Промышленность производство

Точные расчеты

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/ отверстия Æ 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.=
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 SminF t=700С и определяем 1=700 по формуле

Из таблицы 8.4 /4/ для и угла охвата =1800 находим 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 деталей при 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/
,
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 (⊃3;NminF)
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 Y5 составляют 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 мм принятое

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 ←
1,56
62

Σ
11,34
446(500)

Определяем среднее количество единиц допуска
единиц.

Определяем квалитет, данное количество единиц соответствует
IT9=45 единиц
Допуски составляющих размеров находим в табл. 1.8 /1/ и записываем их в таблицу.
Сумма допусков составляющих звеньев получилась меньше допуска замыкающего звена. Чтобы уравнение удовлетворялось увеличим допуск одного из составляющих звеньев. Этим звеном будет – 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.

Заносим полученные данные в таблицу.
Размер замыкающего звена находится в пределах допуска указанного в условии задания. При необходимости можно увеличить допуски на все звенья, рассчитав цепь с помощью «теоретико-вероятностного» метода.
Произведем расчет размерной цепи теоретико-вероятностный методом, данный метод позволяет назначать менее жесткие допуски составляющих звеньев при том же допуске конечного звена.
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 4.2.

Аi ном мм
i мкм
i2
IT11 мкм
(IT)2
TAi мкм принято
Аi мм принятое

Т3=12 →
1,08
1,17
110
12100
110

Р7=14 →
1,08
1,17
110
12100
110

П3=20 →
1,31
1,72
130
16900
130

П4=18 →
1,31
1,72
110
12100
110

Э2=55 →
1,86
3,46
190
36100
190

Ф7=3 →
0,55
0,3
60
3600
60

П2=5 ←
0,73
0,53
75
5625
75

Ш4=72 ←
1,86
3,46
190
36100
355

Ф2=40 ←
1,56
2,43
160
25600
160

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.

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.

BestReferat

BestReferat

Точные расчеты