Определение предельных размеров, допусков и посадок цилиндрического соединения
Механико-технологический институт
Кафедра «Ремонт машин»
Методические указания
выполнения курсовой работы по дисциплине
«Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов специальностей 31.13.00 – «Механизация сельского хозяйства»,
31.15.00 – «Механизация переработки сельскохозяйственной продукции»
Тюмень, 2006 г.
| Составители: | Королёв А.Е. – канд. техн. наук, доцент | |
| Белов А.Г. – канд. техн. наук, ассистент | ||
| Рецензент: | Рухленко А.П. – канд. техн. наук, доцент | |
Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» выполнены в соответствии с Государственным образовательным стандартом по направлению «Агроинженерия».
Представлена методика расчёта типовых соединений и назначения предельных отклонений и посадок в машиностроении с учётом Единой системы допусков и посадок. Методическое указание содержит исходные данные для выполнения курсовой работы по вариантам и нормативный стандартный материал.
Методическое указание предназначено для студентов специальностей 31.13.00 – «Механизация сельского хозяйства»,
31.15.00 – «Механизация переработки сельскохозяйственной продукции».
 |
Введение
Основной целью курсовой работы является закрепление теоретических знаний по курсу: «Метрология, стандартизация и сертификация», развитие у студентов навыков в выборе допусков, посадок, шероховатости и средств измерения.
Курсовая работа содержит 7 заданий:
1. Определение предельных размеров, допусков и посадок цилиндрического соединения.
2. Расчёт и выбор посадки с зазором сопряжения «шейка коленчатого вала – вкладыш» двигателя внутреннего сгорания.
3. Расчёт и выбор посадки с натягом сопряжения «поршневой
палец – верхняя головка шатуна».
4. Расчёт и выбор посадок подшипников качения.
5. Выбор полей допусков и посадок шпоночного соединения.
6. Выбор полей допусков и посадок шлицевого соединения.
7. Расчёт размерных цепей методом полной взаимозаменяемости.
Исходные данные для выполнения курсовой работы представлены в Приложении И (таблица 22…29) и выбираются студентом в соответствии с вариантом задания.
Курсовая работа оформляется в виде расчётно-пояснительной записки объёмом 30…35 страниц текста на стандартных листах формата А4 ( 
).
Листы пояснительной записки должны иметь рамку чёрного цвета, с отступом на 20 мм от левой стороны листа и на 5 мм от трёх остальных сторон.
Каждое задание следует начинать с нового листа с угловым штампом размером 
, а на последующих листах угловой штамп размером 
.
При оформлении записки необходимо соблюдать равномерную плотность, контрастность и четкость изображения по всей записке. Текст оформляется черным или синим цветом.
Переносы слов в заголовках не допускаются. Точку в конце заголовка не ставить. Расстояние между заголовком и последующим текстом 10 мм. Сокращение слов в тексте и подписях под иллюстрациями не допускается. Обозначения и символы, применяемые в формулах должны соответствовать установленным стандартам.
Текстовую часть и расчёты следует сопровождать эскизами и графиками. Нумерация эскизов, рисунков и таблиц в пояснительной записке сквозная. В тексте обязательно должны быть ссылки на использованную литературу, обозначаемую в квадратных скобках, приведённую в конце записки.
При оценке курсовой работы учитывается своевременность выполнения заданий, правильность решения, качество оформления и теоретические знания студентов.
Задание № 1
Определение предельных размеров, допусков и посадок цилиндрического соединения
| Дано: | размер отверстия | D – … мм; |
| размер вала | d – … мм. |
1. Определить предельные размеры отверстия и вала:
 , | (1) | ||||
| где |  | – | максимальный допустимый размер отверстия, мм; | ||
 | – | номинальный размер отверстия, мм; | |||
| ES | – | верхнее предельное отклонение отверстия, мм. | |||
 , | (2) | ||||
| где |  | – | минимальный допустимый размер отверстия, мм; | ||
| EI | – | нижнее предельное отклонение отверстия, мм. | |||
 , | (3) | ||||
| где |  | – | максимальный допустимый размер вала, мм; | ||
 | – | номинальный размер вала, мм; | |||
| es | – | верхнее предельное отклонение вала, мм. | |||
 , | (4) | ||||
| где |  | – | минимальный допустимый размер отверстия, мм; | ||
| ei | – | нижнее предельное отклонение отверстия, мм. | |||
2. Вычертить в масштабе 1000 : 1 схему полей допусков заданного соединения (см. рисунок 1):
Рисунок 1 – Схема расположения полей допусков
При построении схемы полей допусков следует учитывать, что на практике условно принято поле допуска отверстия располагать левее, а поле допуска вала правее относительно друг друга. Обозначение поля допуска отверстия и вала на схеме нанести после выполнения 7 пункта.
3. Рассчитать зазоры (формула 5 и 6) или натяги (формула 7 и 8) заданного сопряжения, в случае переходной посадки рассчитать 5 и 7 формулу:
 , | (5) | ||||
| где |  | – | максимальный зазор посадки, мм. | ||
 , | (6) | ||||
| где |  | – | минимальный зазор посадки, мм. | ||
 , | (7) | ||||
| где |  | – | максимальный натяг посадки, мм. | ||
 , | (8) | ||||
| где |  | – | минимальный натяг посадки, мм. | ||
4. Вычислить допуски отверстия и вала по следующим формулам:
 , | (9) | ||||
| где |  | – | допуск отверстия, мм. | ||
 , | (10) | ||||
| где |  | – | допуск вала, мм. | ||
5. Вычислить допуск посадки в зависимости от вида сопряжения:
 , | (11) | ||||
| где |  | – | допуск посадки для сопряжения с зазором, мм. | ||
 , | (12) | ||||
| где |  | – | допуск посадки для сопряжения с натягом, мм. | ||
 , | (13) | ||||
| где |  | – | допуск переходной посадки, мм. | ||
6. По приложению А в зависимости от номинального размера соединения и величины допуска и определить квалитет отверстия и вала.
7. Определить систему, в которой осуществлена посадка отверстия и вала. Найти поля допусков, предельные отклонения которых точно соответствуют заданным. Поля допусков в системе отверстия определяются по таблицам 1.27…1.30 [1] или таблицам 15 [2] а в системе вала – по таблицам 1.35…1.38 [1] или таблицам 16 [2].
8. Рассчитать параметры шероховатости отверстия и вала:
 , | (14) | |||||
 , | (15) | |||||
| где | , | – | допуск отверстия и вала соответственно, мкм; | |||
| k. | – | постоянный коэффициент (для посадок с натягом и переходных k = 0,57; для посадок с зазором k = 0,475); | ||||
| n, A, m | – | постоянные коэффициенты: n = 0,93; A = 45; m = 0,13. | ||||
Для значения параметра 
и 
, если выполняется условие 
< 10 мкм, необходимо определить параметр 
по формуле:
 . | (16) |
Найденные значения и округлить до стандартных по таблице 1.
Таблица 1 – Числовые значения и по ГОСТ 2789-73
| , мкм | 12,5 | |||||||||
| 1,25 | 1,6 | 2,0 | 2,5 | 3,2 | 4,0 | 5,0 | 6,3 | 8,0 | 10,0 | |
| 0,125 | 0,16 | 0,2 | 0,25 | 0,32 | 0,4 | 0,5 | 0,63 | 0,8 | 1,0 | |
| 0,12 | 0,016 | 0,02 | 0,025 | 0,032 | 0,04 | 0,05 | 0,063 | 0,08 | 0,1 | |
| , мкм | ||||||||||
| 12,5 | 2,0 | 2,5 | 3,2 | 4,0 | 5,0 | 6,3 | 8,0 | 10,0 | ||
| 1,25 | 1,6 | 0,2 | 0,25 | 0,32 | 0,4 | 0,5 | 0,63 | 0,8 | 1,0 | |
| 0,125 | 0,16 | – | 0,025 | 0,032 | 0,04 | 0,05 | 0,063 | 0,08 | 1,1 |
9. Вычертить эскизы отверстия, вала и сопряжения. На эскизах указать поля допусков и расчётные значения шероховатости поверхностей отверстия и вала округлённые до стандартных (см. рисунок 2).
Рисунок 2 – Эскизы отверстия, вала и сопряжения
10. Выбрать универсальные средства измерений отверстия и вала, и занести их в таблицу 2.
При выборе средств измерения необходимо учитывать, что метрологическая характеристика измерительных средств должна удовлетворять условию:
 γ, | (17) | ||||
| где |  | – | допустимая погрешность измерения, мкм (таблица 3); | ||
| γ | – | предельная суммарная погрешность измерительного средства, мкм (таблица 4). | |||
Таблица 2 – Выбор средств измерений
| Размер, мм | Поле допуска и квалитет | γ, мкм | Наименование измерительного средства |  , мкм |
| Отв.= | ||||
| Вал = |
Таблица 3 – Допустимые погрешности (в мкм) при измерениях линейных размеров
| Номинальные размеры, мм | Квалитеты | |||||||||
| 5 γ | 6 γ | 7 γ | 8 γ | 9 γ | 10 γ | 11 γ | 12 γ | 13 γ | 14 γ | |
| до 3 | 1,4 | 1,8 | ||||||||
| св. 3 до 6 | 1,6 | 2,0 | ||||||||
| св. 6 до 10 | 2,0 | 2,0 | ||||||||
| св. 10 до 18 | 2,8 | 3,0 |
Продолжение таблицы 3
| Номинальные размеры, мм | Квалитеты | |||||||||
| 5 γ | 6 γ | 7 γ | 8 γ | 9 γ | 10 γ | 11 γ | 12 γ | 13 γ | 14 γ | |
| св. 18 до 30 | 3,0 | 4,0 | ||||||||
| св. 30 до 50 | 4,0 | 5,0 | ||||||||
| св. 50 до 80 | 4,0 | 5,0 | ||||||||
| св. 80 до 120 | 5,0 | 6,0 | ||||||||
| св. 120 до 180 | 6,0 | 7,0 | ||||||||
| св. 180 до 250 | 7,0 | 8,0 | ||||||||
| св. 250 до 315 | 8,0 | |||||||||
| св. 315 до 400 | 9,0 | |||||||||
| св. 400 до 500 | 9,0 |
Таблица 4 – Предельные погрешности средств измерения линейных величин
| Наименование измерительных средств | Предельные погрешности измерения  мкм, универсальных средств измерения при размерах деталей, мм | |||||||||||
| 1…3 | 3…6 | 6…10 | 10…18 | 18…30 | 30…50 | 50…80 | 80…120 | 120..180 | 180…260 | 260…360 | 360…500 | |
| Оптиметры вертикальные: - при линейном и плоском контакте - при точечном контакте | 0,4 0,7 | 0,4 0,7 | 0,4 0,7 | 0,4 0,7 | 0,5 0,8 | 0,5 0,8 | 0,5 0,9 | 0,5 0,9 | 0,6 1,0 | – – | – – | – – |
| Оптиметры горизонтальные: - при линейном и плоском контакте - при точечном контакте | 0,5 0,7 | 0,5 0,7 | 0,5 0,7 | 0,5 0,7 | 0,5 0,8 | 0,5 0,8 | 0,6 0,9 | 0,6 0,9 | 0,7 1,0 | 0,9 1,2 | 1,1 1,6 | – – |
| Микроскоп инструментальный | – | – | – |
Продолжение таблицы 4
| Наименование измерительных средств | Средства установки | Предельные погрешности измерения мкм, универ-сальных средств измерения при размерах деталей, мм | ||||
| 6…18 | 18…50 | 50…120 | 120…260 | 260…500 | ||
| Нутромер микрометрический с ценой деления 0,01 мм | Установочные меры | – | – | |||
| Нутромер индикаторный с ценой деления 0,01 мм | Концевые меры 4-го класса точности или микрометр | |||||
| Нутромер индикаторный с ценой деления 0,001 или 0,002 мм | – ∕ ∕ – | 4,5 | 4,5 5,5 | 5,5 6,5 | ||
| Оптиметр горизонтальный при измерении отверстий | Концевые меры 4-го класса точности | 1,4 | 1,4 | 2,2 | 5,0 | 9,0 |
Продолжение таблицы 4
| Наименование измерительных средств | Предельные погрешности измерения мкм, универсальных средств измерения при размерах деталей, мм | |||||||
| 0…10 | 10…50 | 50…80 | 80…120 | 120…180 | 180…260 | 260…350 | 350…500 | |
| Штангенциркуль с отчётом по нониусу 0,05 мм: - при измерении вала - при измерении отверстия | ||||||||
| Штангенциркуль с отчётом по нониусу 0,1 мм: - при измерении вала - при измерении отверстия |
Продолжение таблицы 4
| Наименование измерительных средств | Предельные погрешности измерения мкм, универсальных средств измерения при размерах деталей, мм | |||||||||||||
| 0…25 | 25…50 | 50…75 | 75…100 | 100…125 | 125…150 | 150…175 | 175…200 | 200..225 | 225…250 | 250…275 | 275…300 | 300…400 | 400…500 | |
| Микрометры гладкие: - находятся в руках - находятся в стойке | 5,5 5,0 | 7,5 6,0 | 9,5 5,5 | |||||||||||
| Микрометры рычажные: - находятся в руках | 4,5 | |||||||||||||
| Микрометры рычажные настройка по концевым мерам: - 3-го класса точности - 4-го класса точности | – | – | – | – | – – | – – | – – | – – | – – | – – | – – | – – | ||
| Скобы индикаторные настройка по концевым мерам: - 4-го класса точности - 5-го класса точности | – | – | – | – | – | – |
Задание № 2