Расчет параметров посадок гладких цилиндрических соединений. Расчет и выбор посадки с зазором. Расчет точности размеров входящих в размерные цепи

Новосибирский государственный аграрный университет

Инженерный институт

Кафедра технологии машиностроения

Курсовая работа

По теме: метрология, стандартизация и сертификация

Вариант 38

Выполнил: студент 331 гр.

                                                                                   Зенков Р.Н.

                                                                  Проверила: Агафонова Е.В.

Новосибирск 2008

Оглавление

ЗАДАНИЕ 1. Графическое изображение полей допусков и расчет параметров   посадок гладких цилиндрических соединений                                 с. 3                                 

ЗАДАНИЕ 2. Расчёт и выбор посадок с зазором                                                      с. 8

ЗАДАНИЕ 3. Расчёт и выбор неподвижной посадки                                               с.10

ЗАДАНИЕ 4. Расчёт исполнительных размеров гладких предельных  калибров                                                                                             с.12

ЗАДАНИЕ 5. Расчёт и выбор посадок для подшипников качения                         с.115               

ЗАДАНИЕ 6. Определение допусков и предельных размеров резьбового соединения                                                                                         с. 18

ЗАДАНИЕ 7. Определение допусков и предельных размеров для шпоночного соединения                                                                     с. 20 

ЗАДАНИЕ 8. Расчёт точности размеров входящих в размерные цепи                  с. 21

Литература                                                                                                                    с.24
                                                  ЗАДАНИЕ 1.

“Расчёт параметров посадок гладких цилиндрических соединений” Определить предельные отклонения, размеры, допуски, зазоры, натяги и построить поля допусков.

Исходные данные:

D_н = d_н = 20мм – номинальный диаметр.

Н9 – основная посадка в системе основного отверстия.

h8 – основная посадка в системе вала.

Расчётные формулы:

(1) D_max = D_н + ES

(2) D_min  = D_н + EI

(3) d_max  = d_н + es

(4) d_min  =  d_н + ei

(5) T_D = ES – EI

(6) T_d = es – ei

(7)  S_max = ES – ei

(8)  S_min = EI –es

(9)  N_max = es – EI

(10)  N_min = ei –ES

(11)  T_s = S_max – S_min

(12)  T_N = N_max – N_min

(13)  S_ср= (S_max+S_min)/2

(14)  N_c = (N_max+N_min)/2

В системе отверстий (CВ) выбираем посадки для основного отверстия  Н9: и предельные отклонения вала

 

F9        ( _+0.036^+0.123 )

Посадки с зазором      h8        ( _-0,054)

                                     Js9     (_-0.043^+0.043 )

Посадка с натягом      h8    ( _-0.054)

В системе вала (CА) выбираем посадку для основного вала и предельные отклонения.

H9           (^+0.087)

e8              (_-0.126^-0.072)              посадка с зазором

H9           (^+0.087)         

js8            (_-0.27^+0.27)                посадка переходная

  H9         (^+0.087)

  u8            (_+0.124^+0.178)              посадка с натягом

1. Посадка с зазором   Ø 100     H9

                                                       e8

Для отверстия: ES =+0,087; EI = 0     

Для вала:   es =-0,072 ;       ei=-0,126

По ф. 1:  D_max = 100+0.087= 100.087мм

По ф. 2:  D _min = 100-0 = 100мм

По ф. 3:  d _max =  100-0.072 = 99.928мм

По ф. 4:  d _min = 100-0.126 = 99.874мм

По ф. 5:  T_D = 0,087-0=0,087мм

По ф. 6:  T_d = -0,072-(- 0,126) =0,054 мм

По ф. 7:  S _max = 0,087 - (-0,126) = 0,213мм

По ф. 8:  S _min = 0 - (-0,072) = 0,072мм

По ф.11:  T_s = 0,213- 0,072 = 0,141мм

По ф.13:  S_ср=0,1425мм

2. Посадка с зазором Ø 100        F9

                                                      h8

Для отверстия: ES = +0.123; EI = +0.036

Для вала:  es =0 ;       ei = -0.054

По ф. 1: D _max= 100,123мм

По ф. 2: D _min = 100,036мм

По ф. 3: d _max =100мм

По ф. 4: d _min = 99,946мм

По ф. 5: T_D =0,087мм

По ф. 6: T_d = 0,054мм

По ф. 7: S _max =0,177мм

По ф. 8: S _min = 0,036мм

По ф.11: T_S = 0,141мм

По ф.13: S_ср=0,1065мм

3. Посадка переходная Ø 100     H9

                                                      js8

Для отверстия: ES = +0.087; EJ =0

Для вала:           es=+0.027;    ei =+0.027

По ф. 1:  D _max =100.087мм

По ф. 2:  D _min = 100мм

По ф. 3:  d _max = 100.027мм

По ф. 4:  d _min = 99.983мм

По ф. 5:  T_D =0.087мм

По ф. 6:  T_d = 0,054мм

По ф.9:   N _max =0,027мм

По ф.7:  S_max =0,114мм

По ф.12: T_N = 0,141мм

4. Посадка с натягом   Ø 100     Js9

                                                     h9

Для отверстия: ES =+0.043; EI =-0.043

Для вала:           es=0;    ei = -0.054

По ф. 1:  D _max =100.043мм

По ф. 2:  D _min =99.957мм

По ф. 3:  d _max = 100мм

По ф. 4:  d _min = 99.946мм

По ф. 5:  T_D = 0.086мм

По ф. 6:  T_d = 0.054мм

По ф. 9:   N _max =0.043мм

По ф. 7:   S_max =0,0.97 мм

По ф.12: T_N = 0,140мм

5. Посадка с натягом   Ø100       H9

                                                     u8

Для отверстия: ES = +0.087; EI = 0

Для вала:           es =+0.178;     ei =+0.124

По ф. 1:  D _max = 100.087мм

По ф. 2:  D _min = 100мм

По ф.  3: d _max = 100.178мм

По ф.  4: d _min = 100.124мм

По ф.  5:  T_D = 0.087мм

По ф.  6: T_d = 0,054мм

По ф.  9: N _max = 0,178мм

По ф.  10: N _min = 0,037мм

По ф.  12: T_N = 0,0.141мм

По ф.  14: N_c = 0,1075мм

Посадки	Отклонение, мкм		Предельные Размеры, мм		Допуск, мкм		Зазор, мкм			Натяг, мкм			Допуск посадки
	D	d	D	d	D	d	S			N			T
	ES	es	Dmax	dmax	TD	Td	Smax	Smin	Sср	Nmax	Nmin	Nср	TS,TN мкм	TS,TN мм
	EJ	ej	Dmin	dmin
F9/ h8	123 36	0 -54	100.12 100.04	100 99.946	87	54	177	36	106.5	-	-	-	141	0,141
Js9/ H8	43 -43	0 -54	100.04 99.957	100 99.946	86	54	97	-43	27	43	97	-27	140	0,140

           Посадки в СВ для соединения Ø 100мм восьмом  квалитете

Посадки	Отклонение, мкм		Предельные Размеры, мм		Допуск, мkм		Зазор, мkм			Натяг, мkм			Допуск посадки
	D	d	D	d	D	d	S			N			T
	ES	es	Dmax	dmax	TD	Td	Smax	Smin	Sср	Nmax	Nmin	Nср	TS,TN мкм	TS,TN мм
	EJ	ej	Dmin	dmin
H9/e8	+87 0	-72 -126	100.087 100	99.928 99.874	87	54	213	72	142.5	-	-	-	141	0.141
H9/js8	+87 0	+27 -27	100.087 100	100.027 99.983	87	54	114	-27	43.5	27	114	-27	141	0141
H9/u8	+87 0	+178 +124	100.087 100	100.178 100.124	87	54	-	-	-	178	37	107.5	141	0,141

           Посадки в СА для соединения Ø 100мм в девятом  квалитете

+0.178

Поля допусков для посадок в СА

Поле допусков для посадок в СВ

 

 

+0.123

ЗАДАНИЕ 2.

“Расчёт и выбор посадки с зазором”.

Исходные данные:

D = 140мм – номинальный диаметр подшипника

L = 220мм –длина подшипника

n = 800 об/мин – частота вращения вала

Р = 14000H – нагрузка на цапфу

Масло Турб. 22 – масло для смазки

µ=0,020

Расчёт посадки выполняется для подшипников скольжения с учётом гидродинамической смазки.

2.1 Определить среднее удельное давление в подшипнике(q)

P                14000

        q =    ———   =  ————    =454545,45H/m²

D*L         0,14*0,22

2.2 Определяем  значение произведения (hS)

0,52D² * w*η          L

hS =   ——————   *   ——    ;

q                      D+L

πn         3,14*800

где: w =  ——  =  —————      =  83,7 рад/с      

30         30

η – коэффициент вязкости смазочного масла

η = 0,020

0,52*(0,14)² *83,7*0.020                    0,220    

По ф. 14:  hS =  ————————————   *      ————— =22,9*10^{-9 м2}

454545,45                             0,14+0,22

2.3 Наивыгоднейший тепловой режим работы подшипника при   наименьшем коэффициенте трения наступает при установившемся движении, когда  h = 0,25*S. Подставляя значение h в формулу (2.2) получим наивыгоднейший зазор:

S наив=2√hS=√22.9*10^-9 =302.65*10^-6 ,м

2.4 Расчётный зазор, по которому выбираем посадку:

S расч = S наив – 2( Rz₁ +Rz₂)     где  Rz₁ =3,2 мкм и Rz₂ = 6,3мкм –шероховатость поверхностей вала и отверстия по ГОСТ 2789-73

S _расч =302,65*10^-6-2(3,2*10^-6 +6,3*10^-6)=283,65*10^-6,м

2.5 Чтобы большая часть подвижных соединений при сборке имела  зазор       близкий к расчётному при выборе стандартных посадок необходимо выполнение условия :        

S рас. = S ср. станд=275мкм.

S_max=405 мкм                

S_min= 145мкм

Посадка в системе отверстия D10/h9

2.6 Выбранную посадку необходимо проверить на наименьшую толщину маслянистой  плёнки h min при которой обеспечивается жидкостное трение:

hS                                     22.9*10^-9

     h min = ———————————  = ————————  = 55.25*10^-6 м  

S max станд +(Rz₁ + Rz₂)        405*10^-6 + 9,5*10^-6 

Для обеспечения жидкостного трения необходимо  соблюдение условия:

h min ≥ Rz₁ + Rz₂       55.25*10^-6 ≥3.2+6.3=9.5*10^-6      условие выполняется.

+0,305

Схема полей допусков для посадки

ES=0,130

+0,145

+ 0 -

-0,100

 

                                                                 

 

ЗАДАНИЕ 3.

Расчёт и выбор неподвижной посадки

Исходные данные:                                                                               D  = 80 мм- номинальный диаметр

d1 = 0 мм

d2 = 120 мм  диаметр неподвижного               

L  = 140мм – длина соединения

М кр =2000 Н*м  – крутящий момент

Сталь 40 – материал изделия

3.1 Определение удельного давления на сопрягаемых поверхностях    неподвижного соединения (P)

2*Mкр

P = ————  ;          где  f - коэффициент  трения   f = 0,15 (для стали)

π*d² L f

3.2 Наименьший натяг в соединении определяют на основании зависимостей, известных из решения задачи Лемы для толстостенных цилиндров.

 , м         где   E₁ = E₂ = E  - модуль упругости.    

E = 2,1 * 10¹¹ н/м²  ( для стали)

1 + (d₁/d)²                                           1 + (d/d₂)

С1 =   ————  - μ₁ ;                     C2 =    ————— + μ₂ ;

1 – (d/d)²                                             1-(d/d₂)²

           

где μ₁ , μ₂     - коэффициент Пуассона для материала вала и отверстия

μ₁  = 0,3 = μ₂

N_min =

3.3 Расчётный натяг, по которому выбирают посадку, определяется по   формуле:

N_расч= N_min+1,2*(R_z1+R_z2)= 12,9*10^-6+1,2(3,2+6,3)*10^-6=24,32*10^-6,

3.4 Выбор стандартной посадки производят из условия относительной неподвижности соединяемых деталей(Ч.1,табл.149,с.169)

N _{min станд} ≥ N _расч   

                                                           H7

Лучше всего подходит посадка       s6          где N_min = 78 ; N_max =29

3.5 Удельное давление, возникающее при наибольшем натяге выбранной  посадки, определяют из формулы:

N_{max станд} – 1,2(R_Z1 + R_Z2)

P_max= ———————————  = 4,88*10⁷ H/м²

d(C₁/E₁+C₂/E₂)

3.6 Возникающее при этом напряжение в охватывающей (отверстие) и охватываемый (вал) детали будут соответственно равны:

1 + (d/d₂)²

σ₁ = ————— * P_max = 12,58*10⁷ H/м²

1 – (d/d₂)²

2* P_max

σ₂ = —————   =9,76 *10⁷ H/м²

1 – (d₁/d₂)²

3.7 Если σ₁ и  σ₂ меньше предела текучести материала деталей соединения,          т.е.   σ₁ < σ_{T 1} ,   и      σ₂ < σ_T2  ,   то посадка выбрана правильно.      т.е.  σ_{T 1} = σ_T2 =34*10⁷ Н/м²

        σ₁ < σ_{T 1} ;   12,58*10⁷ < 36*10⁷

                  

            σ₂ < σ_T2  ;   9,76*10⁷ < 36*10⁷

         Посадка    выбрана правильно.     

                           

+0,086

 

ЗАДАНИЕ 4.

Расчёт исполнительных размеров гладких предельных калибров

Исполнительными размерами калибров называются  размеры, которые проставляются на рабочих чертежах калибров, т.e. размеры, по которым должны изготавливаться новые калибры.

1. Определим предельные отклонения и предельные размеры деталей для                                заданной посадки 

             H7        ^+0.030                

 Ø80     s6         ^+0.078  _+0.059

	+0.078

 

D _max = 80.030мм.

D _min =80мм.

Схема полей допусков калибров-пробок для контроля отверстия.

_+0.030                                                                                 H        ₀

Z

2. Схема расположения полей допусков рабочих и контрольных калибров для отверстий  :

Z = 4мкм – Отклонение середины поля допуска проходного калибра        пробки относительно его номинального размера

Y = 3мкм – Допустимый выход размера из номерного проходного калибра пробки за границу его номинального размера 

H = 5 мкм – допуск на изготовление калибра и пробки           

Определяем предельные размеры калибров пробок по следующим формулам.

P-ПР _max  = D _min + Z + H/2 =80.0065мм.

 

P- ПР _min  = D _min + Z – H/2 =80.0015мм.

P – ПР _изн  = D _min –Y = 79.997мм.

Р – HE _max = D _max + H/2 = 80.0325мм.

P – HE _min = D _max – H/2 = 80.0275мм.

3. Схема расположения полей допусков калибров скоб, для контроля вала