Курсовая работа
по дисциплине:
«Метрология, стандартизация и сертификация»
на тему: «Точные расчеты»
Содержание
1. Расчет калибров для контроля размеров цилиндрических поверхностей
2. Расчет посадки с зазором
3. расчет посадки с натягом
4. Расчет размерных цепей
Литература
1. Расчет калибров для контроля размеров цилиндрических поверхностей
Задание: Определить предельные и исполнительные размеры калибров для контроля отверстия Æ 17F9, вала Æ 17h9 и контркалибров к ним. Построить схему расположения полей допусков деталей и калибров для их контроля.Расчет размеров калибра-пробки для контроля отверстия Æ 17F9.
Выписываем предельные отклонения из табл. 1.36 /1/ отверстияÆ 17F9:
ES = +59 мкм, EI = +16 мкм.
Предельные размеры отверстия /4/:
Dmax = D + ES = 17,000 + 0,059 = 17,059 мм,
где: Dmax – наибольший предельный размер отверстия, мм,
D – номинальный размер соединения, мм,
ES – верхнее предельное отклонение размера отверстия, мм.
Dmin = D+EI = 17,000 + 0,016 = 17,016 мм
Размеры проходного (ПР) и непроходного (НЕ) калибров, служащие для отсчета отклонений /4/:
ПР=Dmin=17,016 мм;
НЕ=Dmax=17,059 мм.
Данные для расчета калибра-пробки (табл. 8.1 /4/):
Z=8 мкм, Y=0 мкм, H=3 мкм, />/>=0
Предельные размеры проходной стороны нового калибра /7/:
ПРmax= />;
ПРmin= />.
Исполнительный размер проходной стороны калибра, проставляемый на рабочем чертеже:
ПРисп.=/>.
Изношенный размер калибра /4/:
ПРизнош.= />.
Рассчитаем предельные размеры непроходной стороны нового калибра по формулам 1.5 и 1.6 /4/:
НЕmin= />;
НЕmax=/>.
Исполнительный размер непроходной стороны:
НЕисп.= />.
Произведем расчет размеров калибра-скобы для контроля вала Æ 17h9.
Предельные отклонения вала Æ 17h9 (табл. 1.35 /1/:
ei=-0,043 мм, es=0 мм.
Определяем предельные размеры вала:
dmax=/>;
dmin =/>.
Определим размеры проходной (ПР) и непроходной (НЕ) стороны калибра-скобы, служащие для отсчета отклонений:
ПР=dmax=17,000мм;
НЕ=dmin=16,957мм.
Данные для расчета калибра-скобы выписываем из таблицы 8.1 /4/:
Z1=8 мкм, Y1=0 мкм, a1=0 мкм, H1=5 мкм, Hp=2 мкм.
Рассчитаем предельные размеры проходной стороны калибра-скобы:
ПРmax=/>;
ПРmin =/>.
Исполнительный размер проходной стороны калибра по формуле (1.10) /4/:
ПРисп.=/>.
Изношенный размер проходной стороны калибра по формуле (1.11) /4/:
ПРизнош.=/>.
Предельные размеры непроходной стороны калибра-скобы по формулам (1.12) и (1.13) /4/:
НЕmin=/>;
НЕmax=/>.
Исполнительный размер непроходной стороны калибра по формуле:
НЕисп.=/>
Расчет размеров контрольного калибра для скобы (контркалибра).
Рассчитаем предельные размеры проходной стороны калибра по формулам (1.15) и (1.16) /4/:
К-ПРmin=/>;
К-ПРmax=/>.
Исполнительный размер проходной стороны контркалибра по формуле:
К-ПРисп.=/>.
Предельные размеры контркалибра для контроля износа по формулам:
К-Иmax=/>;
K-Иmin=/>.
К-Иисп.=/>.
Предельные размеры непроходной стороны контркалибра:
К-НЕmax=/>;
К-НЕmin=/>.
Исполнительный размер непроходной стороны контркалибра:
К-НЕисп.=/>--PAGE_BREAK--
Схемы расположения полей допусков отверстия и калибра-пробки, вала и калибра-скобы и контркалибра приведены на рис.1.1, 1.2 и 1.3.
/>
Рис. 1.1. Схема расположения полей допусков отверстия Æ17F9 и полей допусков калибра-пробки для его контроля
/>
Рис. 1.2. Схема расположения полей допусков вала Æ17h9, калибра-скобы и контркалибра к нему
/>
Рис.1.3. Эскиз калибр-скобы
2. Расчет посадки с зазором
Задание. Подобрать посадку для подшипника скольжения, работающего длительное время с постоянным числом оборотов n = 1000 об/мин и радиальной нагрузкой R = 3000 Н. Диаметр шипа (вала) d = 80 мм, длина l = 95 мм, смазка – масло сепаратное Т. Подшипник разъемный половинный (с углом охвата 1800), материал вкладыша подшипника – БрАЖ9-4 с шероховатостью Rz1 = 3,2 мкм, материал цапфы (вала) – сталь 40 с шероховатостью Rz2 = 1,25 мкм.
Находим среднее давление по формуле 2.9 /4/:
/>
Находим угловую скорость вращения вала по формуле 2.6 /4/:
/>
Для сепараторного масла по таблице 8.2 находим />500=0,014 Па×с и значение степени n=1,85 из таблицы 8.3. Принимаем для наименьшего функционального зазора SminFt=700С и определяем />1=/>700по формуле:
/>
Из таблицы 8.4 /4/ для /> и угла охвата />=1800находим k=0,972 и m=0,972.Определяем критическую толщину масляного слоя по формуле (2.4) /4/, принимая kж.т.=2
/>
Определяем предельный минимальный функциональный зазор по формуле 2.7 /4/, подставляя в нее значения соответствующих параметров:
/>
/>
По таблице выбираем посадку по SminF= 30мкм. Скользящих посадок выбирать не следует, т.к. они не имеют гарантированного зазора (Smin= 0) и применяются главным образом для центрирования. Ближайшей посадкой будет посадка Æ80Н7/f7 c наименьшим зазором Smin= 36мкм (табл. 1.47 /1/, предпочтительные поля допусков).
При малых зазорах могут возникнуть самовозбуждающиеся колебания в подшипнике; если />, создается возможность вибрации вала и, значит, неустойчивого режима работы подшипника. Таких значений />следует избегать.
Определим значение />для выбранной посадки.
Сначала находим относительный зазор />:
/>
Из уравнения (2.9) /4/ находим коэффициент нагруженности подшипника/>
/>
И уже из уравнения (2.10) /4/ определяем />
/>
Как уже говорилось, таких посадок следует избегать.
Выбираем другую ближайшую посадку из табл.1.47 /1/: Æ80H7/e8. Для этой посадки Smin=72мкм.
/>
/>
/>
Условие выполняется.
Здесь нужно учесть, что мы производим расчет для наихудшего (маловероятного) случая, когда в соединении «цапфа-вкладыш» при сборке получен минимальный зазор Smin.
Поэтому проверим, обеспечивается ли для выбранной посадки (Æ80H7/e8, SminТ=72мкм, SmaxТ=161мкм)
при Smin жидкостное трение.
Для этого определим наименьшую толщину масляного слоя по уравнению (2.2) /4/:
/>
а затем найдем запас надежности по толщине масляного слоя из формулы (2.4) /4/:
/>
Расчет показывает, что посадка по наименьшему зазору выбрана правильно, так как при Smin=72мкм обеспечивается жидкостное трение и создается запас надежности по толщине масляного слоя. Следовательно, табличное значение Smin=72 мкм для выбранной посадки можно принять за SminF=72 мкм.
Теперь определим наибольший функциональный зазор по формуле (2.8) /4/ при t=500C:
/>
/>
Проверим, обеспечивается ли при этом зазоре жидкостное трение. Найдем c, hmin, kж.т.:
/>;
/>;
/>;
/>;
/>.
Расчеты показывают, что жидкостное трение обеспечивается.
Запас на износ определяем по формуле (2.12) /4/ :
/>, где />, />;
/>.
Строим схему полей допусков для посадки с зазором с указанием SminТ,SmaxТ,SminF,SmaxF, Sи (рис.2.1.).
/>
Рис.2.1 Схема расположения полей допусков деталейпри посадке с зазором.
3. Расчет посадки с натягом
Задание. Рассчитать и выбрать посадку с натягом для соединения вала и втулки (d=60мм, d1=0мм, d2=240мм, l=50мм), которое работает под воздействием крутящего момента Мкр=8Н×м. Запрессовка механическая. Материал обеих деталей — сталь 45.
Определяем рэ по формуле (3.4) /4/: продолжение
--PAGE_BREAK--
/>,
где /> — крутящий момент стремящийся повернуть одну деталь относительно другой (Н м);
/>— осевое продольное сдвигающее усилие (Н). В нашем случае равно нулю;
d – номинальный диаметр соединения (м);
l – длина соединения (м);
f – коэффициент трения.
Определяем коэффициенты Ламе по формулам (3.5) и (3.6) /4/:
/>;
/>
где /> и /> — коэффициенты Пуассона для материалов деталей соединения.
Определяем Nmin по формуле (3.1) /4/:
/>
где /> и /> — модуль упругости материалов соединяемых деталей, Па.
Находим поправки к расчетному натягу, используя формулы (3.7) и (3.8), и определяем NminF по формуле (3.9) /4/:
/>
Принимаем ut=0 и uц=0, исходя из условий задачи.
/>/>
Определяем допустимое удельное давление на контактирующих поверхностях по формулам (3.10) и (3.11) /4/:
/>
/>
В качестве рдоп выбирается />.
Определяем величину наибольшего натяга Nmax по формуле (3.12):
/>
Находим поправки к наибольшему натягу и определяем NmaxF по формуле (3.13) /4/:
u=15мкм, ut=0, uц=0, uуд=0,78
/>
Выбираем по таблице 1.49 /1/ посадку по наибольшему функциональному натягу NmaxF, при которой создавался бы запас прочности соединения и запас прочности деталей:Æ60 H7/s6, для которой NmaxT=72 мкм (£NmaxF), NminT=23 мкм (³NminF)
Определяем для выбранной посадки запас прочности соединения при сборке и при эксплуатации по формулам (3.14) и (3.15) /4/:
/>
/>
Для правильно выбранной посадки запас прочности соединения при сборке Nз.с. всегда должен быть меньше запаса прочности соединения при эксплуатации Nз.э., потому что Nз.с. нужен только в момент сборки для случая возможного снижения прочности материала деталей и увеличения силы запрессовки из-за перекоса деталей, колебания коэффициента трения и т.д.
Строим схему расположения полей допусков выбранной посадки (рис.3.1)
Изменить рисунок согласно расчетам
/>
Рис.3.1. Схема расположения полей допусков деталей при посадке с натягом
4. Расчет размерных цепей
/>
Для расчета размерной цепи используем метод максимума-минимума.
Назначим допуски, и предельные отклонения на размеры если допуски на зазор Y5составляют: верхнее +0,2; нижнее -0,3.
Определяем величину зазора Y5
/>
/>
Y5 – является замыкающим звеном. Зазор должен быть в пределах 5,2 мм до 4,7 мм. Поле допуска на размер 500 мкм
Таблица 4.1.
Аi ном, мм
I, мкм
IT9, мкм
Аi ммпринятое
Т3=12 →
1,08
43
/>
Р7=14 →
1,08
43
/>
П3=20 →
1,31
52
/>
П4=18 →
1,31
43
/>
Э2=55 →
1,86
74
/>
Ф7=3 →
0,55
25
/>
П2=5 ←
0,73
30
/>
Ш4=72 ←
1,86
74(128)
/>
Ф2=40 ← продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
15,9
160225
(250000)
Определяем среднее количество единиц допуска:
/> />
Определяем квалитет, данное количество единиц соответствует:
IT11=100 единицы
Допуски составляющих размеров находим в табл. 1.8 /1/ и записываем их в таблицу.
Так как />меньше допуска на размер замыкающего звена, то увеличим допуск на один из размеров — Ш4.
/>
Занесем принятые значения допусков в таблицу.
Назначим отклонения звеньев Т3, Р7, П3, Э2 в минус т.к. они являются охватываемыми, а для звеньев П2, Ф2, П4, Ф7, в плюс охватываемые. Допуск на замыкающее звено «плюс-минус» следовательно допуск на звено Ш4 рассчитаем.Рассчитаем середины полей допусков.
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Рассчитываем верхнее и нижнее отклонение звена Ш4:
/>
/>
Заносим полученные данные в таблицу.
Литература
1. Допуски и посадки: Справочник в 2-х ч./ Под ред. В.Д.Мягкова. – 5-е изд., перераб. и доп. — Л.: Машиностроение, 1978. – 544с.
2. Е.В.Перевозникова, М.П.Худяков. Метрология, стандартизация, сертификация. Учебное пособие. Часть 1 «Метрология». Северодвинск. Севмашвтуз, 2007. – 88 с.
3. Е.В.Перевозникова, М.П.Худяков. Метрология, стандартизация, сертификация. Учебное пособие. Часть 3 «Сертификация». Северодвинск. Севмашвтуз, 2007. – 100 с.
4. Перевозникова Е.В. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Метрология, сертификация и стандартизация» на тему «Точностные расчеты». Северодвинск: Севмашвтуз, 2004 – 46 с.