Расчет линейной размерной цепи и выбор посадок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Кафедра обработки металлов давлением

Курсовая работа

по дисциплине «Взаимозаменяемость»

Расчет линейной размерной цепи и выбор посадок

Выполнил

студент группы ТСП-10

Киселева К.А.

Проверил

доцент кафедры ОМД

Кинзин Д.И.

Магнитогорск

2013

Содержание

посадка сборочный допуск взаимозаменяемость

Введение

1. Расчет размерной линейной цепи

1.1 Решение обратной задачи

1.2 Решение прямой задачи линейной размерной цепи

2. Выбор посадок

2.1 Графическое построение полей допусков выбранных посадок и их характеристики

3. Эскизы сборочной единицы и деталей, входящих в ее состав

Заключение

Библиографический список

Введение

Взаимозаменяемость - свойства независимо изготовленных деталей, узлов и сборочных единиц машин и изделий обеспечивать возможность беспригоночной сборки (замены) сопрягаемых деталей в сборочную единицу, а сборочной единицы в изделие без дополнительной обработки при соблюдении предъявляемых к ним технических требований и сохранении функционирования изделия с заданными эксплуатационными показателями.

Нормативной базой взаимозаменяемости является стандартизация.

Взаимозаменяемость лежит в основе важнейших принципов и форм организации современного производства.

Взаимозаменяемость позволяет организовать серийное и массовое производство изделий, а также выполнять сборку и замену (ремонт) деталей на основе кооперирования их изготовления.

В масштабах хозяйства страны это дает большой экономический эффект.

Задачей курсовой работы является определение условий выполнения полной взаимозаменяемости сборочной единицы на основе расчета измерений размерной цепи.

Исходные данные

Размер, мм
А1	А2	А3	А4	А5	А6	А?	D1	D2
80+0,19	41+0,16	5-0,075	40-0,16	70-0,19	5-0,075	1+0,60	110	120



Рисунок 1. Сборочная единица: 1 - корпус; 2 - большая шестерня; 3 - малая шестерня; 4 - втулка; 5 - вал; 6 - шпонка

На рис. 1 представлена сборочная единица (фрагмент коробки передач), включающая разъемный корпус 1, состоящий из двух половин, в каждую из которых неподвижно установлена втулка 4, выполняющая функции подшипника скольжения. Во втулках установлен вал 5 с возможностью свободного вращения. На волу неподвижно с применением шпонки 6 установлена большая шестерня 2 и с возможностью свободного вращения малая шестерня 3. Режим работы сборочной единицы легкий.

Даны номинальные и предельные отклонения (см. таблицу исходных данных) размеров деталей, входящих в размерную цепь: А₁; А₂; А₃; А₄; А₅; А₆; А_Д. Известны также номинальные внутренний D₁ и наружный D₂ диаметры втулок.

Выполнить следующее:

решить обратную задачу линейной размерной цепи;

решить прямую задачу линейной размерной цепи;

выбрать посадки при сопряжении вала со втулками, втулок с корпусом и вала с большой и малой шестернями;

графически построить поля допусков выбранных посадок и дать характеристику посадкам;

вычертить эскизы сборочной единицы и деталей, входящих в ее состав.

1. Расчет размерной линейной цепи

1.1 Решение обратной задачи

Обратная задача линейной размерной цепи является проверочной, или ее еще называют задачей технолога. Сущность расчета заключается в проверке обеспечения заданной точности замыкающего звена при заданных предельных размерах составляющих звеньев.

Составляем схему размерной цепи в соответствии с конструктивным исполнением сборочной единицы.

Рисунок 2. Схема размерной цепи

Из анализа размерной цепи следует:

А_1, А₂ - увеличивающие размеры;

А₃, А₄, А₅, А₆ - уменьшающие размеры;

А_? - замыкающее звено размерной цепи (зазор между фланцем втулки и торцом малой шестерни).

Из таблицы исходных данных: А₁ = 80^+0,19, А₂ = 41^+0,16, А₃ = 5_-0,075, А₄ = 40_-0,16, А₅=70_-0,19, А₆ = 5_-0,075, А_? = 1^+0,60.

Для замыкающего звена заданные величины имеют следующие значения: номинальный размер [А_? ]=1,0 мм; максимальный предельный размер [А_{? макс}]= 1,60 мм; минимальный предельный размер [А_{? мин}]= 1,00 мм, так как верхнее отклонение замыкающего звена Es(А_?)=0,60 мм, а нижнее отклонение Ei(А_?)=0. По исходным данным устанавливаем предельные отклонения составляющих звеньев.

Верхнее отклонение увеличивающих размеров:

Es(А₁)= 0,19 мм; Es(А₂)= 0,16 мм;

Нижнее отклонение увеличивающих размеров:

Ei(А₁)= 0; Ei(А₂)= 0;

Верхнее отклонение уменьшающих размеров:

Es(А₃)= 0; Es(А₄)= 0; Es(А₅)= 0; Es(А₆)= 0.

Нижнее отклонение уменьшающих размеров:

Ei(А₃)= -0,075 мм; Ei(А₄)= -0,16 мм;

Ei(А₅)= -0,19 мм; Ei(А₆)= -0,075 мм.

По исходным данным составляющих звеньев вычисляем предельные размеры замыкающего звена А_{? макс}, А_{? мин}.

Определяем номинальный размер замыкающего звена:

А_?=А_j- А_j=(А₁+ А₂)-(А₃ + А₄+ А₅+ А₆)

А_?=(80+41)-(5+40+70+5)=1мм.

Расчетное значение номинального размера замыкающего звена совпадает с заданным, следовательно, номинальные размеры составляющих звеньев назначены верно и не требуют корректировки.

Определяем верхнее и нижнее отклонения замыкающего звена.

Es(А_?)=Es(А_j)-Ei(А_j)=[ Es(А₁)+ Es(А₂)]-[ Ei(А₃)+ Ei(А₄)+

+ Ei(А₅)+ Ei(А₆)]= =(0,19+0,16)-(-0,075-0,16-0,19-0,075)=0,85 мм.

Ei(А_?)=Ei(А_j)-Es(А_j)=[ Ei(А₁)+ Ei(А₂)]-[ Es(А₃)+ Es(А₄)+

+Es(А₅)+ Es(А₆)]=0

Определяем предельные размеры замыкающего звена:

А_{? макс}= А_? +Es(А_?)=1,0+0,85=1,85 мм.

А_{? мин}= А_? +Ei(А_?)=1,0+0=1,0 мм.

Проводим сравнение расчетных значений предельных размеров замыкающего звена с заданными значениями по следующим условиям:

А_{? макс} ? [А_{? макс}]; 1,85>1,60;

А_{? мин} ? [А_{? мин}]; 1,0 =1,0.

Первое условие не выполняется, поэтому сборка невозможна с обеспечением полной взаимозаменяемости и необходимо провести корректировку допусков составляющих размеров, т.е. решить прямую задачу размерной цепи.

1.2 Решение прямой задачи линейной размерной цепи

Прямая задача линейной размерной цепи является проектировочной, или еще иначе ее называют задачей конструктора.

Эту задачу решают при проектировании конструкции, когда известна конструкция узла, определены номинальные размеры всех деталей, а также установлены требования к точности исходного звена и необходимо определить требование к точности составляющих звеньев. Замыкающее звено обратной задачи в прямой задаче называется исходным.

В нашем случае при решении обратной (проверочной) задачи было установлено, что допуски, назначенные в таблице исходных данных на размеры составляющих звеньев, не могут обеспечить требуемую точность замыкающего звена. Поэтому допуски на размеры составляющих звеньев необходимо назначить заново, и они должны быть такими, чтобы требование к точности исходного звена было выполнено.

Следовательно, постановка задачи будет такова:

При известных номинальных размерах [А_j] составляющих звеньев, а также известных (заданных) предельных отклонениях [Es(А_?)]; [Ei(А_?)] или допуске [ТА_?] исходного звена требуется определить допуски составляющих звеньев, а, следовательно, и их предельные размеры.

Задача решается с применением способа допусков одного квалитета. При использовании этого способа принимают, что все составляющие размеры выполнены с одной степенью точности (одного квалитета) и допуск составляющих звеньев зависит только от номинальных размеров. Решение задачи сводится к нахождению того квалитета, по которому следует назначить допуски на составляющие размеры. Алгоритм задачи будет следующим.

1. Устанавливаем допуски исходного звена.

Из таблицы исходных данных следует, что номинальный размер исходного звена [А_?] = 1,0 мм, верхнее предельное отклонение [Es(А_?)] = 0,50 мм, нижнее предельное отклонение [Ei(А_?)] = 0. Тогда предельные размеры и допуск исходного звена будут следующими:

[А_{? макс}] = [А_?]+[Es(А_?)] = 1,0 + 0,60 = 1,60 мм;

[А_{? мин}] = [А_?]+[Ei(А_?)] = 1,0 + 0 = 1,0 мм;

[ТА_?]=[А_{? макс}] - [ А_{? мин}] = 1,60 - 1,0 = 0,60 мм.

2. Определяем среднее число единиц допуска в размерной цепи.

Предварительно определяем единицу допуска для каждого составляющего размера размерной цепи.

Для размера [А₁]=80 мм:

среднегеометрический размер интервала

D_m===97,8 мм,

где D_м и D_б - меньший и больший размеры интервала. Единица допуска определяется по формуле

мкм.

Здесь D_m в мм, i в мкм. По аналогии определяем единицы допусков для остальных составляющих размеров:

для размера [А₂] = 41 мм i₂ = 1,56 мкм

для размеров [А₃] = [А₆] = 5 мм i ₃ = i₆ = 0,73 мкм

для размера [А₄] = 40 мм i₄ = 1,56 мкм

для размера [А₅] = 70 мм i₅ = 1,86 мкм

Тогда среднее число единиц допусков в размерной цепи определится по формуле

3. Определяем квалитет по числу единиц допуска.

Определяем, что найденное число единиц допуска приблизительно равно принятому для квалитета 10. Уставляем для всех размеров цепи, кроме размера , допуск по квалитету 10. Допуск размера можно назначить несколько меньшим, так как большую шестерню по этому размеру легко обработать с большой точностью.

4. Назначаем допуски на составляющие размеры:

Допуски для охватывающих размеров () назначаем как для основного отверстия, а для охватываемых () - как для основного вала.

Допуск для размера по Н10 равен 0,14 мм, а для размера по Н10 равен 0,100 мм.

Допуск для размеров назначаем по h10, они соответственно равны 0,048; 0,100; 0,048 мм. Допуски должны быть стандартными.

Размер считаем компенсирующим (увязочным) и определяем из условия, что

[ТА_?]=

Тогда

=0,60-(0,140+0,100+0,048+0,100+0,048)=0,60-0,436= 0,164мм.

Принимаем для размера стандартный допуск по h10 равным 0,140 мм.

5. Назначаем предельные отклонения составляющих размеров.

Для охватывающих поверхностей назначаем отклонения как для основных отверстий, т.е. со знаком «плюс»; для охватываемых - как для основных валов, т.е. со знаком «минус».

Верхние и нижние отклонения составляющих размеров будут следующими:

Es(A₁)= +0,14 мм; Ei(A₁)= 0; для охватывающих поверхностей назначаем отклонения как для основных отверстий, т.е. Es(A₂)= +0,100 мм; Ei(A₂)= 0; для охватывающих поверхностей назначаем отклонения как для основных отверстий, т.е. Es(A₃)= 0; Ei(A₃)= -0,048 мм;ля охватывающих поверхностей назначаем отклонения как для основных отверстий, т.е. Es(A₄)= 0; Ei(A₄)= -0,100 мм; для охватывающих поверхностей назначаем отклонения как для основных отверстий, т.е. Es(A₅)= 0; Ei(A₅)= -0,140 мм;

Es(A₆)= 0; Ei(A₆)= -0,048 мм;

В рабочих чертежах деталей должны быть проставлены следующие размеры с отклонениями: ; ; ; ; .

Допуски на составляющие звенья размерной цепи могут быть определены по формуле:

для охватывающих поверхностей назначаем отклонения как для основных отверстий, т.е.

Полная взаимозаменяемость деталей сборочной единицы обеспечена.

2. Выбор посадок

В заданной сборочной единице (рис. 1) посадки образуют соединения втулки с корпусом, вала со втулкой, малой шестерни с валом и большой шестерни с валом. Выбор посадок будем производить на основе данных справочной литературы. Втулка, по своей служебной роли как подшипник скольжения, устанавливается в корпусе неподвижно. Руководствуясь рекомендациями справочной литературы, для соединения втулки с корпусом назначим посадку в системе отверстия Ш120 (Ш120). В скобках обозначена аналогичная посадка в системе ОСТ.

Так как втулка, малая шестерня и большая шестерня находятся в сопряжении с одним и тем же валом с номинальным диаметром 100, одинаковых для всех трех сопряжений, то для удешевления изготовления вала рационально все три посадки назначить в системе вала. Для сопряжений малой шестерни с валом и вала со втулкой назначаем посадку Ш110 (Ш110) согласно служебных функций этих сопряжений ([1] с. 304).

Для сопряжения большой шестерни с валом в соответствии со служебной ролью этого соединения выбираем посадку Ш110 (Ш110) с дополнительным креплением шестерни на валу шпонкой.

2.1 Графическое построение полей допусков выбранных посадок и их характеристики

Для графического построения полей допусков посадок (рис.3-5) используем предельные отклонения, приведенные в таблицах справочной литературы [1].



Рисунок 3. Положение полей допусков посадки Ш120([1], c. 79, 95)

Характеристика отверстия:

EI=0;

ES=0,040 мм;

D=120 мм;

D_макс=D+ES=120,0+0,040=120,040 мм;

D_мин = D + EI = 120 + 0 = 120 мм;

TD=D_макс-D_мин=120,040-120=0,040 мм.

Характеристика вала:

ei= 0,043 мм;

es=0,068 мм;

d=120,0 мм;

d_макс=d+es =120,0+0,068=120,068 мм;

d_мин=d+ei=120,0+0,043=120,043 мм;

Td= d_макс- d_мин = =120,068-120,043=0,025 мм.

Характеристика соединения:

N_макс= d_макс- D_мин=120,068-120,0=0,068 мм;

N_мин= d_мин- D_макс=120,043-120,040=0,003 мм;

Или, вычислив натяги через предельные отклонения, получаем тот же результат:

N_макс= es- EI=0,068-0=0,068 мм;

N_мин= ei- ES=0,043-0,040=0,003 мм.

Имеем посадку с гарантированным натягом в системе отверстия для неподвижного соединения втулки с корпусом.

Рисунок 4. Положение полей допусков посадки Ш110([1], c. 113, 119)

Характеристика отверстия:

EI=0,036 мм;

ES=0,090 мм;

D=110 мм;

D_макс=D+ES=110+0,090=110,090 мм;

D_мин = D + EI = 110,0 + 0,036= 110,036 мм;

TD=D_макс-D_мин=110,090-110,036=0,054 мм.

Характеристика вала:

ei= -0,022 мм;

es=0;

d=110,0 мм;

d_макс=d+es =110,0+0=110,0 мм;

d_мин=d+ei=110,0-0,022=109,978 мм;

Td= d_макс- d_мин = =110,0-109,978=0,022 мм.

Характеристика соединения:

S_макс= D_макс- d_мин=110,090-109,978=0,112 мм;

S_мин= D_мин- d_макс=110,036-110,0=0,036 мм;

Или, выполнив вычисления зазоров через предельные отклонения, получим тот же результат:

S_макс= ES- ei=0,090-(-0,022)=0,112 мм;

S_мин= EI- es=0,036-0=0,036 мм.

Имеем посадку с гарантированным зазором в системе вала для подвижных соединений вала со втулкой и вала с малой шестерней.

Рисунок 5. Положение полей допусков посадки Ш110([1], c. 113, 126)

Характеристика отверстия:

EI=-0,035 мм;

ES=0;

D=110 мм;

D_макс=D+ES=110+0=110,0 мм;

D_мин = D + EI = 110,0+(-0,035)= 109,965 мм;

TD=D_макс-D_мин=110,0-109,965=0,035 мм.

Характеристика вала:

ei= -0,022 мм;

es=0;

d=110,0 мм;

d_макс=d+es =110,0+0=110,0 мм;

d_мин=d+ei=110,0+(-0,022)=109,978 мм;

Td= d_макс- d_мин = 110,0-109,978=0,022 мм.

Характеристика соединения:

S_макс= D_макс- d_мин=110,0-109,978=0,022 мм;

S_мин= D_мин- d_макс=109,965-110,0=-0,035 мм;

N_макс=0,035 мм, т.е. отрицательный минимальный зазор есть максимальный натяг.

Для неподвижного соединения большой шестерни с валом имеем переходную посадку в системе вала с возможностью получения в соединении как зазора, так и натяга, но с большей вероятностью получения натяга.

3. Эскизы сборочной единицы и деталей, входящих в ее состав

Рисунок 6. Эскиз сборочной единицы

Рисунок 7. Эскиз вала



Рисунок 8. Эскиз втулки

Рисунок 9. Эскиз большой шестерни



Рисунок 10. Эскиз малой шестерни

Рисунок 11. Эскиз корпуса

Заключение

Для расчета линейной размерной цепи на полную взаимозаменяемость применили метод максимума - минимума, предварительно составив схему размерной цепи и выполнив ее анализ. Затем провели сравнение расчетных значений предельных размеров замыкающего звена с заданными значениями по условиям.

Так как условия не выполнялись, решили прямую задачу линейной размерной цепи, определив допуски и посадки составляющих звеньев и их предельные размеры.

Библиографический список

1. В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский допуски и посадки справочник в двух частях, Ленинград «Машиностроение - 1982».

2. А.В. Еремин методические указания к курсовой работе по дисциплине «Взаимозаменяемость»,- Магнитогорск: МГТУ, 2003 - 26 стр.

Размещено на Allbest.ru