Контрольная работа по дисциплине "Материаловедение

Обработка однократных и многократных измерений

Задание 1.1. При измерении электрического сопротивления  нагрузки омметр показывает R=112Ом. Среднее квадратическое отклонение  показаний Gr=1,5Ом. Погрешность от подключения омметра в сеть  _=-. 3,5Ом. Определите доверительные границы для истинного значения сопротивления вероятностью P(tp)=0,95( tp=1,9).

q= -∆_S –(-3,5)= 3,5 Ом

Uu=U+ q= 122+3,5= 115,5 В

Εu=tp Gr= 1,961,5=

Ответ: 115,5

Задание 1.2. Электрическая мощность  P определяется по результатам измерений падения напряжения U и силы тока I. P=UI.  Среднее квадратическое отклонение показаний: вольтметра G4=3 В, амперметра G1=0,03А. Определите результат измерения мощности с вероятностью  P(tp)=0,966(tp=2,12). U=190 В.

P=UI= 190 В*7 А = 1330 Вт

 

G_p==21,76 Вт

Ответ: P=1330 , P ( t_p)=0,966 ( t_p=2,12)

Задание 1.3. При многократном измерении твердости детали по шкале Роквелла получено n значений. Систематическая погрешность составляет (-1 HRC). Запишите результат измерения при доверительной вероятности P=0,95 (относительная ширина доверительного интервала t при числе степеней свободы k=4  составляет  t_p=2,8).

Количество измерений  – 6, результаты измерений :  35, 33, 35, 32, 34, 37 (HRC)

=

  S_x

 

 P=0,95.

 

Выбор посадок гладких цилиндрических соединений

Задание 2. Валы, вращающиеся в подшипниках скольжения от электромотора через гибкую муфту. На цапфе смонтирована большая цилиндрическая шестерня, осевое смещение которой предохраняется упорной шайбой и гайкой. Эта шестерня , находясь в постоянном зацеплении с малой цилиндрической шестернею, приводит в движение вал, вращающийся в подшипниках скольжения. Обе шестерни  и подшипники воспринимают небольшие  радиальные усилия. На цапфе вала с помощью шпонки крепятся фланец, поджатый упорной гайкой. При сборке необходимо обеспечить высокую точность центрирования шестерни  относительно вала и плавность вращения барабана.

Разборка и  сборка узла рекомендуется при капитальном  ремонте.

d₆=50мм;  d₇=40мм;  d₈=80мм; d₉=100мм

1. Назначаю  материал и  технологию изготовления детали

Вал изготавливается из Стали 45. В качестве заготовки используется прокат круглой формы

круг; Технология  изготовления  – нормализация;

Механическая  обработка – токарная, сверлильная, резьбонарезная;

Термическая обработка  – улучшение, Поверхностная закалка: ТВЧ, механическая обработка – шлифование. Корпус изготовляется литьем в землю, механическая обработка – токарная, сверлильная. Шкив изготовлен из серого чугуна, механическая обработка –  токарная, долбежная.

Распорная втулка: Ст 3, механическая обработка – расточная, фрезерная.

2. Назначаю посадки методом аналогий.

d₆=50 мм

 

 d₇=40 мм – сопряжение вал-цилиндрицеская шестерня. Посадку назначаю в системе отверстий

 

   d₈=80мм – сопряжение вал-втулка. Посадку назначаю в системе отверстий

80

   d₉=100мм – сопряжение втулка – корпус. Плотное соединения

 

 

Расчет  двух однотипных посадок

Задание 3. На выбранные из задания 2 разнотипных посадки назначить отклонения по таблице допусков и посадок ЕСДП, определить предельные размеры и допуски на них, наибольший -наименьший зазоры (натяги),допуск посадок.

1)  

3.1. 1. Определяю предельный размер отверстия

 

ES= +0,025 мм

EI=0 мм

D_max= D_n +ES= 40+0,025= 40,025мм

D_min=D_n+EI =40+0 = 40,0мм

3.1.2. Определяю допуск на изготовление отверстия

T_D= D_max –D_min = 0,025 мм

3.1.3. Определяю размеры вала

 

es= +0,018 мм

ei=+0,002 мм

d_max= d_n +es= 40+0,018= 40,018мм

d_min=d_n+ei =40+0,002 = 40,002мм

3.1.4. Определяю допуск на изготовление вала

T_d= d_max –d_min = 0,016 мм

3.1.5. Определяю характер посадки

S_max= D_max – d_min =+0,023мм - зазор

S_min= d_max – D_min =-0,018 мм –натяг

3.1.6. Определяю допуск посадки

T_S=T_D+T_d= 0,023-0,018 = 0,005мм

Определяю средний  зазор

S_ср== = 0,0025мм

Выбираю средства измерения для контроля вала и  отверстия.

± – предельная погрешность измереительного прибора по паспорту

±

Для отверстия  ±0,009 мм

Для вала =±0,005 мм

Для контроля вала выбираем микрометр рычажный с отсчетом 0,002 мм. Для контроля отверстия выбираю  инструментальный микрометр с применением  концевых мер с классом точности 6 и ±

Назначаю шероховатость  на обрабатываемую поверхность R_zD=0,25Т=0,250,00625мм. Принимаю R_z6,3. Для вала R_zd=0,25Т=0,250,004мм. Принимаю R_z4.

3.1.7. Назначаю способ окончательной механической обработки поверхности

Для отверстий  применяем развертывание, калибрование. Для валов – растачивание.

3.1.8. Определяю формы расположения поверхностей

 

_{0,6*0,025=0,015мм}

_{0,6*0,016=0,0096мм}

 

3.1.9. Эскиз сопряжений и отдельных деталей.

 

2)

3.2.1.  Определяю предельный размер отверстия

 

ES= +0,036 мм

EI=0 мм

D_max= D_n +ES= 100+0,036= 100,036мм

D_min=D_n+EI = 100+0 = 100,0мм

3.2.2. Определяю допуск на изготовление отверстия

T_D= D_max –D_min = 0,036 мм

3.2.3. Определяю размеры вала

 

es= +0,059 мм

ei=+0,037 мм

d_max= d_n +es= 100+0,059= 100,059мм

d_min=d_n+ei =100+0,037 = 100,037мм

3.2.4. Определяю допуск на изготовление вала

T_d= d_max –d_min = 0,022 мм

3.2.5. Определяю характер посадки

S_max= D_max – d_min =-0,001м - натяг

S_min= d_max – D_min =+0,059 мм –зазор

3.2.6. Определяю допуск посадки

T_S=T_D+T_d= 0,036+0,022 = 0,058мм

Определяю средний  зазор

S_ср== = 0,0029мм

Выбираю средства измерения для контроля вала и  отверстия.

± – предельная погрешность измереительного прибора по паспорту

 

±

Для отверстия  ±0,009 мм

Для вала =±0,005 мм

Для контроля вала выбираем микрометр рычажный с отсчетом 0,002 мм. Для контроля отверстия выбираю  инструментальный микрометр с применением  концевых мер с классом точности 6 и ±

Назначаю шероховатость  на обрабатываемую поверхность R_zD=0,25Т=0,250,009мм. Принимаю R_z9. Для вала R_zd=0,25Т=0,250,0055мм. Принимаю R_z5.

3.2.7. Назначаю способ окончательной механической обработки поверхности

Для отверстий  применяем развертывание, калибрование. Для валов – растачивание.

3.2.8. Определяю формы расположения поверхностей

 

_0,6*0,036=0,0216 мм

_0,6*0,022=0,0132 мм

3.9. Эскиз сопряжений  и  отдельных деталей.

 

 

Расчет  и проектирование гладких предельных калибров

Задание 4. Для  одной из посадок спроектировать предельные калибры.

 

4.1.1.Расчет калибра- пробки (для контроля отверстий)

 

D_max= D_n +ES= 40+0,025= 40,025мм

D_min=D_n+EI =40+0 = 40,0мм

Пользуясь таблицей ЕСДП , определяю предельное отклонений проходной и непроходной стороны пробки.

	Рабочая проходная Р-ПР	Рабочая непроходная Р-НЕ
ES	+0,0055	+0,0270
EI	+0,0015	-0,0230
EW	-0,0030	-

 4.1.2. Определяю предельные размеры проходной и непроходной стороны скобы

Р-ПР_max=D_n+es=40,0055мм

Р-ПР_min= D_n+ei =40,0015мм

Допуск на определение  проходной рабочей стороны 

T_Р-ПР=Р-ПР_max- Р-ПР_min=40,004-40,0015 = 2,5мкм

 Определяю  предельный размер с учетом  износа

Р-ПР_изн= Dn+ew= 39,997

4.1.3. Определяю исполнительный размер

Р-ПР_исп= Р-ПР_max- T_Р-ПР= 40,004-0,0025 = 40,0015мм

4.1.4. Определяю предельные размеры непроходной стороны пробки

Р-НЕ_max=D_n+es=40,0027мм

Р-НЕ_min= D_n+ei =40,0023мм

T_Р-НЕ=Р-НЕ_max- Р-НЕ_min=40,0027-40,0023 = 4мкм

4.1.5. Определяю исполнительный размер

Р-НЕ_исп= Р-НЕ_max- T_Р-НЕ= 40,004-0,0025 = 40,0015мм

4.1.6. Схема полей допусков калибра-пробки

4.2.Расчет калибра- скобы

Для контроля вала используют скобу. Рабочие калибры  называют предельными потому что их размеры соответствуют предельным размерам контролируемых деталей. Предельные калибры позволяют определить находятся ли действительные размеры детали в пределах допуска.. Рабочие калибры (проходной Р-ПР и непроходной Р-НЕ) предназначены для проверки изделия в процессе их изготовления

 

d_min= 40,002мм

d_max=40,018мм

4.2.1. Определяю отклонение  проходной и непроходной стороны скобы

	Р-ПР	Р-НЕ
es	+0,036	+0,019
ei	+0,0315	+0,015
ew	-0,275	-

4.2.2. Определяю предельные  размеры проходной стороны скобы

Р-ПР_max=d_n+ES=40,036мм

Р-ПР_min= d_n+EI =40,0315мм

Допуск на определение  проходной рабочей стороны 

T_Р-ПР=Р-ПР_max- Р-ПР_min=40,036-40,0315 = 4,5мкм

4.2.3. Определяю предельный размер с учетом износа

Р-ПР_изн= dn+EW= 39,973мм

 

 

4.2.4. Определяю исполнительный размер

Р-ПР_исп= Р-ПР_max- T_Р-ПР=40,036мм

4.2.5. Определяю предельные размеры непроходной стороны скобы

Р-НЕ_max=d_n+ES=40,019мм

Р-НЕ_min= d_n+EI=40,015мм

T_Р-НЕ=Р-НЕ_max- Р-НЕ_min=40,0027-40,0023 = 4мкм

4.1.5. Определяю исполнительный размер

Р-НЕ_исп= Р-НЕ_max- T_Р-НЕ= 40,004-0,0025 = 40,0015мм

4.2.6. Схема полей допусков калибра-пробки

 

Допуски и посадки подшипников качения

Задание 5. Для  заданного  подшипника  качения выбрать посадки внутреннего и наружного колец. Выполнить сборочный чертеж , а также чертежи вала и корпуса с простановкой  полей допусков, шероховатости, допусков формы и расположения . Дать схемы полей допусков  выбранных посадок.

Условное обозначение подшипник а – 36211

Реакция опоры  радиальная – 6400Н

Нагрузка осевая F a ,H – 2000

Вращающаяся деталь – вал

Вид нагрузки – с ударением и вибрацией.

5.1.  Размеры   подшипника  определяются ГОСТом  831-89. Вид нагружения определяется характером по характеру действия и условию работы.

55 мм – внутренний  диаметр подшипника

2–легкая серия  подшипников

6 – класс точности  подшипника

3 –конструктивные  особенности подшипника

.d = 55 мм

D=100 мм

B= 21 мм

.r= 2,5 мм

5.2.  Определяю  интенсивность нагрузки  циркуляционно нагруженного  (внутреннего) кольца подшипника

P_r=k₁k₂k₃==1080

k₁ =1,8 – динамический коэффициент посадки

k₂=1 –коэффициент, учитывающий ослабление посадочного натяга за счет тонкостенной втулки или полого вала

k₃= 1,5 –коэффициент неравномерности радиальной нагрузки

5.3. Назначаю  посадки на сопрягаемые поверхности

1) 55

2) 100

Определяю предельные размеры сопрягаемых деталей  и их размеры

1. D _max=55,004;  D _min= 54,985;  d _max= 55,021; d _min=54,998;

(T_D=0,019мм); T_d=0,019мм.

S _max=ES- ei= 55,004-54,998 =0,006 мм;

S _min=EI- es =54,985-55,021 =-0,006мм;

2. D _max=100,035;  D _min= 100,0;  d _max= 100,025; d _min=100,003;

T_D=0,035мм; (T_d=0,022мм.)

S _max=ES- ei= 100,035 -100,003=0,0032мм;

S _min=EI- es =100,0 - 0,035мм =- 0,035мм;

5.4. Схема полей  допусков и посадок

5.5. По размеру  допусков назначаем допуск  круглости  шероховатости

1) 0,011 , R_z=3,2

2)0,021 , R_z=6,4

5.6. Эскиз подшипника

 

Допуски и посадки шпоночных соединений

Задание 6.  Диаметр вала 25 мм. Вид соединения: нормальное. Конструкция шпонки: сегментная. Определить основные размеры шпоночного соединения; Выбрать поля допусков деталей шпоночного соединения по ширине  шпонки;

Назначить поля допусков и определить предельные отклонения остальных размеров шпоночного соединения; вычертить схему полей допусков  размеров шпоночного соединения. Определить предельные зазоры и натяги  в  соединениях «шпонка-паз вала»  и «шпонка- паз втулки».

Размеры шпоночного соединения  стандартные и зависят  от диаметра вала. В зависимости  от шпоночного соединения назначают  поля допусков по ширине шпонки («шпонка-паз  вала», «шпонка- паз втулки») и назначают  по диаметрам вала из таблиц.

Все остальные  размеры шпоночного соединения, кроме  ширины шпонки, являются посадочными.

6.1. В зависимости от диаметра вала из справочника выбираю размеры шпонки:

b=8мм,  h=7мм,  l=70мм,  t₁=4 мм, t₂= 3,3мм

Назначаю поля допускав на посадочное шпоночное соединение:

«шпонка-паз вала»  8

«шпонка- паз  втулки»  8

6.2.Назначаю посадку между валом и втулкой

Æ25

6.3.Определяю предельные размеры сопрягаемых деталей

B_1max=8,0;   B_1min=7,964;   b_1max=8,0;  b_1min=7,964;

B_2max=8,018;   B_2min=7,982;   b_2max=8,0;  b_2min=7,964;

D _max=25,013;  D _min= 25,0;  d _max= 25,002; d _min=25,023;

6.4. Определяю поля допусков на изготовление

     T_B1=0,036 мм; T _b1= 0,036мм; T_B2=0,036мм;  T _b2=0,036мм;  T_D=0,013мм; T_d=0,021мм.

6.5. Определяю характер соединения

Вал - паз вала:

S_1max=B_1max-b_1min=8,0 -7,964=0,043 мм -зазор

S_1min=B_{1 min} -b_1max=7,964 -8, 0 = -0,036 мм - натяг

Вал- паз втулки:

S_2max=B_2max-b_2min=8,018– 7,964 = 0,054мм - зазор

S_2min=B_2min -b_2max=7,982 -8,0 = -0,018 –натяг

S _max=ES- ei= 25,0 13– 24, 023 = -0,010 мм;

S _min=EI- es =25,0 – 25,002 = -0,002мм;

6.6. Схема полей допусков шпоночного соединения по ширине шпонки и диаметру вала            

 

 

6.7. Назначаю предельные отклонения на непосадочные размеры

h=7 :  h11 _-0,090

l=70 :  h14 _-0,740

L₁= L₂ =70H15 ^+1,20

t₁= 4 H12 ^{+ 0, 12}

t₂= 3,3  H12 ^+0,10

6.8.  Выполняю эскиз шпоночного соединения