Размерный анализ сборочной единицы (тихоходного вала редуктора)

- посадка переходная.

Предельные отклонения внутреннего кольца подшипника Ш50 L0:


ES = 0 мм; EI = - 0,012 мм.

Предельные отклонения вала Ш50 IS 6:


es = + 0,011 мм; ei = - 0,011 мм.


Предельные значения натяга и зазора в соединении:


N max = 0,011 – (-0,012) = 0,023 мм;

S max = 0,0 – (- 0,011) = 0,011 мм.


Допуск посадки:


T NS = 0,023 + 0,011 = 0,034 мм


Рисунок 4.12 - Схема полей допусков соединения Ш50 .


Соединение Ш80 - посадка переходная.

Предельные отклонения внутреннего кольца подшипника Ш100 K7:


ES = + 0,010 мм; EI = - 0,025 мм.


Предельные отклонения вала Ш100 l0:


es = 0 мм; ei = - 0,015 мм.

Предельные значения натяга и зазора в соединении:


N max = 0,0 – (-0,025) = 0,025 мм;

S max = 0,010 – (-0,015) = 0,025 мм.


Допуск посадки:


T NS = 0,025 - 0 ,025= 0,050 мм


Рисунок 4.13- Схема полей допусков соединения Ш80 .


4.3 Посадки шпоночных соединений


Для шпоночных соединений (шпонка b x h х l = 22 х 14 х 85 мм ГОСТ 23360-78, 20 х 12 х 100 мм ГОСТ 23360-78 ) принимаю для крупносерийного производства нормальное соединение.

Для зубчатого колеса:


Соединения шпонок с валом: ;.

Соединения шпонок со втулками: ;


Проанализируем эти посадки.

Предельные отклонения ширины пазов на валах: ;.

Предельные отклонения ширины пазов во втулках: .

Предельные отклонения ширины шпонок:

Посадка шпонки на вал ; - переходная.


Предельные значения зазоров и натягов в соединениях:


Smax = ES – ei = 0,0 – (- 0,052) = 0,052 мм;

Nmax = es – EI = 0 – (- 0,052) = 0,052 мм.


Допуск посадки:


TSN = Smax + Nmax = 0,052 + 0,052 = 0,104 мм.

Посадка шпонки во втулку ; - переходная.


Предельные значения зазоров и натягов в соединениях:


Smax = ES – ei = 0,018 – (- 0,052) = 0,070 мм;

Nmax = es – EI = 0 – (- 0,018) = 0,018 мм.


Допуск посадки:


TSN = Smax + Nmax = 0,070 + 0,018 = 0,088 мм


Рисунок 4.14 – Схемы полей допусков шпоночных соединений (шпонка b x h х l = 22 х 14 х 85 мм ГОСТ 23360-78).


Для муфты на хвостовике вала:


Соединения шпонок с валом: ;.

Соединения шпонок со втулками: ;.


Проанализируем эти посадки.


Предельные отклонения ширины пазов на валах: ;.

Предельные отклонения ширины пазов во втулках: .

Предельные отклонения ширины шпонок:

Посадка шпонки на вал ; - переходная.

Предельные значения зазоров и натягов в соединениях:


Smax = ES – ei = 0,0 – (- 0,052) = 0,052 мм;

Nmax = es – EI = 0 – (- 0,052) = 0,052 мм.


Допуск посадки:


TSN = Smax + Nmax = 0,052 + 0,052 = 0,104 мм.

Посадка шпонки во втулку ; - переходная.


Предельные значения зазоров и натягов в соединениях:


Smax = ES – ei = 0,018 – (- 0,052) = 0,070 мм;

Nmax = es – EI = 0 – (- 0,018) = 0,018 мм.


Допуск посадки:


TSN = Smax + Nmax = 0,070 + 0,018 = 0,088 мм


Рисунок 4.15 – Схемы полей допусков шпоночных соединений (шпонка b x h х l = 20 х 12 х 100 мм ГОСТ 23360-78).


4.4 Посадки резьбовых соединений


Для крепления крышек подшипников к корпусу редуктора применяется резьбовое соединение болтами М10, М12. В данном случае герметичность соединения не требуется, а наличие зазора способствует более равномерному распределению нагрузки между витками резьбы, предотвращает заклинивание, уменьшает трение, компенсирует возможные перекосы резьбы. Исходя из этого назначаю посадку резьбы с зазором


Номинальный диаметр резьбы d (D) = 10 мм. Шаг резьбы р = 1,0 мм. Допуски диаметров резьбы для 6-й степени точности при нормальной длине свинчивания определяем по:


Td 2 = 112 мкм = 0,112 мм; ТD2 = 150 мкм= 0,150 мм;

Тd = 180 мкм = 0,180 мм; ТD = не нормируется;

Td1 = не нормируется; ТD1 = 236 мкм = 0,236 мм.


Определяю предельные отклонения резьбы:


d: es = - 0,026 мм; ei = - 0,206 мм;

d2: es = - 0,026 мм; ei = -0,138 мм;

d1: es = - 0,026 мм; ei = не нормируется;

D: ES = не нормируется; EI = 0 мм;

D2: ES = 0,150 мм; EI = 0 мм;

D1: ES = 0,236 мм; EI = 0 мм.


Определяем средний и внутренний диаметры резьбы по:


d 2 (D 2) = d – 1 + 0,350 =10 – 1 + 0,350 =8,650 мм;

d1 (D1) = d – 2 + 0,917 = 10 – 2 + 0,917 =8,917 мм.


Определяю предельные размеры наружной резьбы (болта):


d 2 max = d2 + es = 8,650 – 0,026 = 8,624 мм;

d 2 min = d2 + ei = 8,650 – 0,138 = 8,512 мм;

d1 max = d1 + es = 8,917 – 0,026 = 8,891 мм;

d1 min = d1 + ei = не нормируется;

d max = d + es = 10 – 0,026 = 9,974 мм;

d min = d + ei = 10 – 0,206 = 9,794 мм.


Определяю предельные размеры внутренней резьбы (резьбовое отверстие):


D 2 max = D2 + ES = 8,650 + 0,150 = 8,80 мм;

D 2 min = D2 + EI = 8,650 + 0 = 8,650 мм;

D 1 max = D1 + ES = 8,917 + 0,236 = 9,153 мм;

D1 min = D1 + EI = 8,917 + 0 = 8,917 мм;

D max = не нормируется;

D min = D + EI = 10 + 0 = 10,0 мм.


Рисунок 4.16- Схема полей допусков резьбового соединения М10- (средний диаметр)

5 РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ


Размерный анализ сборочной единицы будем производить методом полной взаимозаменяемости. Чтобы обеспечить полную взаимозаменяемость, размерные цепи рассчитывают методом максимума-минимума, при котором допуск замыкающего размера определяют арифметическим сложением допусков составляющих размеров. Метод расчета на максимум-минимум, учитывающий только предельные отклонения звеньев размерной цепи и самые неблагоприятные их сочетания, обеспечивает заданную точность сборки без подгонки (подбора) деталей.

Определим номинальное, наибольшее и наименьшее значения и допуск замыкающего звена А0 (рис. 17).


Рисунок 5.1- Сборочная размерная цепь


В размерную цепь входят 4 стандартных звена – это подшипники (А4, А8, А10, А12).


Для расчета отклонения замыкающего звена назначим допуски звеньев, если поле допуска увеличивающих размеров деталей H10, уменьшающих h9:


Увеличивающие: Н10: A14=3+0.040, A1=335+0.230, A2=3+0.040;

Уменьшающие: H9: A3=12-0,043, A5=15-0,043, A6=90-0,0,87, A7=26-0,052, A9=8-0,036, A11=21-0,052, A13=16-0,043.

Стандартные: А4=55-0,120, А8=30-0,120, А10=30-0,120, А12=30-0,120.


Допуск замыкающего звена зависит от 4-х стандартных деталей, поэтому размерный анализ сборочной единицы будем производить методом регулирования, при котором предписанная точность исходного (замыкающего) размера достигается преднамеренным изменением (регулированием) величины одного из заранее выбранных составляющих размеров, называемого компенсатором [7, с.169]. Для заданной сборочной единицы (рис. 17) роль компенсирующих размеров выполняют прокладки.

Для нормальной работы подшипников между крышкой и торцом подшипника необходимо обеспечить зазор для компенсации теплового расширения вала. Величину зазора принимаю равной А0 = 0,3(±0,1) мм. На рисунке 17 представлена размерная цепь с исходным звеном А0. Звенья – увеличивающие, - уменьшающие.

Сумма размеров звеньев является компенсатором. Номинальные размеры звеньев цепи, их характеристики, отклонения и допуски приведены в таблице 1.


Таблица 1.- К расчету размерной цепи методом регулирования

Звено Номинальный размер, мм Характер звена Верхнее отклонение ЕS, мкм Нижнее отклонение EI, мкм Допуск Т, мкм
А1 24 увеличивающее +230 0 230
А2 3 компенсатор рассчитывается

А3 12 уменьшающее 0 - 43 43
А4 55 уменьшающее 0 -120 120
А5 15 уменьшающее 0 -43 43
А6 90 уменьшающее 0 -87 87
А7 26 уменьшающее 0 - 52 52
А8 30 уменьшающее 0 -120 120
А9 8 уменьшающее 0 -36 36
А10 30 уменьшающее 0 -120 120
А11 21 уменьшающее 0 -52 52
А12 36 уменьшающее 0 -120 120
А13 16 уменьшающее 0 -43 43
А14 3 компенсатор рассчитывается

А0 0,3 замыкающее +100 - 100 200

Определяем номинальный размер компенсатора:



Распределим номинальный размер k: А2 = А4 =1,85 мм.

Определяем величины допусков на изготовление всех деталей и проставим предельные отклонения в тело деталей, то есть по ходу обработки сопрягаемых поверхностей [3, с.44]. Звенья А4 ,А8 ,А10 ,А12 являются шириной кольца подшипника и допускаемые отклонения его по ГОСТ 520-71 равны: es = 0 мм; ei = -0,12 мм = - 120 мкм.

Сумма допусков составляющих звеньев:


Допуск замыкающего звена: Предельные отклонения компенсатора:


;

;


Определим величину компенсации :



Проверяю расчет:


.


Рассчитываю предельные размеры компенсатора:



Принимаю за постоянные прокладки.


Количество сменных прокладок:


Толщина сменных прокладок:



Проверим расчет компенсатора:


>.


Условие выполняется. Таким образом, в комплект входят две постоянные прокладки толщиной 1,35 мм и 1,35 мм и 6 сменных прокладок толщиной 0,14 мм.


6. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К ДЕТАЛЯМ


6.1 Тихоходный вал


Допуск цилиндричности посадочных мест под подшипники качения класса точности 0:


Tф = 0,3Td = 0,3 Ч 0,025 = 0,0075 ≈ 0,008 мм.


Допуск цидиндричности выходного конца вала:


Tф = 0,3Td = 0,3 Ч 0,025 = 0,0075 ≈ 0,008 мм.


Допуски соосности посадочных поверхностей:


для подшипников качения Т = 0,02 мм;

для зубчатого колеса Т = 0,02 мм.

Допуск перпендикулярности торцов вала для базирования подшипников качения : Т = 0,02 мм.

Допуск параллельности расположения шпоночного паза:

- на входном конце вала Т= 0,5 ∙ 0,032 = 0,016 ≈ 0,02 мм.

Допуск симметричности расположения шпоночного паза:

- на выходном конце вала Т= 2,0 ∙ 0,032 = 0,64 ≈ 0,06 мм.


6.2 Зубчатое колесо


Допуск цилиндричности посадочного отверстия:


Т = 0,3 ∙ ТD = 0,3 ∙ 0,025 = 0,0075 мм

Допуск торцового биения зубчатого венца на диаметре делительной окружности:



Допуск радиального биения зубчатого венца: Т = 0,105 мм.

Допуск торцового биения торца ступицы: Т = 0,06мм.

Допуск симметричности и параллельности шпоночного паза ступицы зубчатого колеса принимаю аналогичными принятым в п.6.1.


7 КОНТРОЛЬ РАЗМЕРОВ ДЕТАЛЕЙ


7.1 Выбор универсальных измерительных средств


Для контроля размеров тихоходного вала выбираю универсальные измерительные средства. При выборе измерительных средств учитываю допускаемую погрешность измерения , а также предельную погрешность измерения приборов . При этом должно выполняться условие:



Выбранные измерительные средства приведены в таблице 2.


Таблица 2.- Универсальные измерительные средства

Размер Допуск на размер, Т мм

, мм

, мм

 Пределы измерения, мм Условное обозначение
Ш45k6, Ш50h6 0,016 0,007 ±0,005 25…50 МК-50-2
Ш50Is6 0,022 0,007 ±0,007 25…50 МК-50-2
Ш80k6, Ш80h6, Ш75n6, Ш70p6, Ш65p6 0,019 0,01 ±0,005 50…100 МК-100-2
40h14 0,520 0,140 ±0,1 0…125 ШЦ-I-125-0,1
110h14 0,870 0,140 ±0,1 0…125 ШЦ-I-125-0,1
135h14 1,000 0,240 ±0,1 0…630 ШЩ-III-630-0,1
190h14 1,150 0,240 ±0,1 0…630 ШЩ-III-630-0,1
295h14 1,300 0,240 ±0,1 0…630 ШЩ-III-630-0,1
210h14 1,150 0,240 ±0,1 0…630 ШЩ-III-630-0,1
450h14 1,550 0,120 ±0,1 0…500 ШЦ-III-500-0,1

7.2 Расчет размеров калибров для гладкого цилиндрического соединения


В данной курсовой работе необходимо рассчитать калибр-пробку и калибр-скобу для отверстия и для вала .

Для расчета размеров калибров выберем по [5, с.266…269, табл.1] следующие данные:

смещение поля допуска калибра внутрь поля допуска детали Z (Z1) и a (a1);

допустимый выход размера изношенного калибра за границу поля допуска калибра-пробки Y и калибра-скобы Y1;

допуск на изготовление калибра-пробки H и калибра скобы H1;

допуск на изготовление контркалибра для пробки Hp.

Предельные размеры для отверстия :


Dmax = D + ES = 80 + 0,030 = 80,030 мм;

Dmin = D + EI = 80 + 0 = 110 мм.


По для IT7 и интервала размеров 50…80 мм находим данные для расчета калибров Z = 0,004 мм; Y = 0,003 мм; a = 0 мм; H = 0,005 мм. Формулы для расчета размеров калибров по [5, с. 270, табл. 2].

Предельные размеры проходного нового калибра-пробки:


ПРmax = Dmin + Z + H / 2 = 80 + 0,004 + 0,005 / 2 = 80,0065 мм;

ПРmin = Dmin + Z – H / 2 = 80 + 0,004 – 0,005 / 2 = 80,0015 мм.


Исполнительный размер калибра-пробки ПР 80,0065–0,005.

Наименьший размер изношенного проходного калибра-пробки:

ПРизн = Dmin – Y = 80 – 0,003 = 79,997 мм.


Когда калибр ПР будет иметь этот размер, его нужно изъять из эксплуатации.

Предельные размеры непроходного нового калибра-пробки:


НЕmax = Dmax + H / 2 = 80,030 + 0,005 / 2 = 80,0325 мм;

НЕmin = Dmax – H / 2 = 80,030 – 0,005 / 2 = 80,0275 мм.


Исполнительный размер калибра-пробки НЕ 80,0325–0,005.

Предельные размеры для вала :


dmax = d + es = 80 + 0,021 = 80,021 мм;

dmin = d + ei = 80 + 0,002 = 80,002 мм.


Подля IT6 и интервала размеров 50…80 мм находим данные для расчета калибров a1 = 0 мм; Z1 = 0,004 мм; Y1=0,003 мм; Н1=0,005 мм; Нр=0,002 мм. Формулы для расчета размеров калибров по [5, с. 270, табл. 2].

Предельные размеры проходного нового калибра-скобы:


ПРmax = dmax – Z1 + H1 / 2 = 80,021 – 0,004 + 0,005 / 2 = 80,0195 мм;

ПРmin = dmax – Z1 – H1 / 2