Посадки гладких цилиндрических сопряжений, подшипников качения, шпоночных соединений, а также проводить расчет размерной цепи

Реферат

Курсовая работа

Пояснительная записка: 18 с., 5 рис., 2 табл., 6 источников

 

 

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ, ВАЛ, ДОПУСК, КАЛИБР, КВАЛИТЕТ, ПОСАДКА, ОТВЕРСТИЕ, ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ, РАЗМЕРНАЯ ЦЕПЬ, СОЕДИНЕНИЕ С НАТЯГОМ, ШЕРОХОВАТОСТЬ, ШПОНОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цель курсовой работы – назначить  посадки гладких цилиндрических сопряжений. Подшипников качения, шпоночных  соединений, а также провести расчет размерной цепи.

Объект исследования – чертеж, узла кратного описания его конструкции  и работы и таблиц с исходными данными.

В данной работе назначены посадки  гладких цилиндрических сопряжений, подшипники качения, резьбовые, шпоночные  соединения.

Сделан выбор метода обеспечения  точности сборки механизма и расчетной  цепи.

Значимость работы – научиться  назначать посадки гладких цилиндрических сопряжений, подшипников качения, шпоночных соединений, а также проводить расчет размерной цепи.

 

Содержание

стр

Введение 4

1 Выбор посадок в соединениях  гладких цилиндрических деталей   5

2 Расчет и выбор посадок подшипников  качения  11

3 Нормирование допусков и назначение  посадок шпоночных соединений   13

4 Расчет размерных цепей   15

Заключение 17

Список используемых источников 18

 

ВВЕДЕНИЕ

Взаимозаменяемость – это свойство независимо изготовленных с заданной точностью деталей, составных частей машин, приборов и других изделий обеспечивать возможность беспригодной сборки сопрягаемых деталей в составные части, а составные части – в изделия при соблюдении технических требований, предъявляемых к изделиям.

Взаимозаменяемость может быть полной и неполной.

Полная взаимозаменяемость обеспечивается при выполнении геометрических, механических, электрических и других параметров деталей с точностью, позволяющей  производить сборку любых сопрягаемых  деталей и составных частей без  дополнительной их обработки, пригонки, подбора и регулирования при обеспечении требуемого качества изделия.

При неполной взаимозаменяемости допускается  групповой подбор, подгонка или регулировка  деталей, узлов, агрегатов.

Базой для осуществления взаимозаменяемости в современном промышленном производствах является стандартизация.

 

1 Выбор посадок в  соединениях гладких цилиндрических  деталей

Цель работы: изучить методику расчета допустимых значений минимального и максимального натяга в посадке и исходя из назначения, конструктивных особенностей и условий эксплуатации сборочной единицы рассчитать и выбрать стандартную посадку с натягом.

Расчет и выбор посадок  с натягом

Посадки с натягом предназначены  для неподвижных неразъемных (или  разбираемых лишь в отдельных  случаях при ремонте) соединений деталей, как правило, без дополнительного крепления винтами, штифтами, шпонками и т. п. Относительная неподвижность деталей при этих посадках достигается за счет напряжений, возникающих в материале сопрягаемых деталей вследствие действия деформаций их контактных поверхностей. При прочих равных условиях напряжения пропорциональны натягу. В большинстве случаев посадки с натягом вызывают упругие деформации контактных поверхностей, но в ряде посадок с натягом, особенно при относительно больших натягах или в соединениях деталей, изготовленных из легких сплавов и пластмасс, возникают упругопластические деформации (пластические деформации в одной или обеих деталях распространяются не на всю толщину материала) или пластические деформации, распространяющиеся на всю толщину материала. Применение таких посадок во многих случаях возможно и целесообразно.

В отличие от других способов обеспечения  неподвижности деталей в соединении при передаче нагрузок посадки с  натягом позволяют упростить  конструкцию и сборку деталей и обеспечивают высокую степень их центрирования. В сравнительно редких случаях, при передаче очень больших крутящих моментов или при наличии весьма больших сдвигающих сил, в соединениях с натягом дополнительно применяются крепежные детали.

При одном и том же натяге прочность соединения зависит от материала и размеров деталей, шероховатости сопрягаемых поверхностей, способа соединения деталей, формы и размеров центрирующих фасок, смазки и скорости запрессовки, условий нагрева или охлаждения и т.д. Ввиду такого многообразия исходных факторов выбор посадки следует производить не только по аналогии с известными соединениями, но и на основе предварительных расчетов натягов и возникающих напряжений, особенно при применении посадок с относительно большими натягами. Для изделий серийного и массового производства рекомендуется провести предварительную опытную проверку выбранных посадок с натягом.

Различают следующие основные способы сборки деталей при посадках с натягом:

1. сборка под прессом за счет его осевого усилия при нормальной температуре, так называемая продольная запрессовка;
2. сборка с предварительным разогревом охлаждающей детали (отверстия) или охлаждением охватываемой детали (вала) до определенной температуры (способ термических  деформаций, или поперечная запрессовка).

В каждом конкретном случае выбора способа  сборки определяется конструктивными  соображениями (форма и размеры  сопрягаемых деталей, значения натягов, наличие соответствующего оборудования для сборки и т.д.).

Сборка под прессом - наиболее известный и несложный процесс, применяемый преимущественно при относительно небольших натягах. Однако к его недостаткам следует отнести: неравномерность деформации тонкостенных деталей, возможности повреждения сопрягаемых деталей, потребность в мощных прессах, более высокие требования к шероховатости сопрягаемых поверхностей.

Сборка способом термических деформаций применяется как при относительно больших, так и при небольших  натягах и дает более высокое  качество соединения за счет меньших  повреждений сопрягаемых деталей и уменьшения влияния шероховатости поверхности.

В данной конструкции с натягом соединяются ступица 2, выполненная из чугуна СЧ18, и венца 1, выполненного из бронзы БрАЖ9-4.

Диаметр соединения 80.

Соединение передает крутящий момент М_кр = 400Нм.

Данная конструкция собирается способом 2, за счет осевого усилия (продольная запрессовка), без смазки. На рис. 1 представлен эскиз детали.

d = 80 мм

d₁ = 20 мм

d₂ = 94 мм

L = 30 мм

Рисунок 1 - Эскиз детали

Физико-механические свойства охватываемой детали (1) и охватывающей (2) деталей берем из таблицы физико-механические свойства материалов.

Е - модуль упругости

Е₁ = 1,23´10¹¹Па

Е₂ = 1,16´10¹¹Па

m - коэффициент Пуассона

m₁ = 0,25

m₁ = 0,35

s_т - предел текучести

s_т1 = 180 МПа

s_т2 = 250 МПа

Метод формирования соединения продольный. Коэффициент трения сцепления при распрессовке в момент сдвига в круговом направлении: f_кр = 0,06 и f_осев. = 0,08

Определим значение минимального давления Р_min из условия его неподвижности при действии крутящего момента (формула1.1).

                                                                                                                 (1.1)

 

                                         

Определим значение максимально допустимого давления в соединении P_max из условия отсутствия пластической деформации охватываемой и охватывающей детали (формула 1.2 и 1.3).

                                                                                                 (1.2)

                                                                                                 (1.3)

                                         

                                       

Для дальнейших расчетов, исходя из условий  прочности деталей, выбираем меньшее  значение P_max = 39,97 МПа.

Определим минимальный  N_min и максимальный N_max натяги по формулам 1.4, 1.5, 1.6

                                                                                            (1.4)

                                                                                                                  (1.5)

 

                                                                                                                (1.6)

                                                         

                                                       

                                    

                                 

Находим поправку ∆N_R, учитывающую срез и смятие неровностей на контактных поверхностей деталей по формуле 1.7. Мы учитываем, что Rz » Ra.

                                                                                                                   (1.7)

Для деталей, собираемых поперечным методом, диапазон R_a = 0,4...1,6. В нашем случае    R_a1 =0,8; R_a2 =1,6.

Теперь определим поправку ∆N_Т, учитывающую различие температур при сборке и эксплуатации соединений, считая, что температуры обоих деталей равны. Получаем, что N_Т = 0.

Находим коэффициент g_уд , учитывающий увеличение контактного давления у торцов охватываемой детали по таблице: g_уд » 0,95.

Определим минимальный  расчетный натяг с учетом поправок по формуле 1.8.

                                                                                                           (1.8)

Определим максимальный расчетный  натяг с учетом поправок по формуле 1.9.

                                                                                                    (1.9)

Определяем средний квалитет, в котором следует назначать допуски сопрягаемых деталей и посадки по формуле 1.10

i = 2,51

                                                                                                                (1.10)

 

Выбираем 8 квалитет, ближайший к повышению степени точности.

Выбираем стандартную  посадку в системе отверстия  и строим схему расположения полей  допусков.

Рисунок 2 - Расположение полей допусков

Определяем максимальное усилие, необходимое  при продольной сборке деталей (формула 1.11).

                                                                                                                 (1.11)

 

2 Расчет и выбор  посадок подшипников качения

Цель работы: рассчитать посадки колец подшипников с валом и корпусом; назначить на сопрягаемые детали отклонения формы посадочных поверхностей и шероховатости.

Подшипники качения работают при  самых разнообразных нагрузках, они обеспечивают точность и равномерность перемещения подвижных частей машин и приборов. Работоспособность подшипников качения зависит от точности их изготовления и характера соединения сопрягаемых деталей. Все подшипники делятся на пять классов точности: 0, 6, 5, 4, 2 в порядке повышения точности. В классах высокой точности требования к точности деталей подшипника резко возрастет. Дорогостоящие подшипники высокой точности применяются только в особых случаях например в прецизионных приборах. В обычном машиностроении применяются 6 класс точности.

В связи с отсутствием осевой составляющей нагрузки выбирается однорядный радиальный подшипник. Выбираем подшипник

Таблица 1 - Исходные данные

Номер подшипника	d, диаметр внутреннего кольца, мм	D, диаметр наружного кольца, мм	В, ширина колец, мм	r, радиус фаски, мм
208	40	80	18	2,0

 

Режим работы №1, серия - легкая. Назначим предельные отклонения для нулевого класса точности.

d = 40_-0,010               D = 80_-0,013                    В = 18_-0,12