Метрология, стандартизация и сертификация

Работа заключается в решении шести задач: посадки с натягом, калибры, подшипники качения,размерные цепи, резьбовые и шлицевые соединения. Оформление по ГОСТ.
Защита в НИТПУ в 2012 году. Оценка отлично. ...

1. Варианты заданий и задач к курсовой работе …………………….3
2. Расчет и выбор посадок с натягом…………………………………..4
3. Расчет исполнительных размеров калибров……………………….10
4. Расчет и выбор посадок подшипников качения……………………14
5. Расчет допусков размеров, входящих в размерные цепи…………19
6. Резьбовые соединения………………………………………………...24
7. Шлицевые соединения………………………………………………...28
8. Список использованной литературы………………………………...32

Вместо введения применяются входные данные (техническое задание)

Размер калибра НЕ: 40,027-0.004 мм. Исполнительные размеры: наибольший 40,027 мм; наименьший 40,023 мм.Произведем расчеты данных размеров рабочего калибра-скобы для контроля отверстия 40t7. ПРmin = dmax - Z1 - H1/2 = 40.073- 0,0035 -0,004/2 =40.0675Размер калибра, проставляемого на чертеже: 40.0675+0,004 мм. Исполнительные размеры: наименьший 40.0675 мм ; наибольший 40,0715мм.Наибольший размер изношенной проходной калибр- скобы:ПРизн = dmax+Y1 = 40.073+0,003 = 40,076мм.Наименьший размер непроходной калибр- скобы:НЕmin = dmin-Н1/2 = 40,048-0,004/2 = 40,046мм.Размер калибра НЕ, проставляемый на чертеже 40,046+0,004 ммИсполнительные размеры: наименьший 40,046мм; наибольший 40,05мм.Размеры контрольных калибров:К-ПРmax = dmax - Z1 + Hр/2 = 40,073-0,0035+0,0015/2 = 40,070мм.К-НЕmax = dmin+Нр/2 =40,048+0,0015/2 = 40,048мм.К-Иmax = dmax + Y1 + Hp/2 = 40,073+0,003+0,0015/2 = 40,076мм.Предельные размеры, ммИсполнительные размеры, ммКалибр-пробкаПРdmax=40,0055dmin=40,0015dизн=39,99740,0055-0,004НЕdmax=40,027dmin=40,02340,027-0.004Калибр-скобаПРDmax=40,0715Dmin=40,067540.0675+0,004НЕDmax=40,05Dmin=40,04640,046+0,004Контр калибрыК-ПРdmax=40,070dmin=40,05540,070-0.015К-НЕdmax=40,048dmin=40,03340,048-0.015К-Иdmax=40,076dmin=40,06140,076-0.015Калибр-пробкаСхемы расположения полей допусков калибров3. Расчет и выбор посадок подшипников качения3.1. Исходные данные и требования к решению задачиДля подшипника качения выбрать посадки внутреннего и наружного колец, построить схемы расположения допусков, сделать проверку на наличие посадочного зазора по наибольшему натягу выбранной посадки (для конических роликоподшипников проверка не делается.) и дать сборочный и деталировочный чертежи при исходных данных, представленных в табл.3.1.:Табл.3.1.Исходные данные№ п/пУсловное обозначение подшипникаКласс точностиНагрузка, кН (R -радиальная, А - осевая)Вращение вала или корпусаdотв./d илиD/DкорХарактер нагрузки713140R=25Валdотв./d=0,7ТПримечание: Т - нагрузка с сильными толчками и вибрацией3.2. Практическое решение задачиВ соответствии с ГОСТ 520-71 "Подшипники шариковые и роликовые. Технические требования" установлено 5 классов точности подшипников (в порядке повышения точности) 0,6,5,4,2.Класс точности подшипников на усмотрение исполнителя, примем его 0; d и D - соответственно диаметры отверстия и наружной поверхности подшипника; dотв. - диаметр отверстия полого вала; Dкор - диаметр наружной поверхности тонкостенного корпуса. По обозначению подшипника находим следующие данные: В = 35 мм; D = 150 мм; d = 70 мм; (рис.3.1.)Рис.3.1.Шариковый радиальный сферический двухрядный подшипник с цилиндрическим отверстиемДля сокращения номенклатуры кольца подшипников изготавливают с отклонениями размеров, не зависящими от посадки, по которой они монтируются, причем эти отклонения направлены в "минус" от нулевой линии. Посадки внутреннего кольца подшипника на вал осуществляются по системе отверстия, а наружного - по системе вала, причем расположение поля допуска внутреннего кольца в "минус" позволяет получить посадки с гарантированным натягом, используя для валов поля допусков переходных посадок (n, m, k, js).Рекомендуемые посадки для подшипников качения и примеры их применения приведены в ГОСТ 3325-55.В зависимости от характера требуемого соединения поля допусков валов выбирают по системе основного отверстия:классы точности подшипников 0; 6 – n6, m6,k6, js6, h6, g6;классы точности подшипников 4; 5 – n5, m5, k5,js5, h5, g5;класс точности подшипника 2; – n4, m4, k4, js4, h4, g4. В зависимости от характера требуемого соединения поля допусков посадочных отверстий корпусов выбирают по системе основного вала:классы точности подшипников 0; 6 - N7, М7, К7,Js7, Н7, G7, Р8, Р7;классы точности подшипников 5; 4 - N6, М6, К6, Js6, H6, G6;класс точности подшипника 2 - N5, M5, К5, Js5, H5, G5. Выбор посадки подшипника качения определяется характером его нагружения (местное, циркуляционное, колебательное), зависящим от того, вращается или не вращается кольцо относительно действующей на него нагрузки.Местно-нагруженные кольца должны иметь соединение с зазором или незначительный натяг между кольцом и сопрягаемой деталью.Циркуляционно-нагруженные кольца должны иметь неподвижное соединение с сопрягаемой деталью.Колебательно-нагруженные кольца должны иметь плотно-подвижное соединение. В данном случае циркуляционное нагружение колец подшипников. Поэтому посадки выбирают по интенсивности радиальной нагрузки PR на посадочную поверхность. Допускаемые значения PR , рассчитанные по средним значениям посадочных натягов, приведены в табл. 9.3 и 9.4. Интенсивность нагрузки определяется по формулеPR =Kn·F·FA·R/B,(3.1)гдеR - радиальная нагрузка на опору, Н;В - ширина кольца подшипника, мм;F - коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе. При сплошном вале F=l;FA - коэффициент неравномерности нагрузки R между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки А на опору. Для радиальных и радиально-упорных однорядных подшипников FA=1.Кп - динамический коэффициент посадки. При нагрузке с сильными толчками и вибрацией. Перегрузка до 300%. Кп = 1,8Значения FA, зависящие от величины ctgβA/R (β - угол контакта тел качения с дорожкой качения наружного кольца, зависящий от конструкции подшипника), приведены в таблице 8.5 . При полом вале с отношением dотв/d=0.7 и отношением D/d =2,14 коэффициент F, учитывающий степень ослабления посадочного натяга, равен 1,4. Тогда PR = Kп FFA R/B =1,8·1,4·1·25000/35 ≈ 1800 H/мм Найденному значению интенсивности соответствует посадка k6. Определяем отклонения для этой посадки. Согласно ГОСТ 520-71 нижнее отклонение отверстия внутреннего кольца равно -19 мкм. Отклонение вала для посадки k6 по ГОСТ 25347-82 составляет: +2 мкм и +21 мкм (рис. 3.4,а).Для нагрузки с ударами и вибрацией следует при неразъемном корпусе выбрать посадку – H7. По ГОСТ 3325-55 нижнее отклонение наружного кольца подшипника равно – 25 мкм. Верхнее отклонение диаметра отверстия корпуса равно – 40 мкм.Схема расположения полей допусков показана на рис. 3.4. а) б)Рис. 3.4. Схема расположения полей допусков: а - по внутреннему кольцу; б - по наружному кольцуДля внутреннего кольца определим наличие радиального зазора при наибольшем натяге при выбранной посадке.Значения натягов для этой посадки следующие: Nmax = 40мкм, Nmin =2мкм. Величина посадочного радиального зазора, (3.2)где - начальный радиальный, мкм;По приложению находим:gн.нб = 70 мкм;gн.нм = 30 мкм;gн.ср = 50мкм; - диаметральная деформация беговой дорожки кольца после посадки его на сопрягаемую деталь с натягом.При посадке внутреннего кольца на вал величину деформации определяют по формуле, где:(3.3)d0 - приведенный наружный диаметр внутреннего кольца, мм;D0 - приведенный внутренний диаметр наружного кольца, мм.Рис. 3.2. Диаметры колец подшипникаПриведенный диаметр кольца (рис. 3.2) определяют по формуле:d0≈ d+(D – d)/4d0 ≈ d + (D-d)/4 ≈ 70 + (150-70)/4 ≈ 90 мм d/d0=70/90 =0,78 = 0,85·40·0.78= 26,52 мкм,g= 70-26,52 = 43,48 мкм. Следовательно, имеется посадочный зазор.4. Расчет допусков размеров, входящих в размерные цепи4.1 Исходные данные и требования к решению задачиДля указанного сборочного узла (рис.4.1):Рис. 4.1. Узел редуктораСоставить схему размерной цепи, с представлением эскиза узла и обозначениями на нем размеров, входящих в размерную цепь.По заданному значению поля допуска замыкающего звена и номинальным размерам составляющих звеньев (см. табл.4.1.) найти допуски составляющих звеньев расчетом на максимум-минимум и теоретико-вероятностным методами. В обоих случаях задачи решаются способом одного квалитета точности.Назначить предельные отклонения составляющих звеньев.Дать выводы по результатам расчетов двумя методамиТабл.4.1.Исходные данные для расчета размерных цепей№ п/nНоминальные размеры составляющих звеньев, ммЗамыкающее звеноНоминальный размер, ммОтклонения, мкмпозиция 1позиция 2позиция 3позиция 4позиция 5позиция 6верхнеенижнее892X1852185X+300-100Примечание"х" - номинальный размер, подлежащий определению.4.2. Практическое решение задачиРазмерной цепью называют совокупность размеров, непосредственно участвующих в решении поставленной задачи и образующих замкнутый контур. Основные термины, обозначения и определения размерных цепей установлены ГОСТ 16319-80. В результате расчета размерных цепей устанавливаются предельные размеры, а, следовательно, предельные отклонения и допуски всех звеньев цепи.Применяют следующие методы решения (ГОСТ 16320-80):а) метод полной взаимозаменяемости (расчет на максимум-минимум);б) метод неполной взаимозаменяемости (теоретико-вероятностный метод расчета);в) метод групповой взаимозаменяемости;г) метод регулирования;д) метод пригонки.Данная задача решена методом полной взаимозаменяемости (расчет на максимум и минимум). Для решения задачи необходимо использовать размерную цепь на рис.4.2.: Рис.4.2.Размерная цепьОсновное уравнение размерной цепи:(4.1)гдеm - число звеньев размерной цепи, включая замыкающее;n - число увеличивающих звеньев Aj;(m-1-n) - число уменьшающих звеньев Ak.Таким образом, номинальный размер замыкающего звена определяется как разность между суммами номинальных увеличивающих и уменьшающих звеньев.Метод максимума-минимума рассмотрен в [3, с. 199 - 207]. Допуск замыкающего звена(4.2)т.е. равен сумме допусков составляющих звеньев.Верхнее отклонение замыкающего звена ES = +300 мкм.Нижнее отклонение замыкающего звена EI = -100 мкм.TA∆ = 300-(-100) = 400 мкм.Т. к. исходным звеном является зазор A∆ и номинальный размер этого зазора равен 0, то по формуле (4.1) определяем номинальный размер неизвестного звена:Х = (18+52+18+5) – 92 = 1 ммПри решении прямой задачи, когда требуется допуск замыкающего звена распределить между составляющими звеньями, в основном, применяют способ назначения допусков одного квалитета точности. Для определения требуемого квалитета точности определяют коэффициент точности по формуле:;(4.3)где ij - единица допуска (см табл.4.2.), соответствующая размеру Аi.Табл.4.2.Значение единицы допуска i при различных номинальных размерах Основные интервалы номинальных размеров, ммЗначение i, мкмдо 3 мм0,553-60,736-100,9010-181,0818-301,3130-501,5650-801,8080-1202,17По найденному значению коэффициента точности аср определяют наиболее подходящий квалитет, пользуясь табл.4.3., и по таблицам допусков на цилиндрические детали (ГОСТ 25436-82) находят допуски для составляющих звеньев.Табл.4.3.Значение коэффициента точности а при различных квалитетах:Квалитет ITКоэффициент точности а576107168259401064Принимаем 9 квалитетПо таблице 1.8 [7] принимаем допуски:Т1 = 87 мкм; Т2 = 25 мкм;Т3 = 43 мкм;Т4 =74 мкм;Т5 = 43 мкм;Т6 =30 мкм.ΣTAi = Т1+ Т2+ Т3+ Т4+ Т5+ Т6 = 87+25+43+74+43+30 = 302 мкм.Суммарный допуск составляющих ΣTAi сравнивают с заданным [ТАΔ] ΣTAj [ТАΔ](4.4)Расхождение больше 5%, поэтому примем Т1 и Т4 по 10 квалитету.Т1 = 140 мкм ; Т4 =120 мкмТогда ΣTAi =401 мкм.После произведенного расчета величин допусков необходимо назначить на размеры звеньев цепи предельные отклонения. Назначим отклонения всех составляющих звеньев кроме А1 в «минус», так как все размеры являются охватываемыми, а размер А1 может иметь отклонения любого знака. Таким образом,A2 =1(-100+300)А4=52-0,120,А6=5-0,030.А3=18-0,043,А5=18-0,043,Отклонение размера А1 определяется из уравнений:Верхнее отклонение замыкающего звена:(4.5)+300=0- ЕIA1;EIA1 = -300 мкм;Нижнее отклонение замыкающего звена:(4.6)-100 =(-43-120-43-30)- ESA1ЕSA1=-161 мкмТА1=139 мкм.Проверяем:ТАΔ=400 мкмΣTAj = 43+120+43+30+139 = 400 мкм,Т.е. допуск замыкающего звена равен сумме допусков составляющих звеньев. 5. Резьбовые соединения5.1.