Расчет и выбор посадки с зазором. Расчет и выбор неподвижной посадки. Расчет исполнительных размеров гладких предельных калибров

 

Министерство высшего  и профессионального образования Р. Ф.

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра Технологии Машиностроения

Курсовой проект

По предмету «Метрология»

Выполнил:

Вариант № 38.

Факультет: МТФ

Группа: ТМ-12

Принял:

Новосибирск

2004

 

Содержание:

Стр №

1.Задание №1. Графическое изображение полей допусков и расчет                   параметров посадок гладких цилиндрических соединений.        2

2.Задание №2. Расчет и выбор посадки с зазором.                                          5

3.Задание №3. Расчет и выбор неподвижной посадки.                                   7

4.Задание №4. Расчет исполнительных размеров гладких предельных калибров.                                                                                    11                                                    

5.Задание №5. Расчет и выбор посадок для подшипников качения.    21

6.Задание №6. Определение допусков и предельных размеров резьбового соединения.                                                              28

7.Задание №7. Определение допусков и предельных размеров для шпоночного соединения.                                                               31

8.Задание №8. Расчет точности размеров, входящих в размерные цепи.     35

Список литературы.                                                                                            37

ЗАДАНИЕ 1. ГРАФИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ПОЛЕЙ ДОПУСКОВ И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПОСАДОК ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Исходные данные:

Таблица №1.

Номинальный диаметр, мм	Рекомендуемые посадки по квалитетам
55	Основные отверстия:	Основные валы:
	H7	h4

Предельные размеры определяются:

Для вала:                                  dmax =dн+es ;           dmin=dн+ei .

Для отверстия:                         Dmax=Dн+ES ;        Dmin=Dн+EI , где dн и Dн-номинальные размеры вала и отверстия;

es и ES-верхние отклонения вала и отверстия;

ei и EI-нижние отклонения вала и отверстия.

Величины допуска определяются:

Для вала:                                   Td=dmax-dmin=es-ei;

Для отверстия:                         TD=Dmax-Dmin=ES-EI.

Величины натягов определяются для посадок с натягом:

Nmax=dmax-Dmin=es-EI;

Nmin=dmin-Dmax=ei-ES;

Nc=(Nmax+Nmin)/2 .

Для посадок с зазором величины зазоров определяются:

Smax=Dmax-dmin=ES-ei;

Smin=Dmin-dmax=EI-es;

Sc=(Smax+Smin)/2 .

Для переходных посадок наибольшие значения натяга и зазора определяются:

Nmax=es-EI;

Smax=ES-ei;

Nmin=-Smax=ei-ES.

Допуск посадки определяется:

Допуск натяга:                          TN=Nmax-Nmin=(es-ei)+(ES-EI);

Допуск зазора:                          Ts=Smax-Smin=(ES-EI)+(es-ei);

Допуск посадки в общем случае:TN=TS=TD+Td.                                                                                                                                                                                                                                                                    

2

Таблица № 2.

Таблица посадок в С.А. для соединения диаметра 18мм в 7 квалитете.

Посадки	Отклонения,мкм		Пред.разм.,мм		Допуск,мкм		Зазор,мкм			Натяг,мкм			Допуск
в соедин.	D	d	D	D	D	d							посадки,
	ES	es	Dmax	Dmax									TN,Ts,
Dn =18	EI	ei	Dmin	Dmin	TD	Td	Smax	Smin	Sc	Nmax	Nmin	Nc	мкм	мм
H7/e8	18	-32	18,018	17,968
	0	-59	18	17,941	18	27	77	32	54,5	-	-	-	45	0,045
H7/f7	18	-16	18,018	17,984
	0	-34	18	17,966	18	18	52	16	34	-	-	-	36	0,036
H7/g6	18	-6	18,018	17,994
	0	-17	18	17,983	18	11	35	6	20,5	-	-	-	24	0,024
H7/h6	18	0	18,018	18
	0	-11	18	17,989	18	11	29	0	14,5	-	-	-	29	0,029
H7/js6	18	5,5	18,018	18,0055
	0	-5,5	18	17,9945	18	11	23,5	-5,5	9	5,5	-23,5	-9	29	0,029
H7/k6	18	12	18,018	18,012
	0	7	18	18,007	18	5	11	-12	-0,5	12	-11	0,5	23	0,023
H7/n6	18	23	18,018	18,023
	0	12	18	18,012	18	11	6	-23	-8,5	23	-6	8,5	29	0,029
H7/p6	18	29	18,018	18,029
	0	18	18	18,018	18	11	-	-	-	29	0	14,5	29	0,029
H7/r6	18	34	18,018	18,034
	0	23	18	18,023	18	11	-	-	-	34	5	19,5	29	0,029
H7/s6	18	39	18,018	18,039
	0	28	18	18,028	18	11	-	-	-	39	10	24,5	29	0,029

  Таблица №3

Таблица посадок в С.В. для соединения диаметра 18мм в 4 квалитете.

Посадки	Отклонения,мкм		Пред.разм.,мм		Допуск,мкм		Зазор,мкм			Натяг,мкм			Допуск
в соедин.	D	d	D	D	D	d							Посадки,
	ES	es	Dmax	Dmax									TN,Ts,
Dn=18	EI	ei	Dmin	Dmin	TD	Td	Smax	Smin	Sc	Nmax	Nmin	Nc	мкм	мм
G5/h4	14	0	18,014	18
	6	-5	18,006	17,995	8	5	19	6	12,5	-	-	-	13	0,013
H5/h4	8	0	18,008	18
	0	-5	18	17,995	8	5	13	0	6,5	-	-	-	13	0,013
Js5/h4	4	0	18,004	18
	-4	-5	17,996	17,995	8	5	9	-4	2,5	4	-9	-2,5	13	0,013
K5/h4	2	0	18,002	18
	-6	-5	17,994	17,995	8	5	7	-6	0,5	6	-7	-0,5	13	0,013
M5/h4	-4	0	17,996	18
	-12	-5	17,988	17,995	8	5	1	-12	-5,5	12	-1	5,5	13	0,013
N5/h4	-9	0	17,991	18
	-17	-5	17,983	17,995	8	5	-	-	-	17	4	10,5	13	0,013

                                                                                           3

ЗАДАНИЕ 2.РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДКИ С ЗАЗОРОМ

Исходные данные:

                                                                                                          Таблица №4

D,mm	l,mm	n,об/мин.	P,Н	Масло
40	60	1400	2000	Индустриальное 20

КПД =0,015…0,021-для инд. масла 20 ;

Угловая скорость w=2пn/60=2*3,14*1400/60=146,6(1/c).

1.Определение среднего удельного давления в подшипнике:

q=P/D*l=2000/0,04*0,06=833333=~8,3*10⁵(Н/м);

2.Вычисление произведения:

  h*S=(0,52*D²*w*  )/q*l/(D+l)=0,52*0,0016*146,6*0,018/8,3*10⁵*0,06/

/(0,04+0,06)=1*10^-9(м^2).

3.Наивыгоднейший тепловой режим работы подшипника при наименьшем коэффициенте трения наступает при установившемся движении, когда h=0,25S.

Подставляя значение h в вышеприведённую формулу, получим наивыгоднейший зазор:

Sнаив.=2     h*S=79,676*10^-6(м).

4.Расчетный зазор,по которому выбирается посадка,определяется по формуле:

Sрасч.=Sнаив.-2(Rz1+Rz2)=79,676-2*(3,2+3,2)=79,676-12,8=66,876(мкм).

Где Rz1 и Rz2-шероховатость поверхностей вала и отверстия поГОСТ 2789-73, которая принимается исходя из конструктивных и технологических соображений: Rz1=3,2мкм,  Rz2=3,2мкм.

5.Чтобы большая часть подвижных соединений при сборке имела зазор,близкий  к расчетному,при выборе стандартной посадки необходимо равенство:

Sстанд.гост=Sрасч.. Расхождение допускается не более 5%.

                                                                                                          Таблица №5.

Посадки

Отклонения,мкм

Пред.разм.,мм

Допуск,мкм

Зазор,мкм

Расчетный зазор,

Допуск

в соедин.

D

d

D

d

D

d

мкм

посадки,

ES

es

Dmax

dmax

Ts,

D=40

EI

ei

Dmin

dmin

TD

Td

Smax

Smin

Sc

Sрасч

Smin

Smax

мкм

мм

H8/f8

39

-25

40,039

39,975

0

-64

40

39,936

39

39

103

25

64

66,88

63,53

70,21

78

0,078

6.Выбранную посадку необходимо проверить на min толщину маслянной пленки hmin, при которой обеспечивается жидкостное трение.

hmin=hS/[Smaxгост+(Rz1+Rz2)]=1*10^-9/[103+(3,2+3,2)]*10^-6=9,14 (мкм).

Для обеспечения жидкостного трения необходимо соблюдать условие:

hmin.>=Rz1+Rz2.

9,14(мкм)>=3,2+3,2=6,4(мкм).

                                                                                                                                 5

ЗАДАНИЕ 3. РАСЧЕТ И ВЫБОР НЕПОДВИЖНОЙ ПОСАДКИ

Исходные данные:

Таблица №6.

d,мм	d1,мм	d2,мм	l,мм	Мкр.,кНм          Материал
140	0	240	200	10                 Сталь 30

Величина натяга в неподвижном соединении должна обеспечивать: прочность неподвижного

соединения, т.е. гарантировать относительную                        d

неподвижность вала и отверстия ;                                                                        l

прочность деталей, образующих неподвижное                      d1=0

соединение, т.е. детали не должны разрушаться                                                     

при сборке соединения.

Исходя из этих условий производится расчет и                       d2

выбор посадки. Схема неподвижного соединения                                                показана на рисунке1.

                                                                          Рис.1. Посадка с натягом.

1.Удельное давление на сопрягаемых поверхностях неподвижного соединения определяется в зависимости от вида нагрузки:

При   действии крутящего момента Мкр, [Нм]:

P=2Mкр/3.14d² lf=2*10000/3.14*(0.14)²*0,2*0,14=11,6*10⁶ (Н/м²), где f=0,14 –коэффициент трения для стали 30.

2.Наименьший натяг в соединении вычисляется на основании зависимостей, известных из решения задачи Ляме для толстостенных цилиндров.

Nmin=pd(c1/E1+c2/E2)=11,6*10⁶*0,14[(0,7+2,33)/2,1*10¹¹]=23,44*10^-6(м).

Где Е1 и Е2- модули упругости материала вала и отверстия:

Для стали Е=2,1*10¹¹ [Hм];

с1 и с2 –коэффициенты, определяемые по формулам:

с1=[1+(d1/d)²]/[1-(d1/d)²]-  m1=[1+(0/140)²]/[1-(0/140)²]-0,3=0,7

c2=[1+(d/d2)²]/[1-(d/d2)²]+ m2=[1+(140/240)²]/[1-(140/240)²]+0,3=2,33

где m1 и  m2-коэффициенты Пуассона для материала вала и отверстия:

для стали m=0,3 .

3.Расчетный натяг, по которому выбирается посадка, определяется по формуле:

Nрасч=Nmin+1,2(Rz1+Rz2)=23,44+1,2(3,2+6,3)=34,84(мкм).

Величины Rz1= 3,2 мкм;   Rz2 =6,3 мкм,- шероховатость поверхности вала и отверстия, табл.3.1.[4].

                                                                                                                         7

4.Выбор стандартной посадки производится из условия относительной неподвижности  соединяемых  деталей .(Nрасч.<Nmin).

                                                                                                       Таблица №7.

Посадки

Отклонения,мкм

Пред.разм.,мм

Допуск,мкм

Табл.  натяг,мкм

Расчетн.и MiN натяг,

Допуск

в соедин.

D

d

D

d

D

d

мкм

посадки,

ES

es

Dmax

dmax

Nmin

TN,

D=140

EI

ei

Dmin

dmin

TD

Td

Nmax

Nmin

Nc

Nрасч

мкм

мм

H6/r5

25

81

140,025

140,081

23.44

0

63

140

140,063

25

18

81

38

59.5

34.84

43

0,043

5.Предварительно выбранная посадка по табл.1.49,с.154[2].ч.1, затем проверяется  рассчетом на прочность деталей при наибольшем натяге.

6.Удельное давление, возникающее при наибольшем натяге выбранной посадки, рассчитывается по формуле:

Pmax=Nmax.гост-1,2(Rz1+Rz2)/d(c1/E1+c2/E2)=[81-1,2(3,2+6,3)]10^-6/

/0,14[(0,7+2,33)/2,1*10¹¹]=34,5*10⁶ (Н/м).

Возникающие при этом напряжения в охватывающей (отверстие) детали и охватываемой (вал) детали, будут соответственно равны:

б1={[1+(d/d2)²]/[1-(d/d2)²]}*Pmax=2,03*34,5*10⁶=70*10⁶ (Н/м²).

б2=2Pmax/[1-(d1/d)²]=2*34,5*10⁶/[1-(0/0,14)]=69*10⁶ (Н/м²).

7.Если б1 и б2 меньше предела текучести материала деталей соединения, т.е. б1<бт и б2<бт, то посадка выбрана правильно.

бт=30*10⁷ (Н/м²),табл.3.2.[4].

б1=7*10⁷ (Н/м²).< бт=30*10⁷ (Н/м²), 

б2=6,9*10⁷(Н/м²) .< бт=30*10⁷ (Н/м²).

Так как заданные условия выполняются, то посадка выбрана правильно.

                                                                                                                         8

ЗАДАНИЕ 4. РАСЧЕТ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ГЛАДКИХ ПРЕДЕЛЬНЫХ КАЛИБРОВ

Исходные данные:         сопряжение: H10/d10.

1. Предельные отклонения для заданной посадки:

ES=100                        es=-80

H10             d10

EI=0                             ei=-180

2. Предельные размеры деталей соединения:

Dmax=40,10мм;   dmax=39,92мм;

Dmin=40,00мм;    dmin=39,82мм;

3. Допуски и размеры калибров:

40Н10:        Z=11; Z1=11; Y=0;Y1=0;H=4;  H1=7; Hр=2,5.

40d10:         Z=11; Z1=11; Y=0;Y1=0;H=4;  H1=7; Hр=2,5.

4. Предельные отклонения калибров:

отклонения проходных рабочих (ПР) калибров-пробок:

ПР:                        ЕI+Z+H/2=0+11+4/2=13(мкм).

EI+Z-H/2=0+11-4/2=9(мкм).

отклонения непроходных рабочих (НЕ) калибров-пробок:

HE:                        ES+H/2=100+4/2=102(мкм).

ES-H/2=100-4/2=98(мкм).

отклонения проходных рабочих (ПР) калибров-скоб:

ПР:                        es-Z1+H1/2=-80-11+7/2=-87,5(мкм).

es-Z1-H1/2=-80-11-7/2=-94,5(мкм).

отклонения непроходных рабочих (НЕ) калибров-скоб:

HE:                        ei+H1/2=-180+7/2=-176,5(мкм).

ei-H1/2=-180-7/2=-183,5(мкм).

отклонения контрольных калибров(К-ПР,К-И,К-НЕ):

К-ПР:                    es-Z1+Hр/2=-80-11+2,5/2=-89,75(мкм).

es-Z1-Hр/2=-80-11-2,5/2=-92,25(мкм).

K-И:                      es+Y1+Hр/2=-80+0+2,5/2=-78,75(мкм).

es+Y1-Hр/2=-80+0-2,5/2=-81,25(мкм).

K-HE:                    ei+Hр/2=-180+2,5/2=-178,75(мкм).

ei-Hр/2=-180-2,5/2=-181,25(мкм).

 11

5. Предельные и исполнительные размеры калибров рабочих и контрольных:

Наибольший размер ПР калибра-пробки:

ПРmax=Dmin+Z=40+0,011=40,011(мм).

Исполнительные размеры:                наибольший:Dmin+Z+H/2=40,013(мм).

Ø 40,013-0,004                                   наименьший:Dmin+Z-H/2=40,009(мм). 

Наибольший размер непроходного калибра-пробки:

НЕmax=Dmax=40,1(мм).

Исполнительные размеры:                наибольший:Dmax+H/2=40,102(мм).

Ø 40,102-0,004                                   наименьший:Dmax-H/2=40,098(мм).

Размер ПР изношенной стороны калибра-пробки:

ПРи= Dmin-Y=40-0=40(мм).

Наименьший размерПР калибров-скоб:

ПРmin=dmax-Z1=39,92-0,011=39,909(мм).

Исполнительные размеры:                наименьший:dmax-Z1-H1/2=39,9055