Метрология, стандартизация и сертификация

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

В МАШИНОСТРОЕНИИ

 

 

Учебно-методическое пособие

 

 

Для высших учебных заведений

 

Направления подготовки:151900–Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств

141100 – Энергомашиностроение

 

Специальности: 151001 – Технология машиностроения

140501 – Двигатели внутреннего сгорания

 

Цикл общепрофессиональных дисциплин

Квалификация: инженер

Форма обучения: очная, очно - заочная

 

 

Коломна, 2011

 

Составитель: кандидат технических наук, доцент Юдин В.Н.

Рецензент: кандидат технических наук, доцент Башкиров В.Н.

 

Учебно-методическое пособие Печатается в соответствии с

рассмотрено и утверждено решением учебно-методического

на заседании кафедры Совета Коломенского института

от «__» _______ 2011 г. (филиала) М Г О У

Протокол №_________ от «___»______, №______/ УМС

 

УДК: 621.9 (07)

 

Юдин В.Н. Метрология, стандартизация и сертификация

в машиностроении: Учебно - методическое пособие

для студентов машиностроительных специальностей ВУЗов.-

Коломна: Коломенский институт М Г О У, 2011. - 64 с.

 

В учебно-методическом пособии в кратком изложении рассмотрены вопросы, связанные с техническими основами, принципами и методами метрологии, стандартизации и сертификации в машиностроении с акцентированием материала на актуальных проблемах перехода отрасли к работе в условиях рыночной экономики. Даются также конкретные вспомогательные материалы для выполнения расчетно-графической работы по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» студентами, обучающимися по направлениям подготовки «Конструкторско– технологическое обеспечение автоматизированных машиностроительных производств» и «Энергомашиностроение».

 

 

©В.Н.Юдин

 

©Коломенский институт (филиал)

Московского государственного

открытого университета, 2011г.

Содержание

 

Введение _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4

 

Раздел I. Теоретические и методологические основы дисциплины_ _ 5

 

 

1.1. Качество продукции и взаимозаменяемость деталей машин.

Сущность стандартизации_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 5

1.2. Метрологическое обеспечение задач стандартизации _ _ _ _ 10

1.3. Сертификация. Ее сущность и основы_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 17

1.4. Экономическое обоснование стандартизации_ _ _ _ _ _ _ _ _ 21

 

 

Раздел II. Общие требования по выполнению расчетно-

графической работы_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 23

 

2.1. Содержание задания_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 23

2.2. Оформление работы_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 23

 

 

Раздел Ш. Методические указания по этапам работы _ _ _ _ _ _ _ _ 25

 

3.1. Анализ посадок гладких цилиндрических соединений _ _ _ 25

3.1.1. Пример расчета посадки с зазором_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 26

3.1.2. Пример расчета посадки с натягом _ _ _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ 28

3.1.3. Пример расчета посадки переходной _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 29

3.2. Расчет калибров_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _ _ _31

 

3.2.1. Пример расчета калибров_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 32

 

3.3. Расчет посадок для подшипников качения_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 37

 

3.3.1. Пример расчета посадок подшипника _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 38

 

3.4. Расчет размерной цепи _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ 42

3.4.1.Пример расчета размерной цепи _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ 43

 

 

3.5. Расчет шлицевых соединений _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 46

 

3.5.1. Пример расчета шлицевого соединения _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 47

 

3.6. Определение параметров резьбового соединения _ _ _ _ _ _ 48

 

3.6.1. Пример расчета резьбового соединения _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 48

 

 

Приложение_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 56

Список литературы_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 63

Введение

 

Современный уровень развития производительных сил, в частности, в области машиностроения, являющейся базовой отраслью для экономики любого цивилизованного государства и общества, обеспечивает при необходимом уровне себестоимости и продукции, объемов выпуска, ее конкурентоспособности на рынках сбыта высокую степень взаимозаменяемости деталей и узлов машин. Факторами, способствующими достижению указанных результатов и устанавливающими перспективу развития, в том числе и на уровне международного сотрудничества, являются такие как стандартизация сферы деятельности человека в производстве, сертификация продукции и услуг как система гарантирования их качества, а также метрология как наука об измерениях физических величин, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой (нормированной) точности. Поэтому знания в указанных областях жизненно необходимы современным специалистам производственной сферы, так как они определяют уровень их востребованности и эффективности на рынке труда.

В результате изучения дисциплины студент должен уяснить теоретические положения и методические подходы к построению стандартизации, сертификации и метрологии как стратегии постоянного повышения эффективности производства и качества продукции, научиться пользоваться справочной литературой, стандартами, приобрести практические навыки в производстве измерений деталей машин и оценке качества их изготовления. Расчетно-графическая работа выполняется с целью закрепления теоретических знаний и практических навыков при выполнении конкретных заданий по выбору, обоснованию, назначению, расчету и анализу допусков и посадок, квалитетов точности для узлов и деталей машин и расчету отдельных параметров средств контроля и измерений, а также по умению пользоваться технической литературой.

 

 

Раздел I. Теоретические и методологические основы дисциплины

Оформление работы

Весь материал работы оформляется в виде расчетно-пояснительной записки с эскизами и схемами на листах формата А4 (ГОСТ 2.301-68) с обязательным прочерчиванием рамки и основной надписи по ГОСТ 2.104-68 (форма 2 – для титульного листа, форма 2^а – для остальных листов).

 

 

Последовательность расположения материалов:

1 – титульный лист; 2 – содержание, включающее номера разделов с указанием номеров листов; 3 – введение; 4 – текст работы с комментариями по выполняемым расчетам, схемам и эскизам в рекомендованном порядке исполнения; 5 – общие выводы по работе;

6 – список используемой литературы; 7 – личная подпись студента и дата выполнения работы. Нумерация листов выполняется сквозной с включением в нее титульного листа. Изложение содержания расчетно-пояснительной записки должно быть четким и кратким. Сокращение слов в тексте не допускается, кроме установленных правилами орфографии и ГОСТ 2.316-68.

В тексте записки по каждому пункту задания следует давать краткие пояснения и в обязательном порядке указывать ссылку на литературу (в квадратных скобках). В список литературы включаются все использованные источники, которые следует располагать в порядке появления ссылок в тексте.

Расчетные формулы вначале записываются в общем виде, а затем в том же порядке в них подставляются численные значения величин соответствующей размерности, которая указывается только в окончательном результате и в сокращенном виде по ГОСТ 8.417-80.

В расчетах следует пользоваться международной системой единиц СИ, действующими стандартами и документами единой системы допусков и посадок ЕСДП.

Значения символов и числовых коэффициентов, входящих в формулу, расшифровываются непосредственно под формулой, каждый с новой строки, причем в той последовательности, в какой они приведены в формуле. Первая строка расшифровки должна начинаться со слова “где” без последующего двоеточия. Формулы нумеруются в пределах раздела (задания); номер проставляется с правой стороны листа в круглых скобках. Ссылка в тексте на номер формулы дается в круглых скобках.

Иллюстрации выполняются в карандаше с соблюдением требований стандартов ЕСКД, располагаются по тексту записки и нумеруются в пределах раздела; она должна иметь наименования и, при необходимости, поясняющие данные.

Цифровой материал записки оформляется в виде таблиц, нумеруемых в пределах раздела. На все таблицы должны быть

ссылки в тексте. Единицы физических величин должны быть указаны в соответствующих графах.

 

По завершению расчетов пронумерованные листы расчетно-пояснительной записки, схемы, эскизы брошюруются в общую обложку с титульным листом. Работа проверяется преподавателем, после чего студент исправляет ошибки и защищает работу на оценку.

 

Средний натяг

N_m = (N_max+N_min)/2 = (0,113+0,056)/2 = 0,0845мм.

 

Допуск посадки

T_N = N_max-N_min = 0,113-0,056 = 0,057 мм

или T_N = TD + Td = 0,035+0,022 = 0,057 мм.

5. По полученным данным строим схему расположения полей допусков соединения Æ90 (см. рис.3.1.2) и выполняем эскизы подетальные и в сборе.

 

3.1.3. Пример расчета посадки переходной

1. Условное обозначение соединения -Æ140 H7/j_s7

2. Данное сопряжение выполняется в системе отверстия (H – основное отклонение основного отверстия) по 7 квалитету для обеих деталей. По данным, изложенным в материале [1], определяем, что соединение выполняется по переходной посадке, т.к. поле допуска вала j_s7 относится к группе полей допусков, образующих переходные посадки.

3. Предельные отклонения размеров:

-отверстия Æ140 H7, ES = +40 мкм; EI = 0

-вала Æ140 j_s7, es = +20 мкм; ei= - 20 мкм.

Предельные размеры и допуски на изготовление:

-отверстия D_max= D+ES = 140+0,040 =140,040 мм

D_min= D + EI = 140 + 0 = 140,0 мм

TD = D_max-D_min = 140,040-140,0 = 0,040 мм

-вала d_max = d+es = 140+0,020 = 140,020 мм

d_min = d+ ei = 140+(-0,020) = 139,980 мм

Td = d_max-d_min = 140,020-139,980 = 0,040 мм.

 

 

 

 

4. Величины предельных зазоров и натягов

S_max = D_max - d_min = 140,040-139,980 = 0,060 мм

N_max = d_max - D_min = 140,020-140,0 = 0,020 мм.

Средний натяг N_c= e_c - E_c,

где e_c = (es + ei)/2 = (20+(-20))/2 = 0;

E_c = (E_S+E_C)/2 = (40+0)/2 = 20 мкм.

Отсюда Nc=0-20=-20 мкм, т.е. среднее значение натяга в данной переходной посадке (Nc=-20 мкм) соответствует среднему зазору Sc=+20 мкм, т.к. (-N)=(+S).

Допуск посадки

T_N(T_S) = N_max - N_min = N_max-(-S_max) = 0,020-(-0,060) = 0,080 мм

или T_N(T_S) = TD+Td = 0,040+0,040 = 0,080 мм.

5. По полученным данным строим схему расположения полей допусков соединения

 

(см. рис.3.1.3.) и выполняем эскизы подетальные и сборочный.

 

Расчет калибров

Для контроля изготовления деталей, входящих в рассчитанные выше соединения, необходимо произвести расчет гладких калибров – пробок (для контроля отверстий) и калибров – скоб (для контроля валов), для чего необходимо:

1) Установить предельные размеры и отклонения контролируемых деталей соединения;

2) По данным стандарта ГОСТ 24853-81 найти исходные данные для расчета исполнительных калибров; [2]

 

3) Произвести расчет исполнительных размеров проходной (ПР) и непроходной (НЕ) сторон калибров, проставляемых на рабочем

чертеже. Определяются также предельные размеры изношенных проходных (ПР) сторон калибров;

 

4) Вычислить исполнительные размеры контрольного калибра (К-ПР, К-НЕ), необходимого для контроля изготовления рабочего калибра-скобы, в том числе и его изношенной проходной стороны (К-И). Указать размеры контрольного калибра, проставляемые на чертеже;

5) Построить схему расположения полей допусков на изготовление калибра;

6) Вычертить эскизы калибров с простановкой исполнительных размеров и маркировки.

 

4.1. Пример расчета калибров

1. Калибры рассчитываются для соединения, выполненного по переходной посадке Æ140 H7/j_s7.

 

2. Расчет калибра-пробки ведется на основе базовых данных по от- верстию Æ140H7(^+0,040 ), у которого D_min=140,0мм; D_max=140,040 мм, (табл. П27, [2]), а именно:

H=8 мкм - допуск на изготовление калибра;

Z=6 мкм - отклонение середины поля допуска ПР стороны относительно D_min;

Y=4 мкм - допустимый уровень износа ПР калибра.

 

3. Предельные размеры калибра-пробки:

a) для проходной стороны

ПР_max = D_min+Z+(H/2) = 140,0+0,006+(0,008/2) =140,010 мм

ПP_min = D_min+Z-(H/2) = 140,0+0,006-(0,008/2) = 140,002 мм.

Исполнительные размеры: наибольший 140,010 мм;

наименьший 140,002 мм.

Размер, проставляемый на чертеже: ПР = 140,010_{-0,008 мм.}

 

 

б) для непроходной стороны

НE_max= D_max+(H/2) =140,040+(0,008/2) =140,044 мм

НE_min = D_max-(H/2) =140,040-(0,008/2) =140,036 мм.

 

Исполнительные размеры: наибольший 140,044 мм;

Наименьший 140,036 мм.

 

Размер, проставляемый на чертеже:НЕ =140,044_{-0,008 мм.}

 

в) предельный размер проходной стороны по износу

ПР_изн = D_min-Y =140,0-0,004 =139,996 мм.

 

4. Расчет калибра-скобы ведется на основе данных по валу

Æ140 j_s7 (), где d_max =140,020 мм, d_min =139,980 мм,

а именно: H₁=8 мкм; Z₁=6 мкм; Y₁=4 мкм. [2]

 

5. Предельные размеры калибра-скобы:

а) для проходной стороны

ПP_min = d_max-Z₁-(H₁/2) = 140,020-0,006-(0,008/2) = 140,010 мм

ПР_max = d_max-Z +(H₁/2) = 140,020-0,006+(0,008/2) = 140,018мм.

Исполнительные размеры: наибольший 140,018 мм;

Наименьший 140,010 мм.

 

Размер, проставляемый на чертеже:ПР = 140,010^{+0,008 мм.}

Проходной изношенный ПР_изн = d_max+Y₁ = 140,020+0,004 = 140,024 мм.

б) для непроходной стороны НE_min = d_min -(H₁/2) = 139,980-(0,008/2) = 139,976 мм

НE_max = d_min+(H₁/2) = 139,980+(0,008/2) = 139,984 мм.

Исполнительные размеры: наибольший 139,984 мм; наименьший 139,976 мм.

 

Размер, проставляемый на чертеже НЕ = 139,976^{+0,008 мм.}

 

 

6. Предельные размеры контрольного калибра для скобы определяются на базе вышеприведенных исходных данных, а также с учетом допуска на изготовление контрольного калибра

Hp = 3,5 мкм [2].

а) для проходной стороны

К - ПР_max = d_max-Z₁+(Hp/2) =

=140,020-0,006+(0,0035/2) = 140,014+0,00175 = 140,01575 мм

К-Пр_min =d_max-Z₁-(Hp/2) =140,020-0,006-(0,0035/2) =140,01225 мм.

Размер, проставляемый на чертеже:

К-ПР = 140,01575_{-0,00350 мм.}

б) проходной изношенный

К-ПР =d_max+Y₁+(Hp/2)=140,020+0,004+(0,0035/2)=140,02575 мм.

К-ПР =d_max+Y₁-(Hp/2)=140,020-0,004-(0,0035/2)=140,02225 мм.

Размер, проставляемый на чертеже:

К-ПР = 140,02575_{-0,00350 мм.}

в) для непроходной стороны

К-НE_max = d_min+(Hр/2) = 139,980+(0,0035/2) =139,98175 мм

К-НE_min = d_min-(Hр/2) = 139,980-(0,0035/2) =139,97825 мм.

Размер, проставляемый на чертеже:

К - НЕ = 139,98175_{-0,00350 мм.}

7. По полученным расчетным данным строим схему расположения полей допусков и эскизы рабочих калибров-пробок (рис. 3.2.1.) и калибров-скоб (рис. 3.2.2.).

 

 

 

3.3. Расчет посадок для подшипников качения

Для подшипника качения, работающего в опоре вала редуктора и имеющего конструктивные параметры и режим работы, определен- ные условиями задания (табл. П.3.1, П.3.2.) необходимо установить параметры сопряжения с деталями редуктора. Для этого требуется:

1) По материалам ГОСТ 3325-55, изложенным в технической литературе [2,3], определить вид нагружения наружнего и внутреннего колец подшипника и вычертить соответствующие схемы нагружения;

2) Для кольца, имеющего циркуляционное нагружение, рассчитать интенсивность нагрузки на посадочную поверхность. По полученным, а также исходным данным, определить квалитеты сопрягаемых деталей (вала и отверстия в корпусе редуктора) и назначить посадки для обоих колец подшипника;

3) Рассчитать предельные размеры посадочных поверхностей вала и отверстия в корпусе редуктора, а также обоих колец;

4) Рассчитать допуски размеров и посадок соответствующих поверхностей, определить зазоры или натяги в соединениях;

5) Вычертить эскизы полей допусков полученных сопряжений с нанесением основных характеристик;

6) Произвести проверку подшипника на наличие рабочего зазора; при необходимости произвести корректировку по посадке соответствующего кольца.

 

3.3.1. Пример расчета посадок подшипника

Определить посадку наружного и внутреннего колец подшипника в корпус и на вал редуктора при следующих исходных данных (см. рис. П.3.1):

 

 

-диаметр наружного кольца D=140 мм;

-диаметр внутреннего кольца d=80 мм;

-ширина подшипника B=26 мм;

-класс точности подшипника 0;

-радиальные реакции в опорах 40kH;

-характер нагрузки - умеренная вибрация.

 

1. В соответствии с условиями работы подшипника в качестве опоры вала в редукторе (рис. П 3.1.) определяем, что вращающееся вместе с валом внутреннее кольцо подшипника испытывает при постоянно направленной радиальной нагрузке R₁ циркуляционное нагружение (рис. 3.3.1a), а наружное кольцо, не вращающееся относительно радиальной нагрузки, испытывает местное нагружение (рис. 3.3.1б.).

2. Посадку внутреннего кольца определяем по интенсивности нагрузки, рассчитываемой по формуле:

p_R = R₁·k₁·k₂·k₃·(1/b),

где R₁= R₂=35 кН - радиальная нагрузка на опору;

k₁ - коэффициент характера нагрузки.

Для нагрузки с умеренными толчками и вибрацией принимаем

k₁ = 1,0 (табл. П39,[2])

k₂ - коэффициент характера конструкции. Для жесткого (неразъемного) корпуса редуктора и сплошного вала принимаем

k₂ = 1,0 (табл. П40,[2])

k₃-коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами в подшипниках. Для однорядных подшипников принимаем k₃ = 1,0 (табл. П40,[2])

 

 

 

b=B-2r - расчетная ширина подшипника, где r - радиус закругления кольца.

 

Принимаем, исходя из данных [3], r =1,5 мм. При отсутствии такой информации в справочной литературе можно принимать r = 0.

 

 

 

В соответствии с данными табл.4.92 [3] принимаем для внутреннего кольца подшипника посадку сопряжения с валом, выполненным по полю допуска m6.

Для наружного кольца, испытывающего местное нагружение при спокойной динамике, принимаем сопряжение с неразъемным корпусом, выполненным с полем допуска отверстия по H7. (табл. 4.89 [3])

3. Находим предельные отклонения и размеры:

а) вала Æ80 m6, где es = +30 мкм; ei = +11 мкм. (табл. 1.28[1])

Отсюда d_max = d+es = 80,0+0,030 = 80,030 мм;

d_min = d+ei = 80,0+0,011 = 80,011 мм;

Td = dmax –dmin = es-ei = 30-11=19 мкм = 0,019 мм.

б)отверстия в корпусе Æ140 H7, где ES=+40мкм, EI=0, табл.1.36[1]

D_max = D+ES = 140+0,040 = 140,040 мм;

D_min = D+EI = 140+0 = 140,0 мм;

TD = ES-EI= 40-0 = 40 мкм = 0,040 мм.

Находим предельные отклонения и размеры подшипника:

а) внутреннего кольца Æ80, класс точности 0, для которого

ES = 0, EI = -15 мкм. (табл.4.82 [3])

Отсюда D^п_max = D+ES = 80+0 = 80,0 мм

D^п_min = D+EI = 80+(-0,015) = 79,985 мм;

TD^п = D^п_max-D^п_min = ES - EI = 0-(-15) = 15 мкм = 0,015 мм.

 

б) наружного кольца Æ140 мм, класс точности - 0, для которого

es = 0; ei = -18 мкм (табл. 4.83 [3])

Отсюда d^п_max = d + es = 140+0 = 140,0 мм;

d^п_min = d + ei = 140+(-0,018) = 139,982 мм;

Td^п = d^п_max- d^­п_min = es - ei = 0-(-18)= 18 мкм = 0,018 мм.

4. Определяем параметры сопряжений:

а) внутреннее кольцо подшипника - вал

N_max = d_max-D­^п_min = 80,030-79,985 = 0,045 мм;

N_min = d_min - D^п_max = 80,011 - 80,0 = 0,011 мм;

T_N = N_max - N_min = 0,045 - 0,011 = 0,034 мм.

б) наружное кольцо подшипника - корпус

S_max = D_max-d^п_min = 140,040-139,982 = 0,058 мм;

S_min = D_min - d^п_max = 140,0 - 140,0 = 0 мм;

T_S = S_max- S_min = 0,058-0 = 0,058 мм.

5. По полученным данным строим схему расположения полей допусков деталей с основными характеристиками соединения (см. рис. 3.3.2.).

6. Определение посадочного (рабочего) зазора в подшипнике.

Радиальный посадочный зазор в подшипнике после его установки на вал, выполненный по полю допуска m6, определяется как

g_п=g_н^ср-Δd₁^max, где g_н^ср – средний начальный зазор в подшипнике;

Исходя из данных табл.П4.2. 2 или приложения IX [6], имеем

для однорядного радиального шарикового подшипника:

Отсюда.

 

 

- диаметральная деформация беговой дорожки внутреннего кольца после посадки.

где - эффективный натяг в посадке; 2

- максимальный натяг в посадке; d = 80 мм - номинальный диаметр внутреннего кольца;

- приведенный диаметр внутреннего кольца.

В нашем случае

 

а

 

Тогда радиальный посадочный зазор

 

Из полученных данных следует, что при выбранной посадке внутреннего кольца подшипника на вал, выполненный по полю допуска m6 (N_max=45мкм), радиальный зазор не сохраняется, а трансформируется в натяг, что недопустимо для нормальной работы подшипника. Поэтому необходим подбор другой посадки кольца на вал, например по j_s6, и проверка вновь получаемого рабочего зазора в подшипнике. Возможно также использование другого типа подшипника. В настоящем примере такой перерасчет не проводится, но является обязательным при выполнении РГР.

 

 

3.4. Расчет размерной цепи

В соответствии с заданным эскизом узла редуктора (рис. П.4.1.) и номинальными размерами его элементов (табл. П.4.1, П.4.2) выполнить проектный расчет размерной цепи методом полной взаимозаменяемости, для чего необходимо:

1) Определить все составляющие звенья размерной цепи во взаимосвязи с заданным исходным (замыкающим) звеном;

2) Построить схему размерной цепи с указанием номинальных размеров звеньев и определить характер составляющих звеньев (увеличивающие, уменьшающие);

3) По способу допусков одного квалитета определить средний квалитет составляющих звеньев размерной цепи;

 

 

4) С использованием принципа максимума-минимума по заданным предельным отклонениям исходного звена рассчитать допуски и предельные отклонения размеров составляющих звеньев;

5) Провести проверку полученного результата по уровню допуска на замыкающее звено как суммы допусков составляющих звеньев и сравнение его с заданным допуском. При необходимости произвести корректировку допусков составляющих звеньев и вновь произвести проверку;

6) По результатам выполненного расчета размерной цепи определить положение поля допуска замыкающего звена во взаимосвязи с таковым для исходного звена и вычертить соответствующую схему

расположения полей допусков ТА^исх и ТА^зам

 

3.4.1. Пример расчета размерной цепи

 

Решить размерную цепь узла редуктора, исходным (замыкающим) звеном которой является размер А_∆ = 10±1,5 мм, характеризующий положение торца зубчатого колеса относительно корпуса, а составляющие звенья имеют следующие номинальные размеры (см. рис.3.4.1).

 

 

А₁ А₂

 

 

А_D А₆ А₅ А₄ А₃

 

Рис. 3.4.1. Схема размерной цепи узла редуктора

 

где: А₁ = 275 мм - ширина внутренней полости корпуса;

А₂ = 1,5 мм - толщина уплотняющей прокладки;

А₃ = 25 мм - высота выступа крышки;

А₄ = 36,5 мм - ширина подшипника;

А₅ = 95 мм - длина распорной втулки;

А₆ = 110 мм - ширина ступицы зубчатого колеса;

А_∆ = 10 мм - зазор между ступицей и корпусом.

ES(A_∆) = +1,5 мм EI(A_∆) = -1,5 мм

 

1.На основании предлагаемой схемы размерной цепи можно сформировать следующие размерные связи между звеньями, влияющие на допуски размера замыкающего звена А_∆:

 

А_∆-А₆; А₆-А₅; А₅-А₄; А₄-А₃; А₃-А₂; А₂-А₁; А₁-А_∆.

 

Таким образом, для нормальной работы узла необходим опре- деленный зазор в размерной цепи, приведенный по схеме к левой стороне в виде размера А_D, который не допускает трения между корпусом и ступицей зубчатого колеса в редукторе при его работе

= (275 +1,5) – (25 +36,5 + 95 + 110) = 10 мм

 

В соответствии с изложенным определяем, что размеры А₁ и А₂ являются увеличивающими, а размеры А₃, А₄, А₅, А₆ - уменьшающими звеньями цепи, и наносим соответствующие стрелочные обозначения на схеме (рис. 3.4.1.)

 

2. Для решения размерной цепи используем способ допусков одного квалитета, исходя из аналитического выражения которого имеем

где а_ср- число единиц допуска (среднее), содержащееся в допуске каждого из звеньев размерной цепи;

TA_D = 3,0 мм = 3000 мкм – допуск исходного звена

- значение единицы допуска размера каждого составляющего звена в интервале со средним геометрическим размером D, выраженным в мм.

 

В соответствии с данными, изложенными в [4], где рекомендовано для значений размеров до 500 мм принимать рассчитанные значения i, получим для составляющих звеньев:

 

 

i₁ = 3,23 мкм; i₂ = 0,55 мкм; i₃ = 1,31мкм;

i₄ = 1,56 мкм; i₅ = 2,51 мкм; i₆ = 2,51 мкм;

 

Тогда

 

 

3. Исходя из полученной величины а_ср=257 ед. по табл. 1.8 [1] устанавливаем соответствие ее 13-му квалитету, по которому назначаем допуски на размеры составляющих звеньев, а именно:

 

A₁ = 275^+0,810мм; A₂ = 1,5^+0,140мм – как для увеличивающих звеньев, принимаемых для упрощения расчета за размеры основных отверстий;

 

A₃ = 25_-0,330мм; A₅ = 95_-0,540мм; A₆ = 110_-0,540мм­ - как для уменьшающих звеньев, принимаемых также для упрощения расчета за размеры основных валов.

 

Допуск на размер А₄ определяем исходя из допусков на изготовление подшипников по его ширине В (табл. 4.82. [1])

 

А₄ = 36,5 _{- 0,150} мм.

 

4. Полученные допуски на размеры составляющих звеньев должны удовлетворять выражению: TA_D ≥ åTA_i. В нашем случае имеем:

 

åTA_i = 0,81+0,14+0,33+0,15+0,54+0,54=2,510 мм.

 

Отсюда, при сравнении TA_D = 3,0 мм с STA_i = 2,510 мм можно заключить, что допуски на один из размеров, в частности

А₁ = 275 ^{+0,810 мм, можно увеличить до допуска по 14 квалитету, т.е. принять А}₁ =275 ^{+1,300 мм.}

 

Тогда при проверке допусков размерной цепи получим:

 

S TA_i = 1,300+0,140+0,330+0,150+0,540+0,540 = 3,0 мм;

 

т.е. S TA_i = TA_D = 3,0 мм.

 

5. Далее выполняем проверку соответствия положения (координат) поля допуска исходного звена А^исх его положению, полученному в результате расчета А^зам .

 

 

a) Верхнее предельное отклонение

 

b) Нижнее предельное отклонение

 

 

c) Координата Е_с середины поля допуска

 

Таким образом, полученные координаты поля допуска замыкающего звена не соответствуют исходным, но принимаются по результатам данного расчета размерной цепи в качестве базовых, а именно: =10^+3,0мм (схема полей допусков в данном примере не приводится, но в РГР выполняется обязательно).

 

 

Отсюда следует, что размерная цепь решена правильно, а узел редуктора будет работоспособен после сборки и в процессе эксплуатации.

 

Расчет шлицевых соединений

Исходя из данных задания (см. табл. П51, П52) необходимо рассчитать основные параметры шлицевого прямобочного соединения, для чего:

 

1) Обосновать способ центрирования и посадку шлицевого соединения. Дать стандартизованное условное обозначение узла в сборе и составляющих его элементов;

 

2) Рассчитать предельные отклонения центрирующего и нецентрирующих размеров (наружного и внутреннего диаметров, ширины впадин зубьев втулки и вала);

 

3) Построить схему расположения полей допусков на изготовление деталей;

 

4) Вычертить эскиз поперечного сечения шлицевого соединения в сборе и эскизы деталей с простановкой соответствующих размеров и отклонений.

 

3.5.1. Пример расчета шлицевого соединения

 

Определить характеристики шлицевого прямобочного соединения, имеющего номинальные размеры z´d´D=8´42´46 мм, центрирование по размеру D и посадки H7/e8 и D9/f8.

 

1. Указанное шлицевое соединение 8´42´46 относится,

в соответствии с ГОСТ 1139-80 (см. табл. 4.71 [2]),

к соединениям легкой серии, передающим небольшие крутящие моменты. Ширина зуба b принимается равной 8мм.

 

Условное обозначение соединения как для узла в сборе

 

D-8 ´ 42H12/a11 ´ 46H7/e8 ´ 8D9/f8

 

или как допускается в условных обозначениях,

 

D-8 ´ 42 ´ 46H7/e8 ´ 8D9/f8

 

При этом имеем для вала

 

D-8 ´ 42 ´ 46e8 ´ 8f8

 

и для втулки

 

D-8 ´ 42 ´ 46H7 ´ 8D9

 

2. Исходя из данных табл. П18, П19 [2], имеем следующие предельные отклонения размеров соединения, выполненного в системе отверстия:

для вала

 

D = 46e8 - центрирующий элемент (наружный диаметр);

 

es= -50мкм; ei= -89мкм; TD= 39мкм;

 

b = 8f8 - толщина зуба;

 

es= -13 мкм; ei= -35мкм; Tb= 22мкм;

 

d = 42a11 - нецентрирующий элемент (внутренний диаметр);

 

es= -320мкм; ei= -480мкм; Td= 160мкм.

 

 

для втулки

 

D = 46H7 - центрирующий элемент (наружный диаметр)

ES = +25мкм; EI = 0; TD = 25мкм;

b = 8D9 - ширина впадины

ES = +76мкм; EI = +40мкм; Tb = 36мкм;

d = 42H12 - нецентрирующий элемент (внутренний диаметр)

ES = +250мкм; EI = 0; Td = 250мкм.

3. По полученным данным строим схему расположения полей допусков элементов шлицевого соединения (см. рис. 3.5.1.) и вычерчиваем эскиз поперечного сечения (см. рис. 3.5.2.).

 

Гайка

+630

+335

 

 

0 0

-48 -48 -48

-298

-423

-443

 

 

Болт

 

 

Рис.3.6.2. Схема полей допусков резьбового соединения

 

 

5) Дать стандартное обозначение резьбы 2^х - заходной упорной с номинальным диаметром 30 мм и мелким шагом 3,0 мм, выполненной по посадке с зазором в системе отверстия при длине свинчивания 150 мм (группа L) и левым направлением резьбы.

 

Указанное обозначение определяем по материалам, изложенным в ГОСТ 10177-82, ГОСТ 25096-82 и табл. 11.6 и 11.7 [2], а также по материалам источника [4]. Оно имеет следующий вид:

 

S30´6(P3)LH - 8АZ/8h-150

 

Здесь S - обозначение резьбы упорной по ГОСТ 10177-82;

6(Р3) - ход 2- заходной резьбы с мелким шагом 3,0 мм;

LH - обозначение левого направления витков резьбы;

AZ – обозначение основного отклонения.

 

 

 

 

 

Приложение

 

Таблица П.1.1

Посадки сопряжений

 

Вариант	Последняя цифра номера зачетной книжки
Тип посадки
	H7	H7	H7	H8	H7	H8	H9	H11	F8	E9
e8	f7	g6	e8	h6	d9	d9	d11	h8	h9
	H7	H7	H7	P7	H7	H8	S7	T7	P7	P6
p6	r6	s6	h6	u7	u8	h6	h6	h6	h5
	H7	H7	H7	J7	K7	H8	H8	M6	K8