Гладкие цилиндрические соединения. 2

1. Гладкие цилиндрические соединения

 

     Исходя  из назначения и условий работы для  заданного сопряжения «втулка-клапан», выбираем посадку Æ8 H7/f7 и находим предельные отклонения, а также рассчитываем необходимые параметры по формулам: 

D_max = d_H + ES; (1.1)

D_min = d_H + EI; (1.2)

d_max = d_H + es; (1.3)

d_min = d_H + ei; (1.4)

T_D = D_max – D_min;                                             (1.5)         T_d =es – ei;                                                                (1.6)

S_max = es – EI; (1.7)

S_min = ei – ES; (1.8)

T_S = S_max – S_min, (1.9) 

     где d_H – номинальный диаметр, мм; для данного случая d_H = 8 мм.

     По таблицам приложения А находим предельные отклонения для «отверстия» – направляющей втулки выпускного клапана ES= +0,015 мм, EI=0 мм. В приложении Б находим предельные отклонения для «вала» – выпускного клапана es= - 0,013 мм, ei= - 0,028 мм. Следует обратить внимание на то, что в таблицах предельные отклонения указываются в мкм. Поэтому перед проведением расчетов необходимо мкм перевести в мм, используя соотношение 1 мм = 1000 мкм.

      Определяем предельные размеры «отверстия» – направляющей втулки выпускного клапана и допуск, мм, по формулам (1.1), (1.2), (1.5): 

      D_max = 8 + 0,015 = 8,015.

      D_min = 8+0 = 8.

      T_D = 8,015-8=0,015. 

      Определяем  предельные размеры «вала» – выпускного клапана и допуск, мм, по формулам (1.3), (1.4), (1.6): 

d_max = 8+(- 0,013) = 7,897.

d_min = 8+ (- 0,028)= 7,972.

T_d = -0,013- (-0,028) = 0,015. 

      Определяем наибольший и наименьший зазоры, мм, соединения «втулка-клапан» по формулам (1.7), (1.8): 

      S_max = 0,015 – (- 0,028) = 0,043.

      S_min = 0 –(- 0,013) = 0,013. 

      Определяем  допуск посадки данного соединения, мм, по формуле (1.9): 

      T_S = 0,043 – 0,013 = 0,03. 

     По  полученным расчетным данным строим схему полей допусков, которая  представлена на рисунке 1.1. 

 

Рисунок 1.1 – Схема полей допусков «втулка-клапан» 
 

      Полученные  в результате расчетов данные будут  использованы в качестве исходных во втором разделе курсовой работы.

 

2. Расчет калибров для контроля ступицы пятой передачи

 
 

2.1 Допуски гладких предельных калибров 

      Формулы для расчета предельных размеров рабочих и контрольных калибров приведены ниже.  

      Рабочие калибры-пробки:

       

      (Р  – ПР)_max = D_min + Z + Н/2;                  (2.1)

      (P – ПР)_min = D_min + Z – H/2;                 (2.2)

      (Р – ПР)_изн = D_min – y;      ;            (2.3)

      (Р  – НЕ)_max = D_max + Н/2 ;                  (2.4)

      (Р  – НЕ)_min = D_max – Н/2  .                  (2.5) 

      Рабочие калибры-скобы:    

                

      (P – ПР)_max = d_max – Z₁ + H₁/2;                 (2.6)

      (P – ПР)_min = d_max – Z₁ – H₁/2;                  (2.7)

      (Р  – ПР)_изн = d_max + y₁;                    (2.8)

      (Р  – НЕ)_max = d_min + H₁/2;                (2.9)

      (Р  – НЕ)_min = d_min – H₁/2.                 (2.10) 

      Контрольные калибры:  

      (К – ПР)_max = d_{max –} Z₁ + H_p/2;                                                                        (2.11)

      (К  – ПР)_min = d_max – Z₁ – H_p/2;                                                             (2.12)

      (К  – НЕ)_max = d_min + Н_р/2;                 (2.13)

      (К  – НЕ)_min = d_min – Н_р/2;                        (2.14)

      (К  – И)_max = d_max + y₁ + H_p/2;                         (2.15)

      (К  – И)_min = d_max + y₁ – H_p/2.                                                                            (2.16) 

      В первом разделе были рассчитаны предельные размеры деталей: 

      D_max = 8,015.

      D_min = 8.

      d_max = 7,987.

      d_min = 7,972. 

      По  таблицам приложения В находим допуски  и предельные отклонения размеров для гладких и контрольных калибров, которые для номинального размера Ø 8 заданного соединения составляют:

1. для диаметра «отверстия» – втулки по 7 квалитету Z=0,002, y=0,0015, H=0,0025 мм;

 б)  для диаметра «вала» – выпускного клапана по 7 квалитету Z₁=0,002, y₁=0,0015,  H₁=0,0025,  H_р=0,0015 мм.

     По  полученным данным строим схему расположения полей допусков, представленную на рисунке 2.1, 2.2.

      Используя формулы (2.1 – 2.16), вычисляем предельные размеры гладких и контрольных  калибров.  

      Предельные  размеры для рабочей калибр-пробки Р-ПР: (Р-ПР)_max, (Р-ПР)_min, (Р-ПР)_изн, мм, равны:  

      (Р-ПР)_max = 8+ 0,002 + 0,00125 = 8,00325.

      (Р-ПР)_min = 8 + 0,002 – 0,00125 = 8,00075.

      (Р-ПР)_изн = 8 – 0,0015 = 7,9985. 

      Предельные  размеры для рабочей калибр-пробки Р-НЕ: (Р-НЕ)_max, (Р-НЕ)_min, мм, равны:  

      (Р-НЕ)_max = 8,015 + 0,0025/2 = 8,01625.

      (Р-НЕ)_min = 8,015 – 0,0025/2 = 8,01375. 

      Предельные  размеры для рабочей калибр-скобы Р-ПР: (Р-ПР)_max, (Р-ПР)_min, (Р-ПР)_изн, мм, равны:  

      (Р-ПР)_max = 7,987- 0,002 + 0,00125 = 7,98625.

      (Р-ПР)_min = 7,987- 0,002 - 0,00125 = 7,98375..

      (Р-ПР)_изн = 7,987 + 0,0015 = 7,9885. 

      Предельные  размеры для рабочей калибр-скобы  Р-НЕ: (Р-НЕ)_max, (Р-НЕ)_min, мм, равны:  

      (Р-НЕ)_max = 7,972 + 0,0025/2 = 7,97325.

      (Р-НЕ)_min = 7,972 – 0,0025/2 = 7,97075. 

      Предельные  размеры контрольных калибров: (К-И)_max, (К-И)_min, (К-НЕ)_max, (К-НЕ)_min, (К-ПР)_max, (К-ПР)_min, мм, равны: 

      (К-И)_max = 7,987+ 0,002 + 0,0015/2 = 7,98975.

      (К-И)_min =7,987+ 0,002 - 0,0015/2 = 7,98425.

      (К-НЕ)_max = 7,972+ 0,0015/2 = 7,97275

      (К-НЕ)_min = 7,987- 0,0015/2 = 7,97125

      (К-ПР)_max = 7,987+ 0,002 + 0,0015/2 = 7,98575

      (К-ПР)_min = 7,987+ 0,002 + 0,0015/2 = 7,98425 

      Устанавливаем исполнительные размеры:

 –  для калибра пробки: 

ПР = 8,00325_-0,0025 мм;

НЕ = 8,01625_-0,0025 мм;

– для  калибра скобы: 

ПР = 7,98375^+0,0025 мм;

НЕ = 7,97075^+0,0025 мм. 

     Вычерчиваем эскизы рабочих калибров с простановкой исполнительных размеров, полученных расчетами, а также остальных необходимых размеров, определенных конструктивно с учетом требований, представленных в приложении Г. Таблица Г.1 – для рабочих калибров-пробок, Г.2 – для рабочих калибров-скоб. Эскизы рабочих калибров пробки и скобы представлены соответственно на рисунках 2.3, 2.4. 

                                                            Р-НЕ

      III 
 

                                                                                               Р-ПР

      II

 0 +

     -

                                                                                             I

                        

Рисунок 2.1 – Схема расположения полей  допуска скобы

0

 

 

 
 
 
 
 
 

Рисунок 2.2 – Схема расположения полей  допусков для пробки

3 Расчет соединения заднего подшипника вторичного вала с валом и задней крышкой КПП ВАЗ 2108  
 

3.1 Расчет соединения (Ø62H7) 

     Выполним  расчеты предельных размеров, допусков и посадку для соединения задней крышки с наружным кольцом подшипника Æ62 H7.

     Для этого определим предельные отклонения по приложениям А, Д, мм: 

ES = +0,03; EI = 0; es = 0; ei =-0,015. 

     Предельные  размеры, допуски и посадку рассчитаем по формулам (1.1)–(1.9).

     Подставив в эти формулы числовые значения, получим: 

     D_max = 62 + 0,03 = 62,03.

     D_min = 62 + 0 = 62.

     T_D = 62,03 – 62 = 0,030.

     d_max = 62 + 0 = 62.

     d_min = 62 + (-0,015) = 61,98.

     T_d = 0 – (-0,015) = 0,015.

S_max = 0,03 – (-0,015) = 0,045.

S_min = 0 – 0 = 0.

T_S=0,045 – 0=0,045. 

     На  основании выполненых расчётов построим схему полей допусков для соединения наружного кольца подшипнника с задней крышкой коробки передач, представленную на рисунке 3.1.

  
 
 

 
 
 
 
 
 

Рисунок 3.1 – Схема полей допусков соединения Æ62 H7 

     3.2 Расчет соединения Æ32 n7 

     Определим предельные отклонения по приложениям Б, Д, мм: 

ES = 0; EI = -0,012; es=+0,042; ei=+0,017. 

     Предельные  размеры: D_max, D_min, d_max, d_min, мм, допуски T_D, T_d, мм, натяг N_max и N_min, мм рассчитаем по формулам (1.1)–(1.8): 

     D_max = 32 + 0 = 32.      

     D_min = 32 + (-0,012) = 31,988.     

     T_D = 32 – 31,988 = 0,012.      

     d_max = 32 + 0,042 = 32,042.              

     d_min = 32 + 0,017 = 32,017.     

     T_d = 32,042 – 32,017 = 0,025.

      N_min = 0,017 - 0 = 0,017.           

       N_max = 0,042 – (-0,012) = 0,054.

     T_S(N)=- 0,017+0,054 = 0,037 

     Схема полей допусков для соединения внутреннего кольца подшипника с вторичным валом представлена на рисунке 3.2.

       

     

     

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рисунок 3.2 – Схема полей допусков соединения Æ32 n7 
 

4 Расчет резьбового соединения задней крышки и картера корпуса КПП ВАЗ 2108 (М32 2,0 – 6H/6h) 
 

     Из  задания известно, что болты, соединяющие  заднюю крышку и картер коробки передач автомобиля ВАЗ-2108, имеют метрическую резьбу М32х2,0: d=32 мм, Р=2,0 мм. Назначаем поля допусков резьбы: для болта –6h и для отверстия картера – 6H. Определяем значения размеров среднего d₂ (D₂), мм, и внутреннего d₁ (D₁), мм, диаметров по формулам: 

d₂ (D₂) = d – 0,6495∙Р;     (4.1)

d₁ (D₁) = d – 1,0825∙Р.      (4.2) 

     Подставив числовые значения в формулы (4.1) и (4.2), получим: 

     d₂ (D₂) = 32 – 0,6495∙2,0 =30,701;

     d₁ (D₁) = 32 – 1,0825∙2,0 =29,835. 

     По  данным приложения Е, находим предельные отклонения для диаметров d₂ (D₂), d и d₁ (D₁), которые представим в виде таблицы 4.1.  

Таблица 4.1

Предельные  отклонения для диаметров d₂ (D₂), d, d₁(D₁), мкм

 
 

     4.1 Определение предельных размеров отверстия картера 

     Определяем  предельные размеры для отверстия картера: D_2max, D_2min, D_max, D_min, D_1max, D_1min, мм, по формулам: 

                                D_2max = D₂ + ES_D2; (4.3)

                                D_2min = D₂ + EI_D2; (4.4)

                                D_max – не нормируется; (4.5) 

                                D_min = D; (4.6)

                                D_1max = D₁ + ES_D1; (4.7)

                                D_1min = D₁ + ES_D1. (4.8) 

     Подставив числовые значения в формулы (4.3)–(4.8), получим: 

     D_2max = 30,701+ 0,224 = 30,925;

     D_2min = 30,701+ 0 = 30,701;

     D_max – не нормируется;

     D_min = D = 32;

     D_1max = 29,835+ 0,375 =30,21;

     D_1min = 29,835+ 0 =29,835. 

      4.2 Определение предельных размеров болта 

     Предельные  размеры для болта: d_2max, d_2min, d_max, d_min, d_1max, d_1min, мм, определяются по формулам: 

        d_2max = d₂+ es_d2; (4.9)       (4.9)

                                       d_2min = d₂+ ei_d2;                                 (4.10)

                                      d_max = d+ es_d;                                                  (4.11)

                                        d_min = d + ei_d;                      (4.12)

                                         d_1max= d₁+ es_d1                       (4.13)

                                       d_1min – не нормируется.            (4.14) 

  Подставив числовые значения в формулы (4.9) – (4.14), получим: 

  d_2max – не нормируется ;

  d_2min =30,701 +(-0,17) =30,531;

  d_max – не нормируется;

  d_min = 32 – 0,28 = 31,72;

  d_1max– не нормируется;

  d_1min – не нормируется. 

  4.3 Определение предельных зазоров 

  Расчет  предельных зазоров S_2max, S_2min, S_1min, S_min, мм, выполним по формулам:

                                              

                                S_2max=D_2max – d_2min; (4.15)

                                S_2min=D_2min– d_2max;  (4.16)

                                S_1min=D_1min – d_1max; (4.17)

                                S_min=D_min – d_max; (4.18) 

где S_2max, S_2min – соответственно наибольший и наименьший предельные зазоры по среднему диаметру, мм; S_1min – наименьший предельный зазор по внутреннему диаметру, мм; S_min – наименьший предельный зазор по наружному диаметру, мм.

  Подставив в формулы (4.15) – (4.18) числовые значения, получим:

   

  S_2max=30,925-30,531=0,394;

  S_2min – не нормируется

  S_1min– не нормируется;

  S_min– не нормируется. 

   По  результатам расчетов строим схему  полей допусков, представленную на рисунке 4.1. 
 

         d(D)                                          d₂(D₂)                                              d₁(D₁)

     

     

  

 

Рисунок 4.1 – Схема полей допусков резьбы М32 2,0 – 6H/6h: а – по среднему диаметру; б – по внутреннему диаметру; в – по наружному диаметру 

 

5.  Соединения шпоночные   

 
 

5.1 Расчет шпоночных соединений 

      Предельные  размеры B_max, B_min, мм, и допуск T_B, мм, для ширины паза на валу и втулке рассчитываются по формулам: 

                                 B_max = b_h+ES;      (5.1)

                                 B_min = b_h+EI;      (5.2)

                                 T_B = ES-EI.       (5.3) 

      Предельные  размеры b_max, b_min, мм, и допуск T_b, мм, для ширины шпонки рассчитываются по формулам: 

                                 b_max = b_h +es; (5.4)

                                 b_min =  b_h +ei;  (5.5)

                                 T_b = es-ei. (5.6) 

     Наибольший  и наименьший зазоры S_max, S_min, мм, допуск Т_S, мм, определяем по формулам: 

                                                      S_max = ES – ei;                                                   (5.7)

                                                      S_min = EI – es;                                                    (5.8)

                                                      Т_S = S_max – S_min;                                                 (5.9) 

2. Расчет  соединения ступицы  шкива привода  водяного насоса с  передней частью коленчатого вала двигателя автомобиля ВАЗ 2108

 

      Соединение  ступицы шкива привода водяного насоса с передней частью коленчатого вала двигателя автомобиля ВАЗ 2108 диаметром d = 32 мм осуществляется шпонкой 32´4´40 .

     Учитывая  характер соединения, посадка для  паза на коленчатом валу – 32 , в ступице шкива привода водяного насоса – 32 . 

     5.2.1 Расчет посадки для паза на коленчатом валу  32  

     Определяем  из таблиц приложения А предельные отклонения для «отверстия» – коленчатого вала двигателя автомобиля ВАЗ 2108 ES=+0,062 мм, EI=0, а по приложению Б находим предельные отклонения для «вала» – шпонки es = 0, ei = =-0,062 мм.

      Расчет  предельных размеров B_max, B_min, мм, и допуск T_B, мм, для ширины паза на валу рассчитывается по формулам (5.1)–(5.3): 

      B_max = 32 + 0,062 = 32,062.