И анализ номинальных размеров

Курсовую работу рекомендуется начинать с выполнения сборочного чертежа. Размеры деталей и сопряжений, приведенных на чертеже, послужат основой для расчетов и выбора посадок.

Сборочный чертеж следует выполнять на формате А1. Допускается использования формата А2, однако это вызывает у студентов трудности с записью посадок на чертеже.

Базовыми размерами при выполнении чертежа являются:

размеры подшипников качения, которые определяются по их номерам, указанным в задании. Для этого можно пользоваться специальной литературой, например, [5], [6] и др. или справочниками конструктора, например, [7], [8] и др.;

размеры зубчатых колес, которые позволяют определить межосевое расстояние.

Остальные размеры принимаются конструктивно. При этом должны соблюдаться все правила Единой системы конструкторской документации (ЕСКД).

На сборочном чертеже необходимо выполнить все виды и разрезы, приведенные на схеме, и проставить позиции деталей. Спецификация оформляется на стандартном бланке и прикладывается в расчетно-пояснительную записку.

Посадки и размерная цепь наносятся на сборочный чертеж по мере их расчета.

При конструировании нового механизма узла или детали нормальные размеры (диаметры, длины, расстояния между осями, уступы и т.д.) находят расчётом их на прочность и жёсткость, а так же конструктивно (произвольно), исходя из совершенства геометрических форм и обеспечения технологичности конструкций изделий [7].

Но для сокращения числа типоразмеров заготовок и деталей, режущего и измерительного инструмента, для обеспечения типизации технологических процессов значения номинальных размеров следует округлять до ближайших стандартных значений, указанных в ГОСТ 6636. Ряды этих нормальных линейных размеров (диаметров, длин, высот и т.п.) построены на основе рядов предпочтительных чисел (ГОСТ 8032), принятых во всем мире в качестве универсальной системы числовых значений параметров […,4].

В основе данного стандарта лежит один из главных принципов стандартизации – принцип предпочтительности, в соответствии с которым устанавливают несколько рядов значений стандартизуемых параметров (в частности, номинальных линейных размеров, диаметров и шагов резьб, номинальных угловых размеров допусков и т.д.) с тем, чтобы при их выборе первый ряд предпочесть второму, второй – третьему и т.д. Такой подход позволяет повысить уровень взаимозаменяемости, уменьшить номенклатуру изделий, типоразмеров материалов, заготовок, размерного режущего инструмента, оснастки и калибров, создаёт условия для эффективной специализации и кооперирования заводов.

В курсовой работе при выполнении сборочного чертежа необходимо провести анализ всех номинальных (посадочных) размеров. Для этого, все принимаемые Вами номинальные посадочные размеры необходимо сравнить со стандартными значениями из рядов номинальных размеров [4], определить ряд, при возможности провести корректировку. В пояснительной записке привести краткие сведения о рядах номинальных размеров, значения принятых Вами размеров, их ряд, обоснование выбора.

ОСНОВЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ

В курсовой работе необходимо провести анализ Государственного (Национального) стандарта на изделие в соответствие с вариантом, указанном в задании на курсовую работу. Номер стандарта можно определить в указателе стандартов [9] или в справочнике конструктора, например, в [7].

При анализе стандарта:

а) сравнить структуру исследуемого стандарта с требованиями ГОСТ Р 1.5. Охарактеризовать ГОСТ Р 1.5;

б) сравнить оформление стандарта с требованиями ГОСТ Р 1.5 и дать практические рекомендации по совершенствованию анализируемого стандарта;

в) определить вид исследуемого стандарта в соответствии с ГОСТ Р 1.0. Охарактеризовать ГОСТ Р 1.0;

г) обосновать выбор конструктивного исполнения изделия для курсовой работы, выбранного из исследуемого стандарта. Описать конструкцию изделия, привести размеры параметров.

ВЫБОР ПОСАДОК ГЛАДКИХ

ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Выбор переходной посадки

Переходные посадки используются в неподвижных разъёмных соединениях для точного центрирования деталей.

В этих посадках поля допусков отверстия и вала перекрываются частично или полностью, поэтому из партии деталей в сопряжении возможно получение как зазора, так и натяга. Сочетание наибольшего диаметра отверстия D_max с наименьшим диаметром вала d_min даёт наибольший зазор:

S_max = D_max - d_min (4.1)

При наибольшем предельном размере вала d_max и наименьшем предельном размере отверстия D_min получается наибольший натяг:

N_max = d_max - D_min (4.2)

В качестве переходных посадок ГОСТ 25346-82 (СТ СЭВ 144-75) предусматривает следующие:

H/j_s, H/k, H/m, H/n — в системе отверстия;

J_s/h, K/h, M/h, N/h — в системе вала.

Эти посадки характеризуются малыми зазорами и натягами; они предусмотрены только в 4–8-м квалитетах, точность валов в них на один квалитет выше точности отверстия.

Для гарантии неподвижности одной детали относительно другой их дополнительно крепят шпонками, винтами и т. д.

Выбор переходных посадок производят, исходя из требуемой точности центрирования и лёгкости сборки и разборки соединения. Точность центрирования определяется величиной F_r радиального биения втулки на валу, возникающего при одностороннем смещении втулки из-за зазора.

Погрешности формы сопрягаемых поверхностей, смятие неровностей и износ деталей при повторных сборках и разборках увеличивают радиальное биение. Поэтому для создания запаса точности в переходных посадках наибольший зазор S_max необходимо определять по следующей формуле:

S_max = F_r/K_T, (4.3)

где K_T = 2–5 - коэффициент запаса точности.

В курсовой работе необходимо подобрать переходную посадку по заданному радиальному биению и коэффициенту запаса точности, построить схему расположения полей допусков для выбранной посадки с указанием предельных отклонений диаметров отверстия и вала, определить вероятное количество сопряжений с зазором и натягом, исходя из предположения, что рассеяние действительных размеров отверстий и валов подчинено нормальному закону распределения случайных величин.

Пример

Для переходной посадки, указанной на схеме, определим номинальный диаметр, замерив его на сборочном чертеже и округлив до ближайшего значения из ряда [2]. Радиальное биение и коэффициент запаса точности выберем из задания по своему варианту.

Дано, например,: номинальный размер Ø 50;

радиальное биение F_r = 90 мкм;

коэффициент запаса точности K_T = 3.

Для обеспечения заданного радиального биения максимальный зазор S_max в переходной посадке не должен превышать (4.3)

S_max = 90/3 = 30 мкм.

Прежде чем выбрать посадку, определимся с системой образования посадки. В рассматриваемом примере примем систему вала. В курсовой работе выбор системы образования посадки необходимо обосновать.

Примем поле допуска основного вала Æ50 h6 и по таблицам стандартов [2] определим цифровые значения предельных отклонений: верхнее es = 0; нижнее ei = -16 мкм. Для того, чтобы максимальный зазор не превышал 30 мкм верхнее отклонение отверстия ЕS не должно быть больше 14 мкм ( ). Ближайшим полем допуска отверстия является Æ50 J_s7 c предельными отклонениями: ЕS = 12 мкм; ЕI = -12 мкм. Для выбранной переходной посадки построим схему расположения полей допусков (рис. 4.1) и определим:

наибольший зазор S_max = 28 мкм;

наибольший натяг N_max = 12 мкм;

средний зазор S_ср = 8 мкм, который соответствует средним размерам деталей и определяется по формуле:

, (4.4)

где - серединное отклонение отверстия;

- серединное отклонение вала.

Рис. 4.1. Схема расположения полей допусков переходной посадки

Определим вероятность получения в данной посадке зазоров и натягов, считая, что рассеяние размеров подчиняется нормальному закону, который описывается кривой Гаусса (рис. 4.2). На расстоянии х = S_ср = 8 мкм от оси у находится ордината, соответствующая нулевому зазору (натягу). Заштрихованная на рис. 4.2 площадь характеризует вероятность получения соединений с зазором, незаштрихованная – с натягом. Вся площадь под кривой соответствует общему числу сопряжений данной посадки, т. е. вероятность равна 1, или 100%.

Рис.4.2. Кривая Гаусса для закона нормального распределения

При законе нормального распределения среднее квадратическое отклонение σ определяется по формуле

, (4.5)

где TD - допуск отверстия;

Td - допуск вала,

а относительное отклонение z равно:

.

Определим диапазон рассеяния зазоров и натягов R , допуск посадки Т и покажем их на рис. 4.2.

; (4.6)

Т = TD + Td = 24 + 16 = 40 мкм. (4.7)