Файл: Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 290
Скачиваний: 2
где z — переменная, отсчитываемая вдоль оси цилиндра, причем и z /:
■I — длина детали.
Вводя цилиндрическую систему координат с координатами /?; ср; z и условно приняв, что период Т - 21, можно представить отклонения контура реальной цилиндрической детали в продоль ном сечении / (z) в виде тригонометрического полинома
(9)
h I
где к — порядковый номер члена разложения. При к = 1 получим первый член
к (z) = Ci sin^-z.
При z — 0 Д (z) -- 0, а при z ~ I fi (z) — с1.
Первый член разложения характеризует наклон образующей цилиндра (конусообразность). Второй член разложения
характеризует выпуклость контура в продольном сечении (бочкообразность). Этот же член разложения при наличии сдвига фазы, т. е.
выражает седлообразность и т. д.
Применение колтурографов и профилографов в сочетании с гармоническими анализаторами дает возможность исследовать характер отклонений геометрических параметров деталей, опре делить причины их возникновения и наметить пути усовершенство вания технологических процессов.
Непосредственно в процессе производства использование гар монического анализа для оценки точности деталей затруднительно. Поэтому отклонения геометрических параметров классифицируют более укрунпенно: отклонения собственно размера (AD на рис. 4) относят к отклонениям нулевого порядка, отклонения расположе ния поверхностей (е) — к отклонениям 1-го порядка; отклонения формы поверхности (ДФ) — к отклонениям 2-го порядка; отклоне ния, имеющие характер волнистости, — к отклонениям 3-го по рядка; шероховатость поверхности — к отклонениям 4-го по рядка. Дальнейшее изложение материала основывается на поня тии фиксированных (постоянных) размеров.
Для получения оптимального качества изделий в общем случае необходимо нормировать и контролировать точность линейных и угловых размеров, формы и расположения поверхностей деталей и узлов (блоков), а также волнистость и шероховатость поверхностей деталей.
44
§10. П О Н ЯТИЯ О РАЗМЕРАХ. ПРЕД ЕЛЬНЫ Х О ТКЛО Н ЕН И ЯХ
ИД ОПУСКАХ
Размеры. По назначению различают размеры, определяющие величину и форму детали, координирующие, сборочные, габарит
ные |
и монтажные размеры. Первые выбирают па |
основе ре |
||
зультатов расчета деталей на прочность |
и жесткость, |
а также |
||
исходя из совершенства геометрических |
форм |
и |
обеспече |
|
ния |
технологичности конструкции. Координирующие |
размеры |
(у деталей сложной формы и в узлах) определяют необходимое для правильной работы механизма взаимное положение ответствен ных поверхностей и осей деталей пли положение их относительно определенных поверхностей, линий или точек, называемых кон структивными базами.
Сборочные и монтажные размеры характеризуют положенно уз лов (блоков) и комплектующих изделий по присоединительным поверхностям, а также положение основного изделия на месте монтажа. Габаритные размеры указываются по положению вы ступающих частей. Кроме того, могут быть технологические раз меры, необходимые непосредственно для изготовления детали и ее контроля. При их определении конструктор должен преду сматривать наивыгоднейшнй способ и порядок изготовления, а также контроля детали и в соответствии с этим порядком про ставлять размеры на чертеже.
Различают та'кже номинальный, действительный и предельные размер]»!. Номинальный, размер — основной размер; определяемый исходя из функционального назначения детали или узла. Он проставляется на чертеже и служит началом отсчета отклонений. Общий для деталей, составляющих соединение, основной размер называется номинальным размером соединения.
Для сокращения количества типоразмеров материалов, заго товок и деталей, режущего и измерительного инструмента (сверл, разверток, зенкеров, калибров), штампов, приспособлений, а также для облегчения типизации технологических процессов ве личины номинальных размеров должны округляться (как пра вило, в большую сторону) и соответствовать значениям, указан ным в ГОСТ 6636—69 «Нормальные линейные размеры» (этот ГОСТ соответствует рекомендациям ISO и СЭВ).- Ряды нормаль ных линейных размеров (диаметров, длин, высот и т. п.) построены на базе рядов предпочтительных чисел [см. формулу (1)], но с не которым округлением их значений.
Установлено четыре ряда нормальных линейных размеров, обозначаемых соответственно Ra5; RalO; Ra20; Ra40. При выборе предпочтение нужно отдавать нормальным размерам из рядов с более крупной градацией (5-й ряд следует предпочитать
10-му, 10-й — 20-му, 20-й — 40-му).
Ряды нормальных размеров следует применять также для уста новления размерных рядов изделий, их частей и всех других
45
размерных параметров. Сокращение номенклатуры изделий одного и того же назначения и оснастки создает предпосылки для повы шения уровня взаимозаменяемости, увеличения серийности про изводства и удешевления продукции.
Технологические межоперационные размеры, размеры, зави сящие от других принятых размеров, а также размеры, регламен тированные в стандартах на конкретные изделия (например, раз меры среднего диаметра резьбы), могут и не соответствовать ГОСТ 6G36-69.
В производстве невозможно выполнить абсолютно точно тре буемые размеры деталей. Некоторая погрешность вносится также при измерении. Поэтому существует понятие — действительный размер детали. Таким называется размер, определенный в резуль тате измерения с допустимой погрешностью.
Следует отметить, что действительный размер детали в работаю щей машине вследствие ее износа, упругой, остаточной, тепловой деформаций и других причин отличается от размера, определен ного в статическом состоянии. Ото обстоятельство необходимо учитывать при точностном анализе механизма в целом.
Для определения допускаемого диапазона требуемых размеров устанавливают предельные размеры детали. Такими называются наибольшее и наименьшее допустимые значения размера, между которыми должен находиться действительный размер годной де тали. Больший из них называется наибольшим предельным разме ром, меньший — наименьшим предельным размером. Сравнение действительного размера с предельными дает возможность судить о годности детали.
Предельные отклонения. Для упрощения чертежей введены предельные отклонения от номинального размера, проставляемые рядом с этим размером.
Верхним предельным отклонением (ВО) называется алгебраи ческая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами; нижним предельным отклонением (НО) — алгебраи ческая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами (рис. 5). Действительным отклонением называется алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами. Отклонение является положительным, если пре дельный или действительный размер больше номинального, и отрицательным, если указанные размеры меньше номиналь ного.
На чертежах номинальные и предельные размеры простав ляют в миллиметрах без указания размерности. Другие единицы измерения (например, сантиметры, метры и т. д.) указывают у со ответствующего размера или в технических требованиях.
Предельные отклонения в таблицах допусков проставляют в микрометрах, а на чертежах (ГОСТ 2.307—68) — в миллиметрах более мелким шрифтом. Например, ф 40Д;"^, ф 40Д;“^. ВО ста вят немного выше, а НО — несколько ниже номинального раз
46
мера. При равенстве абсолютных величин отклонений их величину указывают 1 раз со знаком zt рядом с номинальным размером и одинаковым с ним шрифтом (например, 50 ± 0,2; 120° ± 20').
Отклонение, равное нулю, на чертежах не ставят. В этом слу чае наносится только одно отклонение — положительное на месте верхнего или отрицательное на месте нижнего предельного откло нения (например, 200__0>2; 200i0i2).
Рис. 5. Расположение полей допусков отверстия и вала:
а — при посадке с зазором; 6 — при посадке с натягом
Допуск. Допуском б называется разность между наибольшим и наименьшим допустимыми значениями того или иного параметра.
Допуск размера — разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Он равен также алгебраической раз ности между верхним и нижним отклонениями.
Допуск — величина всегда положительная. Он определяет ве личину допустимого рассеяния действительных размеров годных деталей в партии, т. е. заданную точность изготовления. С уве личением допуска качество изделий, как правило, ухудшается, но стоимость изготовления уменьшается.
47
Схематическое изображение полей допусков. Допуски на раз меры деталей можно изобразить схематически в виде нолей допу сков, не приводя эскизов самих деталей.
В общем случае полем допуска называется пространство, огра ниченное двумя эквидистантными поверхностями того же вида, что и номинальная, имеющими наибольший и наименьший пре дельные размеры.
11а схеме поле допуска условно показывают в виде прямоуголь ника, верхняя и нижняя стороны которого соответствуют верх нему и нижнему предельным отклонениям. Поле допуска опреде ляется величиной допуска и его расположением относительно пулевой линии.
Рис. 6. Расположение полей допусков:
а — при посадке с зазором; б — при посадке с натягом; в — при переходных посадках
При схематическом изображении полей допусков предельные отклонения размеров откладывают по вертикали в определенном масштабе от линии, условно соответствующей номинальному раз меру, называемой нулевой линией. Положительные отклонения от кладываются вверх от нулевой линии, а отрицательные — вниз
(рис. 6).
Термин «поле допуска» безотносительно к схематическому изображению допусков определяет интервал значений размеров годной детали, ограниченный предельными размерами.
Погрешностью размера называется разность между действи тельным и заданным (расчетным) размерами. Заданным (расчет ным) размером будем считать для охватываемых поверхностей (например, валов) наибольший предельный размер, а для охваты вающих (например, отверстий) — наименьший предельный раз мер. При таком условии годный вал может иметь только отрица тельные погрешности, не превосходящие по абсолютной величине 8В, а годные отверстия — только положительные к не превышаю щие бА. Для расчетов, в которых используются методы теории вероятностей, удобнее за заданный размер в любых деталях при нимать средний из предельных размеров, т. е. размер, соответ ствующий середине поля допуска. В этом случае предельные до
48
пустимые погрешности будут равны по абсолютной величине ио.то-
вине допуска, например, |
* . |
Ы1 |
. |
бА |
|
2 — для вала и J: |
2 — для отверстия. |
Термины и определения номинального, действительного, пре дельных и заданного размеров, предельных отклонений, допуска
иноля допуска, рассмотренные выше, относятся в общем случае
ик механическим, физическим и другим параметрам качества де талей, узлов и изделий; при этом термин «размер» заменяется другим соответствующим термином,
§ 1 1 . ПО НЯТИЕ О СОЕДИНЕНИЯХ И ПОСАДКАХ
Соединения. Две или несколько подвижно или неподвижно соединяемых деталей называются сопрягаемыми.
Поверхности, по которым происходит соединение деталей, называются сопрягаемыми поверхностями. Остальные поверхности называются несоирягаемыми (свободными). В соответствии с этим различают размеры сопрягаемых и несопрягаемых (свободных) поверхностей.
В соединении деталей, входящих одна в другую, есть охва тывающие и охватываемые поверхности. Для гладких цилиндри ческих и конических деталей охватывающая поверхность назы вается отверстием, охватываемая — валом, а соответствующие раз меры — диаметром отверстия и диаметром вала. Допускается условно применять термины «отверстие» и «вал» также и к другим охватывающим и охватываемым поверхностям, например, к пло ским (паз и шпонка). Наибольшие и наименьшие диаметры отвер стия и вала обозначаются соответственно Анаио, А папм и Ь’на,[й,
■®нанм-
Допуски размеров охватывающей и охватываемой поверхностей принято сокращенно называть соответственно допуском отверстия (6И) и допуском вала (бВ).
Разнообразные виды соединений деталей, применяемые в ма шиностроении, целесообразно для удобства рассмотрения класси фицировать на группы.
По форме сопрягаемых поверхностей деталей различают:
а) гладкие цилиндрические п конические соединения, состоя щие из охватывающей и охватываемой цилиндрических или кони ческих поверхностей;
б) плоские соединения., состоящие из охватывающей и охваты ваемой поверхностей, образованных плоскостями (например, сое динение поршневого кольца с поверхностями паза поршня, сое динение шпонки с поверхностями пазов вала и втулки, соедине ния типа «ласточкин хвост» и т. п.);
в) резьбовые и винтовые соединения (цилиндрические, кониче ские), состоящие из охватывающей и охватываемой винтовых поверхностей с треугольным, трапецеидальным или другим про филем;
49
г) зубчатые цилиндрические, конические, волновые, винтовые и гипоидные передачи, состоящие из периодически соприкасаю щихся зубьев колес, имеющих эвольвентный, циклоидальный пли другой профиль; к этой же группе можно отнести червячные пере дачи, состоящие из периодически соприкасающихся зубьев чер вячного колеса и винтовых поверхностей червяка, имеющего эвольвентный, конволютный или другой профиль;
д) шлицевые соединения, состоящие из охватывающей и охва тываемой поверхностей, имеющих продольные закономерно рас положенные по окружности шлицы прямобочного, эвольвентного или треугольного профиля;
е) сферические соединения, состоящие из двух сферических поверхностей (шарнирные и керновые соединения, соединения ша риков с дорожками качения в подшипниках и т. и.).
По степени свободы взаимного перемещения деталей разли чают:
а) неподвижные неразъемные соединения, в которых одна сое диняемая деталь неподвижна относительно другой в течение всего времени работы механизма: соединения деталей сваркой, клепкой, клеем, соединения с гарантированным натягом (напри мер, бронзового венца червячного колеса со стальной ступицей); первые три вида этих соединений разборке не подвергаются, а четвертый может разбираться лишь при крайней необходи мости;
б) неподвижные разъемные соединения, отличающиеся от пре дыдущих тем, что в них возможно перемещение одной детали отно сительно другой при регулировке и разборке соединения при ре монте (например, крепежные резьбовые, шлицевые, шпоночные, клиновые и штифтовые соединения);
в) подвижные соединения, |
в которых одна соединяемая деталь |
во время работы механизма |
перемещается относительно другой |
вопределенных направлениях.
Вкаждую из групп входит много разновидностей соединений, имеющих свои конструктивные особенности и свою область приме нения.
Взависимости от эксплуатационных требований сборку сое динений осуществляют с различными посадками.
Посадки. Посадкой называется характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натя гов. Посадка характеризует большую или меньшую свободу отно сительного перемещения или степень сопротивления взаимному смещению соединяемых деталей. Тип посадки определяется вели чиной и взаимным расположением нолей допусков отверстия и вала.
Если размер отверстия больше размера вала, то разность их называется зазором; если до сборки размер вала больше размера отверстия, то их разность называется натягом. В расчетах натяг может быть выражен как отрицательный зазор.
50