Расчет посадок с натягом

РЕФЕРАТ

Курсовой проект включает расчетно-пояснительную записку на 31 стр. компьютерного текста, она содержит 4 таблицы, 1 рисунок, список используемой литературы 4 источника и графическую часть на 5 листах формата А3.

Ключевые слова: посадка, отклонение, размер, зазор, допуск посадки, поле допуска, шероховатость, подшипник, погрешность, измерение, шпоночное соединение.

Произведён расчёт размерных характеристик  следующих соединений: гладкого цилиндрического, подшипникового, шпоночного, шлицевого. А также произведен расчёт линейной размерной цепи методом полной взаимозаменяемости.

В графической части  представлены: чертежи соединений и приведены расположение полей допусков.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение                                                                                              4

1. Расчёт и выбор посадок гладких  цилиндрических

  соединений с зазором                                                                        6

2. Расчёт и выбор  посадок  для подшипников 

качения                                                                                                     10

1.1. Общие сведения                                                                            10

1.2. Порядок расчета и выбора посадок                                       11

3. Выбор посадок  шпоночного соединения                  16

3.1. Общие сведения                                                                                    16

3.2. Порядок выбора и расчета посадок

шпоночного соединения                                                                            17

4. Выбор посадок шлицевого соединения                       22

4.1. Общие сведения                                                                                    22

4.2. Порядок расчета посадок шлицевого соединения              23

5. Расчет линейных размерных цепей методом

полной взаимозаменяемости                                                       28

Литература                                                                                                  31

 

 

Введение

 

Для повышения технического уровня и качества продукции, роста  производительности труда, экономии трудовых и материальных ресурсов необходимо во всех отраслях народного хозяйства  развивать и совершенствовать системы  стандартизации на основе внедрения достижений науки, техники и практического опыта.

Сегодня, когда для  производства одной машины необходима кооперация между сотнями предприятий  различных отраслей промышленности, вопросы качества продукции невозможно решить без расширения работ по совершенствованию системы взаимозаменяемости, метрологического обеспечения, улучшения методов и средств контроля продукции. Поэтому подготовка современного инженера включает освоение широкого круга вопросов, связанных со стандартизацией, взаимозаменяемостью и техническими измерениями. Курс «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения» является логическим завершением цикла общетехнических курсов теории механизмов и машин, технологии металлов, сопротивления материалов, деталей машин. Если другие курсы цикла служат теоретической основой проектирования машин и механизмов, использования типовых деталей машин, расчетов их на прочность и жесткость, то данный курс рассматривает вопросы обеспечения точности геометрических параметров как необходимого условия взаимозаменяемости и таких важнейших показателей качества, как надежность и долговечность. Задачи повышения качества изготовления, эксплуатации и ремонта сельскохозяйственной техники можно рассматривать комплексно, используя принципы стандартизации, взаимозаменяемости и контроля установленных технических условий.

В результате изучения курса  и в соответствии с квалификационной   характеристикой  инженер-механик  сельского хозяйства должен знать: основные положения, понятия и определения  в области стандартизации; государственную систему стандартизации и ее роль в ускорении научно-технического прогресса, интенсификации производства, повышении качества сельскохозяйственной техники и экономической эффективности ее использования; основные вопросы теории взаимозаменяемости и технических измерений, правила обозначения норм точности в конструкторской и технологической документации; методики расчета и выбора стандартных посадок типовых соединений деталей машин; расчет размерных цепей; устройство средств измерения линейных и угловых величин, их настройку, правила эксплуатации и методику выбора.

 

1. Расчёт и выбор посадок гладких цилиндрических соединений с натягом

Посадки с. натягом предназначены для неподвижных неразъемных (или разбираемых в отдельных случаях при ремонте) соединений деталей. Иногда в таких соединениях используют дополнительное крепление винтами, штифтами, шпонками. Относительная неподвижность деталей обеспечивается за счет сил сцепления (трения), возникающих на контактирующих поверхностях вследствие их деформации, создаваемой натягом при сборке соединения.

Расчет посадок с  натягом выполняется с целью  обеспечить прочность соединения и  прочность сопрягаемых деталей. Иными словами, к посадкам с натягом предъявляются два основных требования:

1. Посадка должна гарантировать относительную неподвижность соединяемых деталей при наименьшем действительном натяге Nmin , необходимом для восприятия и передали внешних нагрузок;

2. Обеспечить прочность  соединяемых деталей при наибольшем  действительном натяге Nmax при котором будут отсутствовать пластические деформации.

Для расчёта и выбора посадок с натягом необходимо иметь данные.Приводим их числовые значения:

Номинальный диаметр соединения d_H=0,035 м

Наружный диаметр втулки, d₂= 0,060 м

Передаваемый крутящий момент М_кр=130 Нм

Длина соединения l= 0,045 м

Материал соединяемых деталей Сталь 35

Шероховатость поверхности втулки R_zD=5 мкм

Шероховатость поверхности вала R_zd=3,2 мкм

Коэффициент трения f=0,1

Коэффициент Пуассона 0,3

Коэффициент трения f колеблется в широких пределах, потому что на прочность неподвижного соединения влияет много факторов. К ним относятся шероховатость поверхностей соединяемых деталей, скорость запрессовки, наличие масла и т. д. в практических расчетах коэффициент трения выбирается в зависимости от материала соединяемых деталей .

Если сборка производится с использованием температурных  деформаций (нагрев охватывающей  или охлаждение охватываемой детали), коэффициент трения f увеличивается. Для стальных и чугунных деталей f часто принимают равным 0,14.

По крутящему моменту  и размерам соединения определяется величина наименьшего удельного  давления между поверхностями соединения вала и втулки (рис. 1,1).

 

Рис 1,1 Соотношение размеров вала и  отверстия для неподвижного соединения.

                                            (1.1)

P_min=

(Н/м²)

После определения p_min находится величина наименьшего допустимого натяга:

 (1.2)

где E_D и Ed — модули упругости материала отверстия и материала вала, Н/м².

Для углеродистых сталей Е = 2,0...2,1 •10¹¹ Н/м², для легированных Е —2,1-10¹¹ Н/м². Cd и С_D- коэффициенты, определяемые по формулам

                                          (1.3)

                                             (1.4)

 

В приведенных формулах и -- коэффициенты Пуассона для материала отверстия и вала. Для стали 0,3, для чугуна и цветных металлов 0,25.

  (мкм)

С учетом наличия, шероховатости  поверхностей соединяемых деталей определяется величина расчетного натяга Npac

Npac= Nmin+1.2(R_zD+R_zd)                          (1.5)

Npac=7,5+1,2(5+3,2)=17,34 (мкм)

По таблице приложения 9 выбираем посадку, удовлетворяющая условию

Nmincт Npac                                             (1.6)

Данному условию удовлетворяет стандартная посадка

По таблицам приложений 1 и 2 выбираем

Для указанной посадки

N_max = es— EI =0,045—0=0,045 (мм)       (1.7)

N_min =ei —ES = 0,034— 0,016 =0,018  (мм)       (1.8)

Определяем  предельные размеры и допуски  на обработку деталей соединения согласно выбранной посадке:

а)  отверстия:

Dmах=D_H+ES                                                 (1.9)

Dmах =35+0,016=35,016 (мм)

Dmin=D_H+EI                                                 (1.10)

Dmin= 35+0 = 35 (мм);

T_D = D_max-D_mln=ES-EI                                _;  (1.11)

T_D-=35,016—35=0,016 (мм)

б)  вала:

dmax = d_H+es                                                    (1.12)

dmax =35+0,045 =35,045 (мм)

d_min = d_H+ei                                                     (1.13)

d_min =35+0,034 =35,034 (мм)

T_d = d_max-d_mln=es-ei                                    (1.14)

T_d =35,045-35,034 =0,011(мм)

Определяем допуск посадки;

T_N=N_max-N_min=T_D+Td                                  (1.15)

Ts = 0,045-0,018 = 0,027 (мм).

После того, как выбрана  посадка, определяется наибольшее удельное давление на сопрягаемых поверхностях при наибольшем натяге Nmincт выбранной посадки

 

                                (1.16)

7,3 (Н/м2)

Определяется наибольшее напряжение во втулке, а также в случае полого вала проверяется на прочность и вал:

                                     (1.17)

                                          (1.18)

Проверка прочности втулки производится по условию

                                             (1.19)

а в случае полого вала проводится проверка прочности вала по условию

                                             (1.20)

=14,8 (Н/м²)

(Н/м²)

Расчет посадок с  натягом заканчивается определением усилия, необходимого при запрессовке вала во втулку при максимальном натяге:

                                      (1.21)

=5054,3(Н)

Строим схему расположения полей допусков. Схема изображается в произвольном масштабе. Номинальному размеру соединения соответствует нулевая линия, которая изображается горизонтально. Вверх от нее откладываются положительные отклонения размера, а вниз-отрицательные.

Вычерчиваем сборочный и подетальный эскизы соединяемых деталей с указанием посадки, предельных отклонений и шероховатости поверхностей.

Выбираем  универсальные средства измерения  соединяемых деталей, считая, что измерение производим в индивидуальном производстве.

Выбор универсальных  измерительных средств производится с учетом метрологических, конструктивных и экономических факторов. При выборе универсальных средств измерения необходимо, чтобы предельная погрешность средств измерения lim равнялась или были бы меньше допустимой погрешности измерения . т. е. чтобы соблюдалось условие:

Для рассматриваемого соединения d_H=35 мм, T_D =16 мкм, T_d =11 мкм, выбираем из таблицы приложения 3 для отверстия 35H6 = 5.0 мкм; для вала 35r5 = 4.0мкм.

Этим требованиям соответствуют (приложение 4) для отверстия- нутромер индикаторный при замене отсчетного устройства измерительной головкой с ценой деления 0,001 или 0,002 мм , а для вала микрометр 1-го класса, характеристики которых заносим в табл. 1.1.

 

 

Таблица 1.1. Исходные данные и характеристика выбранных средств измерений

 

Деталь	Величина допуска детали, IT детали, мкм	Допустимая  погрешность ,мкм	Предельная  погрешность средств измерения  ,мкм	Наименование  измерительных средств и их метрологическая  характеристика
Отверстие	16	5.0	5	нутромер повышенной точности с ценной деления отсчётного устройства           0,001 мм и 0,002 мм
Вал	11	4.0	4	Микрометр рычажный с ценой деления 0,002 мм