Для гладких цилиндрических соединений

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

Метрология, стандартизация и сертификация

_________________________________________

^{(наименование дисциплины)}

Сервис

______________________________________________________________________

^{(код и наименование направления подготовки)}

Сервис транспортных средств

________________________________________________________________

^{(наименование профиля подготовки)}

 

бакалавр

______________________________

^{Квалификация (степень) выпускника}

 

Княгинино 201__

ЗАДАНИЕ 1

РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДОК

ДЛЯ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Для упрощения расчетов в задании даются значения расчетных предельных зазоров или натягов гладкого цилиндрического соединения, номинальный размер и система полей допусков, в которой требуется выбрать стандартную посадку, используя поля допусков предпочтительного отбора.

Содержание задания

1.1 Определить среднее значение числа единиц допуска - αср

1.2 Установить предварительно квалитет, по которому изготовляются детали соединения.

1.3 Определить значения предельных технологических зазоров, натягов.

1.4 Выбрать предпочтительные поля допусков деталей соединения.

1.5 Назначить завершающий технологический процесс обработки деталей соединения.

1.6 Выбрать измерительные средства для деталей соединения.

1.7 Вычертить эскизы соединения в сборе и его деталей с простановкой размеров и полей допусков.

1.8 Вычертить схему полей допусков соединения.

Методические указания по выполнению

1.1.Для определения предварительной точности изготовления деталей соединения необходимо определить среднее число единиц допуска (коэффициент точности) αсрпо формуле:

а _cp = ,                                             (1.1)

гдеTS(TN) – допуск посадки с зазором (натягом), мкм;

i – единица допуска для заданного размера (определить по приложению 10), мкм.

1.2. Квалитет назначить по приложению 11 с учетом полученного коэффициента точности.

1.3. Долговечность работы соединения зависит от правильного выбора посадки. Выбор посадки производят по технологическим зазорам (натягам) Sт (Nт), т.к. при приработке соединения зазоры увеличиваются, а натяги при напрессовке уменьшаются примерно на 70% от расчетного значения за счет смятия шероховатости поверхностей деталей.

S_T(max)=S_P(max)-1.4(R _{а D} +R _{а d}),

S_T(min)=S_P(min)-1.4(R _{а D} +R _{а d})   (1.2)

N_T(max)=N_P(max)+1.4(R _{а D} +R _{а d}),

N_T(min)=N_P(min)+1.4(R _{а D} +R _{а d}) (1.3)

где S_Pmax (N_Pmax), S_Pmin (N_Pmin) – расчетные предельные зазоры (натяги);

R _{а D} (R _{а d}) – шероховатость поверхности отверстия (вала).

Поскольку величина R _а должна быть меньше допуска размера детали, рекомендуется принимать следующие зависимости: для 5 – 10 квалитетов:

R _{а D} ≤0,125 TD, R _{а d} ≤ 0,125 Td,                   (1.4)

для квалитетов грубее 10-го:

R _{а D} ≤0,25 TD, R _{а d} ≤ 0,25 Td (1.5)

1.4. По заданной системе полей допусков (см. задание), по выбранному квалитету (п. 1.2) и технологическим предельным зазорам (натягам) выбирать стандартные поля допусков отверстия и вала (приложения 2-9) по условиям: для посадок с зазором

S_{c min}≥S_{T min}, S_{c max}≤S_{T max};                            (1.6)

снатягом

N_{c min}≥N_{T min}, N_{c max}≤N_{T max}                        (1.7)

где S_cmin (N_cmin), S_cmax (N_cmax) – стандартные предельные зазоры (натяги), мкм.

В учебных целях используется ряд полей допусков предпочтительного отбора. Порядок выбора полей допусков по таблицам допусков и основных отклонений рекомендуется следующий:

1.4.1. Для посадки с зазорам

1.4.1.1. Выбирать с учетом номинального размера основное отклонение вала e s в системе отверстия по приложению 3, в системе вала основное отклонение отверстия EIпо приложению 2 из условий:

система отверстия EI =0; |e s |≥ S_Tmin, (e s отрицательное); (1.8)

система вала e s =0; EI ≥ S_Tmin, (EI положительное)(1.9)

1.4.1.2. По приложению 4 с учетом предварительно выбранного квалитета для заданного номинального размера подобрать сумму допусков по условиям:

система отверстий TD + Td ≤ S_Tmax - |e s |,  (1.10)

система вала                   TD + Td ≤ S_Tmax – EI. (1.11)

Если сумма допусков в этом квалитете намного меньше правой части условий, то необходимо увеличить допуск отверстия TD, взяв его из соседнего большего квалитета (разница квалитетов вала и отверстия не более 2-х).

 

1.4.1.3. Определить вторые предельные отклонения из условий:

TD=ES-EI, Td=es-ei                        (1.12)

1.4.2. Для посадок с натягом

    1.4.2.1. По приложению 4, по номинальному размеру задания 1 иквалитету (п. 1.2) выбирать значения допусков отверстия и вала из условия:

TD + Td < TN_T                                                         (1.13)

Если левая часть неравенства намного меньше правой, то необходимо увеличить квалитет отверстия.

       1.4.2.2.   По приложениям 2, 3 выбрать основные отклонения поусловиям:

система отверстия EI = O, ei ≥ TD + N_{Tmin ,} (ei положительное);.    (1.14)

система вала es =0, | ES |≥ Td +^: N_{Tmin ,} (ES отрицательное). (1.15)

       1.4.2.3.   Вторые предельные отклонения определить из уравнений:

TD = ES - EI или Td = es – ei. Записать выбранную посадку.

    1.5. Уточнить шероховатость поверхностей деталей R _{а D} и R _{а d} с учетом окончательно принятых квалитетов отверстия и вала по формулам (1.4, 1.5).

По уточненным R _{а D} и R _{а d} выбираются табличные ближайшие меньшие значения (таблица 1.1), в первую очередь предпочтительные значения. Они и проставляются на чертеже.

По таблице 1.2 назначить методы окончательной обработки с учетом требуемой точности и шероховатости поверхности.

Таблица 1.1 – Числовые значения параметра шероховатости R а

ПоГОСТ 2789-73, мкм

-	1000	100	10,0	1,00	0,100
-	800	80	8,0	0.80 0,80	0,080
-	630	63	6,3 6,3	0,63	0,063
-	500	50	5,0	0,50	0,05
-	400	40	4,0	0,40	0,040
-	320	32	3,2	0,32	0,32
-	250	25 25	2,5	0,25	0,025
-	200	20	2,0	0,20 0,20
1600	160	16	1,60	0,16
1250	125	12,5	1,25	0,125

Примечание        - предпочтительные значения.

1.6. Выбор измерительных средств для контроля размеров деталей соединения производится с учетом метрологических, конструктивных и экономических факторов. При выборе измерительного инструмента нужно отдавать предпочтение более распространенному, менее сложному, более дешевому.

По таблице 1.3 выбирать допускаемую погрешность измерения ±δ (по ГОСТ 8.051-81) – величина, на которую можно ошибиться при измерении, в соответствии с номинальным размером и квалитетом отдельно для отверстия и вала.

Каждое измерительное средство имеет погрешность. Предельная погрешность измерительного средства ±∆ li т - наибольшая величина, на которую это измерительное средство может исказить истинный размер. Она указывается в паспорте прибора.

При выборе средства измерения необходимо соблюдать условие:

±∆ li т ≤ ± δ(1.16)

Зная δ, по таблице 1.4, соблюдая условие (1.16), по ∆ li т выбратьсоответствующие средства измерения для вала и отверстия. Данные по выбору измерительных средств занести в форму 1.1.

Таблица 1.2 – Шероховатость поверхности и квалитет при обработке деталей резанием

Вид поверхности	Вид обработки		Квалитет	Значение параметра Ra, мкм
Вал	обтачивание продольной подачей	получистовое	12...14	6,3... 12,5
		чистовое	7...9	1,6*...3,2
		тонкое (алмазное)	6	0,4*...0,8
	шлифование круглое	получистовое	8...11	3,2...6,3
		чистовое	6...8	0,8*...1,6
Отверстие	зенкерование	чистовое	10...11	3,2*...6,3
	растачивание	получистовое	12...14	12,5...25
		чистовое	8...9	1,6...3,2
		тонкое (алмазное)	7	0,4*...0,8
	развертывание	получистовое	9...10	6,3... 12,5
		чистовое	7...8	1,6*..,3,2
		тонкое	7	0,8
	шлифование	чистовое	6...8	0,8*...1,6
		тонкое	5	0,2*...0,4
	хонингование	цилиндров	6...7	0,05...0,2*

* Оптимально значение R _а для данного вида обработки

Таблица 1.3 – Допускаемые погрешности ±δ при измерениях линейных размеров, мкм

Предельные размеры	Квалитеты
	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Свыше 6 до 10 Св. 10 до 18 Св. 18 до 30 Св. 30 до 50 Св. 50 до 80 Св. 80 до 120 Св. 120 до 180 Св. 180 до 250	1,4 1,6 2 2,4 2,8 3 4 5	2 2,8 3 4 4 5 6 7	2 3 4 5 5 6 7 8	4 5 6 7 9 10 12 12	5 7 8 10 12 12 16 18	9 10 12 16 18 20 30 30	12 14 18 20 30 30 40 40	18 30 30 40 40 50 50 60	30 40 50 50 60 70 80 100	50 60 70 80 100 120 140 160	80 90 120 140 160 180 200 240

Таблица 1.4 – Предельные погрешности универсальных средств измерения ±∆ li т, мкм (для учебных целей)

Средство измерения		Размеры деталей
		до 25	св. 25…75	св. 75…100	св. 100…150	св. 150…200	св. 200…250
Микрометр гладкий, отсчет 0,01*		5
Скоба индикаторная, отсчет 0,01*		до 10	св. 10…30	св. 30…50	св. 50…80	св. 80…180	св. 180…200
		10
Скоба рычажная,  (микрометр рычажный), отсчет 0,002*		до 25	св. 25…50	св. 50…75	св. 75…100	св. 100…125	св. 125…150
		4
Нутромер индикаторный	отсчет 0,01мм, перемещение измерительного стержня 0,1	св.3…18	св. 18…50	св. 50…120	св. 120…250	св. 250…500	-
		10	10	15	15	20
	отсчет 0,001мм или 0,002мм, перемещение измерительного стержня 0,1мм	4,5	5,5	6,5	7,5	11
Оптиметр, отсчет 0,001мм; перемещение измеритель-ного стержня (±0,06) в горизон­тальной стойке при измерении отверстий		св.13…18	св. 18…50	св. 50…120	св. 120…250	св. 250…300	-
		1,5	1,5	2,5	5	-

* В числителе в руках, в знаменателе обеспечивается изоляция от тепла рук оператора

1.7. Вычертитьв масштабе схему полей допусков соединения, которые выбрали, в результате решения задания (см. рисунок 1).

 

        1.8. Вычертить в произвольном масштабе соединение и его детали с обозначением посадки на сборочном и полей допусков на рабочих чертежах на формате А4 (рисунок 2).

 

Пример. Провести расчет и выбор посадки для гладкого цилиндрического соединения Ø50мм для обеспечения предельных расчетных зазоров S_max=105мм и S_min = 32мм. Посадка в системе отверстия. Назначить технологические процессы изготовления деталей соединения.

1.1. Определяем допуск зазора

TS = 105—32=73 мкм,

Определяем число единиц допуска i по приложению 10: i = 1,56 мкм.

Рассчитываем коэффициент точности:

а _cp =  ед. доп.

1.2. Определяем квалитет по приложению 7– IT 7. По приложению 4находим допуск седьмого квалитета TD = Td = 25мкм.

1.3.  Определяем: шероховатость деталей соединения по формуле (1.4)

R _{а D} = R _{а d} =0,125·25 = 3,1 мкм;

предельные технологические зазоры по формуле (1.2)

S_T(max)=105-1,4(3,1+ 3,1) = 96,3 мкм;

S_T(min)= 32-1,4(3,1+3,1) =23,3 мкм.

1.4. Назначаем стандартную посадку:

        1.4.1.1.Поскольку посадка в системе отверстия, нижнее отклонение отверстия EI равно нулю; при посадке с зазором поле допуска вала должно располагаться ниже поля допуска отверстия, т. е. предельные отклонения вала будут отрицательными. По приложению 3 находим основное отклонение вала согласно условию (1.8) es = -25 мкм (основное отклонение f)

1.4.1.2. По условию (1.10) определяем квалитеты отверстия вала (приложение 4): отверстие - восьмой квалитет, вал - седьмой (сумма допусков 39+25).

1.4.1.3. Вторые предельные отклонения равны

ES = EI+TD=0+39= +39 мкм;

ei = es-Td= -25-25= -50 мкм.

Записываем выбранную посадку:

Ø50

Проверяем соблюдение условия (1.6):

S_C(max) = D_max- d_min =50,039 - 49,950 =0,089; 0,089<0,096,

S_C(min)=D_min- d_max =50- 49,975 = 0,025; 0,025>0,023.

Условие соблюдается – посадка выбрана верно.

1.5. Уточняем шероховатость поверхности вала и отверстия (1.4):

R _ad =0,125·25≈3,2мкм,

R _aD =0,125·39≈4,9мкм

Выбираем стандартные значения R_aD и R_ad по таблице 1.1:

R _ad =3,2мкм,

R _aD =4,0мкм

Форма 1.1

Наименование детали, ее номинальный размер, поле допуска	Величина допуска изделия IT, мкм	Допустимая погрешность измерения ±δ, мкм	Предельная погрешность измерит. средства ∆ lim, мкм	Наименование измерит. средства
Отверстие Ø50H8	39	10	5,5	Нутромер индикаторный с точностью отсчета 0,001мм
Вал  Ø50 f 7	25	7	5	Скоба рычажная с ценой деления 0,002мм

 

По таблице 1.2 назначаем завершающий технологический процесс, обеспечивающий требуемую точность и шероховатость:

вал – обтачивание продольной подачей чистовое;

отверстие – растачивание чистовое.

1.6. Выбираем средства измерения для отверстия: δ= ±10мкм(таблица 1.3). Соблюдая условие (1.15), по таблице 1.4 - индикаторный нутромер ±∆ lim = ±5,5мкм;

для вала δ= ±7мкм – микрометр в стойке ±∆ lim = ±5 мкм; результаты выбора заносим в форму 1.1

       1.7.Строим схему полей допусков соединения (рисунок 1).

       1.8.Чертим эскизы соединения и его деталей (рисунок 2).

Пример. Провести расчет и выбор посадки для гладкого цилиндрического соединения Ø80 мм для обеспечения предельных расчетных натягов N_P(max) = 74мкм; N_P(min) = 20 мкм. Посадка в системе вала. Назначить технологические процессы изготовления деталей соединения.

1.1. Рассчитываем допуск натяга

TN_Р=74 – 20 = 54 мкм

Определяем коэффициент точности:

а _cp =  (i =1,86мкм приложение 10).

       1.2. Квалитет по приложению 11– IT 6, по приложению 4 допуск Td =19 мкм.

        1.3.    По формуле (1.4): R_aD <0,125·TD; R _aD ≤0,125·19≤2,375мкм; R_ad =0,125·19≤2,375мкм.

По формулам (1.3) рассчитываем предельные натяги

N_T(max)=74+1,4(2,375+2,375)=80,65мкм;N_T(min)=20+1,4(2,375+2,375)=26,65мкм.

1.4. Поля допусков выбираем по приложениям 2 - 4.

       1.4.1.По приложению 4, определяем табличные значения допусков, соблюдая условие (1.12): TD = 30 мкм (квалитет 7), Td = 19 мкм (квалитет 6), 30+19=49мкм; 49<54;

1.4.2.По приложению 2, соблюдая условие (1.14), выбираем основное отклонение отверстия.

Поскольку посадка в системе вала, верхнее отклонение вала es =0, следовательно, при посадке с натягом поле допуска отверстия должно находиться ниже поля допуска вала, т.е. оба предельных отклонения отверстия должны быть отрицательными. Поэтому ES =- 48 мкм (основное отклонение «S»).

1.4.3.Вторые предельные отклонения вала и отверстия определяем изравенств (1.12):

ei = es-Td = 0- 19 = -19 мкм;

EI = ES-TD = -48 – 30 = -78 мкм;

Посадка Ø80

Проверяем условие выбора (1.7): N_cmax =78 мкм, N_cmin = 29 мкм, 29>26,65;78<80,65 - условия соблюдаются, следовательно, посадка выбрана верно.

1.5. Уточняем шероховатость поверхности вала и отверстия (1.4);

R_ad =0,125·19 = 2,4мкм,

R _{а D} =0,125·30 = 3,75 мкм

По таблице 1.1 выбираем стандартные значения R _{а D} и R _ad:

R_ad =2,0 мкм,

R_aD =3,2 мкм

По таблице 1.2 назначаем завершающий технологический процесс обработки поверхности деталей соединения: для отверстия - шлифование; для вала - тонкое точение.

1.6. Выбираем средства измерения

для отверстия:δ = 9мкм (таблица 1.3).

Соблюдая условие (1.16), по таблице 1.4 - индикаторный, нутромер с точностью 0,001 мм, ±∆ lim = 6,5 мкм;

для вала:δ = ±5мкм - скоба рычажная с отсчетом 0,002 мм, ±∆ lim = ±5 мкм. Результаты выбора заносим в формулу 1.1.

       1.7.Строим схему полей допусков (рисунок 3).

       1.8.Вычерчиваем эскизы соединения и его деталей (рисунок 4).

ЗАДАНИЕ 2 РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОЛЕЙ ДОПУСКОВ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙСОПРЯГАЕМЫХ С ПОДШИПНИКАМИ КАЧЕНИЯ

    Исходные данные

1. Номер подшипника качения.

2. Значение радиальной нагрузки на опоре подшипника.

3. Чертеж узла, в котором используют подшипник качения.

Содержание задания

3.1. Найти конструктивные размеры заданного подшипники качения.

3.2. Рассчитать и выбрать посадки подшипника на вал и в корпус.

3.3. Для соединения «корпус-подшипник» и «подшипник-вал» построить схемы полей допусков.

3.4. Вычертить эскизы подшипников узла и деталей, сопрягаемых с подшипником, указав на них посадки соединений, размеры, поля допусков деталей, шероховатость сопряжения поверхностей, отклонения формы и расположения.

Методические указания по выполнению

3.1. По приложению 6 выбрать конструктивные размеры заданного подшипника (D, d, B_K, r).

3.2. Посадки колец подшипников назначают по виду нагружения колец. В заданиях для курсовой работы дается два вида нагружения: циркуляционный, когда кольцо вращается, и местный для неподвижного кольца. Посадка для кольца, имеющего циркуляционный вид нагружения, производится по интенсивности радиальной нагрузки P_R, кН/м:

                       (3.1)

где  R – расчетная радиальная реакция опоры, H;

B_p – рабочая ширина подшипника, м, B_p =(B_K – 2 r)· n;

r –радиус закругления фаски кольца подшипника, мм;

п – количество подшипников;

К_п – динамический коэффициент посадкипри нагрузке с умеренными толчками (перегрузка до 150%K_п=1,0) при перегрузке до 300% толчки, вибрация К_п=1,8;

F - коэффициент, учитывающий ослабление натяга при полом вале итонкостенном корпусе, изменяется от 1 до 3 для вала и от 1 до 1,8 для корпуса;(При массивном вале F =1). При тонкостенном корпусе F = 1,4.

F_A - коэффициент неравномерности распределения радиальнойнагрузки; F_A = 1  при отсутствии осевой нагрузки

Определив для циркуляционно нагруженного кольца значение интенсивности радиальной нагрузки, по таблице 3.1 выбрать поле допуска соответственно для вала или корпуса, сопрягаемого с этим кольцом.

Посадку под кольцо, имеющее местный вид нагружения, выбирать из таблицы 3.2.

 

Таблица 3.1 – Допустимые значения интенсивности нагрузки

Номинальный посадочный размер внутреннего кольца подшипника на вал, мм	Р R, кН/м, при поле допуска вала				Номинальный посадочный размер наружного кольца подшипника на вал, мм	Р R, кН/м, при поле допуска отверстия
	js6	k6	m6	n6		K7	M7	N7	P7
Свыше 18 до80   Свыше 80 до 180	до 300   до 600	300-1400   600-2000	1400-1600   2000-2500	1600-3000   2500-4000	Свыше 50 до 180   Свыше 180 до 360	до 800   до 1000	800-1000   1000-1500	1000-1300   1500-2000	1300-2500   2000-3300

Таблица 3.2 – Рекомендуемые посадки для местно-нагруженных колец подшипников

Размеры посадочных диаметров, мм		Поля допусков сопрягаемых с подшипником деталей
свыше	до	вал	стальной или чугунный корпус
			неразъемный	разъемный
Нагрузка спокойная или с умеренными толчками и вибрацией
- 80	80 260	h6 h6,g6	H7 G7	H7, H8
Нагрузка с ударами и вибрацией
- 80	80 260	h6	JS7 H7	JS9

3.3 Пример построения схем полей допусков приведен на рисунке 6.Отклонения колец подшипников определить используя приложение 5.

3.4. Пример эскиза подшипникового узла и деталей, сопрягаемых с подшипниками, со всеми требуемыми обозначениями приведен на рисунке 7.

Пример. Номер подшипника 314, чертеж узла - рисунок 13 (приложение 1), радиальная нагрузка R = 15 кН.

3.1.По приложению 6 выбираем D = 150; d =70; В _K =35; r =3.5.

3.2.Выбираем коэффициенты К_п = 1,2; F_A =1; F =1.

С учетом принятых коэффициентов, рассчитываем интенсивность радиальной нагрузки по формуле 3.1.

P_R= кН/м

По таблице 3.1 для P_R= 321,4кН/м и d =70мм выбираем поле допуска вала – к6. Поле допуска внутреннего кольца принимаем L 0 (нулевой класс точности). Посадка «внутреннее кольцо - вал» - Ø70 LO /к6. По таблице 3.2. выбираем поле допуска корпуса подшипника для D = 150мм - G 7.

Поле допуска наружного кольца - L 0. Посадка «корпус - наружное кольцо подшипника» - Ø150 G 7/ L 0.

3.3.Строим схему полей допусков (рисунок 6).

3.4.Чертим эскизы подшипникового узла, указываем посадки и поля допусков, шероховатость, допуски формы и расположения посадочных поверхностей (рисунок 7).

 

Таблица 3.3 - Параметры шероховатости посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов под подшипники качения

Подшипник качения		Посадочные поверхности
класс точности	номинальный диаметр, мм	валов	отверстий корпусов	опорных торцов заплечиков
		Параметр шероховатости Ra, мкм
0	До 80 80 - 500	1,25 2,5	1,25 2,5	2,5 2,5

Таблица 3.4 – Допуски формы и расположения посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов (в мкм не более)

Класс точности подшипников	Номинальные диаметры d и D подшипников качения, мм
	св. 8 до 30	св. 30 до 50	св. 50 до 80	св. 80 до 120	св. 120 до 180	св. 180 до 250
0	Посадочная поверхность вала. Допуск непостоянства диаметра в поперечном и продольном сечении
	7	8	10	12	12	14
0	Допуск торцевого биения заплечиков вала
	21	25	30	35	40	46
0	Посадочная поверхность отверстия корпуса. Допуск непостоянства диаметра в поперечном и продольном сечении
	-	12	15	18	20	23
0	Допуск торцевого биения заплечиков отверстия корпуса
	-	39	46	54	63	72

ЗАДАНИЕ 3