Методические указания по выполнению заданий курсовой работы

ЗАДАНИЕ 1

По заданным номинальным диаметрам и посадкам необходимо:

- начертить схемы расположения полей допусков, сопрягаемых по данным посадкам, показав номинальные диаметры сопряжения, допуски и предельные отклонения сопрягаемых деталей;

- рассчитать предельные размеры и допуски сопрягаемых деталей, а также основные характеристики сопряжений.

На схеме:

· показать номинальный диаметр сопряжения с его значением;

· записать условное обозначение полей допусков, предельные отклонения в микрометрах.

Изобразить графически предельные размеры и допуски отверстия и валов, а также основные характеристики сопряжения с их значениями, для чего необходимо рассчитать по предельным отклонениям:

· предельные размеры отверстия (D_max; D_min) и вала (d_max; d_min), допуски отверстия вала (TD; Td);

· основные характеристики сопряжения:

- для посадки с зазором - предельные и средние зазоры (S_max; S_min; S_m);

- для посадки с натягом – предельные и средний натяги (N_max; N_min; N_m);

- для переходной посадки - наибольший натяг и зазор (N_max; S_max).

Рассчитать по предельным зазорам, натягам допуск посадки (TN; TS; T(S,N)) с проверкой результата по значениям допусков отверстия и вала.

Пример выполнения задания

1.1 Æ150 - гладкое цилиндрическое соединение, номинальный размер – Ø150. Поле допуска вала – h11(основное), поле допуска отверстия – D11. Посадка выполнена в системе вала с зазором. Посадка не является предпочтительной в соответствии с [6, стр. 66].

По [6, стр.28] определяем допуск отверстия Ø150D11: T_D = 250 мкм и вала Ø150h11: T_d = 250 мкм.

Определим предельные отклонения

для отверстия: ES = + 395 мкм, EI = + 145 мкм [6, стр. 103];

для вала: es = 0 мкм, ei = - 250 мкм [6, стр. 95].

 

Рассчитаем предельные размеры и допуск отверстия Æ150D11 :

D _max = D + ES = 150 + 0,395 = 150,395 мм;

D _min = D + EI = 150 + 0,145 = 150,145 мм;

TD = D _max - D _min = ES – EI = 0,395 – 0,145 = 0,250 мм.

 

Рассчитаем предельные размеры и допуск вала Æ150h11 :

d_max = d + es = 150 + 0 = 150,000 мм;

d_min = d + ei = 150 + (-0,250) = 149,750 мм;

Td = d_max – d_min = es – ei = 0 – (-0,250) = 0,250 мм.

 

S _max = D _max - d_min = ES – ei = 0,395 – (-0,250) = 0,645 мм;

S _min = D _min - d_max = EI – es = 0,145 – 0 = 0,145 мм.

 

Допуск посадки:

ТS = S _max - S _min = 0,645 – 0,145 = 0,500 мм.

 

Проверка:

ТS = TD + Td = 0,250 + 0,250 = 0,500 мм.

 

Схема расположения полей допусков посадки Æ 150

приведена на рис.1.

 

 

 

 

Рисунок 1

1.2 Æ53 - гладкое цилиндрическое соединение, номинальный размер – Ø53. Поле допуска вала – h6(основное), поле допуска отверстия – Js7 Посадка переходная, в системе вала. Посадка является предпочтительной в соответствии с [6, стр. 66].

По [6, стр. 27] определяем допуск отверстия Ø53Js7: T_D = 30 мкм и вала Ø30h6: T_d = 19 мкм.

Определим предельные отклонения

для отверстия: ES = + 15 мкм, EI = - 15 мкм [6, стр. 106];

для вала: es = 0 мкм, ei = - 19 мкм [6, стр. 95].

 

Рассчитаем предельные размеры и допуск отверстия Æ53Js7 :

D _max = D + ES = 53 + 0,015 = 53,015 мм;

D _min = D + EI = 53 + (-0,015) = 52,985 мм;

TD = D _max - D _min = ES – EI = 0,015 – (-0,015) = 0,030 мм.

 

Рассчитаем предельные размеры и допуск вала Æ53h6 :

d_max = d + es = 53 + 0 = 53,000 мм;

d_min = d + ei = 53 + (-0,019) = 52,981 мм;

Td = d_max – d_min = es – ei = 0 – (-0,019) = 0,019 мм.

 

S _max = D _max - d_min = ES – ei = 0,015 – (-0,019) = 0,034 мм;

N_max = d_max - D _min = es - EI = 0 – (-0,015) = 0,015 мм.

 

 

Допуск посадки:

Т(S,N) = S _max + N_max = 0,034 + 0,015 = 0,049 мм.

 

Проверка:

ТS = TD + Td = 0,030 + 0,019 = 0,049 мм.

 

Схема расположения полей допусков посадки Æ53 приведена на рис. 2.

 

 

Рисунок 2

 

Установим вероятность появления зазоров и натягов в соединении

Æ53 . Технология процесса изготовления деталей устойчива, поэтому полагаем, что рассеивание размеров деталей подчиняется нормальному закону. Распределение натягов и зазоров в этом случае подчиняется также нормальному закону, а вероятности их получения определяются с помощью интегральной функции вероятности Ф(z).

 

Определим теоретические предельные и средний натяги в соединении:

N_max = es –EI = 0 - (- 15) = 15 мкм;

N_min = ei –ES = -19 – 15 = - 34 мкм.

 

N_с = (N_max + N_min)/2 = (15 + (-34)/2 = - 9,5 мкм.

 

 

Определим среднеквадратическое отклонение натяга (зазора):

.

 

Определим предел интегрирования (при N_i = 0):

.

 

По значению z = 1,61 определяем Ф(1,6) = 0,4452 (таблица 1, Приложение Г)

 

Находим вероятность натяга и зазора в соединении по формулам:

Р’_N = 0,5 + Ф(z), если z > 0,

Р’_N = 0,5 - Ф(z), если z < 0;

Р’_S= 0,5 - Ф(z), если z > 0,

Р’_S= 0,5 + Ф(z), если z < 0.

 

Р_N = 0,5 - Ф(z) = 0,5 - 0,4452 = 0,0548;

Р_S= 0,5 + Ф(z) = 0,5 + 0,4452 = 0,9452.

 

Cледовательно, при сборке примерно 94,52 % всех соединений будут с зазором и 5,48 % - с натягом.

 

Кривая распределения зазоров – натягов посадки Æ53 приведена на рис. 3.

 

 

 

Рисунок 3

 

1.3 Æ30 - гладкое цилиндрическое соединение, номинальный размер – Ø30. Поле допуска вала – p6, поле допуска отверстия – H7(основное). Посадка с натягом в системе отверстия. Посадка является предпочтительной в соответствии с [6, стр. 64].

По [6, стр. 27] определяем допуск отверстия Ø30Н7: T_D = 21 мкм и вала Ø30р6: T_d = 13мкм.

Определим предельные отклонения

для отверстия: ES = + 21 мкм, EI = 0 [6, стр. 69];

для вала: es = + 35 мкм, ei = + 22 мкм [6, стр. 82].

 

Рассчитаем предельные размеры и допуск отверстия Æ30H7 :

D _max = D + ES = 30 + 0,021 = 30,021 мм;

D _min = D + EI = 30 + 0 = 30,000 мм;

TD = D _max - D _min = ES – EI =0,021 – 0 = 0,021 мм.

 

Рассчитаем предельные размеры и допуск вала Æ30р6 :

d_max = d + es = 30 + 0,035 = 30,035 мм;

d_min = d + ei = 30 + 0,022 = 30,022 мм;

Td = d_max – d_min = es – ei = 0,035 – 0,022 = 0,0013 мм.

 

 

N_max = d_max - D _min = es - EI = 0,035 – 0 = 0,035 мм;

N_min = d_min - D _max = ei - ES = 0,022 – 0,021 = 0,001 мм.

 

Допуск посадки:

ТN = N_max - N_min = 0,035 – 0,001 = 0,034 мм.

 

Проверка:

ТN = TD + Td = 0,021 + 0,013 = 0,034 мм

Схема расположения полей допусков посадки Æ30

приведена на рис. 4.

 

 

Рисунок 4

ЗАДАНИЕ 2

Произвести анализ посадок радиального подшипника качения:

- начертить схемы посадок внутреннего кольца подшипника качения с валом и наружного кольца с отверстием;

- на схемах произвести графический анализ сопряжений, рассчитав и указав N_max, N_min, S_max, S_min;

- дать эскиз соединения, указав на нем посадки подшипника в корпус и на вал.

Пример выполнения задания

Произвести анализ посадок радиального подшипника качения

(d = 75 мм, D = 160 мм, класс точности 5), отверстие корпуса, сопрягаемое с подшипником - Æ160Js6; вал - Æ75k5.

Эскиз сопряжения подшипника с валом и корпусом приведен на

рис. 5.

2.1 Посадка подшипника в корпус - Æ .

Данная посадка рекомендуется ГОСТ 3325 – 85 для легкого режима работы при местном нагружении наружного кольца подшипника и применяется в быстроходных электродвигателях, бытовой технике.

 

S _max = D _max - d_min = ES – ei = 0,0125 – (-0,0130) = 0,0255 мм;

N_max = d_max - D _min = es - EI = 0 – (-0,0125) = 0,0125 мм;

T(S,N) = S _max + N_max = TD + Td = 0,0255 + 0,0125 = 0,025 + 0,013 = 0,038 мм.

 

Схема посадки подшипника в корпус приведена на рис. 6

 

2.2 Посадка подшипника на вал - Æ

Данная посадка рекомендуется ГОСТ 3325 – 85 для нормального режима работы при циркуляционном нагружении внутреннего кольца подшипника и применяется в сельхозмашинах, турбокомпрессорах, редукторах, коробках скоростей и т.д.

 

 

N_max = d_max - D _min = es - EI = 0,015 – (-0,009) = 0,024 мм;

N_min = d_min - D _max = ei - ES = 0,002 – 0 = 0,002 мм;

T(N) = N_max - N_min = TD + Td = 0,024 - 0,002 = 0,009 + 0,013 = 0,022 мм.

 

Схема посадки подшипника на вал приведена на рис. 7.

 

 

 

Рисунок 5– Эскиз сопряжения подшипника с валом и корпусом

 

Рисунок 6 – Схема посадки подшипника в корпус

 

 

Рисунок 7 – Схема посадки подшипника на вал

 

ЗАДАНИЕ 3

Для указанной в задании метрической резьбы:

- изобразить графически профиль наружной и внутренней резьб и показать на схеме основные параметры;

- рассчитать предельные размеры наружной и внутренней резьбы;

- изобразить расположение полей допусков наружной и внутренней резьбы.

Пример выполнения задания

Для метрической резьбы М180 - :

- изобразить графически профиль наружной и внутренней резьб, показав на схеме основные параметры;

- рассчитать предельные размеры наружной и внутренней резьб;

- изобразить расположение полей допусков наружной и внутренней резьбы.

 

Основные параметры метрической резьбы М180 - показаны на рис. 8.

 

По [1] определяем предельные отклонения и рассчитываем предельные размеры

 

а) для внутренней резьбы:

 

D _max, D _min не нормируются;

 

D_{2 max} = D₂ + ES_D2 = 176,103 + 0,630 =176,733 мм,

D_{2 min} = D₂ + EI_D2 = 176,103 + 0 = 176,103 мм;

 

D_{1 max} = D₁ + ES_D1 = 173,505 + 1,250 = 174,755 мм;

D_{1 min} = D₁ + EI_D1 = 173,505 + 0 = 173,505 мм;

 

б) для наружной резьбы:

 

d_max = d + es_d = 180,000 + (-0,080) = 179,920 мм;

d_min = d + ei_d = 180,000 + (-1,030) = 179,970 мм;

 

d_{2 max} = d₂ + es_d2 = 176,103 + (-0,080) = 176,023 мм;

d_{2 min} = d₂ + ei_d2 = 176,103 = (-0,555) = 175,548 мм.

 

d_{1 max},d_{1 min} не нормируются.

 

 

Схема расположения полей допусков резьбы приведена на рис. 9.

 

Значения предельных отклонений резьбы и предельных размеров

представлены в таблице 1

 

Таблица 1 Размеры в миллиметрах

Номинальные диаметры	Детали	Предельные отклонения	Предельные размеры
верхнее	нижнее	наибольший	наименьший
D (d) 180,000	гайка	-	-	не нормир.	не нормир.
болт	-0,080	-1,030	179,920	178,970
D2 (d2) 176,103	гайка	+0,630		176,733	176,103
болт	-0,080	-0,555	176,023	175,548
D1 (d1) 173,505	гайка	+1,250		174,755	173,505
болт	-	-	не нормир.	не нормир.

 

 

 

Рисунок 8

 

 

 

Рисунок 9 - Схема расположения полей допусков резьбового

соединения М180 -

 

ЗАДАНИЕ 4

По заданному номинальному размеру соединения, расчетным предельным зазорам или натягам и заданной системе посадки (система вала или система отверстия) подобрать ближайшую стандартную посадку по ЕСДП.

 

Пример выполнения задания

По заданному номинальному размеру соединения (Ø3), расчетным предельным зазорам (S_{p max} = 22 мкм; S_{p min} = 3 мкм) и системе, в которой сформировано посадка (система отверстия), определить квалитет точности сопрягаемых деталей и подобрать стандартную посадку. Вычертить в масштабе схему расположения полей допусков и указать на ней все размерные параметры.

 

Определим расчетный коэффициент точности посадки по формуле:

 

;

где Т_D = S_{p max} - S_{p min} = 22 – 3 = 19 мкм;

 

 

i – единица допуска, мкм. По [1] находим, что для Ø3 i = 0,6

 

 

При распределении числа единиц допуска посадки а _D между отверстием и валом возможны два варианта:

а) а _D = а _D + а _d = 16 + 16 = 32;

б) а _D = а _D + а _d = 25 + 7 = 32.

Вариант а) более предпочтителен, т.к. вал и отверстие выполнены по одному 7 квалитету точности.

Вариант б) не предпочтителен потому, что в соединении отверстие грубо обрабатывается по 8 квалитету, а вал точно обрабатывается по 5 квалитету, т.е. точность изготовления вала и отверстия отличается на 3 квалитета, что не рекомендовано ЕСДП.

 

Определим поля допусков и предельные отклонения деталей, входящих в соединение:

Для Ø3 по [1] находим, что Тd = TD = IT7 = 10 мкм.

По заданию посадка выполнена в системе отверстия, поэтому для отверстия ES = 10 мкм, EI = 0.

 

В общем случае для образования посадок с зазором используют следующие основные отклонения валов:

a, b, c, d, e, f, g, h.

 

Для искомой посадки должно выполняться условие:

es_расч = - S_{p min} = - 3 мкм.

Выбираем то поле допуска вала, у которого основное отклонение – верхнее отклонение es_табл максимально приближено к расчетному отклонению

es_расч = - 3 мкм.

 

По [2] находим es_табл = - 0 мкм, что соответствует основному отклонению «g». В результате получаем стандартную посадку Ø3 .

 

Схема расположения полей допусков выбранного соединения приведена на рис. 10

 

Сравним параметры расчетной и стандартной посадки и результаты представим в виде таблицы 2:

 

Таблица 2 Размеры микрометрах

Расчетные параметры	Стандартные параметры	Величина отклонения
Sp max = 22 Sp min = 3	Smax = 22 Smin = 2	+1

 

Рисунок 10

 

ЗАДАНИЕ 5

Пример выполнения задания

Для узла редуктора:

- составить схему размерной цепи;

- методом максимума-минимума по заданным предельным отклонениям замыкающего звена определить допуски и предельные отклонения составляющих звеньев.

А₁ = 50 мм, А₂ = 2 мм, А₃ = 30 мм, А₄ = 25 мм, А₅ = 2 мм,

Es (A ) = +194 мкм, Ei (A ) = 0 мкм

 

Данную задачу можно решать несколькими способами, но наибольшее распространение получил способ допусков одного квалитета. Это означает, что все составляющие звенья изготавливают по одному квалитету точности, который находят по числу единиц допуска а.

 

1. Схема размерной цепи:

 

 

 

 

2. Номинальный размер замыкающего звена определяем по формуле:

A = ,

где - сумма номинальных размеров увеличивающих звеньев, входящих в цепь, мм;

- сумма номинальных размеров уменьшающих звеньев, входящих в цепь, мм.

 

.

 

3. Допуск замыкающего звена:

 

Т A = Es(A ) - Ei (A ) = 194 – 0 = 194 мкм

 

4. Среднее число единиц допуска а находим по формуле:

 

,

 

где i – единица допуска, мкм, определяемая по [1]

 

,

 

согласно [1] найденному среднему числу единиц допуска подходит 9-й квалитет, для которого а = 40.

 

5. Назначаем допуски на составляющие звенья по 9-му квалитету:

ТА₁ = 62 мкм;

ТА₂ = 25 мкм;

ТА₃ = 52 мкм;

ТА₄ = 52 мкм;

ТА₅ = 25 мкм.

 

Проверяем правильность назначения допусков по формуле:

 

,

где - сумма допусков всех составляющих звеньев, мкм.

,

 

т.е. ,

 

отсюда возникает необходимость корректирования допусков составляющих звеньев. Назначаем допуск звена А₁ по 9 квалитету (ТА₁ = 62 мкм), звеньев А₂ и А₅ по 8 квалитету (ТА₂ = ТА₅= 14 мкм), звенев А₃ и А₄ по 9 квалитету (ТА₃ =ТА₄= 52 мкм).

 

6. Предельные отклонения на увеличивающие звенья назначаем как для основных отверстий: А₃= 30 мм, Es = +52 мкм, Ei = 0 мкм;

А₄ = 25 мм, Es = +52 мкм, Ei = 0 мкм,

а на уменьшающие – как для основных валов:

А₁ = 50 мм, Es = 0 мкм, Ei = -62 мкм;

А₂ = А₅ = 2 мм, Es = 0 мкм, Ei = -14 мкм,

7. Проверку правильности назначения предельных отклонений на составляющие звенья размерной цепи проводим по формулам:

 

;

 

0 = 0 – 0 = 0.

 

 

8. Результаты расчетов сведем в таблицу 3:

 

Таблица 3 Размеры в миллиметрах

Звено Аi	Размер Аi	Единица допуска i, мкм	Допуск ТАi, мкм	Квалитет ITq	Предельные отклонения, мкм
по расчету	после корректировки	Es (Ai)	Ei (Ai)
А1		1,6					-62
А2		0,6					-14
А3		1,3				+ 52
А4		1,3				+ 52
А5		0,6					-14
Итого:

 

 

ЗАДАНИЕ 6

Задание 6 – теоретическое, в соответствии с ним студенту необходимо рассмотреть вопрос, касающийся основ метрологии, стандартизации, сертификации. Излагать следует кратко, четко, по существу. Объем текста - не менее 3-х листов формата А4 шрифтом Times New Roman, размер шрифта – 14.

Пример выполнения задания