Федеральное агентство по образованию
Российской Федерации
Ульяновский Государственный Технический Университет
Кафедра «Технология машиностроения»
Дисциплина «Метрология, стандартизация и сертификация»

Пояснительная записка
к курсовой работе

Студент_______________________________ (Сиркели П.И.)
Факультет_____________________________ машиностроительный
Группа________________________________ АХд-31
Консультант___________________________ (Правиков Ю. М.)

Ульяновск 2010

АННОТАЦИЯ

курсовой работы по дисциплине «Метрологии, стандартизации и сертификации» студента машиностроительного факультета Сиркели П.И.
Пояснительная записка на 27 с., в том числе 12 рис., 6 листов чертежей.
Ульяновский государственный технический университет, 2010 г.
В курсовой работе назначены посадки: в соединении стакана и корпуса - посадка 48H7/js6, в соединении подшипника и стакана - 40H7/l0, в соединении подшипника и вала - посадка Ø25L0/k6. Выше указанные посадки выбраны методом аналогии. Выполнен чертеж стакана.
Выбрано средство измерения 48js6 вала – микрометр гладкий, ГОСТ 4381-87. Для заданных соединений рассчитана посадка с зазором Ø55H8/e8, назначены посадки подшипника на вал Ø60L5/k5 и Ø130Js6/l5 в корпус. Построена схема полей допусков метрической резьбы, имеющей посадку 5H6H/4jh и номинальный наружный диаметр Ø33 мм.
Для шлицевого соединения назначен метод центрирования по наружному диаметру и посадки, D-6×16H11×20H7/n6×4D9/h8.
Для шпоночного соединения назначены посадки шпонки в паз вала 22H9/h9, в паз втулки 22D10/h9.

СОДЕРЖАНИЕ:

1. РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДОК ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ…………………………………………………………………6
1.1. Выбор посадок методом аналогии…………………………………….. …...6
1.2. Расчет и выбор посадки с зазором…………………………........................10
1.3. Расчет и выбор посадок подшипника качения…..………………………..13

2. ВЫБОР СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ…….....................17

3. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ РАЗМЕРОВ, ФОРМЫ, РАСПОЛОЖЕНИЯ И ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ………19 3.1. Определение требований к точности размеров, формы, расположения и шероховатости поверхностей …………………………………………………...19 3.2. Построение графика изменения зависимого допуска…………………...20

4. ВЫБОР ДОПУСКОВ И ПОСАДОК СЛОЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ….21
4.1. Выбор посадок для шпоночного соединения……………………………..21
4.2. Выбор метода центрирования и посадки для шлицевого соединения…..23
4.3. Построение схемы полей допусков резьбы……………………………….26
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………27

Введение

Необходимым условием обеспечения и повышения эффективности машиностроения при современном уровне развития науки и техники является взаимозаменяемость изделий. При этом на принципах взаимозаменяемости основано не только производство (проектирование и изготовление) машин, но и их эксплуатация и ремонт.
Взаимозаменяемость изделий обеспечивается комплексом мероприятий, важнейшим из которых является стандартизация. Главной задачей стандартизации является создание системы нормативно-технической документации, устанавливающей требования к качеству изделий, и обязательной к исполнению на соответствующих стандартам уровнях.
Другим важнейшим условием обеспечения взаимозаменяемости изделий является комплекс мероприятий, направленных на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерения, т. е. метрологическое обеспечение производства и ремонта машин. Основанное на практическом использовании положений метрологии (науки об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и требуемой точности) метрологическое обеспечение производства – одна из основных предпосылок достижения требуемого качества изделий.
В данной курсовой работе рассматриваются вопросы взаимозаменяемости, стандартизации и нормирования точности различных соединений, а также выбор средств измерения и контроля.

1. Расчет и выбор посадок гладких цилиндрических соединений
1.1. Выбор посадок методом аналогии

Соединение стакана 2 и корпуса 10
В соединении стакана 2 с корпусом 10 требуется высокая степень центрирования. Присутствует дополнительное крепление. Назначаем переходную посадку в системе отверстия 48H7/js6 (см. рис. 1).

Рис. 1. Схема полей допусков посадки 48H7/js6

Назначаем численные значения предельных отклонений на отверстие 48H7: верхнее предельное отклонение ES = +0.025 мм, нижнее предельное отклонение EI = 0 мм, на вал 48js6: верхнее предельное отклонение es = +0.008 мм, нижнее предельное отклонение ei = -0.008 мм.
Рассчитываем предельные размеры для отверстия и вала, максимальный и минимальный зазор соединения 48H7/js6.
Предельные размеры и поле допуска отверстия:
Dmax=D+ES=48+0.025=48.025 мм,
Dmin=D+EI=48-0=48 мм,
TD=Dmax-Dmin=48.025-48 =0.025 мм.
Предельные размеры и поле допуска вала:
dmax=d+es=48+0.008=48.008 мм,
dmin=D+ei=48-0.008=47.992 мм,
Td=dmax-dmin=48.008-47.992=0.016 мм.
Максимальный зазор:
Smax = Dmax – dmin = 48.025 – 47.992 = 0.033 мм.
Минимальный зазор:
Nmax =dmax – Dmin = 48.008 – 48 = 0.008 мм.
Допуск посадки:
T(S,N) = Smax + Nmax = TD + Td = 0.033 + 0.008 = 0.025 + 0.016 = 0.041 мм.
Наиболее вероятный размер отверстия при нормальном законе распределения размеров отверстия равен среднему размеру Dm:
Dвер = Dm = ( Dmax + Dmin)/2 = (48.025 + 48)/2 = 48.0125 мм.
Наиболее вероятный размер вала при нормальном законе распределения размеров отверстия равен среднему размеру dm:
dвер = dm = ( dmax + dmin)/2 = (48.008 + 47.992)/2 = 48.0 мм.
Так как Dвер > dвер , посадка 48H7/js6 является посадкой с преимущественным зазором Sвер:
Sвер = Dвер – dвер = 48.0125 – 48.0 = 0.0125 мм.

Соединение подшипника 3 и стакана 2
Наружное кольцо подшипника 3 установлено в стакан 2, и испытывает местное нагружение. Для устранения заклинивания тел качения и обеспечить равномерный износ дорожки качения кольца при его проворачивании под действием вибрации, назначаем посадку с зазором в системе вала 40H7/l0 (см. рис. 2).

Рис. 2. Схема полей допусков посадки 40H7/l0
Рассчитываем предельные размеры для отверстия и вала, максимальный и минимальный зазор соединения 40H7/l0.
Численные значения предельных отклонений: ES=+0.025 мм; EI=0 мм; es=+0 мм; ei=-0.011 мм.
Предельные размеры и поле допуска отверстия:
Dmax=D+ES=40+0.025=40.025 мм,
Dmin=D+EI=40+0=40.0 мм,
TD=Dmax-Dmin=40.025-40=0.025 мм.

Предельные размеры и поле допуска вала:
dmax=d+es=40+0.0=40.0 мм,
dmin=D+ei=40-0.011=39.989 мм,
Td=dmax-dmin=40.0-39.989=0.011 мм.
Максимальный зазор:
Smax = Dmax – dmin = 40.025 – 40.989 = 0.036 мм.
Минимальный зазор:
Smin = Dmin – dmax = 40.0 – 40.0 = 0.0 мм.
Допуск посадки:
T(N) = Smax - Smin = TD + Td = 0.036 – 0.0 = 0.025 + 0.011 = 0.036 мм.
Наиболее вероятный размер отверстия при нормальном законе распределения размеров отверстия равен среднему размеру Dm:
Dвер = Dm = ( Dmax + Dmin)/2 = (40.025 + 40.0)/2 = 40.0125 мм.
Наиболее вероятный размер вала при нормальном законе распределения размеров отверстия равен среднему размеру dm:
dвер = dm = ( dmax + dmin)/2 = (40.0 + 39.989)/2 = 39.9945 мм.
Посадка 40H7/l0 является посадкой с гарантированным зазором Sвер:
Sвер = Dвер – dвер = 40.0125 – 39.9945 = 0.019 мм.
Соединение подшипника 3 и вала 5
Внутреннее кольцо подшипника 3 установлено на вал 5 и испытывает циркуляционное нагружение. Для исключения обкатки и проскальзывания кольца относительно вала назначаем посадку с натягом в системе отверстия 25L0/k6

Рис 3. Схема полей допусков посадки Ø25L0/k6
Рассчитываем предельные размеры для отверстия и вала, максимальный и минимальный зазор соединения Ø25L0/k6.
Численные значения предельных отклонений:
ES=+0.0 мм; EI=-0.010 мм; es=+0.015 мм; ei=+0.002 мм.
Предельные размеры и поле допуска отверстия:
Dmax=D+ES=25+0.0=25.0 мм,
Dmin=D+EI=25-0.010=24.990 мм,
TD=Dmax-Dmin=25.0-24.990=0.010 мм.
Предельные размеры и поле допуска вала:
dmax=d+es=25+0.015=25.015 мм,
dmin=D+ei=25+0.002=25.002 мм,
Td=dmax-dmin=25.0.15-25.002=0.013 мм.
Максимальный натяг:
Nmax = dmax – Dmin = 25.015 – 24.990 = 0.025 мм.
Минимальный натяг:
Nmin = dmin – Dmax = 25.002 – 25.0 = 0.002 мм.

Допуск посадки:
T(S) = Nmax - Nmin = TD + Td = 0.025 -0.002 = 0.010 + 0.013 = 0.013 мм.
Наиболее вероятный размер отверстия при нормальном законе распределения размеров отверстия равен среднему размеру Dm:
Dвер = Dm = ( Dmax + Dmin)/2 = (25.0 + 24.990)/2 = 24.995 мм.
Наиболее вероятный размер вала при нормальном законе распределения размеров отверстия равен среднему размеру dm:
dвер = dm = ( dmax + dmin)/2 = (25.015 + 25.002)/2 = 25.0085 мм.
Так как Dвер < dвер , посадка 25L0/k6 является посадкой с гарантированным зазором Sвер:
Nвер = dвер - Dвер = 25.0085 – 24.995 = 0.0135 мм.

1.2. Расчет и выбор посадки с зазором

Целью расчета является определение величины зазора и выбора посадки в соединении цапфы и вкладыша гидродинамического подшипника скольжения, обеспечивающих надежное жидкостное трение в заданных условиях работы.
Размер цапфы, мм
Материал Шероховатость
Rz, мкм
Нагр.
R, КН

Част.вращен
n, мин-1

Темпер.раб.
подшип.
t C

Марка
масла

d l цапфы вклад. цапфы вклад.

55
50 Чугун
СЧ-32 Бронза
БрАЖ9-4
3,2
6,3
1,4
2400
80-90
М-12

Величина среднего давления:

p = 106 R/(d l) = 106 1,4 103 /(55 50)= 5,1 105 Па

Угловая скорость:

ω = π n/30 = 3,14 2400/30 = 251.2 рад/с

Оптимальное значение диаметрального зазора:

= мм

(μ1 = 14 10-3 Па с, μ2 = 19 10-3 Па с, l/d = 0,909, m1 = 0,696, m2 =0,71)

Толщина масляного слоя при котором обеспечивается жидкостное трение:
кж.т = 2
hж.т. = кж.т (Rzd+RzD+∆ ) 10-3 = 2 (3,2+6.3+2) 10-3 = 0,023 мм

Предельные значения диаметральных зазоров:

Функциональные зазоры:
S Fmin = Smin-∆t = 0,057-0,00385 = 0,054 мм

SFmax = Smax-∆t-∆изн = 0,375-0,00385-0,019 = 0,352 мм

∆t = d (άD*∆tD- άd*∆td) = 60*(17*10-6*10-10*10-6*10) = 0,00385 мм

∆tD = ∆td = 90-80 = 10°C

∆изн = 2 ( Rzd+RzD) 10-3 = 2 (3,2+6,3) 10-3 = 0,019 мм
Из таблицы выбираем посадку с зазором для которой выполняются следующие условия:
STmin> = SFmin; STmax< = SFmax
Это посадка Ø55 , STmin = 0,060 мм, STmax = 0,152 мм
Средний зазор: STm = 0,106 мм
Запас на износ подшипника:
TU = SFmax- STmax = 0,352-0,152 = 0,200 мм
Проверка условия устойчивой работы подшипника:
ψ – относительный зазор;
СR1 – коэффициент нагруженности подшипника;

0,025>0,023(hmin1>hж.т.); 0,0399>0,023(hmin2>hж.т.);
Выбранная посадка Ø55 (Рис.4.) обеспечивает жидкостное трение в подшипнике скольжения при заданных условиях его эксплуатации.
Запас на износ цапфы T Ud и вкладыша TUD:
T Ud = TUD = TU/2 = 0,1 мм

Рис.4. Схема полей допусков посадки Ø55

1.3. Расчет посадок подшипника качения

Исходные данные для расчета и выбора посадок в корпус и на вал подшипника качения с диаметром отверстия внутреннего кольца d, диаметром наружной поверхности наружного кольца D и шириной внутреннего кольца В приведены в табл. 2.

2. Исходные данные к заданию
«Расчет и выбор посадок подшипников качения»
№
ва-ри-ан-
та №
под-шипника Размеры колец подшипника, мм Воспринимаемая подшипником нагрузка Грузоподъемность подшипника Назначение подшипника
d D B Fr Fa динамическая Cr статическая Cor

18
5-2312
60
130
31
6
-
100
77.2 Опора
вала редуктора

Определим вид нагружения внутреннего и наружного колец подшипника.
Так как вал вращается, а следовательно, и внутреннее кольцо подшипника, при этом нагрузка, действующая на подшипниковый узел, постоянна по величине и направлению, наружное кольцо подшипника будет испытывает местное нагружение, а внутреннее – циркуляционное.
Определим интенсивность нагружения подшипникового узла , для чего по зависимости определим динамическую эквивалентную нагрузку . Так как внутреннее кольцо подшипника вращается, а осевая нагрузка ; V=1; ; :
.
Динамическая грузоподъёмность подшипника 5-2312 . Тогда
.
Определим режим работы подшипникового узла. При режим работы – легкий.
Выбираем посадку подшипника на вал. При циркуляционном нагружении внутреннего кольца подшипника с диаметром d=60 мм и легком режиме работы – это посадка Ø60 .
Предельные размеры отверстия подшипника:
Dmax = 60.0 + 0.0 = 60.0 мм;
Dmin = 60.0 – 0.009 = 59.991 мм.
Допуск отверстия подшипника:
TD = Dmax – Dmin = 60.0 – 59.991 = 0.009 мм.
Предельные размеры вала:
dmax = 60.0 + 0.015 = 60.015 мм;
dmin = 60.0 + 0.002 = 60.002 мм.
Допуск вала:
Td = dmax – dmin = 60.015 – 60.002 = 0.013 мм.
Максимальный натяг:
Nmax = dmax – Dmin = 60.015 – 59.991 = 0.024 мм.
Минимальный натяг:
Nmin = dmin – Dmax = 60.002 – 60.0 = 0.002 мм.
Допуск посадки:
T( N) = Nmax - Nmin = TD + Td = 0.024 + 0.002 = 0.009 + 0.013 = 0.022 мм.
Наиболее вероятный размер отверстия при нормальном законе распределения размеров отверстий равен среднему размеру Dm:
Dвер = Dm = (Dmax + Dmin) / 2 = (60.0 + 59.991) / 2 = 59.9955 мм.
Наиболее вероятный размер вала при нормальном законе распределения размеров вала равен среднему размеру dm:
dвер = dm = (dmax + dmin) / 2 = (60.015 + 60.002) / 2 = 60.0085 мм.
Так как Dвер < dвер, посадка 60L5/k5 является посадкой с гарантированным натягом Nвер:
Nвер = dвер – Dвер = 60.0085 – 59.9955 = 0.013 мм.

Выбираем посадку подшипника в корпус. При местном нагружении наружного кольца подшипника и легком режиме работы – это посадка Ø130 .
Предельные размеры отверстия корпуса:
Dmax = 130.0 + 0.0125 = 130.0125 мм;
Dmin = 130.0 – 0.0125 = 129.9875 мм.
Допуск отверстия подшипника:
TD = Dmax – Dmin = 130.0125 – 129.9875 = 0.025 мм.
Предельные размеры подшипника:
dmax = 130.0 + 0.0 = 130.0 мм;
dmin = 130.0 – 0.011 = 129.989 мм.
Допуск вала:
Td = dmax – dmin = 130.0 – 129.989 = 0.011 мм.
Максимальный зазор:
Smax = Dmax – dmin = 130.0125 – 129.989 = 0.0235 мм.
Максимальный натяг:
Nmax = dmax– Dmin = 130.0 – 129.9875 = 0.0125 мм.
Допуск посадки:
T(S, N) = Smax + Nmax = TD + Td = 0.0235 + 0.0125 = 0.025 + 0.011 = 0.036 мм.
Наиболее вероятный размер отверстия при нормальном законе распределения размеров отверстий равен среднему размеру Dm:
Dвер = Dm = (Dmax + Dmin) / 2 = (130.0125 + 129.9875) / 2 = 130.0 мм.
Наиболее вероятный размер вала при нормальном законе распределения размеров вала равен среднему размеру dm:
dвер = dm = (dmax + dmin) / 2 = (130.0 + 129.989) / 2 = 129.9945 мм.
Так как Dвер > dвер, посадка 130Js6/l5 является посадкой с вероятным зазором Sвер:
Sвер = Dвер – dвер = 130.0 – 129.9955 = 0.0045 мм.
Строим схему полей допусков посадок подшипника на вал и в корпус (рис. 5).

Рис. 5. Схема полей допусков посадок подшипника на вал и в корпус

Устанавливаем требования к точности поверхностей вала и отверстия корпуса, сопрягаемых с подшипником.
Точность размеров этих поверхностей определена назначенными посадками: вал – Ø60 , отверстие – Ø130 .
Точность взаимного расположения поверхностей вала и корпуса характеризуют допуски торцового биения заплечиков относительно базовых осей: для вала – 0,008 мм, для корпуса – 0,018 мм.
Точность формы цилиндрических поверхностей вала и корпуса определяют допуски круглости и профиля продольного сечения: для вала – 0,002 мм, для отверстия – 0,004 мм.
Шероховатость : для вала – 0,4; для отверстия корпуса – 1,8; для опорных торцовых заплечиков – 0,8.
Показываем вышеперечисленные требования на чертеже (рис. 6).

Рис. 6. Требования к точности поверхностей вала и отверстия корпуса

2. Выбор средств измерения и контроля
Необходимо выбрать универсальное измерительное средство для измерения наружного диаметра шкива 48js6( ) (позиция 2,см. рабочий чертеж на листе №3 графической части работы). Данная гладкая цилиндрическая поверхность имеет допуск на размер JT=16 мкм. Определяем предельно-допустимую погрешность, она составила =5 мкм. Выбираем такой измерительный инструмент, погрешность измерения которого не превышает допустимую для данного диаметра и диапазон измерения которого больше или равен измеряемому размеру. Необходимыми условиями являются:
-диапазон измерений СИ должен быть больше измеряемого размера,
-диапазон показаний СИ должен быть больше допуска измеряемого размера,
-предельная погрешность измерения с помощью выбранного СИ должна быть меньше допускаемой погрешности измерения δ.
Этим условиям соответствует микрометр гладкий (МК) с величиной отсчета 0,01 мм при настройке на нуль по установочной мере МК. Метрологическая характеристика прибора приведена в таблице 3.

Метрологическая характеристика микрометра
Наименование
СИ, ГОСТ Диапазон измерения, мм Диапазон показаний, мм Цена деления, мм Предельная погрешность, мм
Микрометр гладкий, ГОСТ 4381-87
25-50
25
0,01
0,002
Условие измерения
Вариант использования Вид контакта Участок шкалы, используемый для отсчета Способ настройки Температурный режим

Закреплен на стойке
Линейный
Вся шкала По установочной
мере
5
Диапазон измерения микрометра позволяет измерить размер 50 мм; предельная погрешность измерения микрометром при принятых условиях измерения меньше допускаемой: 0.002 < 0.005 (мм).
Устанавливаем приемочные границы, совпадающие с предельными размерами вала. В этом случае вероятно, что m деталей будут неправильно приняты, а n – неправильно отбракованы (рис.7,а).
Для измерения отверстия 6-го квалитета рекомендуется принимать относительную погрешность Амет(σ) = 0.16Т. Тогда m = (5 – 5.4) %, а n = (7.8 – 8.25) % в зависимости от закона распределения погрешности измерения (см. табл. 19) При этом возможный выход за границы поля допуска размеров неправильно принятых деталей

с = 0.25Т = 0.25 • 0.016 = 0.004 мм.

Таблица 2
Результаты разбраковки деталей
Допуск Т, мм 0.016
Вероятный процент неправильно принятых деталей m 5 – 5.4
Вероятный процент неправильно забракованных деталей n 7.8 – 8.25
Вероятный выход за границы допуска у неправильно принятых деталей с, мм 0.004
Устанавливаем приемочные границы, смещенные относительно предельных размеров (рис.7,б). Так как при Амет(σ) = 0.16Т с = 0.004 > δ/2 = 0.0025 мм, принимаем
0.0025 мм.
Тогда производный допуск Тпр
0.016 – 2 • 0.0025 = 0.011 мм.

Рис.7. Расположение приемочных границ: а – без назначения производственного допуска; б – производственный допуск определен в зависимости от параметра разбраковки с
3. Нормирование точности размеров, формы, расположения и шероховатости поверхностей
3.1. Определение требований к точности размеров, формы, расположения и шероховатости поверхностей на рабочем чертеже детали 10
Назначить требования к точности формы, взаимного расположения и шероховатости поверхностей стакана (позиция 2 на чертеже узла, см. лист №3 графической части).
Так как в стакан устанавливается подшипник качения, то поле допуска выбирают в соответствии с посадкой подшипника. Наружнее кольцо подшипника установлены по посадке Ø40H7/l0, следовательно, поле допуска отверстия по ГОСТ 25347-83 Ø40H7 . Стакан устанавливается в корпус по посадке Ø48H7/js6, следовательно, поле допуска вала Ø48js6(±0.008).
Неуказанные предельные отклонения остальных размеров назначаем по среднему классу точности в соответствии с ГОСТ 25670-83 и указывают общей записью в технических требованиях чертежа: общие допуски по ГОСТ-–30893 тК.
Для удобства сборки сделаем две фаски 1х45. Так же назначим шероховатость для ответственных поверхностей: Ra=0,8 мкм и Ra=1,6 мкм, для всех остальных поверхностей Ra=6,3 мкм.

3.2. Построение графика изменения зависимого допуска
Задан зависимый допуск симметричности отверстий 8H7(+0,015) детали.
ТМ = Тmin + Тдоп,
где Тmin – минимальное значение допуска, указываемое на чертеже,
Тдоп – дополнительное значение допуска, зависящее от действительных размеров рассматриваемых элементов детали.
Тmin = 0,01 мм;
Тдоп min = Dдейств – Dmin;
Dдейств = Dmin = 8.0 мм,
Tдоп min = 0 мм;
TМ min = T min+ Tдоп min = 0.01 + 0 = 0.01 мм.
Тдоп max = Dmax - Dдейств;
Dmax=8.015 мм;
Tдоп max = 0.015 мм;
TМ max = T min+ Tдоп max = 0.01 + 0.015 = 0.016 мм.

Промежуточные значения размера Dд и соответствующие им значения допуска Тм приведены в табл. 3.
Чертеж детали и график зависимости позиционного допуска от действительных размеров отверстий показаны в графической части.

Таблица 3
Значения зависимого позиционного допуска, мм
Параметр Расчетная точка
1 2 3 4
Действительный размер отверстия Dд, мм 8 8.005 8.01 8.015
Допускаемое превышение зависимого допуска Тдоп, мм 0 0.005 0.01 0.015
Позиционный допуск Тм, мм 0.01 0.012 0.14 0.016

4. Выбор допусков и посадок сложных соединений
4.1. Выбор посадок для шпоночного соединения
Номинальные значения элементов шпоночного соединения: d=85 мм, b=22 мм, h=14 мм, l=63 мм по ГОСТ 23360-80 t1=9 мм, t2=5,4 мм. Характер соединения – свободное.
Определяем допуски непосадочных размеров по ГОСТ 25347-82:
- высота шпонки h=14h11=14-0.110;
- длина шпонки l=63h14=63-0.740;
- глубина паза вала t1=9+0,3;
- глубина паза втулки t2=5,4+0,3;
Назначаем посадки:
Посадка шпонки на вал 22H9/h9,
Поле допуска для шпонки 22h9(-0.052):
bmax=b+es=22+0=22 мм;
bmin=b+ei=22-0,052=21,948 мм;
Tb=bmax-bmin=22-21,948=0,052 мм.
Поле допуска для паза 22H9(+0.052):
Bmax=B+ES=22+0.052=22.052 мм;
Bmin=B+EI=22+0=22 мм;
TB=Bmax-Bmin=22.052-22=0,052 мм.
Определяем предельные зазор и натяг:
Smax=Bmax- bmin=22.052-21.948=0,104 мм;
Nmax=bmax- Bmin=22-22=0 мм.
Допуск посадки T(S,N)=Smax +Nmax=0,104 + 0 =0,104 мм.

Посадка шпонки во втулку 22D10/h9
Поле допуска для паза 22D10 :
Bmax=B+ES=22+0,149=22.149 мм;
Bmin=B+EI=22+0,065=22.065 мм;
TB=Bmax-Bmin=22.149-22.065=0,084 мм.
Определяем предельные зазор и натяг:
Smax=Bmax- bmin=22.149-21.948=0,201 мм;
Smin= Bmin-bmax= 22.065-22=0,065 мм.
Допуск посадки T(S)=Smax- Smin =0,201-0,065=0,136 мм.
Схема полей допусков представлена на рис. 8.

Рис.8. Схема полей допусков посадки шпонки в пазе вала 22H9/h9 и втулки 22D10/h9

4.2. Выбор метода центрирования и посадки для шлицевого соединения

Исходные данные для выбора посадок в шлицевом соединении с внутренним диаметром d приведены в табл. 4.

4. Исходные данные к заданию «Выбор посадок и нормирование
точности деталей шлицевых соединений»

№ варианта Внутренний диаметр соединения d, мм Серия Характер соединения Точность центрирования Термообработка втулки
18 16 Средняя Неподвижное Высокая -

По заданным диаметру d вала и серии шлицевого соединения определяем:
число зубьев z=6; наружный диаметр D=20 мм; ширина зуба b=4,
=14,5 мм.
В зависимости от требований к точности центрирования деталей соединения и твердости втулки, выбираем способ центрирования соединения:
Для данного шлицевого соединения выбираем центрирование по наружному диаметру, т.к. этот метод центрирования применяют в неподвижных соединениях и втулка не подвергалась термообработки. При этом будет обеспечиваться высокое центрирование в соединение.
В зависимости от характера соединения, выбираем посадки по элементам соединения:
Ø20 ; 4 ; Ø16 .
Определяем предельные отклонения размеров элементов деталей шлицевого соединения (табл. 5), значения зазоров и натягов и строим схемы полей допусков посадок шлицевого соединения (рис. 8, 9, 10).

5. Параметры шлицевого соединения

Размер детали и
поля допуска,
мм. Предельные
отклонения,
мм. До-пуск
мм.
Предельные размеры
мм.

верхнее
ES(es) нижнее
EI(ei) Наибольший Наименьший
Шлицевая втулка
D = 20 H7
d = 16 H11
b = 4 D9 +0,021
+0,110
+0,060 0
0
+0,030 0,021
0,110
0,030 20,021
16,110
4,060 20,000
16,000
4,030
Шлицевый вал
D = 20 n6
b=4 h8 +0,028
0 +0,015
-0,018 0,013
0,018 20,028
4,0 20.015
3,982

Определение предельных значений зазоров и натягов по наружному диаметру D=20H7/n6:
Smax=Dmax-dmin=20,021 – 20,015=0,006 мм;
Nmax= dmax - Dmin = 20.028 – 20.0=0,028 мм.

Рис. 9. Схема полей допусков посадки по наружному диаметру

Определение предельных значений зазоров и натягов по боковым поверхностям шлиц b=4D9/h8:
Smax=Bmax-bmin=4,060 – 3,982=0,078 мм;
Smin=Bmin-bmax=4,030 – 4,0=0,030 мм

Рис. 10. Схема полей допусков посадки по боковым поверхностям шлицев

Рис. 11. Схема полей допусков внутреннего диаметра втулки

4.3. Построение схемы полей допусков резьбы

Исходные данные:
-тип резьбового соединения – метрическая,
-шаг резьбы Р = 3.5 мм,
-номинальный диаметр наружной (внутренней) резьбы d(D) = 33 мм,
-точность изготовления резьбы – 5H6H/4jh
На основании исходных данных имеем обозначение резьбы:
М33-5H6H/4jh.
Определяем геометрические параметры резьбы:
-угол профиля метрической резьбы =60о;
-средний диаметр наружной (внутренней) резьбы d2(D2)= 30.727 мм;
-внутренний диаметр наружной (внутренней) резьбы d1(D1)= 29.211 мм.
d3 = 28.706 мм.
По обозначению посадки устанавливаем 5H6H/4jh –переходная посадка.
Верхние и нижние отклонения по d2(D2), d1(D1), d(D) определяем по табл.4.26 [3] и строим схему расположения полей допусков резьбы: es(d) = -0.053 мм, ei(d) = -0.478 мм, es(d2) = +0.014 мм, ei(d2) = -0.118 мм, ЕS(D2) = +0.224 мм, EI(D2) = 0 мм, ES(D1) = +0.560 мм, EI(D1) = 0. 0 мм.

Находим предельные размеры диаметров резьбы:
d2max = d2 + es(d2) = 30.727 + 0.014 = 30.741 мм;
d2min = d2 + ei(d2) = 30.727 - 0.118 = 30.609 мм;
dmax = d + es(d) = 33.0 + (-0.053) = 32.947 мм;
dmin = d + ei(d) = 33.0 + (-0.478) = 32.522 мм;
D2max = D2 + ES(D2) = 30.727 + 0.224 = 30.951 мм;
D2min = D2 + EI(D2) = 30.727 + 0.0 = 30.727 мм;
D1max = D1 + ES(D1) = 29.211 + 0.560 = 29.771 мм;
D1min = D1 + EI(D1) = 29.211 + 0. 0 = 29.211 мм.

Определяем допуск среднего, наружного и внутреннего диаметров резьбы:
Td2 = d2max - d2min = 30.741 – 30.609 = 0.132 мм;
Td = dmax - dmin = 32.947 – 32.522 = 0.425 мм;
TD2 = D2max - D2min = 30.951 – 30.727 = 0.224 мм;
TD1 = D1max - D1min = 29.771 – 29.211 = 0.560 мм.
Определяем значения наибольшего и наименьшего натяга:
Nmax = d2max - D2min = 30.741 – 30.727 = 0.014 мм;
Smax = D2max - d2min = 30.951 – 30.609 = 0.342 мм.

Список литературы

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3 т. 8-е изд., перераб. и доп. / В.И. Анурьев; Под ред. И.М. Жестковой. М.: Машиностроение, 2001. Т.1, 816 с.; Т.2, 912 с.; Т.3, 864 с.
2. Белкин И.М. Допуски и посадки (основные нормы взаимозаменяемости): Учебное пособие / И.М. Белкин. М.: Машиностроение, 1992. 528 с.
3. Палей М.А. Допуски и посадки: Справочник: В 2 ч. 7 изд., перераб. и доп. / М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. Л.:Политехника, 1991. Ч.1, 576 с. Ч.2, 607 с.
4. Подшипниковые узлы современных машин и приборов: Энциклопедический справочник / В.Б. Носов, И.Н. Карпунин, Н.Н. Федотов и др.; Под общ. ред. В.Б. Носова. М.: Машиностроение, 1997. 640 с.
5. Средства контроля, управления и измерения линейных и угловых размеров в машиностроении: Отраслевой каталог. М.: ВНИИТЭМР, 1990. 280 с.
6. Правиков Ю.М. Нормирование отклонений формы, расположения и шероховатости поверхностей деталей машин: Учебное пособие. 2-е изд., перераб., доп. / Ю.М. Правиков, Г.Р. Муслина, Ульяновск: УлГТУ, 2002. 84 с.
7. Метрология, стандартизация и сертификация: Учебное пособие по дисциплине и курсовой работе / Г.Р. Муслина, Ю.М. Правиков; Под общ. ред. Л.В. Худобина. – Ульяновск: УлГТУ, 2003. – 132 с.
8. Единая система допусков и посадок СЭВ в машиностроении и приборостроении: Справочник: В 2 т. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Издательство стандартов, 1989. Т.1, 263 с.; Т.2, 207 с.
9. Муслина Г.Р. Выбор посадок для гладких соединений машин и приборов методом аналогии: Методические указания для студентов специальностей 1201 и 1204 всех форм обучения / Г.Р. Муслина, Ж.К. Джавахия, Ю.М. Правиков. Ульяновск: УлПИ, 1993. 56 с.