Размещено на http://www.allbest.ru

Учреждение образования «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет ХТиТ

Кафедра ДМиПТУ

Специальность 08

Специализация 1-36 07 01 Машины и аппараты химических производств

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Нормирование точности и технические измерения»

Тема «Фрикционный вариатор»

Исполнитель

студент 3 курса группы 2 Ю. А. Товстыко

Руководитель

доцент, к. т. н. А. И. Сурус

Минск 2009



Рисунок 1-Фрикционный вариатор



1. Рисунок 1. Фрикционный вариатор.

2. Выбор посадок колец подшипников качения d₄=30 мм, серия 46300.

3. Расчёт посадки с натягом d₆=115 мм, Т=300 Н·м, F_A=3,2 Kн.

4. Расчёт переходной посадки d₁₁=30 мм.

5. Выбор и обоснование посадки с зазором d₇= мм.

6. Расчёт комбинированной посадки d₂=30 мм.

7. Выбор посадки шпоночного (шлицевого) соединения d₁₁=30 мм.

8. Расчёт размерной цепи: деталь , Г=25 мм.



Реферат

фрикционный вариатор посадка кольцо подшипник

Пояснительная записка с., рисунков, таблиц, литературных источников.

ДОПУСК, ПОСАДКА, ПОЛЕ ДОПУСКА, ЗАЗОР, НАТЯГ, ШЕРОХОВАТОСТЬ, ОТКЛОНЕНИЕ ОТ ФОРМЫ, ОТКЛОНЕНИЕ ОТ ВЗАИМНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ.

В данной курсовой работе 8 разделов в которых произведены выбор посадок методом аналогов, расчет и выбор параметров шероховатости, определение допусков формы, определение вида нагружения колец подшипников. Также в данной курсовой работе приведены рабочие эскизы деталей.



Содержание

• Введение
• 1 Описание конструкции и принципа действия вариатора фрикционного
• 2 Выбор посадок методом аналогов
• 2.1 Выбор и обоснование выбранных посадок
• 2.2 Расчет размерных параметров деталей и характеристик выбранных посадок
• 2.3 Схематическое изображение полей допусков выбранных посадок. Эскизы сопряжений и их деталей
• 2.4 Выбор и обоснование норм точности формы взаимного расположения и шероховатости сопрягаемых поверхнстей деталей
• 3.1 Определение вида нагружения колец подшипника
• 3.2 Расчет и выбор посадки для циркуляционно-нагруженного кольца
• 3.3 Расчет и выбор посадки для местно-нагруженного кольца
• 3.4 Эскизы подшипникового узла и деталей сопрягаемых с подшипником
• 4 Расчет посадки с натягом
• 5 Расчет переходной посадки
• 6 Расчет комбинированной посадки
• 7 Выбор посадки шпоночного соединения
• 8 Расчёт размерной цепи
• Список использованных источников
• Заключение

• Введение
• В данной курсовой работе выполняется анализ сборочного чертежа фрикционного вариатора, изучение конструкции и принципа работы данного механизма, проводится выбор и расчет различных видов посадок.
• В результате анализа работы механизма в соответствующих разделах курсовой работы выбираются классы точности подшипников, квалитеты точности посадок и характеры сопряжений, нормируются погрешности формы, расположения и шероховатости сопрягаемых деталей. При этом обоснование принимаемых решений проводится с точки зрения обеспечения долговечности и максимальной экономичности, как при изготовлении, так и при эксплуатации.
• Целью данной курсовой работы является проверка и закрепление теоретического материала и выработка практических навыков для того, чтобы квалифицированно решать вопросы, связанные с построением, расчетом, назначением и практическим использованием системы допусков и посадок типовых сопряжений исходя из эксплутационных требований, предъявляемых к изделиям, нормировать необходимую точность геометрических параметров деталей машин с целью повышения их качества, экономичности производства и эксплуатации.
• Задачей курсовой работы является: анализ сборочного чертежа, изучение конструкции и принципа работы данного механизма, произвести выбор и расчет различных видов посадок. В результате анализа работы механизма в соответствующих разделах курсовой работы назначаем класс точности подшипников, квалитеты точности посадок и характеры сопряжений, нормируем погрешности формы, расположения и шероховатости сопряженных деталей. При этом обоснование принимаемых решений проводим с точки зрения обеспечения долговечности и максимальной экономичности, как при изготовлении, так и при эксплуатации.

• 1 Описание конструкции и принципа действия вариатора фрикционного
• Фрикционный вариатор--это механизм, предназначенный для изменения значений угловой скорости и крутящего момента на ведомом валу в определенных пределах, при условии, что угловая скорость ведущего постоянная.
• Ведущий вал 26 приводится во вращение электродвигателем. На ведущем валу, при помощи шпонки 25 закреплена ступица 21. На ступице, при помощи винтов 24, закреплен диск ролика 23.
• Рычаг 27 вместе с роликом может перемещаться в вертикальной плоскости за счёт подвижного соединения втулки 28 с осью 29.
• Ведущий вал 26, находится в постоянном контакте с фрикционной накладкой 22 фрикциона 20. Фрикцион 20 насажен на промежуточный вал 33, который установлен в поворотке на двух подшипниках качения 18, которые закрыты крышками 16. Фрикцион может перемещаться в вертикальной плоскости за счёт вращения поворотки. На другой стороне промежуточного вала закреплено зубчатое коническое колесо 13 при помощи шпонки 12 и винта 15.
• При зацеплении зубчатых конических колёс 13 приводится в движение ведомый вал 34, который закреплен в поворотке при помощи подшипников качения 10. На выходе ведомого вала жёстко закреплена полумуфта 2, при помощи шпонки 35 и винта.
• Поворотка размещена внутри втулки 9, относительно которой она поворачивается.
• Плавное регулирование угловой скорости вращения фрикциона 20 осуществляется за счёт изменения положения поворотки. При повороте червяка 30, сектор червячного колеса 31 поворачивается на некоторый угол и вместе с ним поворачивается поворотка. При повороте поворотки, изменяется положение фрикциона 20. Чем больше расстояние от центра фрикциона 20 до точки контакта с роликом, тем меньше скорость вращения ведомого вала 34.

• 2 Выбор посадок методом аналогов
• 2.1 Выбор и обоснование выбранных посадок
• 1) Сопряжение по Od₆=115 мм
• Сопряжение сектора червячного колеса 31 и поворотки с дополнительным креплением шпонкой 32. Соединение разъёмное неподвижное. Неподвижность обеспечивается за счет дополнительного крепления шпонкой. Сектор червячного колеса должен хорошо центрироваться на поворотке. Для аналогичных сопряжений применяются переходные посадки типа H/n ([1], cтр. 351]).
• Выбираем переходную посадку O115H7/n6 ([1], cтр. 351]), которая обеспечивает хорошее центрирование при сборке деталей и является предпочтительной из ряда рекомендуемых переходных посадок в системе «отверстия».
• 2) Сопряжение по Od₇=40 мм
• Сопряжение распорной втулки 8 и поворотки без дополнительного крепления. Соединение разъемное неподвижное. Подшипник качения должен хорошо центрироваться в поворотке. Для аналогичных сопряжений применяются посадки с зазором H/h ([1], cтр. 321]).
• Выбираем посадку с зазором H7/h6 ([1], cтр. 321]), которая обеспечивает хорошее центрирование втулки и подшипника качения в поворотке при сборке деталей. Она является предпочтительной из ряда рекомендуемых посадок с зазором в системе «отверстия».
• 3) Сопряжение по Od₁₁=30 мм
• Сопряжение зубчатого колеса 13 с ведомым валом 34 с дополнительным креплением шпонкой 12. Соединение разъемное неподвижное. Неподвижность обеспечивается за счет шпонки.
• Колесо 13 должно быть хорошо сцентрировано на валу. Для аналогичных соединений рекомендуется переходные посадки типа H/j_S; H/m; H/k ([1], cтр. 348]).
• Выбираем переходную посадку H7/k6 ([1], cтр. 348]), которая обеспечивает хорошее центрирование зубчатого колеса на валу, а также свободное вращение вала и является предпочтительной из ряда рекомендуемых переходных посадок в системе «отверстия».

2.2 Расчет размерных параметров деталей и характеристик выбранных посадок

Определяем предельные отклонения по табл. 1.27 и 1.29 ([1], стр.90) для сопряжения 115.

Размерные параметры отверстия 115H7(.

Номинальный размер D₆=115мм.

Верхнее предельное отклонение ES=+0,035мм.

Нижнее предельное отклонение EI=0.

Среднее предельное отклонение ==0,0175мм.

Наибольший предельный размер =115+0,035=115,035мм.

Наименьший предельный размер =115+0=115мм.

Средний предельный размер ==115,0175мм.

Допуск размера TD=D_max?D_min=ES?EI=0.035?0=0.035мм.

Размерные параметры вала 115n6.

Номинальный размер d₆=115мм.

Верхнее предельное отклонение es=+0,045мм.

Нижнее предельное отклонение ei=+0,023мм.

Среднее предельное отклонение ==0,034мм.

Наибольший предельный размер =115+0,045=115,045мм.

Наименьший предельный размер =115+0,023=115,023мм.

Средний предельный размер ==115,034мм.

Допуск размера Td=d_max?d_min=es?ei=0.045?0.023=0.022мм.

Характеристики сопряжения:

Наименьший зазор S_min=EI?es=D_min?d_max=0?0.045=?0.045мм.

Наибольший зазор S_max=ES?ei=D_max?d_min=0.035?0.023=0.012мм.

Средний зазор =-0,0165мм.

Допуск зазора TS= S_max-S_min= 0,012+0,045=0,057мм.

Наименьший натяг N_min=ei?ES=d_min?D_max=0.023?0.035=?0.012мм.

Наибольший натяг N_max=es?EI=d_min?D_max=0.045?0=0.045мм.

Средний натяг =0,0165мм.

Допуск натяга TN=N_max-N_min= 0,045+0,012=0,057мм.

Определяем предельные отклонения по табл. 1.27 и 1.29 ([1], стр.90) для сопряжения 40.

Размерные параметры отверстия 40H7(.

Номинальный размер D₇=40 мм.

Верхнее предельное отклонение ES=+0,025мм.

Нижнее предельное отклонение EI=0.

Среднее предельное отклонение ==0,0125мм.

Наибольший предельный размер =40+0,025=40,025мм.

Наименьший предельный размер =40+0=40мм.

Средний предельный размер ==40,0125мм.

Допуск размера TD=D_max?D_min=ES?EI=0.025?0=0.025мм.

Размерные параметры вала 40n6.

Номинальный размер d₇=40мм.

Верхнее предельное отклонение es=0.

Нижнее предельное отклонение ei=-0,016мм.

Среднее предельное отклонение ==-0,008мм.

Наибольший предельный размер =40+0=40мм.

Наименьший предельный размер =40-0,016=39,984мм.

Средний предельный размер ==39,992мм.

Допуск размера Td=d_max?d_min=es?ei=0+0,016=0.016мм.

Характеристики сопряжения:

Наименьший зазор S_min=EI?es=D_min?d_max=40?40=0мм.

Наибольший зазор S_max=ES?ei=D_max?d_min=40,025?39,984=0.041мм.

Средний зазор =0,0205мм.

Допуск зазора TS= S_max-S_min= 0,041-0=0,041мм.

Наименьший натяг N_min=ei?ES=d_min?D_max=-0.016?0.025=?0.041мм.

Наибольший натяг N_max=es?EI=d_min?D_max=0?0=0мм.

Средний натяг =-0,0205мм.

Допуск натяга TN=N_max-N_min= 0+0,041=0,041мм.

Определяем предельные отклонения по табл. 1.27 и 1.29 ([1], стр.90) для сопряжения 30.

Размерные параметры отверстия 30H7(.

Номинальный размер D₁₁=30мм.

Верхнее предельное отклонение ES=+0,021мм.

Нижнее предельное отклонение EI=0.

Среднее предельное отклонение ==0,0105мм.

Наибольший предельный размер =30+0,021=30,021мм.

Наименьший предельный размер =30+0=30мм.

Средний предельный размер ==30,0105мм.

Допуск размера TD=D_max?D_min=ES?EI=0.021?0=0.021мм.

Размерные параметры вала 30k6.

Номинальный размер d₁₁=30мм.

Верхнее предельное отклонение es=+0,015мм.

Нижнее предельное отклонение ei=+0,002мм.

Среднее предельное отклонение ==0,0085мм.

Наибольший предельный размер =30+0,015=30,015мм.

Наименьший предельный размер =30+0,002=30,002мм.

Средний предельный размер ==120,0085мм.

Допуск размера Td=d_max?d_min=es?ei=0.015?0.002=0.013мм.

Характеристики сопряжения:

Наименьший зазор S_min=EI?es=D_min?d_max=0?0.015=?0.015мм.

Наибольший зазор S_max=ES?ei=D_max?d_min=0.021?0.002=0.019мм.

Средний зазор =0,002мм.

Допуск зазора TS= S_max-S_min= 0,019+0,015=0,034мм.

Наименьший натяг N_min=ei?ES=d_min?D_max=0.002?0.021=?0.019мм.

Наибольший натяг N_max=es?EI=d_min?D_max=0.015?0=0.015мм.

Средний натяг =-0,002мм.

Допуск натяга TN=N_max-N_min= 0,015+0,019=0,034мм.



2.3 Схематическое изображение полей допусков выбранных посадок. Эскизы сопряжений и их деталей

Рисунок 2 - Схематическое изображение поля допуска посадки

115

Рисунок 3 - Схематическое изображение поля допуска посадки

40



Рисунок 4 - Схематическое изображение поля допуска посадки

30.

Рисунок 5 - Эскиз сопряжения поворотки и сектора червячного колеса



Рисунок 6 - Эскиз сопряжения поворотки и втулки

Рисунок 7 - Эскиз сопряжения вала и колеса конического



Рисунок 8 - Эскиз поворотки

Рисунок 9 - Эскиз сектора червячного колеса



Рисунок 10 - Эскиз втулки

Рисунок 11 - Эскиз вала

Рисунок 12 - Эскиз колеса конического



4 Расчёт посадки с натягом

Посадки с натягом предназначены для неподвижных соединений, неразъемных соединений (или разбираемых лишь в отдельных случаях при ремонте), как правило, без дополнительного крепления винтами, штифтами, шпонками и т. д. Относительная неподвижность деталей при этих посадках достигается за счет напряжений, возникающих в материале сопрягаемых деталей вследствие действия деформаций их контактных поверхностей.

Проведем расчет посадки сопряжения поворотки и сектора червячного колеса 31. Для этого примем l=50 мм, , d_н.с.=115мм, d₁=40мм, d₂=140мм, M_k=300Н•м,=3.2кН

Шероховатость принимаем равной R_zd=1,25мкм, R_zD=2,5мкм. Поворотка и сектор червячного колеса изготовлены из Сталь 45(µ=0.3).

Рисунок Схема к расчету посадки с натягом

Наружный диаметр ступицы d_ст, мм, определяется по формуле d_ст=1.6d_н.с., где d_н.с - номинальный диаметр вала, 115мм, d_ст=1.6•115=184мм.

Длина ступицы l_ст=1.6•d_н.с; l_ст=1.6•115=184мм; мм.

В результате рассчитаем величину наименьшего натяга, способного передать такие нагрузки:



,

где Е_D и Е_d - модули упругости материалов сектора червячного колеса и поворотки, табл. 1.106 ([1], стр. 362);

C_D и C_d - коэффициенты Лямэ для сектора червячного колеса и поворотки, табл. 1.107 ([1], стр. 362).

Определим необходимые величины.

Определим требуемую величину давления на поверхности:

.

МПа.

Определим коэффициенты Лямэ по формуле ([ ], стр. 12):

Рассчитаем необходимый натяг:



мкм.

Данная величина должна быть скорректирована с учетом смятия поверхностей, потому что рассчитанная величина не будет обеспечена вследствие снижения шероховатости в процессе запрессовки.

Определим наименьший допустимый натяг с учетом уменьшения действительного натяга за счет смятия неровностей при запрессовке:

мкм.

Рассчитываем максимальное допустимое удельное давление , при котором отсутствует пластическая деформация на контактных поверхностях деталей:

-для вала:

МПа.

-для втулки:

МПа.

В качестве принимаем наименьшее МПа.



Находим величину наибольшего расчетного натяга:

мкм.

Вычисляем наибольший допустимый натяг с учетом среза и смятия неровностей:

мкм.

По таблице 1.49 ([1], стр. 170) выбираем стандартную посадку удовлетворяющую следующим условиям ,.

Принимаем посадку в системе отверстия O115, как предпочтительную.

мкм; мкм.

Условия правильности выбора посадки выполняются:

; .

Определяем запас прочности при сборке:

мкм.

Запас прочности при эксплуатации:



мкм.

Находим необходимое усилие для запрессовки деталей без применения термических методов сборки:

,

где - коэффициент трения при запрессовке, определяется по формуле

кН

- удельное давление при максимальном натяге выбранной посадки, определяемое по следующей формуле:

МПа

Размещено на Allbest.ru