МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА  РФ

Федеральное государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

«Пермская государственная сельскохозяйственная академия

 имени  академика Д.Н. Прянишникова» 
 
 

Кафедра «Ремонт машин» 
 
 

К У Р С О В А Я     Р А Б О Т А

по  дисциплине «Метрология  стандартизация и  сертификация»

Вариант  
 
 
 

Выполнил:

Проверил: 
 
 
 
 
 
 

Пермь 2011 
 

СОДЕРЖАНИЕ

1 Определение основных  элементов гладких  цилиндрических соединений 

Задано: цилиндрическое соединение

отверстие     Ø36 мм,         вал    Ø36_-0,016 мм

1. Определить предельные размеры и допуски отверстия и вала

                         ,      (1.1)

                         ,      (1.2)

                         ,      (1.3)

                               (1.4)

где D_max, d_max – наибольший предельный размер отверстия и вала соответственно, мм;

D_min, d_min – наименьший предельный размер отверстия и вала соответственно, мм;

D_H, d_H – номинальное значение отверстия и вала соответственно, мм;

ES, es – верхнее предельное отклонение отверстия и вала соответственно, мм;

EI, ei – нижнее предельное отклонение отверстия и вала соответственно, мм.

Подставив исходные данные в формулы 1.1…1.4 получаем:

D_max=36+0,075=36,075мм,

D_min=36+0,05=36,050мм,

d_max=36-0=36,000мм,

d_min=36-0,016=35,984мм.

Допуск  отверстия и вала определяем по формулам:

                  Т_D=ES-EI,       (1.5)

                  T_d=es-ei.       (1.6)

где Т_D, T_d - допуск отверстия и вала соответственно, мм.

      Подставит исходные данные в формулы 1.5, 1.6 получаем:

Т_D=0,075-0,05=0,025мм,   T_d= 0 –(- 0,016) = 0,016мм.

2. Определить наибольший зазор, наименьший зазор, допуск посадки

      Характер  посадки – с зазором, следовательно, рассчитываем наибольший зазор и наименьший зазор:

                        S_max=ES-ei,       (1.7)

                        S_min=EI-es,       (1.8)

                        Т_П = S_max - S_min.      (1.9)

где  S_max – наибольший зазор, мм;

      S_min – наименьший зазор, мм

      Т_П – допуск посадки, мм.

S_max = 0,075 – (-0,016) = 0,091мм,

S_min =0,05 – 0 = 0,050мм, 

Т_П = 0,091 - 0,050 = 0,041мм_.

Проверка: Т_П=T_D+T_d.

Т_П = 0,025 + 0,016 = 0,041мм. 

3. Установить  систему, квалитет и посадку соединения

      Детали  соединения выполнены в системе  отверстия т.к. основное предельное отклонение отверстия ЕI=0.

     Найдем  квалитет через единицу допуска  i=1,71 [1, стр.182]

Определим коэффициент точности по формуле:

                                (1.10)

где а_Р – расчетный коэффициент точности.

      Отверстие выполнено по 7 квалитету, т.к. ближе к а_Т=16, а вал выполнен по 6 квалитету т.к. ближе к а_Т=10. [1, стр.182]

      Обозначение посадки на чертеже Ø [2, приложение 1] 

4. Установить  шероховатость сопрягаемых поверхностей и экономичный метод окончательной  обработки

     Принимаем допуск формы 0,6 от допуска размера  для деталей нормальной точности.

Для отверстия Ra=1,6 мкм,

Для вала Ra=0,8 мкм [3, стр. 233]

      Окончательный экономичный способ обработки, при  котором устанавливается данная шероховатость

Для отверстия  – получистовое растачивание (Ra= 6,3 – 1,6 мкм),

Для вала – чистовое обтачивание (Ra= 2,5 – 0,8 мкм).         [3, стр. 231] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2 Выбор посадок  для гладких цилиндрических  соединений

Заданы  соединения: 1 – 110; 2 – 125; 9 – 50. Чертеж 33. 

     Соединение  – 1 «стакан подшипника – крышка стакана», D_n =110мм

2.1 Выбрать  и обосновать систему, квалитет и посадку соединения

     Для данного сопряжения принимаем систему  отверстия, т.к. она экономичнее (СН)

Условия работы соединения:

1) Посадочная  поверхность корпуса изготовлена  под подшипник, поле допуска  – Н7.

2. Имеются дополнительные крепления – болты.
3. Для сборки требуется гарантированный зазор.

     Применяем посадку с зазором  пониженной точности Ø110Н7/d9 – применяется для соединений крышек с корпусами. [5, стр. 17]

     2.2 Определить предельные отклонения  размеров деталей соединения

Предельные  отклонения для отверстия:

ЕS = 35 мкм,

EI = 0 мкм.

Предельные  отклонения для вала:

es = -120 мкм,

ei = -207мкм.

Посадка c зазором Ø110Н7/d9, рассчитываем S_max и S_min:

S_max = 35 – (-207) = 242 мкм,

S_min = 0 – (-120) = 120 мкм.

2.3 Установить  шероховатость сопрягаемых поверхностей  и выбрать окончательный метод обработки поверхности

Шероховатость: отверстия - Ra = 2,5 мкм,

Вала - Ra = 3,2 мкм.      [3, стр. 233]

Окончательный вид обработки отверстия –  чистовое растачивание (Ra 3,2 – 1,6 мкм),

Окончательный вид обработки вала – получистовое обтачивание (Ra 12,5 – 3,2 мкм).        [3, стр. 231] 

2.4 Выбрать  измерительный инструмент

     Воспользуемся основным неравенством при выборе измерительного средства

     δ≥ΔLim     (2.1)

где  δ  – допускаемая погрешность, мкм;

      ΔLim – предельная погрешность, мкм.

      Устанавливаем допускаемую погрешность в зависимости от диаметра и требуемого квалитета:

Для отверстия  δ = 10 мкм;

Для вала δ = 20 мкм.           [3, стр.165]

     Для контроля отверстия принимаем нутромер индикаторный при замене отчетного  устройства измерительной головки  с ценой деления 0,002мм. ΔLim = 6,5 мкм. Нутромер 154 по ГОСТ 9244-75 [6, стр.134]

     Для контроля вала принимаем микрометр  гладкий, ΔLim = 15мкм.

МК-125 по ГОСТ 6507-78   [6, стр.128] 

     Соединение  – 2 «корпус шкива – стакан подшипника», D_n = 125мм.

2.1 Выбрать  и обосновать систему, квалитет и посадку соединения

     Для данного сопряжения принимаем систему  отверстия, т.к. она экономичнее (СН)

Условия работы соединения:

1. Зазор по условию сборки допустим
2. Натяг не может быть выполнен по условию сборки (пресс не возможен)
3. Дополнительные крепления имеются (болты)
4. Требуется точное центрирование стакана подшипника в корпусе.

     Применяем переходную посадку для сопряжения стаканов подшипников с корпусами  Ø125Н7/j_s6 [2, стр. 21].

2.2 Определить  предельные отклонения размеров  деталей соединения

Предельные  отклонения для отверстия в шестерне:

ЕS = 40 мкм,

EI = 0 мкм.

Предельные  отклонения для вала:

es = + 12,5 мкм,

ei = -12,5 мкм.

Посадка переходная Ø125Н7/j_s6, рассчитываем S_max и N_max:

S_max = 40 – (-12,5) = 52,5 мкм,

N_max = 12,5 – 0 = 12,5 мкм.

2.3 Установить  шероховатость сопрягаемых поверхностей  и выбрать окончательный метод  обработки поверхности

Шероховатость: отверстия - Ra = 3,2 мкм,

Вала - Ra = 1,6 мкм.      [3, стр. 233]

Окончательный вид обработки отверстия – получистовое растачивание (Ra 6,3 – 1,6 мкм),

Окончательный вид обработки вала – чистовое обтачивание (Ra 2,5 – 0,8 мкм).        [3, стр. 231] 

2.4 Выбрать  измерительный инструмент

     Воспользуемся основным неравенством при выборе измерительного средства (2.1)

     Устанавливаем допускаемую погрешность в зависимости  от диаметра и требуемого квалитета:

Для отверстия  δ = 12 мкм;

Для вала δ = 7 мкм.           [3, стр.165]

     Для контроля отверстия принимаем нутромер индикаторный при замене отчетного  устройства измерительной головки с ценой деления 0,002мм, ΔLim = 6,5 мкм. Нутромер 154 по ГОСТ 9244-75 [6, стр.134]

     Для контроля вала принимаем микрометр  гладкий, при работе находится в  стойке или обеспечивается надежная изоляция от тепла рук оператора, ΔLim = 5 мкм. МК-125 по ГОСТ 6507-78   [6, стр.128]

     Соединение  – 5 «шестерня коническая  – вал ведущий», D_n = 50мм.

2.1 Выбрать  и обосновать систему, квалитет  и посадку соединения

     Шлицевые  соединения предназначены для передачи крутящих моментов, а также осуществляют центрирование сопрягаемых деталей.

     Шлицевые  соединения с прямобочным профилем зубьев принимают для подвижных  и неподвижных соединений.

       К основным параметрам относятся:

D – наружный диаметр;

d – внутренний диаметр;

b – ширина зуба.

      По  заданному наружному диаметру = 50 выбираем размеры параметров прямобочного шлицевого соединения z×d×D×b  [2, стр.32]:  8×46×50×9

     В заданном соединении одна из шестерен перемещается по шлицам, вторая (коническая) – неподвижна, но т.к. шлицы на валу изготавливаются под единую посадку, следовательно выбираем центрирование по наружному диаметру D – которое принимается в неподвижных, а также в подвижных соединениях, обеспечивает высокую экономичность деталей соединения.

     D – 8×46×50H7/f7×9ØD9/f8   [3, стр. 317].

2.2 Определить  предельные отклонения размеров деталей соединения

     Расчет  предельных отклонений шлицевого соединения сводим в таблице 2.1.

     При нецентрирующем диаметре d допуск на изготовление вала не установлен, а внутренний диаметр d ограничен размером d₁ = 44,6 мм. 
 
 
 
 
 
 

Таблица 2.1. - Размерные характеристики деталей  шлицевого соединения

2.3 Установить  шероховатость сопрягаемых поверхностей и выбрать окончательный метод обработки поверхности

     Шероховатость шлицевого отверстия в шестерни

D – наружный диаметр, Ra = 1,6 мкм

d – внутренний диаметр, не нормируется

b – ширина зуба,  Ra = 3,2 мкм.

     Шероховатость шлицевого вала

D – наружный диаметр, Ra = 1,6 мкм

d – внутренний диаметр, не нормируется

b – ширина зуба,  Ra = 1,6 мкм.             [3, стр. 233]

Окончательный вид обработки шлицевого отверстия  в шестерни – шлицепротягивание (Ra 3,2 – 0,8 мкм),

Окончательный вид обработки шлицевого вала – предварительное шлифование (Ra 3,2 – 1,6 мкм).        [3, стр. 231] 
 
 

2.4 Выбрать  измерительный инструмент

     Для шлицевого соединения с прямобочным  профилем зуба принимаем комплексный  контроль шлицевых деталей, который  осуществляется комплексными калибрами – пробками и комплексными калибрами – кольцами. ГОСТ 24960 – 80 (СТ СЭВ 1922 – 79) [3, стр. 125] 

2.5 Вычертить  рабочие чертежи соединения 2 черт. 34 с указанием материала деталей,  технических условий на изготовление  с простановкой номинальных с предельными отклонениями, шероховатости поверхностей, допусков формы и расположения поверхностей и осей в соответствии с требованиями ЕСКД

     Смотреть  чертеж на формате А3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 Расчет и выбор  посадок подшипников  качения 

Задано: подшипник качения     308    , черт.   33   , сопряжения    3,4   . 

     По  номеру подшипника и чертежу следует, что это роликовый конический однорядный подшипник

D=90мм

d=40мм

B =23мм [7, стр.118]

      Наружное  кольцо подшипника – испытывает местный вид нагружения, т.к. кольцо неподвижно в корпусе и действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка постоянно воспринимается одним и тем же ограниченным участком дорожки кольца и передается соответствующему участку посадочной поверхности отверстия корпуса;

      - монтируется с зазором, чтобы  кольцо под действием толчков  и вибраций постепенно проворачивалось  относительно посадочной поверхности,  зазор компенсирует температурные расширения валов и корпусов.

     Внутреннее  кольцо подшипника – испытывает циркуляционный вид нагружения, т.к. кольцо вращается вместе с валом и действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка воспринимается и передается телам качения в процессе вращения дорожки качения последовательно ко всей ее длине.

      - Монтаж подшипника осуществляется  с натягом, чтобы исключить  возможность обкатки и проскальзывания  кольца по посадочной поверхности  при работе. 
 

Посадки колец подшипников качения на вал и в отверстие корпуса  по ГОСТ 3325-85 выбирают в зависимости  от вида нагружения колец и класса точности подшипника.

В обозначении  заданного подшипника класс точности не указан, следовательно, подшипник «0» класса точности – применяется для большинства механизмов общего назначения, на подшипнике не проставляется.

     Для соединения «Корпус – наружное кольцо подшипника» принимаем посадку  Ø90 Н7/l0, она применяется в узлах изделий общего машиностроения, редукторах, сельхозмашинах. [3, стр. 287]

     Для соединения «Внутреннее кольцо подшипника – вал» принимаем посадку  Ø40L0/k6, она применяется в узлах изделий общего машиностроения, редукторах, сельхозмашинах. [3, стр. 287] 

   Посадочная  поверхность: «наружное кольцо подшипника – корпус» Ø90Н7/l0

EI = 0мм; ES = 0,035мм

es = 0мм; ei = -0,015мм

S_min = 0мм;

S_max = 0,035 -  (-0,015) = 0,050мм

      Посадочная  поверхность: «внутреннее кольцо подшипника – вал» Ø40L0/k6

EI = 0мм; ES = -0,012мм

es = +0,018мм; ei = +0,002мм

N_min = 0,002 – 0 = 0,002мм

N_max = 0,018 – (-0,012) = 0,030мм 

Шероховатость отверстия в корпусе – Ra = 2,5 мкм

Шероховатость вала – Ra = 1,25 мкм

Шероховатость опорных торцов заплечиков валов  и корпусов Ra = 2,5 мкм

[3, стр. 296]

    Допуски формы и расположения посадочных поверхностей:

Отверстие:

    - допуск округлости = 9 мкм

    - допуск профиля продольного сечения  =9 мкм

- допуск  непостоянства диаметра в поперечном  и продольном сечении (цилиндричности) = 18 мкм

    - допуск торцевого биения заплетчиков  отверстия = 54 мкм

Вал:

    - допуск округлости = 4 мкм

    - допуск профиля продольного сечения  = 4 мкм

- допуск  непостоянства диаметра в поперечном  и продольном сечении (цилиндричности) = 8 мкм

    - допуск торцевого биения заплетчиков  вала = 25 мкм     [3, стр. 297] 

     Для конических подшипников посадочный зазор не рассчитывается, к.т. регулируется при сборке.

Смотреть  рисунок 2 на миллиметровке.