Курсовая работа: Взаимозаменяемость, стандартиризация и технические измерения
Название: Взаимозаменяемость, стандартиризация и технические измерения Раздел: Рефераты по науке и технике Тип: курсовая работа | ||||||||||||||||||||
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНЖЕНЕРНО – ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) Отделение № 2 Курсовой проект по курсу: ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ и ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ Вариант 7 Новоуральск –1995– ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................................. 1. ПОСАДКА С НАТЯГОМ.................................................................................................. 1.1. Содержание задания и исходные данные................................................................. 1.2. Определение угловой скорости и крутящего момента на валу.......................... 1.3 Расчет посадок с натягом............................................................................................. 1.4. Схема расположения полей допусков отверстия и вала...................................... 2. ПЕРЕХОДНАЯ ПОСАДКА.............................................................................................. 2.1. Содержание задания и исходные данные................................................................. 2.2. Расчет переходной посадки.......................................................................................... 2.3. Схема расположения допусков отверстия и вала.................................................. 3. РАСЧЕТ ПОСАДОК ПОДШИПНИКОВОГО СОЕДИНЕНИЯ.............................. 3.1. Задание и исходные данные....................................................................................... 3.2. Расчет посадок.............................................................................................................. 3.3. Эскизы посадочных мест и схема расположения допусков отверстия и вала 4. РАСЧЕТ КАЛИБРОВ..................................................................................................... 4.1. Задание и исходные данные....................................................................................... 4.1. Расчет калибров............................................................................................................. 4.2. Схемы расположения полей допусков рабочих и контркалибров..................... 5. РАСЧЕТ ЗУБЧАТОГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ...................................................................... 5.1. Задание и исходные данные к расчету..................................................................... 5.2. Расчет начальных параметров................................................................................... 5.3. Расчет параметров зубчатого зацепления.............................................................. 6. РАСЧЕТ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ...................................................................................... 6.1. Задание и исходные данные....................................................................................... 6.2. Расчет............................................................................................................................... 6.2.1. Метод полной взаимозаменяемости.................................................................... 6.2.2. Вероятностный метод............................................................................................... ЛИТЕРАТУРА...................................................................................................................... В ВЕДЕНИЕ Выполнение данной курсовой работы преследует собой следующие цели: – научить студента самостоятельно применять полученное знание по курсу ВСТИ на практике; – изучение методов и процесса работы со справочной литературой и информацией ГОСТ; – приобретение необходимых навыков по оформлению курсовых и аналогичных работ. Преимуществами курсовой работы по сравнению с другими видами обучения можно назвать практически полную самостоятельноcть студента во время ее выполнения, необходимость использования знаний не только по данному предмету, но и по многим смежным областям. 1.1. Содержание задания и исходные данные. По заданному вращающему моменту рассчитать и выбрать посадку с натягом, обеспечивающую как неподвижность соединения, так и прочность сопрягаемых деталей. Изобразить схему расположения полей допусков отверстия и вала. Таблица 1
1.2. Определение угловой скорости и крутящего момента на валу. Расчет производим по алгоритму, приведенному в [1]. , где – угловая скорость, c–1 ; m, z1 , V взяты из таблицы 1. =72 с-1 . , где Р – передаваемая мощность, КВт. ТКР =8000/72=110 Нм. 1.3 Расчет посадок с натягом . Расчет и выбор посадки производится по пособию [1], т1, стр. 360–365. где: dН – номинальный диаметр сопряжения вала и шестерни; dШ – диаметр шестерни; l – длина сопряжения. dН =50 мм; dШ =69 мм; l=56 мм. Определение минимального значения нормального напряжения , Па на поверхности сопряжения, обеспечивающего передачу заданной мощности. , где ТКР – крутящий момент, Нм; f – коэффициент трения при установившемся процессе распрессовки или проворачивания – принимаем f= 0.08, т.к. это прессовая посадка; l – длина контакта сопрягаемых поверхностей, м. =6.252×106 Па. Определение наименьшего расчетного натяга NMIN , мкм, обеспечивающего [Pmin], мкм: , где Е – модуль нормальной упругости материала, Па; С1 и С2 – коэффициенты Ляме, определяемые по формулам: , , где m1 и m2 — коэффициенты Пуассона соответственно для охватываемой и охватывающей деталей; принимаем m1 =m2 =0.3; d0 — внутренний диаметр вала – в нашем случае равен нулю. , . мкм. Определяем с учетом поправок величину минимального натяга [NMIN ], мкм. , где gШ — поправка, учитывающая смятие неровностей кон- тактных поверхностей деталей при образовании соединения, мкм. , где RaD — среднее арифметическое отклонение профиля отверстия, мкм; Rad — среднее арифметическое отклонение профиля вала, мкм. Для поверхности деталей в посадках с натягом собираемых под прессом, квалитет 6—7 и dH от 50 до 120 мкм: RaD =1.6 мкм; Rad =1.6 мкм. gШ =5(1.6+1.6)=16 мкм. [Nmin ]=7+16=23 мкм. Определение максимально допустимого удельного давления [pmax ], МПа, при котором отсутствует пластическая деформация на контактных поверхностях деталей. В качестве [pmax ] берем наименьшее из двух значений, рассчитываемых по формулам: , , где p1 и p2 – предельное значение удельного давления соответственно для вала и шестерни; sm1 и sm2 — предел текучести материалов охватываемой и охватывающей деталей, МПа. Для Ст 45 sm =350 МПа. МПа; МПа. Так как p2 < p1 , то [pmax ]=99 МПа. Определим необходимое значение наибольшего расчетного натяга N’ max . , мкм. Определим с учетом поправок к N’ max величину максимального допустимого натяга. , где gуд — коэффициент увеличения давления у торцов охватывающей детали. По рис. 1.68 [1], исходя из =1.07, принимаем gуд =0.89. [Nmax ]=1010.89+16=105 мкм. Выбираем посадку. dH =50 мм; Nmin >22 мкм; Nmax £105 мкм. Æ50 . 1.4. Схема расположения полей допусков отверстия и вала . Схема расположения полей допусков отверстия и вала изображена на рис. 2. Рис. 2. 2. П ЕРЕХОДНАЯ ПОСАДКА 2.1. Содержание задания и исходные данные . Для неподвижного разъемного соединения назначить переходную посадку; обосновать ее назначение. Определить вероятность получения соединений с зазором и с натягом. Изобразить схему расположения полей допусков отверстия и вала. 2.2. Расчет переходной посадки Руководствуясь пособием [1], назначаем как наиболее удобную исходя из условий сборки скользящую посадку Æ40 . Данная посадка не обеспечивает достаточной прочности и как следствие конструктивно предусмотрена шпонка. Параметры посадки: EI=0 мкм – нижнее отклонение отверстия; ES=25 мкм – верхнее отклонение отверстия; es=8 мкм – верхнее отклонение вала; ei=–8 мкм – нижнее отклонение вала. Максимальный натяг: NMAX =es–EI, NMAX = 8–0=8 мкм. Минимальный натяг: NMIN =ei–ES, NMIN =–8–25=–33 мкм. Далее, вычислим средний натяг: Nc =(NMAX + NMIN )/2, NC = –12.5 мкм. Знак минус говорит о посадке с зазором. Допуск отверстия: TD =ES–EI, TD =25 мкм. Допуск вала: Тd =es–ei, Td =16 мкм. Определим среднеквадратичное отклонение натяга (зазора). , . Вычислим предел интегрирования: , Z=–12.5/4.946=2.51. Пользуясь таблицей 1.1. [1], получим: Ф(Z)=0.493. Рассчитаем вероятность натягов и зазоров: PN =0.5–Ф(Z), PN =0.5–0.493=0.7 % – т. к. Z<0; PS =0.5+Ф(Z), PS =0.5+0.493= 99,3 % – т.к. Z<0. Следовательно, при сборке большинство изделий будет с зазором. 2.3. Схема расположения допусков отверстия и вала 3. Р АСЧЕТ ПОСАДОК ПОДШИПНИКОВОГОСОЕДИНЕНИЯ 3.1. Задание и исходные данные . Рассчитать (назначить) посадки по внутреннему и наружному кольцам подшипника качения. Построить схемы расположения полей допусков колец подшипников качения и соединяемых с ним деталей вала и корпуса. Выполнить эскизы посадочных мест под подшипник вала и корпуса и обозначить на эскизе номинальные размеры, поля допусков, требования к шероховатости, форме и расположения поверхностей. Согласно заданию, имеем радиальный сферический двухрядный роликоподшипник номер 3609 ГОСТ 5721–75. Нагружаемость С0 =75 КН. Ширина колец b=36, диаметр внутреннего кольца d1 =45 мм и внешнего d2 =100 мм. Фаска согласно [2] r=2.5 мм. Нагружающие силы FR : , от шестерни и от шкива примерно одинаковые по модулю и противоположны по направлению. 2.7 кН. Внутреннее кольцо нагружено циркуляционной нагрузкой интенсивностью РR , кН/м. , где k1 – динамический коэффициент посадки, зависящий от характера посадки – при перегрузке до 150 % умеренных толчках и вибрациях k1 =1; k2 – учитывает степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе – k2 =1; k3 – коэффициент неравномерости распределения радиальной нагрузки между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки k3 =1. =174 кН. По табл. 4.90.1. [1] выбираем поля допуска js6 для внутреннего кольца и К6 для внешнего. Обратимся к табл. 4.91., которая рекомендует принять следующие посадки: внутреннее циркуляционно нагруженное с нормальным режимом работы 0.07С0 <FR <0.15C0 – посадка L6/js6, которой соответствует: NМАХ =18.5 мкм; SMIN =–8 мкм; внешнее, закрепленное в корпусе, местнонагруженное кольцо с режимом работы 0.07C0 <FR <0.15C0 – посадка JS7/l6, где NMAX =17 мкм; SMIN =-30 мкм. Проверку внутреннего кольца на прочность можно произвести по формуле: , где К – коэффициент, равен 2.8 в нашем случае; [sP ] – допускаемое напряжение на сжатие, МПа; в – диаметр внутреннего кольца, мм. =155 мкм – условие прочности выполнено. Выбираем 6–й класс точности подшипника. Допуски соосности посадочных поверхностей вала ÆТВ РС и корпуса ÆТК РС и допуск торцевого биения заплечиков в корпусной детали ТК ТБ и валов ТВ ТБ примем по табл. 4.94. [1]: ÆТВ РС =21 мкм; ÆТК РС =42 мкм; ТК ТБ = 16 мкм; ТВ ТБ =30 мкм. Шероховатость посадочных поверхностей: вала: Ra =0.63 мкм; отверстий корпуса: Ra =0.63 мкм; опорных торцов заплечиков вала и корпуса: Ra =1.25 мкм. 3.3. Эскизы посадочных мест и схема расположения допусков отверстия и вала Эскизы посадочных мест и схема расположения допусков отверстия и вала изображены на рис. 5 . 4. Р АСЧЕТ КАЛИБРОВ 4.1. Задание и исходные данные . Спроектировать гладкие калибры для контроля отверстия и вала одного из сопряжений и контрольные калибры для рабочей скобы. Выполнить эскизы стандартных калибров, указав на них исполнительные размеры рабочих поверхностей. Выберем вал d=Æ50 js6 с параметрами: ei=– 8 мкм; es= 8 мкм. Отверстие D=Æ50 H7 с параметрами: ES=25 мкм; EI=0 мкм. Определяем наибольший и наименьший предельные размеры вала: dMAX =50.008 мкм; dMIN =49.992 мкм. В табл. 4 гл. 1 [3] для квалитета 6 и интервала размера свыше 35 до 50 мм находим данные для определения размеров необходимых калибров для вала, мм: Z1 =0.0035; Y1 =0.003; HP =0.0015; H1 =0.004; где Z1 –отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для вала относительно наибольшего предельного размера изделия; Y1 – допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия; Н1 – допуск на изготовление калибров для вала; НР – допуск на изготовление контрольного калибра для скобы. Определение размеров калибров и контркалибров производится по формулам из таблиц 2 и 3 [3]. Наименьший размер проходного нового калибра–скобы ПР: ПР=dMAX –Z1 –H1 /2, ПР=50.008–0.0035–0.002=50.0025 мм. Наименьший размер непроходного калибры–скобы НE: НЕ=dMIN –H1 /2, НЕ=49.992–0.002=49.99 мм. Предельное отклонение +0.004 мм. Предельный размер изношенного калибра–скобы ПР: ПР=dMAX +Y1, ПР=50.008+0.003=50.011 мм. Наибольший размер контркалибра К–ПР равен: К–ПР=dMAX –Y1 +HP /2, К–ПР=50.008–0.003+0.00075=50.005 мм. Наибольший размер контркалибра К–НЕ равен: К–НЕ =dMIN +HP /2, К–НЕ=49.992+0.00075=49.993 мм. Наибольший размер контркалибра К–И равен: К–И =dMAX +Y1 +HP /2, К–И=50.008+0.003+0.00075=50.0115 мм. Предельное отклонение –0.0015 мм. В табл. 4 гл. 1 [3] для квалитета 7 и интервала размера свыше 35 до 50 мм находим данные для определения размеров необходимых калибров для отверстия, мм: H=0.004; Z=0.0035; Y=0.003, где Н – допуск на изготовление калибров для отверстия; Z – отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для отверстия относительно наибольшего предельного размера изделия; Y – допустимый выход изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска. ES=0.0025 мм; EI=0; DMAX =50.025 мм; DMIN =50 мм. Наибольший размер проходного нового калибра–пробки ПР=DMIN +Z+H/2, ПР=50+0.0035+0.004/2=50.0055 мм. Наибольший размер непроходного калибра–пробки: НЕ=DMAX +H/2, НЕ=50.025+0.002=50.027 мм. Предельное отклонение: –0.004 мм. Предельный размер изношенного калибра–пробки: ПР=DMIN –Y, ПР=50–0.003=99.997 мм. 4.3. Схемы расположения полей допусков рабочих и контркалибров . Схемы расположения полей допусков рабочих и контркалибров изображены на рис. 6. 5. Р АСЧЕТ ЗУБЧАТОГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ 5.1. Задание и исходные данные к расчету Для заданной пары зубчатых колес установить степени точности по нормам кинематической точности, плавности и контакта; назначить комплекс контролируемых показателей и установить по стандарту числовые значения допусков и предельных отклонений по каждому из контролируемых показателей. Рассчитать гарантированный боковой зазор в передаче и подобрать по стандарту вид сопряжения и его числовое значение. Выполнить рабочий чертеж одного зубчатого колеса в соответствии с требованиями стандартов. Параметры зубчатого зацепления указаны в табл. 1. 5.2. Расчет начальных параметров Межосевое расстояние aW рассчитывается по формуле: аW =(d1 +d2 )/2, где d1 и d2 – диаметры соответственно шестерни и колеса. d1 =m×z1 , d1 =69 мм. d2 =m×z2 , d2 =150 мм. aW =(69+150)/2=110 мм. 5.3. Расчет параметров зубчатого зацепления . Согласно [1], табл. 5.12 и 5.13 назначаем 8–ю степень точности передачи, так как окружные скорости невысоки, как и передаваемые мощности. Данная степень точности отмечена как наиболее используемая. Назначим комплекс показателей точности, пользуясь материалом табл. 5.6., 5.7., 5.9., 5.10., назначаем: допуск на радиальное биение зубчатого венца Fr : Fr =45 мкм; допуск на местную кинематическую погрешность f'i : f'i =36 мкм; допуск на предельные отклонения шага fpt : fpt =±20 мкм; допуск на погрешность профиля ff : ff =14 мкм. Пусть суммарное пятно контакта обладает следующими параметрами: ширина зубчатого венца bW составляет по высоте зуба не менее 50 % и по длине зуба не менее 70 % – тогда справедливо: допуск на непараллельность fХ : fХ =12 мкм; допуск на перекос осей fY : fY =6.3 мкм; допуск на направление зуба Fb : Fb =10 мкм; шероховатость зубьев RZ : RZ =20 мкм. Минимальный боковой зазор рассчитывается по алгоритму примера главы 5.3. [1] : jn min =jn1 +jn2 , где jn1 и jn2 – соответственно слагаемые 1 и 2. , где а – межосевое рассстояние, мм; aР1 , aР2 – коэффициенты теплового расширения соответственно для зубчатых колес и корпуса, 1/° С; t1 , t2 – предельные температуры, для которых рассчитывается боковой зазор соответственно зубчатых колес и корпуса, ° С; принимаем согласно заданию t1 =50, t2 =35. =14 мкм. jn2 =(10¸30) m, jn2 =45 мкм. jn min =59 мкм. Cледовательно, пользуясь табл. 5.17., принимаем вид сопряжения С и IV класс отклонения межосевого расстояния. Тогда предельное отклонение межосевого расстояния : fa =±45 мкм. Максимальный возможный боковой зазор определяется по формуле : jn max =jn min +0.684 (TH1 +TH2 +2fa ), где TH1 , TH2 – допуск на смещение исходного контура; fa – предельное отклонение межосевого. TH1 =120 мкм; TH2 =180 мкм; jn max =325 мкм. Назначим контрольный комплекс для взаимного расположения разноименных профилей зубьев. Для этого из табл 5.30. возьмем длину общей нормали W при m=3 и zn =2 – число одновременно контролируемых зубьев. W=m*Wm , Wm =10.7024 мм; W=m*Wm =23.1072 мм. Верхнее отклонение EW ms , мкм: EW ms = EW ms1 + EW ms2 , где EW ms1 , EW ms2 – наименьшее дополнительное смещение исходного контура, соответственно слагаемое 1 и 2 : EW ms1 =60; EW ms2 =11; EW ms =71 мкм. Допуск на среднюю длину общей нормали: Twm =60 мкм. . Данный результат отображается на чертеже. 6. Р АСЧЕТ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ 6.1. Задание и исходные данные 6.1.1. По заданным предельным размерам замыкающего звена сборочной размерной цепи рассчитать допуски составляющих звеньев методом полной взаимозаменяемости и вероятностным методом (использовать метод единого квалитета); рассчитать предельные отклонения составляющих звеньев размерной цепи. Сделать сравнение и дать заключение об экономической целесообразности применения того или иного метода. 6.1.2. Схема размерной цепи приведена на рис. 7. Рис 7. Номинальные размеры звеньев, мм: В1 =157, В2 =56, В3 =12, В4 =36, В5 =13, В6 =25, В7 =5 мм. В1 – увеличивающее звено, остальные – уменьщаюшие. Замыкающее звено рассчитывается по формуле: Вå =B1 –( B2 + B3 + B4 + B5 + B6 + B7 ), Bå =157–(56+12+36+13+25+5)=10 мм. Максимальный размер замыкающего звена [Bå MAX ]: [Bå MAX ]=0.4 мм. Минимальный размер замыкающего звена [Bå MIN ]: [Bå MIN ]=–0.4 мм. Предельный зазор: , [Så ]=0.4 мм. Предельный натяг: , [Nå ]=–0.4 мм. Среднее отклонение: , [=0. 6.2.1. Метод полной взаимозаменяемости Предполагаем, что подшипник, являющийся стандартным изделием, уже имеет определенный квалитет и размер Т4 =36–0.3 . Согласно [1], табл. 3.3., получаем количество единиц допуска для каждого из размеров, мкм: i1 =2.52; i2 =1.86; i3 =1.08; i5 =1.08; i6 =1.31; i7 =0.73. Рассчитаем количество единиц допуска для квалитета звеньев, составляющих данную размерную цепь: , где m+n – количество всех звеньев в цепи. 53 ед. Ближайший подходящий квалитет IT10 – по табл. 1.8. Соответствующие допуски для каждого звена, мкм: ТВ1 =185; ТВ2 =120; ТВ3 =70; ТВ4 =300; ТВ5 =70; ТВ6 =84; ТВ7 =48. Тå =TB1 + TB2 + TB3 + TB4 + TB5 + TB6 + TB7 , Тå =185+120+70+300+70+84+48=877 мкм. Проверка показывает: Тå =877>[Тå ] – надо назначить для звеньев В1 и В7 более низкий IT9. Допуски, мкм: ТВ1 =115, ТВ7 =30. Тå =115+120+70+70+84+48=789 мкм. Проверка: Тå =789 £ [Тå ] – верно. Назначим предельные отклонения на остальные звенья цепи, исходя из уравнения, мм: , где –суммарное среднее отклонение поля допуска; С УМ – среднее отклонение поля допуска уменьшающих звеньев; С УВ – среднее отклонение поля допуска увеличивающих звеньев; В1 =157e8=; В2 =56js9=; В3 =12js9=; В4 =36 –0.3 ; В5 =13 js9=; В6 =25js9=; В7 =5u8=. [=–0.1165 мм; =0.032 мм. Учитываем, что поле допуска js имеет =0, , мм – приемлемо. Проверку производим по формуле: Вывод: принимаем выбранные квалитеты и допуски. Повторяем начальные расчеты пункта 6.2.1. Согласно [1], , где t – коэффициент, зависит от принятого процента риска Р и принимается по табл. 3.8. [1]; l – коэффициент относительного рассеяния; принимаем l=1/3, предполагая, что отклонения распределены по нормальному закону. 195 – соответствует IT12. Допуски, мм: ТВ1 =0.4, ТВ2 =0.3, ТВ3 =0.18, ТВ4 =0.3, ТВ5 =0.18, ТВ6 =0.21, ТВ7 =0.12. Проверка: , мм – требуется понизить точность некоторых звеньев. Изготовим В2 и В6 по IT13. Допуски, мм: ТВ2 =0.46, ТВ6 =0.33. . Назначаем допуски на звенья, мм: В1 =157c12=; В2 =56js13=; В3 =12d12=; В4 =; В5 =13js12=; В6 =25js13=; В7 =5c12=. Учитывая, что поле допуска js имеет =0, рассчитаем среднее отклонение поля допуска : , – приемлемо. Проверка согласно формуле: Вычислим t. , . t=3.946 – по табл. 3.8. процент риска Р=0.01 %. Среднее отклонение считается аналогично пункту 6.2.1. Вывод : вероятностный метод позволяет получить более грубые и более дешевые квалитеты при малой вероятности брака по сравнению с методом полной взаимозаменяемости. Следует предпочитать проведение расчетов вероятностным методом как более эффективным и экономически выгодным. 1. Палей М. А. Допуски и посадки: Справочник: В 2–х ч. – Л.: Политехника, 1991. 2. Перель Л. Я., Филатов А. А. Подшипники качения: Расчет, проектирование и обслуживание опор: Справочник – М.:Машиностроение,1992. 3. Медовой М. А. Исполнительные размеры калибров: Справочник. В 2–х ч.– М.:Машиностроение,1980. |
| |||||
| |||||
| |||||
|
Работы, похожие на Курсовая работа: Взаимозаменяемость, стандартиризация и технические измерения