Гладкое цилиндрическое соединение

Посадка полумуфты на вал.

Муфты на вал надевают как правило на консольные концы валов. Конструкции большинства муфт позволяют компенсировать перекосы и осевые смещения валов за счёт имеющихся зазоров или смещения упругих элементов в осевом направлении.

По таблице 10,13[ ] выбираем посадку полумуфты на вал:

d=45мм 45 h6

Smax =41мкм

Smin =0

Sm = 20.5мкм

Допуск формы цилиндрических поверхностей по 6-му квалитету Т=5мкм.

Допуск параллельности Т =10 мкм

Шероховатость поверхности Ra = 2.5мкм

Резьбовое соединение

В этом разделе производится расчет любого заданного резьбового соединения.

Болт крепления крышки М8х30 Ст.3 ГОСТ 7798-70

Поле допуска резьбы болта g6, поле допуска гайки 6Н.

Максимальный зазор, S_max = 23 мкм.

Минимальный зазор, S_min = 5 мкм.

S_m = (33+7)/2 = 14 мкм

Номинальные значения диаметров и шаг резьбы: по таблице 4.22

[ 8 ]: d(D) = 8 мм; P = 1,25 мм; по таблице 4.24 [ 8 ]: d₂ = D₂ = 8-1+0,188 = 7,188 мм ; d₁ = D₁ = 8-2+0,647 = 6,647 мм.

Предельные диаметры болта определяем по таблице 4.29 [ 8 ]:

d_2max =7,188-0,028 =7,16 мм;

d_2min =7,188-0,146 =7,042 мм;

d_max =8-0,028 =7,972 мм;

d_min =8-0,240 =7,76 мм;

d_1max =6,647-0,028 =6,619 мм;

d_1min не нормируется.

Предельные отклонения гайки определяем по таблице 4.29 [ 8 ]:

D_2max =7,188+0,16 =7,348 мм;

D_2min = D2 =7,188 мм;

D_1max =6,647+0,265 =6,912 мм;

D_1min = D1 =6,647 мм;

D_max не нормируется;

D_min = D = 8 мм.

6 Шпоночное соединение

Шпоночный паз является концентратором напряжений, снижающим усталостную прочность вала.

При передаче через шпоночное соединение вращающего момента возникают значительные местные деформации вала и ступицы около шпоночного паза, а также деформации самой шпонки.

Наличие шпоночного паза приводит к ассиметричной деформации вала и ступицы, в результате чего давление по рабочим граням шпонки и шпоночным пазам вала и ступицы распределяется неравномерно.

Поле допуска паза вала N9.

Поле допуска паза полумуфты Js9.

Поле допуска шпонки h9.

Ширина шпонки – 14 мм

Посадка шпонки в паз полумуфты.

Максимальный зазор, S_max = ES–ei = 21+43 = 64 мкм.

Максимальный натяг, N_max = es – EI = 0+21 = 21 мкм.

S_m = (Smax-Nmax)/2 = 21.5 мкм.

Посадка шпонки в паз вала.

Максимальный зазор, S_max = ES–ei = 0+43 = 43 мкм.

Максимальный натяг, N_max = es – EI = 0+43 = 43 мкм.

S_m = (Smax-Nmax)/2 = 0 мкм.

Допуски на размеры t₁ и t₂ : 5.5^{+0,2 мм 3.8+0,2} мм.

Допуски формы и расположения шпоночного паза:

Допуск на симметричность: Т_сим. =2Тв=2*0,043=0,086 мм.

Т =0,5Тв= 0,5*0,043=0,0215 мм

Шероховатость рабочих поверхностей пазов под шпонки, согласно [1], составляет:

- для рабочих поверхностей Ra 3.2

- для остальных Ra 6.3.

7 Выбор точности зубьев колес

Для данного колеса выбираем 8-ую степень точности (средняя точность). Относится к колесам общего машиностроения, не требующих особой точности; окружная скорость до 10 м/с; КПД не ниже 0,97; зубья нарезаются обкаткой или копированием инструментом профилированным в соответствии с действительным числом зубьев колеса; зубья не шлифуются, при надобности отделываются или притираются.

Допуск на кинематическую погрешность зубчатого колеса (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

Fi’=Fp+ft=45+18=63 мкм

Допуск на биение зубчатого венца (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

F_r = 63 мкм.

Допуск на накопленную погрешность k шагов F_pk и накопленную погрешность шага F_p (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

F_pk = 40 мкм F_p = 45 мкм;

k = 21

Допуск на колебание длины общей нормали (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

Fvw = 50 мкм.

Допуск на погрешность обката (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

F_c = 50 мкм.

Допуск на колебание измерительного межосевого расстояния (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

F” = 90 мкм.

Допуск на местную кинематическую погрешность зубчатого колеса (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

f_i^’ = 40 мкм.

Предельные отклонения шага и предельные отклонения шага зацепления

(по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

fpt=±22 мкм

fpb=±21 мкм

Допуск на погрешность профиля зуба (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

ft = 18 мкм ;

Допуск на колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

Fi”=32 мкм ;

Допуск на суммарную погрешность контактной линии (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

Fк=40 мкм ;

Допуск на направление зуба (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

Fb=32 мкм ;

Допуск параллельности осей и допуск на перекос осей (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

fx=32 мкм fy=16 мкм ;

Нормы контакта зубьев в передаче (суммарное пятно контакта) (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

по высоте зубьев, не менее 40 % по длине зубьев, не менее 50%

Нормы бокового зазора (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

Ehs =-250 мкм — наименьшее дополнительное смещение исходного контура для зубчатого колеса с внешними зубьями

Ewms(1)=-180 мкм — наименьшее отклонение средней длины общей нормали для зубчатого колеса с внешними зубьями

Ecs=-180 мкм — наименьшее отклонение толщины зуба для зубчатых колес с внешними и внутренними зубьями .

Ewms(2)=-18 мкм

Ewms= Ewms(1) + Ewms(2)=-198 мкм

Нормы бокового зазора (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

Тн=200 мкм — допуск на смещение исходного контура

T_Ww=100 мкм — допуск на среднюю длину общей нормали

Т_с=140 мкм — допуск на толщину зуба.

±far=+90 мкм - предельные отклонения межосевого расстояния.

Размерные цепи

Для обеспечения заданной точности редуктора при сборке требуется выдержать зазор между телами качения и кольцами подшипников в интервале от 0 до 0,25 мм.

С этой целью между корпусом и торцом крышки устанавливается металлических калиброванных прокладок. Для расчета возможного диапазона регулировки, количества и толщины прокладок воспользуемся решением размерной сборочной цепи.

Размерная цепь – совокупность размеров, представляющих собой замкнутый контур и предназначенная для решения размерной цепи.

Размерная цепь состоит из звеньев. Существует исходное звено – звено, определяющее точность всего механизма, замыкающее звено – звено, получаемое последним при составлении расчетных цепей. Все остальные звенья называются составляющими или уменьшающими.

Звено называется увеличивающим, если при увеличении его размера, размер исходного звена увеличивается (при неизменности остальных размеров). Звено называется уменьшающим, если при уменьшении его размеров, размер исходного звена уменьшается (при неизменности остальных размеров).

Существуют несколько способов обеспечения точности исходного звена:

1. Полная взаимозаменяемость.

2. Вероятностный способ.

3. Метод селективной сборки.

4. Метод пригонки.

5. Метод регулирования.

Воспользуемся методом регулирования.

Детали изготавливают по экономически обоснованным квалитетам (мы принимаем квалитет 12). В конструкции предусматривается деталь – компенсатор, размеры которого можно изменять при сборке (прокладками, резьбами, автокомпенсаторами).

Определяем номинальные размеры составных звеньев (по чертежу).

Примем номинальный размер компенсатора 1 мм.

Строим основное уравнение размерной цепи:

;

;

;

\

Выбираем и назначаем допуска на составные звенья (Таблица 1).

Таблица 1- Выбор и назначение допуска на составные звенья.

Обозначение	Номинальный размер	i	Основное отклонение	Квалитет
АΣ		-	-	-
А1		1,56	-	-
А2		1,08	h
А3		2,17	h
А4		0,9	h
А5		1,56	-	-
А6		1,31	±IT/2
А7		2,9	h
А8=К		0,55	-	-
А9		1,31	±IT/2

Далее по заданному квалитету назначаем допуск (Таблица 2).

Таблица 2- Выбор и назначение допуска на составные звенья.

Обозначение	Допуск, Т	Верхнее откло- нение, В	Нижнее откло- нение, Н	Середина С
АΣ		+250		+125
А1			-150	-75
А2			-180	-90
А3			-350	-175
продолжение таблицы №2
А4			-150	-75
А5			-150	-75
А6		+105	-105
А7			-460	-230
А8=К		-	-	-135
А9		+105	+105

Определяем наибольшую величину компенсации:

;

мкм;

;

мкм;

Определим предельные размеры компенсатора, для чего необходимо определить координаты середины поля допуска компенсатора:

мкм;

мкм;

А₈^min=А8+С8-Т8/2=1+(-0,135)-1,61/2= 0,06 мм;

А₈^max=А8+С8+Т8/2=1+(-0,135)+1,61/2= 1.67 мм;

Определяем минимальное количество прокладок, составляющих размер компенсатора :

;

- допуск на отдельный компенсатор (толщину прокладки), принимается 0,1…0,3 ; =37.5 мкм

;

Округляем до ближайшего большего числа: ;

Определим величину ступени компенсатора:

;

мкм;

Размеры компенсаторов:

К₁ = 1_{-0,04 мм;}

К₂ = 1+0,207 = 1,207_-0,04 мм;

К₃ = 1,207+0,207= 1,414_-0,04 мм;

К₄ = 1,414+0,207= 1,621_-0,04 мм;

К₅ = 1,621+0,207= 1,828_-0,04 мм;

К₆ = 1,828+0,207= 2,035_-0,04 мм;

К₇ = 2,035+0,207= 2,242_-0,04 мм;

К₈ = 2,242+0,207= 2,449_-0,04 мм;

К₉ = 2,449+0,207= 2,656_-0,04 мм

9 Выбор измерительных средств и форм контроля

Калибры представляют собой измерительные инструменты для контроля действительных размеров цилиндрических, конических, резьбовых и шлицевых деталей; размеров, уступов, впадин расположения поверхности и других параметров, относительно предельно допустимых величин этих размеров или параметров. При это определяется, чаще всего, не числовое значение размера или отклонения, а производится сравнение действительных размеров с допустимыми минимальными и максимальными размерами или параметрами. Такие калибры называются предельными.

Калибры применяются для определения деталей, выполненных по квалитетам IT6 – IT12. Контроль деталей с допусками по 5-му квалитету осуществляется универсальными измерительными средствами, соответствующей точности. Это вызвано как экономической негодностью, так и большими искажениями, вносимыми этими калибрами в процесс работы. По этим же причинам не предусматриваются контрольные калибры для калибров – пробок.

В комплект приборов для контроля гладких цилиндрических поверхностей входят рабочий проходной калибр (Р-ПР) и непроходной (Р-НЕ). Деталь считается годной, если проходной калибр под действием собственного веса или силой, равной ей, проходит, а непроходной не проходит до контролируемой поверхности.

Для контроля валов применяются калибры скобы, которые могут выполняться односторонними, двухсторонними, жесткими или регулируемыми. Регулируемые скобы можно настраивать на различные размеры и контролировать износ рабочих поверхностей калибров, однако регулируемые скобы имеют меньшую точность, по сравнению с жесткими и применяются для контроля деталей, изготовленных по 8-му и более грубому квалитету точности.

Контрольные калибры применяются для настройки регулируемых скоб и контроля нерегулируемых скоб. Контрольный калибр (К-ПР) проходной и (К-НЕ) непроходной предназначены соответственно для контроля рабочего проходного и непроходного калибров. Эти калибры являются проходными, должны плавно, под действием собственного веса (100 г) входить в проверяемую скобу.

Калибр К-И (контрольный изношенный) является непроходным, а его прохождение в калибр К-ПР указывает на поверхностный износ и непригодность калибра к ПР.

Произведём расчёт рабочих и контрольных размеров калибра – скобы для контроля диаметра вала под подшипниковую посадку.

Применяя таблицу стандартов ГОСТ 25112-85 для заданного размера вала (d = 50 мм) определим величины: Н₁, z₁, α₁, Н_р, у₁, es и ei, значения которых сведены в таблицах №3, №4.

Таблица 3. Определение допусков на расположение полей и изготовление калибров

Размер и допуск вала	Контролируемые размеры вала	Допуски на расположение полей и изготовление калибров
dmax	dmin	H1	Z1	Hp	α1	Y1
Ø50k6+0,002	50,018	50,002	0.004	0.0035	0.0015		0.003

Исполнительные размеры калибров определяются по формулам:

Исполнительный размер рабочего проходного калибра-скобы:

^+0.004 мм;

Исполнительный размер рабочего непроходного калибра-скобы:

^+0.004 мм;

Исполнительный размер контрольного калибра К-ПР:

_-0.0015 мм;

Исполнительный размер контрольного калибра К-НЕ:

_-0.0015 мм;

Исполнительный размер контрольного калибра К-И:

_-0.0015 мм;

Таблица 4- Результаты расчетов исполнительных размеров калибров.

Наименование калибра	Исполнительные размеры калибра	Действительные размеры калибра	Блок концевых мер
ПР	50,01+0.004	50,01	1,01;9;40
НЕ	50+0.004
К-ПР	50,015-0.0015	-	-
К-НЕ	50,003-0.0015	-	-
К-И	50,02-0.0015	-	-

Список используемой литературы

1 Анухин В.И. Допуски и посадки. Учебное пособие. 3-е изд. – СПб: «Питер», 2004. – 207 с., ил.

2 Воронцов А.Н. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. Учебник, 6-е издание, прераб. и доп. – М.: «Машиностроение», 1978. – 352 с.

3 Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: «Высшая школа», 1984. – 532 с.

4 Дунаев П.Ф. Допуски и посадки, обоснование выбора. – М.: «Высшая школа», 1984. – 112 с., ил.

5 Кирилюк Ю.Е. Допуски и посадки. – М.: «Высшая школа», 1989. – 376 с., ил.

6 Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. – М.: «Высшая школа», 1981. – 432 с., ил.

7 Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. – М.: «Машиностроение», 1986. – 352 с.

8 Палей М.А. Допуски и посадки. Том 2, 1984. – 458 с., ил.