Файл: В процессе выполнения курсовой работы необходимо научиться.pdf

Введение
Целью данной курсовой работы является закрепление и развитие теоретических знаний по дисциплине: «Метрология, стандартизация и взаимозаменяемость», а также применение этих знаний при решении практических задач. Знания и навыки, полученные при выполнении этой работы, необходимы для курсового и дипломного проектирования по всем техническим специальностям.
В процессе выполнения курсовой работы необходимо научиться:
1. выбирать допуски различных параметров и посадки сопряжений различными методами;
2. пользоваться справочниками, существующими стандартами на допуски и посадки типовых соединений, а также общетехническими стандартами;
3. правильно выполнять чертежи и оформлять другую техническую документацию;
4. выбирать методы контроля и средства измерений геометрических параметров деталей типовых соединений.
На заданном в курсовом проекте чертеже изображена часть коробки отбора мощности грузового автомобиля, имеющего дополнительные агрегаты с приводом от двигателя. Отбор мощности производится с вала 3, установленного на конических роликовых подшипниках 2. Управление осуществляется водителем посредством рычага 10, который перемещает шток 8 вместе с закрепленной на нем вилкой 7 в пределах, установленных фиксатором 9. Зубчатое колесо 5, перемещаясь на валу 3, обеспечивает включение вала от блока ведущих колес 4. Втулка 1 обеспечивает осевое направление штока при перемещении. Втулка фиксатора запрессовывается в корпусе.
К защите данной курсовой работы представлена пояснительная записка и чертежи:
1. чертеж общего вида узла;
2. эскизы спроектированных калибров-пробок и калибров-скоб;
3. чертеж вала;
4. чертеж зубчатого колеса;
Все проставленные на чертеже допуски размеров, формы и расположения, значения параметров шероховатости обоснованы, т.е. в записке приведены соответствующие расчеты или даны ссылки на литературу (в том числе и стандарты).

0 0
H7
p6
+21
+35
+22

25 0
0
H7
h6
+21
-13

20
1. Выбор посадок гладких цилиндрических соединений.
Исходные данные: D
2
=25мм, D
4
=20мм, D
5
=10мм.
Устанавливаем требования к каждому сопряжению, соблюдая принцип предпочтительности. Посадки назначаем по ГОСТ 25347-82 (или по рекомендациям т.1 стр.278. [2]).
Рассмотрим сопряжение по D
2
=25мм. Втулка фиксатора запрессовывается в корпусе.
Соединение неподвижное, посадка должна обеспечить гарантированный натяг.
Требования к сопряжению:
 Неподвижность деталей соединения относительно друг друга.
 Высокая точность соосности соединяемых деталей.
Выбираем посадку с натягом «легкопрессовую» H7/p6. Она обеспечивает минимальный гарантированный натяг, по сравнению с другими посадками.
(стр. 340 т.1 [2])
Ø25H7/p6(
+0,021
+0.035
+0.022
)
Характеристики посадки с натягом:
N
max
=es-EI=35-0=35мкм;
N
min
= ei-ES=22-21=1мкм;
TN=N
max
-N
min
=35-1=34мкм;
S
m
= (N
max
+N
min
)/2=(35+1)/2=18мкм.
Рассмотрим сопряжение по D
4
=20мм. Соединение оси с корпусом.
Соединение неподвижно (неподвижность за счет блокировки оси в корпусе штифтом по D5). На ось устанавливается блок зубчатых колес 4, поэтому необходимо обеспечить высокую точность соосности корпуса и вала.
Требования к соединению:
 возможность легкой сборки;
 высокая точность соосности соединяемых деталей.
Выбираем «скользящую» посадку с зазором H7/h6. Такая посадка часто применяется в неподвижных соединениях с дополнительным креплением при высоких требованиях к точности центрирования. (стр. 299 т.1 [2])
Ø20H7/h6
(
+0,021
−0.013
)
Характеристики посадки с зазором:
S
max
=ES-ei=21-(-13)=32мкм;
S
min
=EI-es=0-0=0мкм;
TS=S
max
-S
min
=32-0=32мкм;
S
m
= (S
max
+S
min
)/2=(32+0)/2=16мкм.
Рассмотрим сопряжение по D
5
=10мм. Сопряжение штифта с валом.
Требования к сопряжению:
 Неподвижность деталей соединения относительно друг друга.
 Высокая точность соосности соединяемых деталей.

0 0
H7
r6
+15
+19
+28

10
Выбираем посадку с натягом «прессовую среднюю» H7/r6.
Ø10 H7/r6
(
+0,015
+0.028
+0.019
)
Характеристики посадки с натягом:
N
max
=es-EI=28-0=28мкм;
N
min
= ei-ES=19-15=4мкм;
TN=N
max
-N
min
=28-4=24мкм;
S
m
= (N
max
+N
min
)/2=(28+4)/2=16мкм.
Для контроля размеров деталей соединения по D
2
=Ø25H7/p6 устанавливаем допустимую погрешность измерений (табл. 1.60 т.1 [2])и выбираем средства измерений, используя рекомендации РД 50-98-86.
Для вала: Δp=4мкм
1. Микрометры рычажные с ценой деления 0,002 мм и 0,01 мм при установке на нуль по установочной мере. Установочные узлы: прибор находится в стойке или обеспечивается надежная изоляция от рук оператора. Условия измерений: вид контакта – любой, класс применяемых концевых мер – 3, температурный режим – 5ºС. Предельная погрешность измерений – 4 мкм.
2. Головки рычажно-зубчатые (2ИГ) с ценой деления 0,002 мм и пределом измерения ±0,1 мм; с настройкой по концевым мерам длины на любое деление, класс применяемых концевых мер – 3, температурный режим –
5ºС. Предельная погрешность измерений –3,5 мкм.
Для отверстия: Δp=6мкм
1. Нутромеры индикаторные (НИ) с ценой деления 0,01 мм. Условия измерений: используемое перемещение измерительного стержня 0,03 мм.
Средства установки: концевые меры длины первого класса или установочные кольца (до 160 мм), шероховатость поверхности R
a
=0,32 мкм, температурный режим – 3ºС. Предельная погрешность измерений –
5 мкм.
2. Пневматические пробки с отсчетным прибором с ценой деления 1 мкм и
0,5 мкм с настройкой по установочным кольцам. Условия измерений: диаметральный зазор между пробкой и отверстием 0,04-0,06 мм, шероховатость поверхности R
a
=1,25 мкм, температурный режим – 2ºС.
Предельная погрешность измерений – 4,5 мкм.

2. Проектирование гладких калибров.
Спроектируем предельные калибры для контроля деталей соединения стакана подшипников и корпуса по диаметру D
4
= 20 H7/h6
По рисункам 1 и 3 ГОСТа 24853-81 схемы расположения полей допусков рабочих калибров: а) для контроля размера отверстия (пробок): б) для контроля размера вала (скоб):
Выбираем форму измерительной поверхности калибра-скобы – плоскую.
Допуски и отклонения калибров по табл.2 ГОСТ 24853-81: для отверстия – Н=4мкм, Z=3мкм, Y=3мкм; для вала – Н
1
=4мкм, Z
1
=3мкм, Y
1
=3мкм, Н
р
=1,5мкм.
Расчет исполнительных размеров по схеме полей допусков:
СКОБА:
ПР
max
=d max
-Z
1
+H
1
/2=20-0,003+0,004/2=19,999мм;
ПР
min
= d max
-Z
1
-H
1
/2=20-0,003-0,004/2=19,995мм;
НЕ
max
= d min
+H
1
/2=19,987+0,004/2=19,989мм;
НЕ
min
= d min
-H
1
/2=19,987-0,004/2=19,985мм;
НЕ
изм
= d max
+Y
1
=20+0,003=20,003мм;
ПРОБКА:
ПР
max
=D
min
+Z+H/2=20+0,003+0,004/2=20,005мм;
ПР
min
= D
min
+Z-H/2=20+0,003-0,004/2=20,001мм;
НЕ
max
= D
max
+H/2=20,021+0,004/2=20,023мм;
НЕ
min
= D
max
-H/2=20,021-0,004/2=20,019мм;
ПР
изм
= D
min
-Y=20-0,003=19,997мм;
Технические требования по ГОСТ 2015-84:
1) Вставки и насадки калибров-пробок должны быть изготовлены из стали марки Х по ГОСТ 1950-73 или ШХ по ГОСТ 801-78.
2) Рабочие поверхности и поверхности заходных и выходных фасок калибров-пробок должны иметь хромовое или другое износостойкое покрытие.
3) Числовые значения параметра шероховатости Ra рабочих поверхностей калибров по табл.1 ГОСТ 2015-84: калибр-пробка – 0,08мкм; калибр-скоба – 0,08мкм.

3. Расчет и выбор подшипников качения.
Исходные данные: № позиции – 2, d вала
=40мм, F
rc
=6кН, P
rω
=3,5кН.
По справочнику «Подшипники качения» Перель Л.Я. выбираем подшипник роликовый радиально-упорный однорядный средней серии №7308А ГОСТ
27365-87 с основными размерами: d=40мм, D=90мм, В=23мм, r=2,5мм.
Так как к подшипнику не предъявляются особые требования, назначаем класс точности 0. По ГОСТ 520-89 (табл. 4.82, 4.83 [2]) находим предельные отклонения размеров присоединительных поверхностей колец: внутреннее кольцо d m
=40
-0,012
мм; наружное кольцо D
m
=90
-0,015
мм; ширина кольца В=23
-0,120
мм.
Схема нагружения подшипника:
Так как F
rc
>P
rω
и вращающееся кольцо – внутреннее, то внутреннее кольцо имеет циркуляционное нагружение, а наружное – колебательное.
Определим интенсивность нагрузки:
????
????
=
????
????
????
п
????????
????
(форм. 4.25 т.2 стр. 283 [2])
????
п
= 1 - динамический коэффициент посадки;
F – коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе ( при сплошном вале F=1);
F
A
– коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки (для радиально-упорных подшипников с одним наружным или внутренним кольцом F
A
=1) b=B-2r=23-2*2.5=18мм – рабочая ширина посадочного места;
R= F
rc
+ P
rω
=6+3,5=9,5кН.
????
????
=
9500 18 ∗ 10
−3
= 528 кН м
⁄
По табл. 4.92 т.2 стр. 287 [2] заданным условиям для вала соответствует поле допуска k6, для установки подшипников в корпусе – H7 (по табл. прил.4 стр.38 [1]).
Схемы полей допусков: внутреннего кольца Ø40 L0/k6 (
−0,012
+0,018
+0,002
) наружного кольца Ø90 Н7/l0 (
+0,035
−0,025
)
Р
п
>Р
в
Р
п
Р
в циркул.
нагруж.
колеб.
нагруж.
Р
п
>Р
в
Р
п
Р
в циркул.
нагруж.
колеб.
нагруж.
k6
L0
+18
-12

40
+2
H7
l0
+35
-25

90

Требования к посадочным поверхностям по ГОСТ 3325-85 шероховатость вала R
a
=1,25 мкм, корпуса R
a
=1,25 мкм, опорных торцов заплечиков валов и корпусов R
a
=2,5 мкм. [2(2), табл. 4.95, с.296]
Допуски формы посадочных поверхностей: допуск круглости и допуск продольного сечения вала 8,0 мкм, допуск круглости или допуск профиля продольного сечения отверстий корпусов 10,0 мкм.(табл. 2.18 т.1 [2])
Допуски расположения посадочных поверхностей и заплечиков валов и корпусов: допуск торцового биения: заплечиков валов20 мкм., заплечиков корпусов 25 мкм. (табл. 2.28 т.1 [2]); допуск соосности: шеек вала 30 мкм, осей отверстия 40 мкм (табл. 2.40 стр.443 т.1 [2]).
Эскиз части корпуса с отверстием под подшипник:
Пользуясь РД 50-98-86 и табл. 1.60 т.1 [2], устанавливаем допускаемые погрешности измерений посадочных поверхностей отверстия в корпусе и шеек вала. Выбираем средства измерений.
Для Ø40 мм допускаемая погрешность – 5 мкм.
1. Микрометры гладкие (МК) с величиной отсчета 0,01 мм при настройке на нуль по установочной мере. Установочные узлы: прибор находится в стойке или обеспечивается надежная изоляция от рук оператора. Условия измерений: температурный режим – 2ºС. Предельная погрешность измерений
– 5 мкм.
2. Скобы индикаторные (СИ) с ценой деления 0,01 мм. Установочные узлы: прибор находится в стойке или обеспечивается надежная изоляция от рук оператора., вид контакта – плоскостный или линейчатый, используемое перемещение измерительного стержня – 0,02-0,03 мм, класс применяемых концевых мер – 3, температурный режим – 2ºС. Предельная погрешность измерений –5 мкм.
Для Ø90 допускаемая погрешность – 10 мкм.
1. Нутромеры индикаторные (НИ) с ценой деления 0,01 мм. Условия измерений: используемое перемещение измерительного стержня 0,1 мм.
Средства установки: концевые меры длины первого класса или установочные кольца (до 160 мм), шероховатость поверхности R
a
=1,25 мкм, температурный режим – 3ºС. Предельная погрешность измерений – 6,5 мкм.
2. Нутромеры микрометрические (НМ) с величиной отсчета 0,01мм. Условия измерений: используемое перемещение измерительного стержня 13 мм.
Средства установки: аттестуется размер собранного нутромера, шероховатость поверхности R
a
=5 мкм, температурный режим – 5ºС.
Предельная погрешность измерений – 10 мкм.

90
H7
(+
0,
03 5)
Ra 1,25 0,01 0,01

Подшипники контролируются по d m
– среднему, d - номинальному диаметрам. а) Метод контроля отклонения от круглости осуществляется по 3 сечениям. x1 x2 x3 x1 x2 x3
По профилю продольного сечения: (D
max
-D
min
)/2
D
пр.п.с.
=(x
1
-x
3
)max/2;
D
отв
=(x i
-x i
)
2
max/2 б) Схема контроля соосности отверстий. в) Торцевое биение относительно осуществляется при базировании на две узкие призмы. г) Контроль радиального биения относительно общей оси осуществляется при базировании на две узкие призмы. д) Радиальное биение относительно обшей оси на примере своего вала.

4.Расчет допусков размеров входящих в размерную цепь.
Исходные данные: замыкающее звено -
2
,
0 1



А
мм, метод решения – вероятностный, процент риска β=0,05.
Схема размерной цепи:
Масштаб чертежа определяется по заданному диаметру в п.3 подшипника
D=40мм.
μ=D/D
изм
=40/13≈3
Номинальные размеры составляющих звеньев:
А
⃗⃗ - увеличивающие звенья, А
⃖⃗⃗- уменьшающие звенья.
А
1
⃖⃗⃗⃗⃗=76*3=228 мм – размер вала;
А
2
⃖⃗⃗⃗⃗ст = 23 мм - размер ширины подшипника;
А
3
⃗⃗⃗⃗ =2,5*3=7,5 мм – размер крышки (принимаем 3мм);
А
4
⃗⃗⃗⃗ =1*3=3 мм – размер прокладки (принимаем 1мм);
А
5
⃗⃗⃗⃗ =81 *3=243 мм – размер корпуса (принимаем 100мм);
А
6
⃗⃗⃗⃗ =1*3=3 мм – размер прокладки (принимаем 1мм);
А
7
⃗⃗⃗⃗ =1,5*3=7,5 мм – размер крышки (принимаем 1,5мм);
Проверка правильности определения номинальных размеров.
















p
j
j
n
j
j
мм
А
А
А
1 1
21
)
5
,
7 3
243 3
5
,
7
(
23 228
,
Где n - число увеличивающих звеньев, p – число уменьшающих звеньев.
Скорректируем размер А
1
⃖⃗⃗⃗⃗=250 мм :















p
j
j
n
j
j
мм
А
А
А
1 1
1
)
5
,
7 3
243 3
5
,
7
(
23 250
,
Средний допуск
????
????????
=
????
????
∆
− ∑
????
????
????
????????
????
????=1
????
∆
∙ ????
????−????
∙ √???? − ????
,
где t
∆
- коэффициент риска (по табл. 2.2 [1]) при заданном β=0,05%, t
∆
=3,48), λ
m-l
– коэффициент относительного рассеяния действительных отклонений нестандартных составляющих звеньев, распределение которых для всех звеньев принимать по нормальному закону, т.е. λ
1
= λ
2
= λ
3
= ..=λ
m-l
=1/3.
????
????????
=
200 − 120 3,48 ∙ 0,33 ∙ √6
= 28 мкм
Среднее число единиц допуска
А

А
1
А
2
А
3
А
4
А
5
А
6
А
7
А

А
1
А
2
А
3
А
4
А
5
А
6
А
7

i
j
– единица допуска j-го звена, определяемая из табл. 2.3 [1]: i
1
=2,89 мкм, i
3
= i
7
=0,9 мкм, i
4
= i
6
=0,55 мкм, i
5
=2,89 мкм.
мкм
i
t
T
T
a
l
m
j
j
l
m
l
j
СТ
Aj
A
m
16
)
9
,
0
*
2 55
,
0
*
2 89
,
2
*
2 3
1 48
,
3
/(
)
120 200
(
)
/(
)
(
2 2
2 1
2 1





















Назначаем 7 квалитет для всех размеров.
мкм
A
T
46
)
(
1

,
мкм
A
T
15
)
(
3

,
мкм
A
T
10
)
(
4

,
мкм
A
T
46
)
(
5

,
мкм
A
T
10
)
(
6

,
мкм
A
T
15
)
(
7

Выполним проверку







A
j
m
j
Aj
T
T
t
2 1
2

,
200
)
23 10
*
2 15
*
2 46
*
2
(
9 1
48
,
3 2
2 2
2






,
85≤200 мкм.
Определим середины полей допусков
За расчетное возьмем 4 звено.
мкм
A
E
A
E
A
E
i
S
c
100 2
/
)
0 200
(
2
/
)
(








200
)
60 23
(
)
0 5
23 0
(
4 1
1
















A
E
A
E
A
E
A
E
c
n
j
p
i
j
c
j
c
c
E
c
А
4
= 145мкм,
мкм
T
A
E
A
E
p
j
A
p
j
c
p
j
S
150 2
10 145 2
/





мкм
T
A
E
A
E
p
j
A
p
j
c
p
j
i
140 2
10 145 2
/





Ответ:
А
1
= 250
−0,0460
мм
А
2
= 23
−0,120
мм
А
3
= 7,5 ± 0,007мм
А
4
= 3
+0,14
+0,15
мм
А
5
= 243
−0,046
мм
А
6
= 3
−0,015
мм
А
7
= 7,5 ± 0,007мм

6g
6H
6H
6g
-42
-377
+224
-42
-212
+450 6H
6g
-42

22

20
,3 76

19
,2 94
5. Взаимозаменяемость и контроль резьбовых соединений.
Исходные данные: № позиции – 1, d ном
=22мм, d
2изм
=20,630мм, ΔР=7мкм,
Δα/2=14'.
Метрическая резьба применяется, главным образом, в качестве крепежной для резьбовых соединений. Данное резьбовое соединение служит для закрепления втулки 1 в корпусе. По ГОСТ 8724-81 (табл.4.22 т.2 [2]) выбираем резьбу с крупным шагом Р=2,5мм. Угол профиля метрической резьбы α=60°. (табл. 4.20 т.2 [2]). В зависимости от шага резьбы по табл. 4.24 т.2 [2] выбираем: средний диаметр d
2
(D
2
)=d-2+0,376=22-2+0,376=20,376мм; внутренний диаметр d
1
(D
1
)=d-3+0,294=22-3+0,294=19,294мм.
Устанавливаем характер резьбового соединения – посадка с зазором. Класс точности – средний, длина свинчивания – N (нормальная).
По табл. 2.5 [1] выбираем поля допусков для наружной и внутренней резьбы, соблюдая принцип предпочтительности, и назначаем посадку 6Н/6g.
Номинальный профиль резьбы:
По ГОСТ 16093-81 (табл. 4.29 т.2 [2]) определяем предельные отклонения всех параметров:
6g: es d
=es d1
=es d2
=-42мкм; ei d
=-377мкм, ei d2
=-212мкм;
6Н: ES
D1
=+450мкм, ES
D2
=+224мкм.
Схема полей допусков: