Нормирование точности и технические измерения
- выбор степеней точности и посадок резьбового соединения;
- выбор и расчет точности зубчатых колес и передач;
2) Определение допусков и предельных отклонений размеров, входящих в размерную цепь
3) Нормирование точности формы и расположения, шероховатости поверхностей узла.
Достоинствами курсовой работы по сравнению с другими видами обучения являются практически полная самостоятельность студента во время её выполнения, необходимость использования знаний из других параллельных областей.
Расчет и выбор посадок с натягом
Посадки с натягом предназначаются для образования неподвижных соединений.
Величина натяга N складывается из деформации сжатия и деформации растяжения контактных поверхностей соответственно вала и отверстия. Упругие силы, возникающие при деформации, создают на поверхности деталей напряжение, препятствующее их взаимному смещению.
Расчет посадки с натягом в курсовой работе выполняется по типовой методике, приведенной в литературе (2, стр. 222). Порядок расчета:
1. Определяются минимальный и максимальный функциональные натяги по формулам:
, мкм,
, мкм,
где T - вращающий момент, Н•м; D,L - диаметр и длина соединения, м; CD, Cd - коэффициенты жесткости конструкции; ED = 2•1011, Ed = 1•1011 - модули упругости материалов охватывающей детали и вала, Н/м2 (1, т.1 табл.1.106 стр.335); f = 0,15 - коэффициент трения при нагреве или охлаждении сопрягаемых деталей (2, табл.9.2, стр.225); Pдоп - наибольшее допустимое давление на поверхности контакта вала и охватывающей детали, при котором отсутствуют пластические деформации, Н/м2.
Коэффициенты жесткости конструкции определяются по следующим формулам (2, стр.223):
;
где мм - наружный диаметр охватывающей детали (зубчатого колеса); D1 = 20мм - внутренний диаметр полого вала (ступицы зубчатого колеса); мD = 0,30; мd = 0,25 - коэффициенты Пуассона (1, табл.1.106 стр.335);
Наибольшее допустимое давление Pдоп (2, стр. 224) определяется по формулам:
а. для охватывающей детали
Н/м2;
б. для вала
Н/м2,
где уТ - предел текучести материалов охватывающей детали и вала (приложение 2, таблица 2 методических указаний к выполнению курсовой работы).
уТ = 3,4•108 Н/м2 - охватывающей детали,
уТ = 2,1•108 Н/м2 - вала.
В формулу Nmax ф подставляется меньшее допустимое давление Pдоп = 8,37•107 Н/м2.
Определяем коэффициенты жесткости:
Определяем минимальный и максимальный функциональные натяги:
мкм,
мкм.
Определяем поправки к найденным значениям Nmin ф и Nmax ф:
а) поправка u учитывает смятие неровностей контактных поверхностей вала и охватывающей детали
мкм,
где Kd = 0,8 и KD = 0,2 - коэффициенты, учитывающие величину смятия неровностей на поверхности вала и охватывающей детали (приложение 2, таблица 3 методических указаний к выполнению курсовой работы);
Rzd и RzD - высота неровностей поверхностей вала и охватывающей детали.
б) поправка ut учитывает различие рабочей температуры и температуры сборки, и различие коэффициентов линейного расширения материалов вала и отверстия:
мкм,
где бD = 12•10-6 и бd = 10,5•10-6 - коэффициенты линейного расширения материала деталей (приложение 2, таблица 2 методических указаний к выполнению курсовой работы);
tрD и tрd - рабочие температуры деталей;
t = 20?C - температура сборки деталей.
Определяем Nmin ф и Nmax ф с учетом поправок:
мкм,
мкм.
При и поправка берется со знаком "минус".
Находим функциональный допуск посадки
мкм.
Распределим функциональный допуск между эксплутационным и конструктивным таким образом, чтобы
мкм.
Принимаем мкм.
мкм,
,
мкм, тогда принимаем мкм,
где NЗ.Э. и NЗ.Э. - запас прочности соединения соответственно при эксплуатации и сборке;
TD и Td - допуски размеров деталей по сопрягаемым поверхностям.
Определяем число единиц допуска а и соответствующий квалитет (приложение 2, таблица 4 методических указаний к выполнению курсовой работы):
,
где i - единица допуска, мкм
мкм.
.
Из приложения 2, таблицы 4 методических указаний к выполнению курсовой работы, выбираем квалитет - IT6.
1. Выбираем стандартную посадку по СТ СЭВ 144-75, при этом соблюдаем следующие условия:
-
-
- ,
где
;
мкм; мкм.
Проверяем выполнение этих условий:
- 133153.8
- 8764.5
- 22.520.8
Выбираем посадку O56 и вычерчиваем схему полей допусков:
Итоговые данные по выбору посадки с натягом.
Расчет и выбор посадок подшипников качения
Выбор класса точности подшипника
Выбор класса точности подшипника производят в зависимости от условий работы проектируемого механизма. При ограниченной информации об условиях работы механизма, что имеет место в задании на курсовую работу, точность подшипника можно выбрать исходя из заданной окружной скорости ().
При скорости вращения вала м/с и требовании к точность вращения к зубчатой передаче класс точности подшипника принимаем 4-й (1, стр. 805).
Выписываем отклонения на средние значения диаметров колец - для внутреннего диаметра и - для наружного.
dm=20 мм: ES=0, EI=-5 мкм (1, табл.4.71 стр.807),
Dm=47 мм: es=0, ei=-6 мкм (1, табл.4.72 стр.808).
Выбор посадок.
Определяем вид нагрузки.(1, стр. 813). Т.к. происходит вращение вала, то вращающееся кольцо подшипника должно быть смонтировано с натягом, исключающим возможность обкатки и проскальзывания этого кольца по посадочной поверхности вала, такой вид нагружения внутреннего кольца - циркуляционный. Наружное кольцо должно быть установлено в корпусе с небольшим зазором. При этом наружное кольцо будет воспринимать нагрузку лишь ограниченным участком. Такой вид нагружения называется местным .
Предварительно рассчитываем интенсивность нагрузки подшипника(1, стр.814):
где R = 4 кН - радиальная реакция опоры на подшипник.
b = 14 мм =0.014 м - рабочая ширина кольца подшипника.
k = 1 - динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки ( в нашем случае - спокойная или с умеренными толчками, перегрузка до 150%.)(1, стр. 814).
F = 1 - коэффициент, учитывающий степень ослабления натяга при полом вале (1, табл. 4.80, с.817).
FA = 1 (1, стр. 814).
Н/м = 285,714 кН/м.
По (1, табл. 4.82, с.818) заданным условиям соответствует поле допуска для внутреннего кольца js6.
По (1, табл. 4.84, с.821) выбираем поле допуска отверстия корпуса (под нагруженное кольцо подшипника) K7.
Итоговые данные по расчету и выбору посадок подшипников качения
Выбор посадок для гладких цилиндрических соединений методом подобия
Выбор посадок для соединений с распорными втулками и кольцами.
Посадки втулок должны иметь минимальный зазор или минимальный натяг. Т.к. поле допуска вала задано в связи с установкой подшипников качения, то выбираем посадку . Для соединения "кольцо-вал" посадку выбирается в зависимости с полем допуска вала, а так как на валу установлен подшипник, следовательно выбираем посадку .
Выбор посадки для соединения "крышки подшипников - корпус".
Поле допуска центрирующей поверхности (буртика) привертной глухой крышки принимают согласно ГОСТ 18511-73 d11, а имеющей отверстие для прохода вала принимают по ГОСТ 18512-73 h8.
Соединение буртика крышки подшипника с корпусом должно быть выполнено с зазором.
Соединение с глухой крышкой считаем неответственным. Принимаем посадку крышки подшипника в корпус (1, стр. 309).
Крышка со сквозным отверстием должна обрабатываться по более высокому квалитету, чем глухая, и должна более точно центрироваться. Это необходимо для надежной работы сальника или иного защитного уплотнения. Принимаем посадку крышки со сквозным отверстием и вала(1, стр. 309).
Итоговые данные по выбору посадок для гладких цилиндрических соединений методом подобия.