Курсовой проект - Расчет гладких цилиндрических соединений - файл n2.doc

приобрести
Курсовой проект - Расчет гладких цилиндрических соединений
скачать (353.4 kb.)
Доступные файлы (4):

n1.rar
n2.doc	525kb.	26.01.2008 15:15	скачать
n3.doc	96kb.	10.01.2008 17:52	скачать
n4.rar

n2.doc

1 2

1. Расчет гладких цилиндрических соединений с натягом.

Таблица 1 Данные:

D,мм	D₂,мм	l,мм	материал	f	Mкр,Нм	E,Нм
20	25	25	6-сталь45 7-сталь20Х	0,15	35	2,0610* ¹¹

Наименьший расчетный натяг:

(мкм),

где С1 и С2 – коэффициенты, определяемые по формулам (?₁ и ?₂ – коэффициенты Пуассона, для стали ?=0,3)

Поправка к расчетному натягу:
∆ = ∆_ш+∆_t+∆_ц+∆_уд;
∆_ш– учитывает смятие неровностей контактных поверхностей соединяемых деталей;

∆_ш=2К(Ra₁ +Ra₂) (мкм),

где Ra₁=0.8 (мкм); Ra₂=1.6 (мкм);

K=0,45 [1, ст. 14].

∆_ш=2 0,45(0.8+1,6) =2,16 (мкм);

∆_t–учитывает различие рабочей температуры и температуры сборки, а также различие коэффициентов линейного расширения материала деталей;

∆_t=(?₁(t_p₁–t)-?₂(t_p₂–t))*d = (11,5*(70-20)- 11,5*(50-20))*0,02 = 0,213 (мкм).

∆_уд-учитывает увеличение контактного давления у торцов охватывающей детали;

∆_уд=0,83 (мкм) [1, ст 16].

∆_ц =2 (мкм)[1, ст 14].

∆=2 + 0,213 +0,83 +2 =5,043 (мкм).

Наименьший функциональный натяг:

N_minF= N_min_расч+ ∆ = 8,00 + 5,043 = 13,043 ?13 (мкм).

По величине N_minF подбираем ближайшую посадку [[4] стр. 154].

Проверка на прочность при Nmax:

МПа

Допустимое давление на поверхности колеса:

МПа
Допустимое давление на поверхности втулки:

МПа

Запас прочности втулки:

;

запас прочности колеса:

.
Посадка обеспечивает необходимую прочность соединения.

0,048

0,035

Н7

0,021

Рисунок 1 Схема полей допусков

2. Расчет и выбор посадок подшипников качения.
Подшипник 6-205 посажен в разъемный корпус и на вращающийся сплошной вал с радиальной нагрузкой на опору, характер нагрузки – перегрузка до 150%; 6-205 - шариковый радиальный однорядный подшипник класса точности 6 средней серии и имеет следующие геометрические размеры:
D = 52 мм; d = 25 мм; B = 15 мм; r = 1,5
Подшипник испытывает местную нагрузку, наружное кольцо неподвижно, а внутреннее вращается.

По таблице 8 методического указания находим, что при спокойной нагрузке и умеренной вибрации, (нагрузка до 150%) и диаметре 52 мм может быть рекомендовано основное отклонение H поле допуска по седьмому квалитету точности – Н7.
Подбираем посадку внутреннего кольца подшипника на вал по интенсивности радиальной нагрузки P_Fr

:

P_Fr = Fr*k1*k2*k3/(B-2*r)

где F_r - радиальная нагрузка на опору, Н;

k1 - динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки, принимаем k1=1[9]

k2 - коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при пустотелом вале или тонкостенном корпусе, в данном случае k2=1[9];

k3 - коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузи между рядами роликов в двурядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными радиально-упорными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки на опору, в данном случае k3=1[9];

В - рабочая ширина посадочного места,

Интенсивность радиальной нагрузки:
Fr=2*Mкр/d =2*35/(0.025)=2800 (H)
P_Fr = 2800*1*1*1/(15 – 2*1,5) =233,3 (кН)

По таблице 9 [9] для диаметра внутреннего кольца подшипника ш25 при интенсивности радиальной нагрузки до 300кН принимаем основное отклонение вала для сопряжения с внутренним кольцом подшипника js, поле допуска по 6 квалитету точности –js6.
По ГОСТ 520-71 определяем предельные отклонения размеров посадочных диаметров внутреннего и наружного колец подшипника:

- для диаметра 25 мм класса точности 0 верхнее отклонение ES=0 (мкм), нижнее отклонение EI = -0,008 (мм);

- для диаметра 52 мм класса точности 0 верхнее отклонение es = 0 (мкм), нижнее отклонение ei = -0,011 (мм).

По ГОСТ 25347-82 [4] определяем предельные отклонения размеров посадочных поверхностей вала

и отверстия в корпусе:

- для диаметра вала 25 мм и поля допуска js6 верхнее отклонение es = +0,006 (мм), нижнее отклонение ei = -0,006 (мм);

-для отверстия в корпусе 52мм и поля допуска Н7 верхнее отклонение ES = +0,030 (мм), нижнее отклонение EI = 0 (мкм).

Определим наибольшие и наименьшие натяги в соединении внутреннего кольца подшипника с валом:

Nmin = ei – ES = 0,006 – 0 = 0,006 (мм).

Nmax = es – EI = 0,006 – (-0,008) =0,014 (мм).
Определим наибольший наименьший зазор в соединении наружного кольца подшипника:

Smin = EI – es = 0 – 0 = 0 (мм),

Smax = ES – ei = 0,030 - (-0,011) = 0,041 (мм)

Построим схему расположения полей допусков посадок 25 js6 и 52 Н7 (рис.2).

Рисунок 2 Схема расположения полей допусков подшипника

3. Расчет калибра
Номинальный размер Dн =20 мм.

Для контроля вала используют скобу.

Рабочие калибры называют предельными потому что их размеры соответствуют предельным размерам контролируемых деталей. Предельные калибры позволяют определить находятся ли действительные размеры детали в пределах допуска.. Рабочие калибры (проходной Р-ПР и непроходной Р-НЕ) предназначены для проверки изделия в процессе их изготовления. Исполнительные размеры (рабочий калибр) калибров для пробки (ГОСТ 14810-69 и ГОСТ 14748-69) определяют по формулам:

Контрольные калибры применяют для установления регулируемого калибра скоб и контроля нерегулируемых. Они являются непроходными и определяются по формулам (с ГОСТ 16775-93 по ГОСТ 16780-93):

Здесь D - номинальный размер изделия;

Dmin - наименьший предельный размер изделия;

Dmax - наибольший предельный размер изделия;

Н1 - допуск на изготовление калибров для вала;

Hp - допуск на изготовление контрольного калибра для скобы;

z1 - отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для вала относительно наименьшего предельного размера изделия;

y1 - допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия.

По ГОСТ 24853-81 выбираем Н1 = 4 (мкм), Hp = 1.5 (мкм), z1 = 3 (мкм), y1 = 3 (мкм).

Наименьший и наибольший предельные размеры изделия находим по формулам:

Dmin = Dн + ei = 20 + 0,035 = 20,035 (мм);

Dmax = Dн + es = 20 + 0,048 = 20,048 (мм);

Подставим числовые значения в формулы по расчету рабочего и контрольного калибров:

Рабочий калибр:

Контрольный калибр:

Исполнительные размеры скобы:

ПР = 20,032^+0,005 (мм)

ПРизн = 20,038 (мм)

НЕ = 20,046^+0,005 мм

К-ПР =20,044_-_0.002 мм

К-И = 20,052 _-_0.002 мм

К-НЕ = 20,036 _-_0.002 мм

Рисунок 3 Схема расположения полей допусков калибра для контроля деталей

4. Взаимозаменяемость и контроль резьбовых сопряжений
Данные:

Резьбовое соединение гайки и вала.. Резьба М18 Ч1,5
Данное сопряжение предназначено для соединения резьбового окончания вала 6 и гайки 2. резьбовое соединение предназначено для ограничения подвижности втулки, являющийся опорой вала 6, так как на вал 6 установлено зубчатое колесо, которое во время работы создает осевую нагрузку.
Цилиндрическая резьба характеризуется следующими основными параметрами: профилем, средним d2(D2), наружным d(D) и внутренним d1(D1) диаметрами, шагом Р, углом профиля ?, высотой исходного треугольника Н и др. Профиль и номинальные размеры диаметров, Р, ? и Н являются общими для наружной и внутренней резьбы.

По ГОСТ 9150-81 установим следующие параметры резьбы:
Таблица №3 Параметры резьбового соединения

d	d₁	d₂	Р	?	Н	Н/8	Н/6	Н/4
18	16,376	17,026	1,5	60	1,299	0,162	0,217	0,325

Рис.4 Резьба метрическая

Определим, к какой группе относится длина свинчивания резьбового соединения..

Различают малые S, нормальные N и большие L группы свинчивания резьбовых соединений. К нормальной (N) длине свинчивания относят длины свыше 2,24*Р*d ^0,2 до 6.7*Р*d ^0,2. Длины свинчивания, меньше нормальных, относят к группе S, а больше - к группе L. В данном случае длина свинчивания l>28мм, относиться группе больших L длин свинчивания.

По ГОСТ 16093-81 выбираем поля допусков наружной и внутренней резьбы, установленных в классах точности: точном, среднем и грубом. В данном случае класс точности - средний. Выбираем для внутренней резьбы поле допуска 6Н и поле допуска для наружной резьбы 6g.

Резьба М18
Шаг резьбы – мелкий.

По выбранному характеру резьбового соединения установим по ГОСТ 16093-81 предельные отклонения размеров и занесем их в таблицу №4:
Таблица №4 предельные отклонения размеров резьбового соединения (мм) [9]

диаметры	отклонения
диаметры	Наружная резьба	Внутренняя резьба
Наружный d	es = -0,032 ei = -0,268	ES= - EI = 0
Средний d₂	es = -0,032 ei = -0,172	ES = 0,190 EI = 0
Внутренний d₁	es = -0,032 ei = -	ES = 0,300 EI = 0

Нижнее отклонение внутреннего диаметра и верхнее отклонение наружного диаметра не нормируются. Нижние отклонения всех диаметров внутренней резьбы равны нулю.

Вычислим предельные значения диаметров наружной и внутренней резьбы.
Для наружной резьбы
dmax = d + es = 18,000 – 0,032 =17,968 (мм)

dmin = d + ei = 18,000 – 0.268 =17,732 (мм)

d2max = d2 + es = 17,026 – 0,032 =16,994 (мм)

d2min = d2 + ei = 17,026 - 0.172 = 16,854 (мм)

d1max = d1 + es = 16,376 - 0.032 =16,344 (мм)

d1min не назначаем
Для внутренней резьбы
Dmax не назначаем

Dmin = D + EI = 18,000 + 0 = 18,000 (мм)

D2max = D2 + ES = 17,026 + 0.190 = 17,216 (мм)

D2min = D2 + EI = 17,026 + 0 = 17,026 (мм)

D1max = D1 + ES = 16,376 + 0,300 = 16,676 (мм)

D1min = D1 + EI = 16,376 + 0 = 16,376 (мм)

Таблица №5 Предельные значения диаметров наружной и внутренней резьбы

Диаметры	обозначения	Численное значение
Диаметры	обозначения	Наружная резьба	Внутренняя резьба
Наружный	dmax dmin	17,968 17,732	- 18,000
Средний	d ₂max d ₂min	16,994 16,854	17,216 17,026
внутренний	d ₁max d ₁min	16,344 -	16,676 16,376

Выберем средства контроля резьбового соединения.
Резьбовые изделия контролируют с помощью предельных калибров (комплексный метод). В комплект для контроля цилиндрических резьб входят рабочие, проходные и непроходные

предельные калибры. Проходные предельные калибры должны свинчиваться с резьбовым изделием; они контролируют приведенный, средний и наружный (у гаек) или внутренний (у болтов) диаметры резьбы. Непроходные резьбовые калибры контролируют средний диаметр.

5. Взаимозаменяемость и контроль зубчатых передач

Данные:
а) Модуль m =1,5(мм);

Число зубьев z =26;

Средний делительный диаметр d = mz = 1,5*26 =39 (мм);

Диаметр окружности вершин dа = m*(z+2) = 1,5*(26+2) =42 (мм);

Диаметр окружности впадин df = m*(z-2,5) = 1,5*(26-2,5) =35,25 (мм);
б) Модуль m =2,0(мм);

Число зубьев z =28;

Средний делительный диаметр d = mz = 2,0*28 =56 (мм);

Диаметр окружности вершин dа = m*(z+2) = 2,0*(28+2) =60 (мм);

Диаметр окружности впадин df = m*(z-2,5) = 2,0*(28-2,5) =51 (мм);
Данная зубчатая передача представляет собой редуктор предназначенная для передачи крутящего момента.

Основные виды нагрузок, действующие на зубчатую передачу:

-зубчатая передача испытывает радиальную нагрузку потому, что зубчатое колесо испытывает нагрузку относительно вала;

- зубчатая передача испытывает переменную нагрузку потому, что зубчатое колесо испытывает различные вращения по направлению и скорости

- зубчатая передача испытывает динамическую нагрузку в зацеплении зубьев, вызванная погрешностями и деформациями зубьев.

Тепловой режим работы данной зубчатой передачи обычно принимают равным от 50 до70С.
По ГОСТ 1643-72 выберем степень точности зубчатого цилиндрического колеса 8 – степень по нормам кинематической точности, по нормам плавности работы и контакта зубьев, которая является одной из наиболее распространенных и предназначена для зубчатых колес общего машиностроения, не требующие особой точности.

Величину гарантированного бокового зазора характеризует вид сопряжения. Для рассматриваемого зубчатого зацепления назначаем нормальный зазор - В.

Таким образом, исходя из выбранной степени точности и бокового зазора, мы имеем 8-8-8-В, или 8-В

По ГОСТ 643-81 для степеней точности 8 назначим контролируемые параметры зубчатого колеса по нормам точности:

Таблица №6

нормы	Контролируемые параметры
Кинематической точности	Fvw- допуск на колебания длины общей нормали; F"i - допуск колебаний измерительного межосевого расстояния за один оборот зубчатого колеса; Fr-допуск на радиальное биение зубчатого венца
Плавности работы	f"i - допуск на колебания измерительного межосевого расстояния на одном зубе; fpb-предельные отклонения шага зацепления
Контакта зубьев	Суммарное пятно контакта
Бокового зазора	E"as - верхнее предельное отклонение измерительного межосевого расстояния; EWms - наименьшее отклонение средней длины общей нормали.

Значения контролируемых параметров взяты из ГОСТ 1643-81:
Нормы кинематической точности [5,стр.280]:

Fvw =0,030 (мм);

F"i = 0,070 (мм);

Fr= 0,050 (мм)
Нормы плавности работы [5,стр.283]:

f"i = 0,032 (мм);

fpb = ±0,022 (мм)

Нормы контакта зубьев:

По высоте не менее 30%;

По длине не менее 40%;
Нормы бокового зазора [[5],стр.289]:

E"as = 0,070 (мм);

EWms = 0,120 (мм).
Для контроля выбранных параметров зубчатого колеса предложены следующие средства:
Измерение и контроль зубчатых колес производится специальными и универсальными измерительными средствами.
Для контроля выбранных параметров зубчатого колеса предложены следующие средства:
Измерение и контроль зубчатых колес производится специальными и универсальными измерительными средствами:

-для измерения радиального биения зубчатого венца применяются биениемеры;

-для измерения профиля зуба – эвольвентомеры;

-для измерения толщины зубьев, смещения исходного контура и длины общей нормали – штангенциркули.

1 2