 2,5
Коэффициент трения	= 0,08

Порядок выполнение работы

1. Принимаем для материалов сопрягаемых деталей (сталь 45) по таблице 1:

а) модули упругости;

Е₁ = Е₂, Н/мм².

б) коэффициенты Пуассона;

μ₁ = μ₂.

2. Определяем контактное давление в соединении:

, Н/мм²;

где F, Н;

М, Нмм;

d и ℓ, мм.

3. Определяем расчетный натяг:

, мм;

где С₁ и С₂ – коэффициенты;

С₁ = 1 – μ₁.

µ₂

Полученный результат расчетного натяга переводим в мкм.

4. Принимаем среднее арифметическое отклонение из ряда:

2,5; 1,6; 1,25; 0,8; 0,63; 0,4 (мкм)

, мкм;

, мкм.

5. Находим поправку, определяющую обмятие микронеровностей:

U = 5,5 , мкм.

6. Минимальный требуемый натяг, необходимый для восприятия и передачи внешних нагрузок:

, мкм.

7. Максимальный допустимый натяг соединения, гарантирующий прочность охватывающей детали:

, мкм;

где – максимальное контактное давление, Н/мм²;

q – контактное давление, Н/мм²;

δ_р и U, мкм.

, Н/мм²;

где – предел текучести Н/мм²;

Принять по таблице 1 для стали 45

, Н/мм².

8. Для полученных значений [N]_min, мкм и [N]_max, мкм подбираем посадку с натягом по таблицам 2 и 3.

Рекомендуемые посадки:

9. Для выбранной посадки проверяем условия:

N_min > [N]_min;

N_max < [N]_max;

где N_min и N_max вероятные натяги, которые определяются с учетом рассеивания размеров отверстия и вала.

9.1 Допуски размеров:

а) отверстия;

Т_D = ES – EJ, мкм;

где ES – верхнее отклонение размера отверстия, мкм;

EJ – нижнее отклонение размера отверстия, мкм.

б) вала;

= es – ei, мкм;

где es – верхнее отклонение размера вала, мкм;

ei – нижнее отклонение размера вала мкм.

9.2 Среднее отклонение размеров:

а) отверстия;

Е_m = 0,5 (ES + EJ), мкм.

б) вала;

Е_m = 0,5 (ES + EJ), мкм;

отверстия − Е_m = 0,5 (ES + EJ), мкм;

вала − e_m = 0,5 (es + ei), мкм.

9.3 Средний натяг посадки:

N_m = e_m – E_m, мкм.

9.4 Рассеивание натяга

Т_Σ = , мкм.

9.5 Наибольший и наименьший вероятные натяги выбранной посадки:

N_min = N_m – 0,5 Т_Σ, мкм;

N_max = N_m + 0,5 Т_Σ, мкм.

Условия N_min > [N]_min и N_max < [N]_max должны выполняться. В противном случае необходимо выбрать другую посадку и расчеты п. 9 повторить.

10. Разработать чертеж соединения зубчатого колеса с валом:

Рисунок 1 − Расчетная схема соединения с натягом.

Примечание: При разработке конструкции соединения использовать рекомендации:

ℓ сm = ℓ + (6…8), мм;

С = ℓ/3, мм.

Таблица 1 – Физико-механические свойства некоторых материалов

Материал	Предел текучести σт Н/мм2	Модуль упругости Е∙105 Н/мм2	Коэффициент Пуассона μ	Временное сопротивление σв Н/мм2
Сталь
Сm 3 20 30 45 40Х	200–240 240 300 360 650–900	2,0 2,0 2,0 2,0–2,1 2,1	0,3 0,3	380–470 420–500 500–600 610–750 730–1050
Чугун Сч15 Сч35	– –	0,8–1,5 1,3	0,23–0,27	147 340
Латунь Л68	90	1,1		320

Таблица 2 – Предельные отклонения диаметров отверстий

Номинальный размер, мм	Отношение (мкм) для поля допуска
	Н4	Н5	Н6	Н7	Н8	Н9	Н10	Н11	Н12
Свыше 30 до 50	+7 0	+11 0	+16 0	+25 0	+39 0	+62 0	+100 0	+160 0	+250 0
50 … 80	+8 0	+13 0	+19 0	+30 0	+46 0	+74 0	+120 0	+190 0	+300 0
80 … 120	+10 0	+15 0	+22 0	+35 0	+54 0	+87 0	+140 0	+220 0	+350 0
120 … 180	+12 0	+18 0	+25 0	+40 0	+63 0	+100 0	+160 0	+250 0	+400 0
180 … 250	+14 0	+20 0	+29 0	+46 0	+72 0	+115 0	+185 0	+290 0	+460 0

Таблица 3 – Предельные (верхние и нижние) отклонения диаметров валов при посадках с натягом для 5-7-го квалитетов (система отверстия)

Номинальный размер, мм	Отклонение (мкм) при квалитете
	5			6				7
	р5	r5	s5	p6	r6	s6	t6	s7	u7
Свыше 30 до 40	+37	+45	+54	+42	+50 +34	+59 +43	+64 +48	+68 +43	+85 +60
40 … 50	+26	+34	+43	+26	+50 +34	+59 +43	+70 +54	+68 +43	+95 +70
50 … 65	+45	+54 +41	+66 +53	+51	+60 +41	+72 +53	+85 +66	+83 +53	+117 +87
65 … 80	+32	+56 +43	+72 +59	+32	+62 +43	+78 +59	+94 +75	+89 +59	+132 +102
80 … 100		+66 +51	+86 +71		+73 +51	+93 +71	+113 +91	+106 +71	+159 +124
100 … 120	+52 +37	+69 +54	+94 +79	+59 +37	+76 +54	+101 +79	+126 +104	+114 +79	+179 +144
120 … 140		+81 +63	+110 +92		+88 +63	+117 +92	+147 +122	+132 +92	+210 +170
140 … 160	+61 +43	+83 +65	+118 +100	+68 +43	+90 +65	+125 +100	+159 +134	+140 +100	+230 +190
160 … 180		+86 +68	+126 +108		+93 +68	+133 +108	+171 +146	+148 +108	+250 +210
180 … 200		+97 +77	+142 +122		+106 +77	+151 +122	+195 +166	+168 +122	+282 +236

Таблица 4 – Задания по вариантам

№ варианта	М, Нм	F, Н	d, мм	d1, мм	ℓ, мм
	70	1100	30	60	40
	115	1250	65	95	70
	190	1400	95	130	100
	160	1300	105	140	110
	210	1500	180	220	170
	250	1350	120	150	130
	150	1450	70	105	80
	80	1250	40	80	60
	200	1550	110	140	120
	260	1100	130	160	140
	300	1600	200	240	210
	180	1150	115	145	130
	310	1500	135	170	150
	140	1350	50	80	70
	270	1450	125	160	135
	195	1520	140	170	160
	90	1200	55	90	80
	220	1550	145	180	165
	205	1310	160	200	150
	100	1300	60	95	90
	280	1620	190	230	200
	240	1000	75	110	100
	290	1600	165	200	180
	315	1630	175	210	100
	110	1050	80	110	110
	245	1300	170	200	180
	230	1210	150	185	160
	120	1280	85	120	120
	170	1420	100	140	130
	130	1200	90	430	120