Нормирование точности в машиностроении
Содержание
1. Гладкие сопряжения и калибры
1.1 Расчет допусков и посадок гладких цилиндрических сопряжений
1.2 Калибры для контороля гладких цилиндрических соединений
2. Расчет и выбор посадок подшипника качения
3. Шероховатость, отклонение формы и расположения поверхностей
4. Допуски и посадки шпоночных и шлицевых соединений
4.1 Шпоночное соединение
4.2 Прямобочное шлицевое соединение
4.3 Эвольвентное шлицевое соединение
Литература
1. Гладкие сопряжения и калибры
1.Задана посадка 56H6/k5.
Посадка с переходная.
Предельные отклонения отверстия 56H6: верхнее ES=+19мкм; нижнее EI=0.
Предельные отклонения вала 56k5: верхнее es=14 мкм; нижнее ei=+1 мкм.
Предельные размеры отверстия и вала:
Dmax = D + ES = 56 + 0,019 = 56,019 мм;
Dmin = D + EI = 56 + 0 = 56 мм;
dmax = d + es = 56 +0.014 = 56,014 мм;
dmin = d + ei = 56 + 0.001 = 56,001 мм;
Допуски размеров отверстия и вала:
TD = IT6 = 19 мкм;
Td = IT5 = 13 мкм;
Параметры посадки (переходная).
Smax = ES - ei = 19- 1 = 18 мкм;
Smin = EI - es = 0 - 14 = -14 мкм;
TS = Smax - Smin = 18 + 14 = 32 мкм.
Проверка: TS = Td+TD 32= 19 + 13
2.Задана посадка 70S6/h7.
Посадка с зазором.
Предельные отклонения отверстия 70S6: верхнее ES=-59мкм; нижнее EI=-78.
Предельные отклонения вала 70h7: верхнее es=0 мкм; нижнее ei=-30 мкм.
Предельные размеры отверстия и вала:
Dmax = D + ES = 70 + (-0.059) = 69.941 мм;
Dmin = D + EI = 70 + (-78) = 69.922 мм;
dmax = d + es = 70 + 0 = 70 мм;
dmin = d + ei = 70 + (0.030) = 69.970 мм;
Допуски размеров отверстия и вала:
TD = IT6 = 19 мкм;
Td = IT7 = 30 мкм;
Параметры посадки (с зазором).
Nmax = dmax - Dmin = = -0,078 мм;
Nmin = dmin - Dmax = = -0,029 мм;
TN = Nmax - Nmin = -0,0678 + 0,029 = -0,049 мм.
Проверка: TN = Td+TD 0,049 = 0,019 + 0,030
3.Задана посадка 105F7/h7.
Посадка c зазором.
Предельные отклонения отверстия 53H7: верхнее ES=+30мкм; нижнее EI=0.
Предельные отклонения вала 53k5: верхнее es=+15 мкм; нижнее ei=+2 мкм.
Предельные размеры отверстия и вала:
Dmax = D + ES = 53 + 0,030 = 53,030 мм;
Dmin = D + EI = 53 + 0 = 53 мм;
dmax = d + es = 53 + 0,015 = 53,015 мм;
dmin = d + ei = 53 + 0,002 = 53,002 мм;
Допуски размеров отверстия и вала:
TD = IT7 = 30 мкм;
Td = IT5 = 13 мкм;
Параметры посадки (переходная).
Smax = Dmax - dmin = 53,030 - 53,002 = 0,028 мм;
Nmax = dmax - Dmin = 53,015 - 53 = 0,015 мм;
Smin = -Nmax = -0,015 мм;
Nmin = -Smax = -0,028 мм;
TS(N) = Smax + Nmax = 0,028 - 0,015 = 0,043 мм.
Проверка: TS(N) = Td+TD 0,043 = 0,013 + 0,030
4.Задана посадка 21H8/h7.
Посадка с зазором.
Предельные отклонения отверстия 21H8: верхнее ES=+33мкм; нижнее EI=0.
Предельные отклонения вала 21h7: верхнее es=0 мкм; нижнее ei=-21 мкм.
Предельные размеры отверстия и вала:
Dmax = D + ES = 21 + 0,033 = 21,033 мм;
Dmin = D + EI = 21 + 0 = 21 мм;
dmax = d + es = 21 + 0 = 21 мм;
dmin = d + ei = 21 + (-0,021) = 20,979 мм;
Допуски размеров отверстия и вала:
TD = IT8 = 33 мкм;
Td = IT7 = 21 мкм;
Параметры посадки (c зазором).
Smax = Dmax - dmin = 21,033 - 20,979 = 0,054 мм;
Smin = Dmin - dmax = 21 - 21 = 0;
TS = Smax - Smin = 0,054 - 0 = 0,054 мм.
Проверка: TS = Td+TD 0,054 = 0,021 + 0,033
Полученные данные для всех посадок заносим в таблицу 1.1.
Таблица 1.1 Типы и параметры посадок
|
Обозначение Посадки |
Предельные размеры |
Предельные размеры |
Тип посадки |
Допуск посадки |
||||||
|
Отверстия |
Вала |
зазор |
натяг |
|||||||
|
D>max> |
D>min> |
d>max> |
d>min> |
S>max> |
S>min> |
N>max> |
N>min> |
|||
|
19H9/c8 |
19,052 |
19 |
18,890 |
18,857 |
0,195 |
0,110 |
- |
- |
зазор |
0,085 |
|
34H7/s7 |
34,025 |
34 |
34,068 |
34,043 |
- |
- |
0,068 |
0,018 |
натяг |
0,050 |
|
53H7/k5 |
53,030 |
53 |
53,015 |
53,002 |
0,028 |
-0,015 |
0,015 |
-0,028 |
переходная |
0,043 |
|
21H8/h7 |
21,033 |
21 |
21 |
20,979 |
0,054 |
0 |
- |
- |
зазор |
0,054 |
Рисунок 1.1 - Схема посадки №1 с зазором
Рисунок 1.2 - Схема посадки №2 с натягом
Рисунок 1.4 – Схема посадки №4 с зазором
а)
б)
Рисунок 1.5 – Эскизы сопрягаемых деталей: а) отверстия; б) валы;
1.2 Калибры для контроля гладких цилиндрических соединений
Разработаем предельные калибры для контроля сопряжения 34H7/s7. Устанавливаем допуски на изготовление предельных калибров по таблице 3 и 4.
Исходные данные:
Для отверстия 34H7: Н=4 мкм; Z=3,5 мкм; α=0.
Для вала: 34s7: H>1 >=4 мкм, Z1=3,5 мкм, H>p>=1,5 мкм, α>1>=0, Y1=3 мкм.
Исполнительный размер проходной стороны калибра-пробки:
Прmax= Dmin+Z+
=34+0,0035+0,004/2=34,0055
мм;
размер на чертеже 34,0055>-0,004> мм.
Исполнительный размер непроходной стороны калибра-пробки:
Неmax= Dmax- α +=34,025-0+0,004/2=34,027
мм;
размер на чертеже 34,027>-0,004> мм.
Исполнительный размер проходной стороны калибра-скобы:
Прmin= dmax-Z>1 >-
=34,068-0,0035-0,004/2=34,0625
мм;
размер на чертеже 34,0625+0,004 мм.
Исполнительный размер непроходной стороны калибра-скобы:
Неmin= dmin+ α>1 >-
=34,043+0-0,004/2=34,041
мм;
размер на чертеже 34,041+0,004 мм.
Исполнительный размер контрольного калибра:
К-Иmax= dmax+ Y>1 >- α>1>+
=34,068+0,003-0+0,0015/2=34,07025
мм;
размер на чертеже 34,0702>-0,0015> мм.
Исполнительный размер проходного контрольного калибра:
К-Прmax= dmax-Z>1 >+=34,068-0,0035+0,0015/2=34,06525
мм;
размер на чертеже 34,0652>-0,0015> мм.
Исполнительный размер непроходного контрольного калибра:
К-Неmax= dmin+ α>1 >+=34,043+0+0,0015/2+0=34,04375
мм;
размер на чертеже 34,0437>-0,0015> мм.
Шероховатость рабочих поверхностей калибров:
R>a> ≤ 0,012T>разм>(H>1>,H), H>1>=H=4 мкм;
R>a> = 0,012۰4 = 0,048 мкм;
Принимаем R>a>> >из стандартного ряда
Для обоих калибров: R>a>=0,05 мкм.
Рисунок 1.6 Схемы полей допусков предельных калибров
2. Расчет и выбор посадок подшипников качения
Исходные данные:
подшипник 409;
класс точности 0;
радиальная сила F=4000 H;
вращающимся является внутреннее кольцо.
1. Параметры подшипника 409: d=45 мм; D=120 мм; B=29 мм; r=3,0 мм.
В рассматриваемом узле вращающимся кольцом является внутреннее кольцо подшипника, поэтому его посадку на вал производим с натягом, а наружное кольцо устанавливаем в корпус с зазором.
2. Определение минимального потребного натяга для внутреннего кольца подшипника:
мкм,
где коэффициент k=2 для тяжёлой серии подшипника.
3. Определение максимального допустимого натяга внутреннего кольца подшипника:
мкм.
4. По значению N>min> подбираем из числа рекомендуемых посадку для внутреннего кольца подшипника: 45 L0/m6.
По таблице 9 определяем предельные отклонения размеров:
для отверстия: ES=0; EI=–12 мкм;
для вала: es=+25 мкм; ei=+9 мкм;
5. Определение минимального и максимального натяга в соединении:
Tак как
>
(9
мкм > 4,522 мкм), а
>
(37
мкм < 205,2 мкм), можно заключить, что
посадка внутреннего кольца подшипника
выполнена правильно.
6. Выбираем посадку для наружного кольца подшипника из рекомендованных: 120H7/l0. Предельные отклонения:
для отверстия:
ES=+35 мкм;
EI=0;
TD=35 мкм;
для вала:
es=0;
ei=–15 мкм.
Td=15 мкм;
Для выбранной посадки максимальный зазор:
S>max>=ES–ei=35–(–15)=50 мкм.
Для выбранной посадки минимальный зазор:
Smin=EI–es=0–0=0 мкм.
7. Строим схему полей допусков выбранных посадок для колец подшипника качения:
8. Эскиз сборочного узла
Рисунок 2.2 Сборочный узел
3. Шероховатость, отклонения формы и расположения поверхностей
Исходные данные:
45k6; Td=16 мкм;
50n7; Td=25 мкм;
45k6; Td=16 мкм;
25r7; Td=21 мкм;
53>-0,3 >; Td=300 мкм;
55>-0,3 >; Td=300 мкм;
18h6; Td=11 мкм;
9H25; Td=580 мкм;
14N9; Td=43 мкм;
3.1 Шероховатости отмеченных поверхностей находим сообразно назначению этих поверхностей и допуску их размера
3.1.1 Определим шероховатость для посадочных
мест подшипников качения
Поверхность 45k6: Td=16 мкм;
принимаем R>a>=0,63 мкм из стандартного ряда.
Поверхность 45k6: Td=16 мкм
Аналогично предыдущей поверхности R>a>=0,63 мкм.
3.1.2 Шероховатость для ответственных поверхностей, образующих с сопрягаемыми поверхностями других деталей определённые посадки
В общем случае выделенные поверхности
можно считать поверхностями нормальной
геометрической точности, для которых
параметр шероховатости
T>>>.>
Поверхность 50n7: Td=25 мкм;
принимаем R>a>=1,25 мкм из стандартного ряда.
Поверхность 25r7: Td=21 мкм;
принимаем R>a>=1,00 мкм из стандартного ряда.
Поверхность 18h6: Td=11 мкм;
принимаем R>a>=0,32 мкм из стандартного ряда.
3.1.3 Определение шероховатости поверхностей, к которым не предъявляются высокие требования
Поверхность 53>-0,3>: Td=300 мкм;
принимаем R>a>=12,5 мкм из стандартного ряда.
Поверхность 55>-0,3>: Td=300 мкм;
принимаем R>a>=12,5 мкм из стандартного ряда.
Поверхность 9h15: Td=580 мкм;
принимаем R>a>=25 мкм из стандартного ряда.
Шероховатость поверхностей шпоночного паза принимается в пределах R>a>=3,6…12,5 мкм, причём большие значения соответствуют дну паза.
3.2 Допуски на отклонение формы и расположения поверхностей также определим приближённым методом
3.2.1 Расчёт допусков на отклонение от круглости и цилиндричности поверхностей
Поверхность 45k6: Td=16 мкм;
T
мкм,
принимаем T =4 мкм из стандартного ряда.
T
мкм,
принимаем T =4 мкм.
Поверхность 50n7: Td=25 мкм;
T
мкм,
принимаем T =6 мкм.
Поверхность 25r7: Td=21 мкм;
T
мкм,
принимаем T =6 мкм.
3.2.2 Допуск на радиальное биение поверхности относительно поверхности АБ
Поверхность 50n7:
T
мм,
принимаем T =0,02 мм;
Поверхность 25r7:
T
мм,
принимаем T =0,02 мм;
3.2.3 Допуск на отклонение от перпендикулярности торца поверхности 50>-0,3> для фиксации подшипника зависит от допуска размера на ширину подшипника
T
мкм,
принимаем T =6 мкм.
Допуск на отклонение от перпендикулярности поверхности 9H25:
T
мкм,
принимаем T =120 мкм.
3.2.4 Допуск на отклонение от симметричности расположения шпоночного паза
T
мкм,
принимаем T =120 мкм,
3.2.5 Допуск на отклонение от параллельности шпоночного паза
T>//>
мкм,
принимаем T>//> =120 мкм.
где T>B> - при определении допуска перпендикулярности является допуском на ширину подшипника; при определении допуска отклонения от симметричности боковых сторон шпоночного паза является допуском на ширину паза вала.
Чертим эскиз вала
4. Допуски и посадки шпоночных и шлицевых соединений.
4.1 Шпоночные соединения.
Исходные данные: d=35 мм, тип соединения 3 (плотное соединение).
По ГОСТ 23360-78 выбираем основные размеры соединения:
b=10 мм, h=8 мм;
Глубина паза вала и втулки соответственно: t>1>=5 мм, t>2>=3,3 мм;
Вид исполнения 1;
Длина шпонки l=50 мм;
Условное обозначение шпонки: Шпонка 1-10 ĥ 8 ĥ 50 ГОСТ 23360-78.
Условия применения – плотное характеризуемое вероятностью получения примерно одинаковых небольших натягов в соединении шпонок с обоими пазами; сборка осуществляется напрессовкой, применяется при редких разборках и реверсивных нагрузках.
Для заданного типа соединения назначаем поля допусков для деталей шпоночного соединения:
поле допуска вала s6,
поле допуска отверстия H7,
поле допуска ширины шпонки b - h9,
поле допуска высоты шпонки h - H21,
поле допуска длины шпонки l - H24,
поле допуска ширины паза на валу и во втулке - P9,
Определяем предельные отклонения пользуясь стандартом на гладкие соединения:
диаметр вала 35
диаметр втулки 35
ширина шпонки 10
высота шпонки 8
длина шпонки 50
ширина паза на валу 10
ширина паза во втулке 10
глубина паза вала
• глубина паза втулки
Строим схемы расположения полей допусков (рисунок 4.1).
4.2 Прямобочное шлицевое соединение
Исходные данные: b-6 ĥ 28H21/>≥>26,7 ĥ 32H12/a11 ĥ7F8/js7 ГОСТ 1139-80
Прямобочное шлицевое соединение: центрирование по боковым поверхностям зубьев b;
поле допуска центрирующего диаметра D=32 мм
H22 - втулки,
a11 - вала;
число прямобочных шлицов 6;
внутренний диаметр соединения d=28 мм;
ширина шлица b=7 мм,
поле допуска ширины шлица втулки F8,
поле допуска ширины шлица вала js7.
Центрирование по b применяется, когда не требуется особой точности соосности, при передаче значительных моментов, в случаях, когда недопустимы большие зазоры между боковыми поверхностями вала и втулки; наиболее простой и экономичный способ.
По ГОСТ 1139-80 назначаем поля допусков втулки и вала по нецентрирующему диаметру:
втулки H21,
предельное отклонение вала по нецентрирующему диаметру d не менее 26,7 мм.
Величины предельных отклонений диаметров и ширины прямобочного шлица:
Для втулки b-6 ĥ 28H21 ĥ 32H12 ĥ7F8 ГОСТ 1139-80
центрирующий диаметр
;
нецентрирующий диаметр
;
ширина паза
;
Для вала b-6 ĥ >≥>26,7 ĥ 32a11 ĥ7js7 ГОСТ 1139-80
центрирующий диаметр
;
нецентрирующий диаметр
мм;
ширина паза
;
Строим схемы расположения полей допусков (рисунок 4.2).
4.3 Эвольвентные шлицевые соединения
Исходные данные: 48 ĥ H7/h6 ĥ 2 ГОСТ 6033-80
Номинальный диаметр D=48 мм,
Модуль m=2 мм,
вид центрирования по наружному диаметру,
поле допуска наружного диаметра втулки D>f> - H7,
поле допуска наружного диаметра вала d>a> - h6.
Центрирование по наружному диаметру D наиболее технологично, так как в этом случае в качестве окончательной операции отверстия выполняют протягивание, а при обработке вала - шлифование. Такое центрирование применяется в деталях с незакалённым отверстием.
Определяем по ГОСТ 6033-80 недостающие параметры эвольвентного соединения:
Число зубьев Z=22;
Делительный диаметр:
мм;
Диаметр впадин шлицевого вала
мм;
Диаметр внутренней втулки
мм;
Назначаем поле допуска ширины впадины втулки e - 9H, поле допуска толщины зуба вала S - 9d: посадка 9H/9d.
Поле допуска втулки и вала по нецентрируемому диаметру при плоской форме дна впадины: для втулки D>a> - H21, для вала d>f> - H26, посадка H21/H26.
Величины предельных отклонений диаметров, предельные отклонения по боковым сторонам зубьев:
Для втулки 48 ĥ H7 ĥ 2 ГОСТ 6033-80:
центрирующий диаметр
;
ширина впадины
e - 9H: ES=+71мкм;
EJ>e>=+26 мкм;
EJ=0;
Для вала 48 ĥ h6 ĥ 2 ГОСТ 6033-80:
центрирующий диаметр
;
толщина зуба
S - 9d: es=-44 мкм;
es>e>=-70 мкм;
ei=-115 мкм;
Строим схемы расположения полей допусков (рисунок 4.3).
мм.
Литература
1. Марков Н.Н., Осипов В.В., Шабалина М.Б. Нормирование точности в машиностроении: Учеб. для машиностроит. спец. вузов. / Под ред. Ю.М. Соломенцева. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк.; Издательский центр "Академия", 2001. – 335 с.: ил.
2. Якушев А.И. и др. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник для втузов / А.И. Якушев, Л.Н. Воронцов, Н.М. Федотов. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1987. – 352 с.: ил.
3. В.И. Анурьев "Справочник конструктора-машиностроителя": в 3 т. -8е изд.: -М.: Машиностроение, 2001г.