Нормирование точности зубчатой цилиндрической передачи
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине “Нормирование точности и технические измерения“.
Введение
В машиностроении создаются и осваиваются новые системы современных машин для комплексной автоматизации производства, что позволяет выпускать продукцию высокого качества с наименьшими затратами труда.
Большое значение для развития машиностроения имеет организация производства машин и других изделий на основе взаимозаменяемости, создание и применение надежных средств технического контроля. Повышение точности и практичности этих средств, а также снижение себестоимости их изготовления, несомненно, важный шаг в сторону повышения надежности конструкций.
1. Расчет и нормирование точности зубчатой передачи
Исходные данные
Число зубьев колеса z>1>=80
Число зубьев шестерни z>2>=45
Модуль: m e =2 мм
Делительный диаметр колеса d>1>=160мм
Делительный диаметр шестерни d>2>=90мм
Межосевое расстояние R e =107 мм
Ширина зубчатого венца В=19 мм
Окружная скорость v=2,8 м/с
1.1 Выбор степени точности зубчатого колеса
Степень точности зубчатого колеса определяем в зависимости от окружной скорости v . Назначаем степень точности по норме плавности. При v=2,8 м/с степень точности по норме плавности – 8 по таблице методических указаний 13[2]. Пользуясь рекомендациями ГОСТ 1758-81 по комбинированию степеней точности назначаем степень точности по норме кинематической точности – 8 , по полноте контакта – 7.
1.2 Выбор вида сопряжения по боковому зазору
Боковой зазор – зазор между нерабочими профилями зубьев который необходим для размещения смазки , для компенсации погрешностей при изготовлении и сборке. И компенсации изменения размеров зубьев от температурных деформаций.
В решаемой задаче боковой зазор определяется из условия размещения смазки по выражению:
J>n>>.>>min>> расч>= 0,01 m e J>n>>.>>min>> расч>=0,01х2=0,02 мм
20мкм < 40мкм = J>n>>.>>min>> т>
Так как передача относится к тихоходной (v < 3 м/с) , по таблице ГОСТ 1758-81 при J>n>>.>>min>> расч.>= 0,02мм=20мкм и R e =107 мм вид сопряжения по боковому зазору – С для которого J>n>>.>>min>> расч.>=20 мкм. Таким образом степень точности зубчатого колеса : 8 – 8 – 7 – С ГОСТ 1758-81.
Выбор
показателей, для контроля зубчатого
колеса с (
)
проводится согласно рекомендации по
таблицам 2,3,5 ГОСТ 1758-81,а по таблицам
6,8,12,и 22 этого же ГОСТа назначаем на них
допуски.
Средства для контроля показателей выбираем по таблице [5]. Результаты выбора показателя допуска на них и средств контроля сводим в таблицу 1.
Таблица 1-Показатели и приборы для контроля зубчатого колеса.
|
Нормы точности |
Наименование и условное обозначение контролируемого параметра |
Условное обозначение и численное значение допуска, |
Наименование и модель прибора |
|
1 Кинематическая |
|
63 |
Прибор для контроля кинематической погрешности БВ-5061 |
|
2 Норма плавности |
f>ptr>-отклонение шага |
75 |
Эвольвентомер индивидуально-дисковый с устройством для контроля винтовой линии БВ-1089 |
|
3 Норма полноты контакта |
Суммарное пятно контакта |
По высоте зубьев не менее 15% По длине зубьев не менее 15% |
Универсально контрольно обкатный станок |
|
4 Норма бокового зазора |
E>cs>-наименьшее отклонение средней постоянной хорды зубьев колеса
|
32мкм 110мкм |
Зубомер хордовый МЗ-75 |
допуск на радиальное биение
зубчатого венца
Допуск
на среднюю постоянную хорду зуба1.3 Определение параметров зацепления
Se=1.387m=1.387*2=2.774
he=0.747m=1.387*2=1.494
1.4 Определение требований к точности заготовки
Радиальное биение F r =0.1*m=0.1*2=0.2 .
Торцовое биение : Ft=Fтабл· d/100=0.024·160/100=0,0384 мм
d-делительный диаметр
2. Гладкие цилиндрические соединения
2.1 Расчёт и выбор посадок
Исходные данные
Номинальный диаметр соединения d=55мм
Размеры шпонки bxh=16х10
Степень точности по норме кинематической точности – 8
Допуск радиального биения зубчатого венца F>r>=63 мкм
При передаче крутящих моментов с помощью шпонок в соединении вала со ступицей применяется одна из переходных посадок. Которая обеспечивает высокую точность центрирования зубчатого колеса на валу и лёгкую сборку и разборку соединения. Хорошее центрирование зубчатого колеса на валу необходимо для обеспечения высокой кинематической точности передачи, ограничения динамических нагрузок и т.д. Известно, наличие зазора в сопряжении, за счёт одностороннего смещения вала в отверстии, вызывает появление радиального биения зубчатого венца колеса, определяющего кинематическую точность.
В этом случае наибольший допустимый зазор, обеспечивающий первое условие , может быть определён по формуле:
S>max>> расч.><=F>r>> >/ K>т>
где , К>т> – коэффициент запаса точности (К>Т>=2…5);
F>r> – допуск радиального биения зубчатого колеса;
принимаем К>т> равным 2;
S>max>> расч.>= 45/2=22,5
Лёгкость сборки и разборки соединения определяется наибольшим предельным натягом , величина которого рассчитывается по формуле:
N>max>> расч.>= S>max>> расч.> 3-z / 3+z= 22,5 3.843 / 2.157=39,9
где , аргумент (z= x / s) отвечающий функции Лапласа
Ф>о>(z)=Р>∆>-0,5
Р>∆> – вероятность получения зазора в соединении, выбирается в зависимости от преобладания требований к одному из условий предъявляемых к соединению. Р>∆>=0,3 для 8 степени точности, z= –0,84 для 8 степени точности.
Ф>о>(z)=Р>∆>-0,5=-0,2
N>max>>
расч.>=22,5*
=39,9
По расчётным значениям S>max>> расч.>=22,5; N>max>> расч>=39,9 выбираем стандартную посадку, учитывая условия:
S>max>> расч.>≥S>max>> таб.>
N>max>> расч>≥N>max>> таб.>
Такой посадкой может быть: Ø 55 Н7/n6,
для которой N>max>> таб.>=39мкм
S>max>> таб.>=10мкм
Отверстие Ø 55 Н7(+30>0>)
Вал Ø 55 n6(+39>+20>)
При нормальном шпоночном соединении по стандарту для паза втулки предусмотрено поле допуска IS9;
для паза вала – N9;
для шпонки – h9;
посадка в соединении шпонка – паз втулки — IS9/h9;
посадка в соединении шпонка – паз вала — N9/h9;
По таблицам ГОСТ 25347 – 82 определяем предельные отклонения для пазов вала, втулки и шпонки:
b>вт>>.>– 16IS9(>-0,021>+0,021)
b>вала>– 16N9(>-0,043>0)
b>шт>>.>– 16h9(>-0,043>0)
Определяем допуски параллельности и симметричности шпоночных пазов.
Т>пар.>=0,5Тb=0,5· 0,042=0,021мм
Т>сим.>=2Тb=2· 0,043=0,086 мм
2.2 Расчёт калибров
Расчёт калибров пробок.
Исходные данные:
Отверстие 55H7(>0>+0,030);
D>max>=55+0,030=55,030 мм;
D>min>=55 мм;
Калибры для контроля отверстий называются пробками. Калибры изготавливаются комплектом из проходного (ПР) и непроходного (НЕ) калибров. При контроле детали калибрами она назначается годной если проходной калибр проходит, а непроходной не проходит через проверяемую поверхность.
Допуски для изготовления калибров нормируются ГОСТ 24853–81.
Для определения предельных и исполнительных размеров пробок из таблицы указанного стандарта выписываем численные значения параметров H, Z, Y.
H=5мкм – допуск на изготовление калибра
Z=4мкм – координата середины поля допуска проходной пробки
Y=3мкм – координата определяющая границу проходной пробки
Определяем предельные и исполнительные размеры пробок:
ПР>max>=D>min>+ Z +H/2=55+0.004+0.005/2=55.0065мм
ПР>min>=D>min>+ Z –H/2=55+0.004 - 0.005/2=55.0015мм
ПР>изм>>.>=D>min>– Y=55- 0.003=29.997мм
НЕ>max>=D>max>+ H/2=55,030+0.005/2=55,0325мм
НЕ>min>=D>max>– H/2=55,030-0.005/2=55,0275мм
ПР>исп>>.>=ПР>max >–H=55.0065-0.005
НЕ>исп.>=НЕ>max>> –>>H>> >=> >55,0325>-0.005>
Расчёт калибров скоб.
Исходные данные:
Вал 55 n6(>+20>+39)
d>max>=55.039мм
d>min>=55.020мм
Калибры для контроля валов назначаются скобами которые также как и пробки имеют проходную и непроходную стороны. Для определения предельных и исполнительных размеров скобы из таблицы ГОСТ 24853–81 , выписываем значения
H>1>=3км;
Z>1>=4км;
Y>1>=3мкм;
H>p>=2км;
Определяем предельные и исполнительные размеры калибров-скоб:
ПР>max>=d>max>> >- Z1 +H1/2=55,039-0.004+0.003/2=55,0365мм
ПР>min>=d>max>- Z1 –H2/2=55,039-0.004-0.003/2=55,0335 мм
ПР>изм>>.>=d>max>+ Y1=55,039+ 0.003=55,042 мм
НЕ>max>=d>min>+ H2/2=55,020+0.003/2=55,0215 мм
НЕ>min>=d>min>– H2/2=55,020-0.003/2=55,0185 мм
ПР>исп>>.>=ПР>min+>H=55,0335+0.004 мм
НЕ>исп>>.>=НЕ>min+H >=> >55,0185+0.004 мм
2.3 Расчёт и выбор посадок подшипника качения
Исходные данные:
подшипник № 7313
D=140 mm , d=65 mm , r =3,5 , B=36 mm
Класс точности подшипника – 5
Радиальная нагрузка F>r>=32 kН
Вращается вал, вал сплошной, корпус массивный. Нагрузка умеренная.
Выбор посадок подшипника качения на вал и в корпус.
Вращается вал, внутреннее кольцо подшипника является циркулярно нагруженным. Нагруженное кольцо, соединяющееся с неподвижным корпусом испытывает местное напряжение, следовательно внутреннее кольцо должно соединятся с валом по посадке с натягом , наружное с отверстием в корпусе – по посадке с небольшим зазором. Посадку внутреннего кольца подшипника на вал определяем по интенсивности радиальной нагрузки P>r>
где, F>r> – радиальная нагрузка на опору, кН;
k>1> – динамический коэффициент посадки, при умеренной нагрузке К>1> =1;
k>2> – коэффициент учитывающий конструкцию вала, при сплошном вале, к>2>=1;
k>3> – коэффициент учитывающий тип подшипника, для однорядных не сдвоенных подшипников, k3=1;
В=0,036;
r = 0,0035;
По расчётному значению P>r> и номинальному диаметру d устанавливаем поле допуска вала – Ø65 k65
Поле допуска для отверстия в корпусе определяется в зависимости от диаметра, характера нагрузки и конструкции корпуса – Н6.
Квалитеты точности для отверстия и вала устанавливаются в зависимости от класса точности подшипника. Вал обрабатывается по 6 , а отверстие по 7 квалитетам точности.
D>отв.>=140Н6(> 0>+0.030);
d>вала>=65k5(>+0.002>+0.015).
Предельные отклонения для колец подшипника определяем по ГОСТ 520–89
d>подш.>=65l5(-0,009);
D>подш.>=140L5(-0,011).
Таким образом, посадка по внутреннему кольцу подшипника 65L5/k5.
По наружному 140Н6/l5.
Определение требований к посадочным поверхностям вала и отверстий в корпусе.
Требования к посадочным поверхностям вала и отверстия определяются по
ГОСТ 3325–85: шероховатость поверхности – таблица 3; допуски круглости и профиля продольного сечения – таблица 4; допуск торцового биения опорного торца вала – таблица 5.
R>а вала>=0.63
R>а отв.>=0.63
R>а торца вала>=1.25
Т>кр. вала>=Т>проф. прод. сеч.>=3,5мкм
Т>круг. отв.>=Т>прф. прод. сеч.>=7,5мкм
Т>торц. биен. вала>=21мкм
3. Расчёт размерной цепи
А6
А
>∆
>> >А>1>
А>2>
А>3>
А>4>
А>5>
А>1> = 10 мм А>3 >=34 мм A5=28 мм А∆=1±0,35 мм
А>2 >=8 мм А4=113 А>6> =133 мм
P=4.5 t=2.00 λ2 =1/9 ξ=±1
Определяем допуск замыкающего звена
ТА>∆> = ЕSА>∆> – ЕJА>∆> =0,70 мм
Определяем координату середины поля допуска замыкающего звена
ЕсА>∆> = (ЕSА>∆> + ЕJА>∆> )/ 2 =( 0,35 – 0,35) / 2 = 0
А6-увеличивающее звено
А>1> , А>2> , А>3> , А>4> , А>5> –уменьшающие звенья
Определяем средний допуск составляющих звеньев:
ТАср=
=
=0,429
По ГОСТ 25346 - 82 назначаем допуски на звенья :
ТА>1> = 0,36 мм
ТА>2> = 0,36 мм
ТА>3> = 0,35 мм
ТА>4 >= 0,39 мм
ТА>5 >= 0,52 мм
ТА>6 >= 0,46 мм
Проверка правильности расчетов:
=0,7
мм
Назначаем отклонения на составляющие звенья размерной цепи:
А>1> = 10> - 0,36> мм А>3 >= 34> - 0,35> мм A>5>=28>-0,52> мм
А>2> = 8>- 0,36> мм А>4> = 113>- 0,39> мм A>6>=200>-0,46> мм
Определяем координаты середины полей допусков, кроме ЕсА>6>
ЕсА>1> = – 0,18 мм ЕсА>5 >= – 0,23 мм
ЕсА>2> = – 0,18 мм
EcA>3 >= – 0,175 мм
ЕсА>4 >= – 0,195 мм
Определяем координату середины поля допуска звена А6
ECA∆ =- ЕсА>1 >-EсА>2> -EcA>3 >-ЕсА>4> -ЕсА>5> +ЕсА>6>
ЕсА>6> = 0-(0,18+0,18+0,26+0,195+0,175)=-0,99мм
Определяем верхнее и нижнее отклонение звена А>6>
ЕSА>6> = ЕсА>6> + ТА>6> / 2 = -0,99 + 0,46 / 2 = -0,76 мм
ЕIА>6> = ЕсА>6> – TА>6> / 2 = -0,99 - 0,46/ 2 = -1,22 мм
А>6>
= 200>
>
Проверка правильности расчетов:
ESA∆= ЕсА>6 >- ЕсА>1 >- EсА>2> - EcA>3 >- ЕсА>4 >- Ес>5> –
ЕсА>1>++t
=
-
.99+0.18+0.18+0.175+0.195+0.23+2·
=0.35
EIA∆= ЕсА>6 >- ЕсА>1 >- EсА>2> - EcA>3 >- ЕсА>4 >- Ес>5> – ЕсА>1>+
+t=
-
0.99+0.18+0.18+0.175+0.195+0.23-
2·=-0.35
Задача верна.
Список использованных источников
1. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник для вузов (А.И. Якушев, Л.Н. Воронцов, Н.М. Федоров). — М.: Машиностроение, 1986, — 352с.
2. Допуски и посадки : Справочник в 2 - х ч. ( В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романовский, В.А. Брачинский . — Л.: Машиностроение, 1982. — ч.1,2,448 с.
3. ГОСТ 24853 — 81. Калибры гладкие для размеров до 500 мм. Допуски.
4. ГОСТ 3335 — 85. Поля допуска и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов.