Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Н. П. ОГАРЕВА»

РУЗАЕВСКИЙ ИНСТИТУТ МАШИНОСТРОЕНИЯ (ФИЛИАЛ)

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

КУРСОВАЯ РАБОТА

По метрологии, стандартизации и сертификации

Расчет и выбор посадок типовых соединений. Расчет размерных цепей

Рузаевка 2014

Содержание

Введение

1 Расчет и выбор посадок с зазором

2 Расчет и выбор посадок с натягом

3 Расчет исполнительных размеров гладких калибров

4 Расчет и выбор посадок подшипников качения

5 Расчет и выбор посадок шпоночных соединений

6 Расчет размерных цепей

Заключение

Список использованных источников

Ведение

посадка подшипник шпоночный соединение

Метрология - это наука об измерениях и методах обеспечения их единства.

Метрология изучает широкий круг вопросов, связанных как с теоретическими проблемами, так и с задачами практики. К их числу относятся: общая теория измерений, единицы физ. величин и их системы, методы и средства измерений, методы определения точности измерений, основы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений, эталоны и образцовые средства измерений, методы передачи размеров единиц от эталонов к рабочим средствам измерения. Большое значение имеет изучение метрологических характеристик средств измерений, влияющих на результаты и погрешности измерений.

Метод измерений - это совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Все без исключения методы измерения являются разновидностями одного единственного метода - метода сравнения с мерой, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (однозначной или многозначной). Различают следующие разновидности этого метода: метод непосредственной оценки, (значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству многозначной меры, на которую непосредственно действует сигнал измерительной информации, например, измерение электрического напряжения вольтметром); метод противопоставления (измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения - компаратор.

Все это характеризует метрологию, как важнейшую науку которая позволяет управлять качеством изготавливаемой продукции, её себестоимостью и многими другими важными параметрами производства.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 Расчет и выбор посадок с зазором

Исходные данные для расчета приведены в таблице 1

Таблица 1 - Исходные данные

dн, мм	l, мм	R, кН	n, об/мин	Марка масла	Rzd, мкм	RzD, мкм
190	100	16	1250	И-45А	2,0	3,2

Определение величины среднего удельного давления в подшипнике

Р = R / l · dн, (1)

где R - радиальная нагрузка, Н;

l - длина сопряжения, м;

dн - номинальный диаметр сопряжения, м

Р = 16000 / 0,100 · 0,190 = 842105,3 Н/м2

Установление допускаемой минимальной толщины масляного слоя

[hmin] = k (Rzd + RzD + гg), (2)

где k - коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя;

Rzd - шероховатость поверхности вала, м;

RzD - шероховатость поверхности втулки, м;

гg - добавка на неразрывность масляного слоя, м.

[hmin] = 2 (2,0 · 10-6 + 3,2 · 10-6 + 2 · 10-6) = 14,4 · 10-6 м

Определение динамической вязкости масла

Задаемся рабочей температурой подшипника tn = 50єС и в соответствии с принятой температурой определяем динамическую вязкость масла.

м = мтабл. (50 / tn)2,8, (3)

где мтабл. - динамическая вязкость при tn = 50єС, Нс/м2

м = 31,5 · 10-3 (50 / 50 )2,8 = 31,5 · 10-3 Нс/м2

Расчет величины Аh

Аh = 2[hmin] / dн vм · щ / P, (4)

где щ - угловая скорость, с-1

Аh = 2 · 14,4 · 10-6 / 0,190 v31,5 · 10-3 · 130,8 / 842105,3 = 0,26

щ = р n / 30, (5)

щ = 3,14 · 1250 / 30 = 130,8 с-1

Определение минимального относительного эксцентриситета

По найденному значению Ah (при заданном значении l/dн) определяем по [1, рисунок 1.1а] минимальный относительный эксцентриситет Хmin = 0,34.

Определяем минимально допускаемый зазор.

[Smin] = 2[hmin] / 1 - Хmin, (6)

[Smin] = 2 · 14,4 · 10-6 / 1 - 0,34 = 44 · 10-6 м.

Определение максимального относительного эксцентриситета

По найденному значению Ah (при заданном значении l/dн) определяем по [1, рисунок 1.1а] максимальный относительный эксцентриситет Хmax = 0,77

Определяем максимально допускаемый зазор.

[Smax] = 2[hmin] / 1 - Хmax, (7)

[Smax] = 2 · 14,4 · 10-6 / 1 - 0,77 = 125 · 10-6 м.

Выбор посадки

По таблицам системы допусков и посадок подбираем посадку, для которой выполняется условие:

Smax ? [Smax]; Smax = 125 · 10-6 м.

Smin ? [Smin]; Smin = 50 · 10-6 м.

Посадка с зазором в системе отверстия: Ш190 F7/ h6-0,029.

Определение минимального запаса на износ

Тизн = [Smax] - 2 (Rzd + RzD) - Smax, (8)

Тизн = 125 - 2 (2,0 + 3,2) - 125 = -10,4 мкм

Построим в масштабе схему расположения полей допусков и вычертим сопряжение в сборе и подетально.

Рисунок 1 - Схема расположения полей допусков посадки Ш190 F7 / h6



Рисунок 2 - Сопряжение в сборе и подетально

2 Расчет и выбор посадок с натягом

Исходные данные для расчета приведены в таблице 2

Таблица 2 - Исходные данные

dн, мм	l, мм	d1, мм	d2, мм	Рос, кН	Мкр, Н·м	Материал	Вид сборки
						втулки	вала
35	40	-	50	1	100	чугун	сталь	Механич.

Определение требуемого минимального удельного давления на контактных поверхностях

Определяем требуемое минимальное удельное давление на контактных поверхностях при действии осевой силы

[Рmin] = , (9)

где Рос - осевая сила, Н;

dн - номинальный диаметр сопряжения, м;

Мкр - крутящий момент, Н·м;

l - длина контакта сопрягаемых поверхностей, м;

f - коэффициент трения.

[Рmin] = = 131 · 105 Н/м2

Определение величины наименьшего расчетного натяга

N'min = [Рmin] · dн (С1 / Е1 + С2 / Е2) (10)

где С1, С2 - коэффициенты Ляме;

Е1, Е2 - модули упругости материалов охватываемой и охватывающей деталей, Н/м2.

N'min = 132 · 105 · 0,035 (0,7 / 2 · 1011 + 3,17 / 1 · 1011) = 16,3 · 10-6 м

Определим коэффициенты Ляме

С1 = 1 - м1, (11)

где м1 - коэффициент Пуассона для вала.

С1 = 1 - 0,3 = 0,7

С2 = [1 + (dн / d2)2 / 1 - (dн / d2)2] + м2, (12)

где dн - номинальный диаметр соединения, мм;

d2 - диаметр втулки, мм;

м2 - коэффициент Пуассона для втулки.

С2 = [1 + (35 / 50)2 / 1 - (35 / 50)2 + 0,25 = 3,17

Определение минимально допустимого натяга с учетом поправок

[Nmin] = N'min + гш + гt, (13)

где гш - поправка, учитывающая смятие неровностей контактных поверхностей деталей при запрессовке;

гt - поправка, учитывающая изменения натяга при различии рабочей температуры и температуры сборки.

[Nmin] = 16,3 · 10-6 + 5,76 · 10-6 + 0,74 · 10-6 = 23 · 10-6 м

гш = 1,2 (Rad + RaD), (14)

где Rad, RaD - высота неровностей поверхностей вала и отверстия втулки, м.

гш = 1,2 (1,6 · 10-6 + 3,2 · 10-6) = 5,76 · 10-6 м

гt = dн [б1 (t1 - t) - б2 (t2 - t)], (15)

где б1, б2 - коэффициенты линейного расширения материалов вала и втулки;

t1, t2 - рабочая температура вала и втулки, °С;

t - номинальная температура, °С.

гt = 0,035 [11,5 · 10-6 (80 - 20) - 11,1 · 10-6 (80 - 20)] = 0,74 · 10-6 м

Определение максимально допустимого удельного давления

Определим максимально допустимое удельное давление, при котором отсутствует пластическая деформация на контактных поверхностях деталей.

Для вала

Р1 = 0,58 · у1 [1 - (d1 / dн)2], (16)

где у1 - предел текучести материала вала при растяжении, Н/м2

Р1 = 0,58 · 34 · 107 [1 - (0 / 0,035)2] = 19,72 · 107 Н/м2

Для втулки

Р1 = 0,58 · у2 [1 - (dн / d2)2], (17)

где у2 - предел текучести материала втулки при растяжении, Н/м2

Р2 = 0,58 · 27 · 107 [1 - (0,035 / 0,050)2] = 8 · 107 Н/м2

За величину максимально допустимого удельного давления принимаем наименьшее из полученных значений [Рmax] = 8 · 107 Н/м2.

Определение величины наибольшего расчетного натяга

N'max = [Рmax] · dн (С1 / Е1 + С2 / Е2), (18)

N'max = 8 · 107 · 0,035 (0,7 / 2 · 1011 + 3,17 / 1 · 1011) = 1 · 10-4 м

Определение величины максимально допустимого натяга с учетом поправок

[Nmax] = N'max · гуд + гш - гt, (19)

где гуд - коэффициент, учитывающий увеличение удельного давления.

[Nmax] = 1 · 10-4 · 0,92 + 5,76 · 10-6 - 0,74 · 10-6 = 97 · 10-6 м

Выбор посадки

По таблицам системы допусков и посадок подбираем посадку, для которой выполняется условие:

Nmax ? [Nmax]; Nmax = 64 · 10-6 м.

Nmin ? [Nmin]; Nmin = 23 · 10-6 м.

+0,064

Посадка с зазором в системе отверстия: Ш35 Н7+0,025/ t6+0,048.

Расчет необходимого усилия при запрессовке собираемых деталей

Rn = f · Pmax · р · dн · l, (20)

где f - коэффициент трения при запрессовке;

Rn = 1,2 · 8 · 107 · 3,14 · 0,035 · 0,04 = 0,04 · 107 Н

Проверка прочности соединяемых деталей

Рmax = Nmax - гш / dн (С1 / Е1 + С2 / Е2), (21)

Рmax = 64 · 10-6 - 5,76 · 10-6 / 0,035 (0,7 / 2 · 1011 + 3,17 / 1 · 1011) = 473 ·105 Н

Должно соблюдаться условие:

Рmax ? P1; 473 · 105 ? 19,72 · 107

Рmax ? Р2; 473 ·105 ? 8 · 107

Оба условия соблюдаются.

Построим в масштабе схему расположения полей допусков и вычертим сопряжение в сборе и подетально.

Рисунок 3 - Схема расположения полей допусков посадки Ш35 Н7/t6



Рисунок 4 - Сопряжение в сборе и подетально

3 Расчет исполнительных размеров гладких калибров

Исходные данные для расчета приведены в таблице 3

Таблица 3 - Исходные данные

dн, мм	Посадка
35	Н7/t6

Определение исполнительных размеров калибр-пробок

Записываем условное обозначение отверстия, для которого необходимо рассчитать и подобрать калибр-пробку Ш35 Н7+0,025.

Определяем исполнительные размеры калибр-пробки.

ПРmax = Dmin + Z + H/2, (22)

где Dmin - минимальный предельный размер отверстия, мм;

Z - отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра, мм;

H - допуск на изготовление калибра для отверстия, мм

ПРmax = 35 + 0,0035 + 0,004 / 2 = 35,0055 мм

НЕmax = Dmax + Н/2, (23)

где Dmax - максимальный предельный размер отверстия, мм

НЕmax = 35,025 + 0,004 / 2 = 35,027 мм

ПРизн = Dmin - Y, (24)

где Y - допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия, мм

ПРизн = 35 - 0,003 = 34,997 мм

Строим схему расположения полей допусков детали и калибров-пробок.

Рисунок 5 - Схема расположения полей допусков отверстия и калибров-пробок.

Определение исполнительных размеров калибр-скоб

Записываем условное обозначение вала, для которого необходимо рас-

+0,064

считать и подобрать калибр-скобу Ш35 t6+0,048.

Определяем исполнительные размеры калибр-скоб.

ПРmin = dmax - Z1 - H1/2, (25)

где dmax - максимальный предельный размер вала, мм;

Z1 - отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра, мм;

H1 - допуск на изготовление калибра для вала, мм

ПРmin = 35,064 - 0,0035 - 0,004 / 2 = 35,0695 мм

НЕmin = dmin - Н1/2, (26)

где dmin - минимальный предельный размер вала, мм.

НЕmin = 34,952 - 0,004 / 2 = 34,95 мм

ПРизн = dmax + Y1, (27)

где Y1 - допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия, мм.

ПРизн = 35,064 + 0,003 = 35,067 мм

Определяем предельные размеры контрольных калибров для скоб.

К-ПРmax = dmax - Z1 + Hp/2, (28)

где Hp - допуск на изготовление контрольных калибров для скоб, мм

К-ПРmax = 35,064 - 0,0035 + 0,0015 / 2 = 35,0612 мм

К-НЕmax = dmin + Hp/2, (29)

К-НЕmax = 34,952 + 0,0015 / 2 = 34,9527 мм

К-Иmax = dmax + Y1 + Нр/2, (30)

К-Иmax = 35,064 + 0,003 + 0,0015 / 2 = 35,0677 мм

Строим схему расположения полей допусков детали, калибров-скоб и контркалибров.

Рисунок 6 - Схема расположения полей допусков вала, калибров-скоб и контркалибров.

4 Расчет и выбор посадок подшипников качения

Исходные данные для расчета приведены в таблице 4

Таблица 4 - Исходные данные

Подшипник	Нагрузка R, Н	Остальные данные
5-406	3600	Вращается корпус. Нагрузка с толчками и вибрацией, перегрузка до 150%. Вал сплошной. Корпус стальной, неразъемный.

Устанавливаем характер нагружения колец подшипника.

Внутреннее кольцо - местное.

Наружное кольцо - циркуляционное.

По ГОСТ 8338-75 определяем основные размеры подшипника.

Наружный диаметр D = 90 мм.

Внутренний диаметр d = 30 мм.

Ширина B = 23 мм.

Радиус закругления r = 2,5 мм.

Рассчитываем интенсивность нагрузки на циркуляционно-нагруженное кольцо.

PR = R / b · Kn · F · FA , (31)

где R - радиальная нагрузка на опору, Н;

b - рабочая ширина посадочного места, м;

Kn - динамический коэффициент посадки;

F - коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга;

FA - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения радиальной нагрузки

PR = 3600 / 0,018 · 1 · 1 · 1 = 200 кН/м

По ГОСТ 3325-85 подбираем посадки для колец подшипника:

- Ш90 K6/l5;

- Ш30 L5/h5.

Определяем отклонения для колец подшипника и деталей (вал и корпус):

- Ш90 К6 / l5-0,008;

- Ш30 L5-0,009 / h5-0,009.

Построим схему расположения полей допусков сопрягаемых диаметров.



Рисунок 7 - схема расположения полей допусков корпуса и наружного кольца подшипника.

Рисунок 8 - схема расположения полей допусков вала и внутреннего кольца подшипника.

5 Выбор посадок шпоночных соединений

Исходные данные для расчета приведены в таблице 5

Таблица 5 - Исходные данные

Диаметр вала d, мм	Вид соединения	Конструкция шпонки
80	Нормальное	призматическая

В зависимости от диаметра вала и конструкции шпонки определяем основные размеры шпонки, шпоночных пазов вала и втулки.

Сечение шпонки b Ч h Ч l; 22 Ч 14 Ч 70 мм.

Для вала t - 9+0,2 мм.

Для втулки t1 - 5,4+0,2 мм.

Фаска CЧ45є - 0,8 мм.

Определяем поля допусков сопрягаемых и несопрягаемых размеров и записываем посадки шпоночного соединения.

Сопрягаемые размеры:

- ширина шпонки 22h9-0,052 мм;

- ширина паза на валу 22N9-0,052 мм;

- ширина паза во втулке 22JS9±0,026 мм.

Несопрягаемые размеры:

- высота шпонки 14h11-0,11 мм;

- глубина паза на валу 9+0,2 мм;

- глубина паза во втулке 5,4+0,2 мм.

Определяем предельные размеры.

Дя шпонки

dmax = b + es, (32)

где b - ширина шпонки, мм;

es - верхнее отклонение шпонки, мм

dmax = 22 + 0 = 22 мм

dmin = b + ei, (33)

где ei - нижнее отклонение шпонки, мм

dmin = 22 - 0,052 = 21,948 мм

Для паза вала

Dmax = b + ES, (34)

где ES - верхнее отклонение паза вала, мм

Dmax = 22 + 0 = 22 мм

Dmin = b + EI, (35)

где EI - нижнее отклонение паза вала, мм

Dmin = 22 - 0,052 = 21,948 мм

Для паза втулки

Dmax = b + ES, (36)

где ES - верхнее отклонение паза втулки, мм

Dmax = 22 + 0,026 = 22,026 мм

Dmin = b + EI, (37)

где EI - нижнее отклонение паза втулки, мм

Dmin = 22 - 0,026 = 21,974 мм

Строим в масштабе схему расположения полей допусков шпоночного соединения.

Рисунок 9 - Схема расположения полей допусков шпоночного соединения

Определяем характеристики шпоночного соединения (предельные зазоры и натяги).

Между шпонкой и пазом вала

Smax = Dmax - dmin, (38)

Smax = 22 - 21,948 = 0,052 мм

Nmax = dmax - Dmin, (39)

Nmax = 22 - 21,948 = 0,052 мм

Между шпонкой и пазом втулки

Smax = dmax - Dmin, (40)

Smax = 22,026 - 21,948 = 0,078 мм

Nmax = Dmax - dmin, (41)

Nmax = 22 - 21,974 = 0,026 мм

6 Расчет размерных цепей

Исходные данные для расчета приведены в таблице 6

Таблица 6 - Исходные данные

В миллиметрах

Замыкающий размер	Составляющие размеры	Метод решения	Способ распределения допуска	Процент риска
АД	А1	А2	А3	А4	А6	А7	Вероятн.	Одного квалитета	0,27
0,1+0,3	6	1,6	140	16	40	20

Исходный эскиз для расчета представлен на рисунке 10



Рисунок 10 - Размерная цепь

Составим схему размерной цепи

Рисунок 11 - Схема размерной цепи

Определим номинальный размер неизвестного составляющего звена

А5 = (А2 + А3 + А2) - (А1 + А0 + А4 + А6 + А7 + А4 + А1) = 39,1 мм

Определяем среднее число единиц допуска

Аср = ТАД / tДv ?ij2 · лj2, (42)

где ТАД - допуск замыкающего звена, мкм;

tД - коэффициент риска;

ij - единица допуска, мкм;

лj - коэффициент относительного рассеивания

Аср = 300 / 3 v10,112 · 0,332 = 30 мкм

Назначаем допуски на составляющие звенья по полученному значению Аср по 8 квалитету

А1 = 18 мкм

А2 = 14 мкм;

А3 = 63 мкм

А4 = 27 мкм

А6 = 39 мкм

А7 = 33 мкм

Проверим правильность назначения допусков

ТАД ? tДv ?ТАj2 · лj2, (43)

где ТАј - допуски составляющих звеньев, мкм;

300 ? 3 v1942 · 0,332

300 ? 193

Условие (43) выполняется.

Определим и запишем величины и знаки предельных отклонений составляющих звеньев

А1 = 6-0,018 мкм

А2 = 1,6+0,014 мкм

А3 = 140+0,063 мкм

А4 = 16-0,027 мкм

А5 = 39,1-0,039 мкм

А6 = 40-0,039 мкм

А7 = 20-0,033 мкм

Проверим правильность назначения предельных отклонений

Еs(АД) = УЕs(Ај) - УЕi(Ај), (44)

где Еs; Еi - соответственно верхнее и нижнее предельное отклонение звеньев, мкм

Еs(АД) = (28 + 63) - ((-36) + (-54) + (-39) + (-33)) = 253 мкм

Еi(АД) = УЕi(Ај) - УЕs(Ај), (45)

Еi(АД) = 0 - 0 = 0 мкм

300 мкм > 253 мкм

0 мкм = 0 мкм

Оба условия выполняются, значит, предельные отклонения составляющих звеньев выбраны правильно.

Запишем значения составляющих звеньев с указанием номинального значения и предельных отклонений.

А1 = 6-0,018 мкм

А2 = 1,6+0,014 мкм

А3 = 140+0,063 мкм

А4 = 16-0,027 мкм

А5 = 39,1-0,039 мкм

А6 = 40-0,039 мкм

А7 = 20-0,033 мкм

Заключение

В результате выполнения курсовой работы я приобрел навыки научного исследования работы, научился пользоваться справочной литературой, ГОСТами и таблицами.

Данная курсовая работа помогла закрепить знания, полученные в процессе изучения курса «Метрология, стандартизация и сертификация».

Развитие навыков самостоятельной творческой работы позволит творчески проявить себя при выполнения других более сложных работ и планов, как в процессе обучения, так и после окончания института.

Список использованных источников

1 Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Методические указания по выполнению курсовой работы /Составитель: Веснушкина, Н.Н./ Изд-во Мордовского ун-та. Саранск, 1994.

2 Допуски и посадки: Справочник: В 2 ч. /Под ред. В.Д.Мягкова. 5-е изд., переработанное и дополненное Л.: Машиностроение. Ленингр. Отделенние, 1978.

3 ГОСТ 18538-73 - ГОСТ 18369-73. Калибры - скобы для диаметров от 1 до 360 мм. Конструкция и размеры.

4 ГОСТ 14807-69 - ГОСТ 14827-69. Калибры - пробки гладкие диаметром от 1 до 360 мм. Конструкция и размеры.

5 ГОСТ 23360-78. Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Размеры, допуски и посадки.

Размещено на Allbest.ru