Расчет гладких соединений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1 Теоретическая часть

1.1 Взаимозаменяемость между геометрическими параметрами и качеством изделия

2. Расчетная часть

2.1 Расчет соединений гладких цилиндрических поверхностей

2.2 Расчет предельных калибров

2.3 Расчет размерных цепей

2.4 Расчет резьбовых соединений

2.5 Расчет предельных калибров для резьбовых соединений

Заключение

Список использованной литературы

Введение

соединение изделие цилиндрический калибр

Целью курсовой работы является:

- анализ взаимозаменяемости между геометрическими параметрами и качеством изделия. В конструкциях транспортных машин подавляющее большинство деталей, их узлов и агрегатов находятся в соединениях между собой. Поэтому проблема установления и применения требований к соединяемым элементам требует отдельного рассмотрения. В процессе развития промышленной стандартизации при производстве, эксплуатации и ремонте изделий особое значение приобрел принцип взаимозаменяемости;

- расчет типовых гладких соединений. Две детали, элементы которых входит друг в друга (вал - отверстие, шпонка - шпоночный паз), образуют соединение. Такие детали называются сопрягаемыми деталями, а поверхности сопрягаемых элементов - сопрягаемыми поверхностями.

- расчет предельных калибров. Калибры - без шкальные измерительные инструменты предназначенные для контроля размеров элементов деталей, их геометрической формы и взаимного расположения. С помощью калибров нельзя определить действительные размеры элементов деталей. Задачей контрольных функций калибров является установление соответствия действительных размеров элементов деталей их предельным значениям, проставленным в рабочих чертежах, на основе чего делаются выводы о годности или негодности детали по ее контролируемому параметру;

- расчет размерных цепей. Технологической размерной цепью называется система взаимосвязанных размеров, по которым производится обработка детали, образующих замкнутый контур.

Основными признаками размерной цепи являются замкнутость размерного контура и влияние всех взаимосвязанных размеров (звеньев в цепи) на один размер.

Каждая размерная цепь состоит из одного замыкающего звена и нескольких составляющих размеров.

Замыкающим называется размер цепи, изменение которого вызывается изменениями остальных размеров цепи (называемых составляющими).

Замкнутый размер при изготовлении детали непосредственно не выдерживается, а является результатом непосредственного выполнения других размеров цепи.

Составляющими называются все размеры цепи (кроме замыкающего). Эти размеры являются функционально независимыми; их изменения вызывают изменение замыкающего размера.

- расчет резьбовых соединений. Взаимозаменяемость резьбовых соединений обеспечивается установлением предельных контуров резьбы болта и гайки путем нормирования отклонений на ряд параметров резьбы;

- расчет предельных калибров для резьбовых соединений. Для контроля цилиндрических резьб можно использовать специальные измерительные приборы. Однако контроль резьб с помощью калибров является основным и решающим.

1. Теоретическая часть

1.1 Взаимозаменяемость между геометрическими параметрами и качеством изделия

В соответствии с рекомендациями ИСО взаимозаменяемость - это пригодность одного изделия, процесса, услуги для использования вместо другого изделия, процесса, услуги в целях выполнения одних и тех же требований.

В конструкциях транспортных машин подавляющее большинство деталей, их узлов и агрегатов находятся в соединениях между собой. Поэтому проблема установления и применения требований к соединяемым элементам требует отдельного рассмотрения. В процессе развития промышленной стандартизации при производстве, эксплуатации и ремонте изделий особое значение приобрел принцип взаимозаменяемости.

Взаимозаменяемостью называется свойство конструкции составной части изделия, обеспечивающее возможность ее применения вместо другой без дополнительной обработки с сохранением заданного качества изделия, в состав которого она входит.

Различают полную и неполную взаимозаменяемость, внутреннюю и внешнюю взаимозаменяемость, функциональную взаимозаменяемость.

Взаимозаменяемые однотипные детали, изделия (например, болты, шпильки, гайки, подшипники качения) могут быть изготовлены и установлены на свои места без дополнительной обработки или предварительной пригонки. Такая взаимозаменяемость называется полной.

Полная взаимозаменяемость возможна только когда размеры, отклонения формы, расположения, шероховатость, волнистость и другие механические количественные и качественные характеристики поверхностей деталей и сборочных единиц после изготовления находятся в заданных пределах и собранные изделия удовлетворяют техническим требованиям.

Неполной называется взаимозаменяемость, при которой в процессе сборки осуществляется пригонка (подбор деталей, регулирование их взаимного положения, удаление слоя материала и т.д.).

Взаимозаменяемость называется внешней, если возможна замена сборочных единиц.

Внутренняя взаимозаменяемость - это взаимозаменяемость всех или некоторых деталей, составляющих сборочные единицы, механизмы, входящие в изделие.

Каждая деталь в различных машинах и механизмах имеет определенное назначение и геометрические параметры элементов деталей. Эти параметры определяют создатели механизмов и машин исходя из назначения деталей и на основе расчетов различного характера и экспериментальных исследований. Возможные отклонения геометрических параметров деталей от заданных (с точки зрения работоспособности каждой деталей) определяет конструктор.

Геометрическая взаимозаменяемость выделяется особо, так как в машиностроительном производстве именно формообразование деталей является преимущественным видом работ. Геометрические параметры взаимозаменяемых изделий всегда получают с ограниченной точностью. Абсолютная точность на практике недостижима, да и необходимости в ней нет. Как правило, нормально работают детали, изготовленные в некотором диапазоне геометрических параметров.

За расчетные размеры отверстий принимаются их наименьшие предельные размеры, а для валов - их наименьшие предельные размеры.

Основные понятия о взаимозаменяемости по геометрическим параметрам обычно рассматривают на примере валов и отверстий и их соединений. Термин «вал» применяют для обозначения наружных (охватываемых) элементов детали; термин «отверстие» - для обозначения внутренних (охватывающих) элементов детали. Термины вал и отверстие относятся не только к цилиндрическим деталям круглого сечения, но и к элементам деталей другой формы, например ограниченным параллельным плоскостям (шпонки, пазы и т.д.).Две детали, элементы которых входит друг в друга (вал - отверстие, шпонка - шпоночный паз), образуют соединение. Такие детали называются сопрягаемыми деталями, а поверхности сопрягаемых элементов - сопрягаемыми поверхностями. Остальные поверхности детали называются несопрягаемыми (свободными). Соответственно размеры этих поверхностей называются сопряженными в первом случае и свободными - во втором.

В производственных условиях для оценки качества обработанной поверхности принято использовать отклонения следующих геометрических параметров:

- отклонение отдельного размера;

- отклонения формы;

- отклонения расположения поверхностей;

- суммарные отклонения формы и расположения поверхностей;

- волнистость поверхности;

- шероховатость поверхности.

2. Расчетная часть

Для расчетов имеются следующие данные:

С= Ш62	В = М56Ч4- 6Н/6g;	А1 =53d9	А2 =33f9	А3 =90 js9

2.1 Расчет соединений гладких цилиндрических поверхностей

Выбор посадок

Выбор посадок для подвижных и неподвижных соединений производят на основании расчетов, аналогичных данным соединениям, которые апробированы на практике, и экспериментальных исследований в конкретных условиях работы соединения.

В соответствии с ЕСДП посадки образуются сочетанием полей допусков отверстия и вала.

Даны сопрягаемые детали (отверстие и вал) в соединении: С = Ш 62

Номинальный размер соединения D = d = 62 мм

Рассмотрим основные отклонения отверстия: Ш 62Н9

Основные отклонения определяются по ГОСТ 25347-82. Допуск применяется по 9 квалитету.

IT - допуск;

ES - верхнее отклонение отверстия;

ЕI - ниже отклонение отверстия.

IT= 0,074; EI=0; ES=?;

IT= ES - EI, отсюда ES = IT + EI = 0 + 0,074=0,074.

D_max =D_ном+ ES = 62+0,074=62,074

D_min=D_ном+ EI =62+0 =62

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рассмотрим основные отклонения вала Ш 62d9

Основные отклонения определяются по ГОСТ 25347-82. применяется по 9 квалитету.

IT - допуск;

es - верхнее отклонение;

ei - нижнее отклонение;

IT=0,074; es = - 0,100; ei = ?

IT= es- ei, отсюда ei = es - IT = - 0,100 - 0,074= -0,174

d_max = d_ном + es =62+(- 0,100) = 61,9

d_min = d_ном + ei = 62+(-0,174)= 61,826

Определяем посадку в соединении:

S_max = D_max - d_min = 62,074 - 61,826= 0,248

S_min= D_min - d_max = 62 - 61,9= 0,1

Соединение с зазором

2.3 Расчет предельных калибров

Общие сведения

Калибры - без шкальные измерительные инструменты предназначенные для контроля размеров элементов деталей, их геометрической формы и взаимного расположения.

С помощью калибров нельзя определить действительные размеры элементов деталей. Задачей контрольных функций калибров является установление соответствия действительных размеров элементов деталей их предельным значениям, проставленным в рабочих чертежах, на основе чего делаются выводы о годности или негодности детали по ее контролируемому параметру. Предельные калибры получили широкое применение в серийном и массовом производстве.

Контроль размеров элементов деталей с помощью предельных гладких калибров сводится к следующему:

- для контроля отверстий изготавливают два предельных калибра-пробки. Один из калибров - проходной (ПР) - выполняют по диаметру, близкому к наименьшему предельному размеру контролируемого отверстия D_min, а другой калибр - непроходной (НЕ) - по диаметру, близкому к наибольшему предельному размеру отверстия D_max;

- дл я контроля валов изготовляют два предельных калибра-скобы. Калибр-скоба ПР имеет размер, близкий к наибольшему предельному размеру контролируемого вала d_max, а калибр-скоба НЕ - размер, близкий к наименьшему предельному размеру вала d_min.

Вывод о годности детали, когда действительный размер контролируемого отверстия находится в пределах заданного поля допуска, делают на основании того, что калибр ПР должен проходить, а НЕ не должен проходить в контролируемое отверстие.

Если калибр-скоба ПР свободно пройдет по диаметру вала, а калибр-скоба НЕ не пройдет, то деталь признается годной по контролируемому размеру вала.

К числу основных правил, определяющих систему предельных калибров, относятся:

- установление единых правил взаимосвязи между калибрами рабочими, приемными и контрольными;

- установление единых правил пользования калибрами и контркалибрами;

- разработка требований к конструкции калибров;

- нормирование величин и правил задания допусков на изготовление и износ калибров и контркалибров;

- разработка методики расчета исполнительных размеров калибров и контркалибров.

Конструкции калибров

В основу конструирования гладких предельных калибров положен принцип подобия (принцип Тейлора), согласно которому проходные калибры по форме и размерам должны являться прототипом детали и контролировать в комплексе размеры по всей длине соединения с учетом погрешностей формы и расположения поверхностей деталей. Непроходные калибры должны иметь малую измерительную длину и контакт, приближающийся к точечному, чтобы проверять у каждого элемента только собственный размер, не нарушен ли его проходной предел.

Одним из основных требований, предъявляемых к калибрам, является обеспечение стабильности их размеров в процессе эксплуатации. Изменение размеров калибров может происходить под действием внутренних остаточных напряжений, а также при несоблюдении правил хранения и эксплуатации.

Расчет калибр-пробки на Ш 62Н9

Расчет калибра-пробки производится в соответствии с ГОСТ 24853-81

Исполнительные размеры калибров должен определяться по формуле:

ПР- проходная сторона новая.

ПР: d = D_min +Z,

где Z = 0,013

Y = 0

H = 0,005

d = ( D_min +Z ) = (62 +0,013) = (62+0,013) 0,0025= (62,013+0,0025)_{- 0,005} =62,0155_-0,005.

П-ПР - проходная сторона изношенная

П-ПР: d = D_min - Y = 62.

НЕ - непроходная сторона

НЕ: d = D_max= 62,074= 62,0765_-0,005.

Схема расположения полей допусков калибров- пробок

Расчет калибр-скобы на Ш 62d9

ПР- проходная сторона новая.

ПР: D_к = (d_mаx - Z₁),

где Z₁ = 0,013

Y₁ = 0

H₁ = 0,008

D= (d_mаx - Z₁ ) = (61,900 - 0,013) =61,883^+0,008.

П-ПР - проходная сторона изношенная

П-ПР: D = d_mаx - Y₁ = 61,900-0=61,900.

НЕ - непроходная сторона

НЕ: D = d_min = 61,826= 61,8260,004

Граница износа

Проходная сторона

Непроходная сторона

Схема расположения полей допусков калибров- пробок

2.4 Расчет размерных цепей

Процесс создания новых машин проходит несколько стадий, в том числе стадии разработки технического и рабочего проекта. При разработке технического проекта полезно выполнять размерный анализ конструкции машины. Такой анализ помогает выбрать рациональные схемы компоновки деталей и узлов сборочных единиц машины и принять рациональные конструктивные решения. При проектировании рабочего проекта окончательно рассчитывают допуски размеров деталей машин.

Конструкторские размерные цепи решают задачу по обеспечению точности при конструировании. Они устанавливают связь размеров детали в изделии.

Технологические размерные цепи решают задачу по обеспечению точности при изготовлении детали.

Измерительные размерные цепи решают задачу по обеспечению точности при измерении.

Размеры, образующие размерную цепь, называют звеньями.

Любая размерная цепь состоит из составляющих звеньев и одного замыкающего звена.

Замыкающее звено - это звено, которое непосредственно не выдерживается, а получается в результате выполнения размеров составляющих звеньев.

Составляющиеся звенья делятся на увеличивающиеся и уменьшающиеся. Увеличивающиеся звенья те, с увеличением которых замыкающееся звено увеличивается, а уменьшающиеся те, с увеличением которых замыкающееся звено уменьшается.

При построении размерных цепей следует руководствоваться их основными свойствами:

- цепь должно быть замкнута;

- размер любого звена сборочной цепи должна относится к элементам одной и той же детали; исключением является замыкающее звено, которое всегд соединяет элементы разных деталей;

- цепь должна быть проведена наикратчайшим способом, т.е. деталь своими элементами должна входить в размерную цепь только один раз.

В курсовом проекте замыкающее звено и допуски на него не заданы, их необходимо рассчитать по размерам и допускам составляющих звеньев.

Дано:

А₁ =53d9;

А₂ =33f9

А₃ =90 j_s9;

Определить размер замыкающего звена

А₁ А₂ А_Д

А₃

Размерная цепь всегда замкнута. На основании этого свойства существует зависимость, которая связывает номинальные размеры звеньев. Для плоских размерных цепей с номинальными звеньями она имеет следующий вид:

А_Д =,

где n и p - число соответственно увеличивающих и уменьшающих звеньев в размерной цепи.

Находим для всех составляющих звеньев номинальные размеры. Допуски и предельные отклонения определяем по ГОСТ 25347-82:

А₁ =53 d9. Квалитет - d9

допуск - IT = 0,074;

верхнее отклонение - es = -0,100- 0,074;

нижнее отклонение - ei = -0,174;

D_1max = d _ном+ еs = 53 +(- 0,100) = 52,900;

D_{1 min} = d _ном+ ei = 53 + (-0,174) =52,826;

A₂ =33f9; Квалитет - f9.

допуск - IT = -0,025-(-0,087)=0,062;

верхнее отклонение - es = - 0,025;

нижнее отклонение - ei = -0,087;

D_{2 max} = d_{1 ном.}+ es = 33 + (-0,025) = 32,975;

D_{2 min} = d_{1 ном.}+ ei =33+ (-0,087 )=32,913;

A₃=90 j_s9. Квалитет - j_s9.

допуск - IT = 0,043-(-0,043) = 0,086;

верхнее отклонение - es = 0,043;

нижнее отклонение - ei =- 0,043;

D_{3 max} = d_{1 ном}+ es = 90+ 0,043 = 90,043;

D_{3 min} = d_{1 ном}+ ei =90+ (-0,043)= 89,957;

Для определения зависимости, которая связывает допуски звеньев в размерной цепи, найдем вначале наибольшее значение замыкающего звена:

A ==90,043 - (52,826+32,913) =4,304;

A == 89,957 - (52,900+32,975) =4,082;

2.4 Расчет резьбовых соединений

2.4.1 Основные параметры крепежных цилиндрических метрических резьб

Метрическая цилиндрическая резьба применяется главным образом в качестве крепежной. Метрические крепежные резьбы используются в разъемных соединениях деталей машин и обеспечивают плотность соединений и неподвижность стыков.

На метрические резьбы общего назначения распространяется ГОСТ 9150 - 84, который устанавливает номинальный профиль и размеры его элементов.

Широкое распространение резьбовых соединений обуславливает особые требования к их взаимозаменяемости. Взаимозаменяемость и точность резьбовых соединений обеспечивается точностью наружного, внутреннего и среднего диаметров резьбы болта и гайки, размеров шага и полоны профиля резьбы.

К основным параметрам цилиндрических резьб относятся:

- d₂ (D₂) - средний диаметр резьбы соответственно болта и гайки;

- d (D) - наружный диаметр резьбы соответственно болта и гайки;

- d₁ (D₁) - внутренний диаметр резьбы соответственно болта и гайки;

- P - шаг резьбы;

- - угол профиля резьбы, для метрических резьб =60^о.

Резьбы при свинчивании контактируют только боковыми сторонами профиля, поэтому только средний диаметр, шаг и угол профиля резьбы определяют характер сопряжения в резьбе.

Основным посадочным размером резьбы является средний диаметр. Который определяет характер соединения. При сопряжении наружных диаметров болта и гайки для исключения заклинивания резьбы предусматриваются зазоры.

Стандартами установлены следующие ограничения резьбового профиля:

- допуск на средний диаметр болта и гайки - Td₂ и TD₂;

- допуск на наружный диаметр болта - Td;

- допуск на внутренний диаметр гайки -TD₁.

Допуски на наружный диаметр гайки TD и внутренний диаметр болта Td₁ не устанавливаются.

2.5.2 Определение параметров резьбы М56Ч4- 6Н/6g

Шаг резьбы- Р=4

Номинальные значения наружного, среднего и внутреннего диаметров резьбы задаем соответственно указанным в таблице 1 ГОСТ24705 - 2004:

- средний диаметр - d₂ (D₂) = 53,402;

- внутренний диаметр - d₁ (D₁) = 51,670;

- наружный диаметр - d=56;

- внутренний диаметр по дну впадины - d₃ = 51,093;

Определяем основные отклонения диаметров наружной и внутренней резьбы по ГОСТ 16093 - 2004:

es - верхнее отклонение диаметров наружной резьбы;

ei - нижнее отклонение диаметров наружной резьбы;

ES - верхнее отклонение диаметров внутренней резьбы;

EI - нижнее отклонение диаметров внутренней резьбы;

Расчет параметров гайки: М56Ч4- 6Н

Числовые значения основных отклонений диаметров:

Для D₂ = 53,402;

T_D2 =0,315;

ES =0,315; EI = 0

D_{2 max} = D_{2 ном} +ES = 53,402 +0,315=53,717;

D_{2 min} = D_2ном + EI =53,402+0=53,402;

Для D₁ =51,670;

T_D1 = 0,600;

ES =0,600; EI = 0

D_{1 max} = D_1ном +ES=51,70+0,600=52,270;

D_{1 min} = D_1ном +EI=51,670+0=51,670;

D=56

T_D - не устанавливается.

EI=0

Расчет параметров болта: М56Ч4- 6g

Числовые значения основных отклонений диаметров:

Для d₂ = 53,402;

T_d2 =0,236;

еs = - 0,060;

еi = - 0,296;

d_2max = d_2ном +es= 53,402+ (-0,060)=53,342;

d_2min= d_2ном+ei= 53,402+(-0,296)=53,106;

Для d = 56;

T_d =0,475;

еs = - 0,060;

еi = - 0,535;

d_max = d_ном +es =56+(-0,060)=55,94;

d_min = d_ном+ei= 56+(-0,535)=55,465;

Для d₁=51,670;

T_d1 =0,060;

еs = - 0,060;

d_{1 max}=d_1ном +es=51,670+(-0,060)=51,610.

Определяем посадку в соединении:

S_max = D_2max - d_2min = 53,717-53,106= 0,611;

S_min= D_{2 min} - d_2max =53,106- 53,342 = -0,232;

Соединение: переходная посадка

Заключение

Взаимозаменяемость изделий - сложное явление. Различают функциональную, полную и геометрическую взаимозаменяемость. Иногда говорят о неполной и частичной взаимозаменяемости.

Метод размерных цепей является одним из эффективных методов оптимальных решений задач расчета допусков размеров, составляющих размерные цепи.

На чертежах размерная цепь оформляется незамкнутой, без обозначения размеров и отклонений одного из звеньев, поскольку последний размер правильно составленной цепи является функцией остальных размеров. В реальном объекте размерная цепь всегда замкнута, все ее размеры функционально взаимосвязаны и изменение любого из звеньев влечет за собой необходимость изменения как минимум еще одного звена.

Крепежные метрические резьбы используются в разъемных соединениях деталей машин и обеспечивают плотность соединений и неподвижность стыков. Широкое распространение резьбовых соединений обуславливает особые требования к их взаимозаменяемости. Взаимозаменяемость и точность резьбовых соединений обеспечиваются точностью наружного, внутреннего и среднего диаметров ре5зьбы болта и гайки, размеров шага и половины угла профиля, т.е. метрическая резьба определяется пятью параметрами: средним, наружным и внутренним диаметрами, шагом и углом профиля.Допуски назначаются только для двух параметров наружной резьбы - среднего и наружного диаметров и для двух параметров внутренней резьбы - среднего и внутреннего диаметров. Для этих параметров метрической резьбы установлены степени точности.

Болт и гайка сопрягаются между собой по боковым сторонам профиля, поэтому предельные контуры резьбовых изделий должны иметь четкие ограничения.

Список использованной литературы

1. Допуски, посадки и технические измерения в машиностроении: учебник для нач. проф. образования / С.А. Зайцев, А.Д. Куранов, А.Н. Толстов. М.: Издательский центр «Академия», 2008.

2. Метрология, стандартизация и сертификация на транспорте: учебник для студ. сред. проф. образования / [И.А. Иванов, С.В. Урушев, А.А. Воробьев, Д.П.Кононов]. М.: Издательский центр «Академия», 2009.

3. Якушев А.И., Воронцов Л.И., Федотов Н.М. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник. М. Машиностроение, 1987.

4. ГОСТ 25347-82. Единая система допусков и посадок. Поля допусков и рекомендуемые посадки.

5. ГОСТ 24853-81. Калибры гладкие для размеров до 500.

6. ГОСТ 16093-2004. Резьба метрическая. Допуски. Посади с зазором.

7. СТ СЭВ2647-80. Калибры для контроля резьбы. Допуски.

Размещено на Allbest.ru