Анализ качества изделия машиностроения

 Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения

 

 

 

 

Кафедра ”Технология  металлов ”

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

Анализ качества изделия машиностроения

 

 

Вариант №14

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                             Выполнил: студент гр. ПТМ-411

                                                                 Данилов Г.Н.

 

                                                             Проверил: Иванов И.А.      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт – Петербург

2011

СОДЕРЖАНИЕ

 

1.Расчет и  выбор посадки с натягом зубчатого колеса на вал……...…….4

2.Расчет и выбор посадок  подшипников качения…………………………...7

3.Выбор основных параметров шпоночного соединения……..…………...10

4.Назначение размеров  вала………………………….………………………..12

5.Анализ линейных  технологических цепей………………………………….13

6.Назначение  полей допусков осевых и диаметральных

  размеров вала…………………………………………………………………..19

7.Выбор измерительных  средств для контроля сопрягаемых

   размеров под посадку с натягом……………………………………………..21

8.Назначение отклонений  формы и расположения   посадочных

   поверхностей вала  под подшипники и зубчатое  колесо………………… 23     

9.Назначение параметров  шероховатости поверхностей вала…………...25

10.Анализ точности резьбового соединения………………………………….26

11.Анализ точности  зубчатого колеса………………………………………….29

12.Рабочий чертеж  вала………………………………………………………….32

13.Рабочий чертеж  зубчатого колеса…………………………………………..33

14. Список литературы……………………………………………………………34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

   Целью  курсовой работы является в  соответствии с программой курса «Метрология, стандартизация и управление качеством» закрепить основные положения изучаемого курса, привить навыки в пользовании стандартами и справочными материалами.

   Основное  внимание в курсовой работе  уделено оценке технического  уровня типовых соединений деталей машин (гладкие, резьбовые, шпоночные и зубчатые соединения). Рассмотрены вопросы установления требований к отклонениям формы, расположения, шероховатости поверхностей, выбора измерительных приборов, а также назначения отклонений линейных размеров путем решения размерных цепей.

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.РАСЧЕТ И  ВЫБОР ПОСАДКИ С НАТЯГОМ ЗУБЧАТОГО  КОЛЕСА НА ВАЛ

 

1.1. Расчет  функциональных натягов

 

   Рассчитать  и выбрать посадку с натягом  для соединения зубчатого колеса  с валом (рис.1.1) при воздействии на него крутящего момента М_кр= 850Нм. Основные данные для расчета приведены в таблице 1.1.

Рис.1.1. Общий вид вала в сборе

 

Т а б л  и ц а 1.1

Название и  размерность параметра вала и  колеса	Вал	Зубчатое колесо
Длина соединения L, мм	L = 140
Диаметр соединения (вала и отверстия ступицы), мм	d = D =100
Диаметр впадин зубчатого колеса, мм		d2 =180
Модуль упругости, Па (Н/м2)	Ed = 2,06 ∙ 1011	ED = 2,06 ∙ 1011
Предел текучести, Па (Н/м2)	σт = 34 ∙ 107	σт = 34 ∙ 107
Коэффициент Пуассона µ	µd = 0,3	µD = 0,3
Шероховатость поверхности, мкм	Rzd = 5	RzD = 6,3

 

   Величина  удельного контактного эксплуатационного  давления определяется при крутящем  моменте:

Па, где

М_кр – крутящий момент, Н∙м;

n = 1,7 – коэффициент запаса прочности;

f = 0,15 – коэффициент трения.

Рассчитываем  коэффициенты в уравнении:

;

, где

d₁ , d₂ - диаметры , мм

µ_d , µ_D – коэффициенты Пуассона для материалов вала и втулки соответственно.

 

  Величину  наименьшего натяга рассчитываем  по формуле:

 

мкм,

Р_э – удельное эксплуатационное давление по поверхности контакта, Па;

D – номинальный диаметр соединения, мм;

Е_D, E_d – модули упругости материалов соответственно вала и втулки.

   Для обеспечения  прочности соединяемых деталей  выполняется расчет по наибольшему  допускаемому давлению, которое  определяется на основе теории  наибольших касательных напряжений:

- для поверхности втулки

,

 Па;

- для поверхности  вала

 

,

 Па,

 

 мкм.

   Находим  поправку к расчетному натягу  на смятие неровностей поверхности  детали U_Rz , остальные поправки можно принять равными нулю.

 

 мкм,

где К = 0,6 – значение поправочного коэффициента.

  

С учетом поправки фактические  величины граничных допустимых значений натягов для выбора посадки будут  равны:

 

 мкм,

 мкм.

 

 

1.2. Выбор  стандартной посадки по наибольшему  натягу

 

   Исходя  из условия, что натяг, обеспечиваемый  стандартной посадкой 

( ГОСТ 25347 –  82), должен быть меньше функционального:

 

,

определяем  наибольшее допустимое значение верхнего отклонения вала:

 

 мкм.

 

   Из табл. 3 ГОСТ 25347 – 82 прил. 1 рекомендуемых  посадок в системе отверстия  определяем поле допуска вала. Выбрав отклонения, соответствующие  этим полям допусков по табл. 7 ГОСТ 25347 – 82 и проверив выполнение неравенства, принимаем поле допуска 100s7

(es = +176 мкм, ei = +130 мкм).

   Исходя  из условия:

мкм

определяем верхние отклонения полей допусков основных отверстий по табл. 8 ГОСТ 25347-82, обеспечивающих выполнение неравенства. Принимаем поле допуска 100Н8 (ЕS =+ 54мкм, EI = 0) и посадку 100H8/s7

1.3 Анализ  выбранной посадки с натягом

 

   Выполним анализ выбранной посадки Ø100H8/s7(табл. 1.2.).

Т а б л  и ц а 1.2

Наименование	Отверстие	Вал
Обозначение поля допуска	100H8	100s7
Верхнее отклонение, мкм   Нижнее отклонение, мкм	ES = +54 EI = 0	es = +176 ei = +130
Наибольший  предельный размер, мм   Наименьший  предельный размер, мм	Dmax = D + ES = 100+0.054 = =100.054     Dmin = D + EI = 100+0= 100.000	dmax = d + es = 100+0.176 = =100.176   dmin = d + ei = 100+0.130 = =100.130
Допуск размера, мм	TD = Dmax – Dmin = ES – EI = 0.054	Td = dmax – dmin = es – ei =0.046
Наибольший натяг, мм   Наименьший натяг, мм	Nmax = dmax – Dmin = es – EI = 0,176 Nmin = dmin – Dmax = ei – ES = 0,076
Допуск посадки, мм	TN = TD + Td = Nmax – Nmin  = 0,1

 

 

 

Рис. 1.2. Схема расположения полей допусков посадки 100H8/s7

 

 

 

2. РАСЧЕТ И  ВЫБОР ПОСАДОК ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

 

   Выбрать  посадку внутреннего и наружного  колец радиального однорядного подшипника  212(22 × 60 × 110)6– го класса точности. Вал вращается, корпус редуктора неподвижен. Вид наружного кольца – местный, внутреннего – циркуляционный. Расчетная радиальная реакция опоры R₁ = R₂ = R = 24 кН, перегрузка 150%, осевой нагрузки на опору нет.

   Определим  интенсивность нагрузки на посадочные  поверхности:

 кН/м,

 

R – радиальная реакция опоры;

В – ширина подшипника;

r = 3.5мм – скругление колес подшипника;

к_р = 1,0 – коэффициент динамичности.

Рис. 2.1. Обозначение посадок  подшипника качения и полей допусков сопрягаемых деталей.

 

   По найденному  значению P_R и условиям задачи выбираем поле допуска посадочной поверхности вала, соединяемой с циркуляционно нагруженным кольцом:  P_R = 750кН,

D = 80 мм. Поле допуска вала – к6.

   Поле допуска отверстия  в корпусе под наружное, местно  нагруженное кольцо выбираем в зависимости от перегрузки и типа подшипника. Поле допуска отверстия в корпусе –Н7

   Определяем числовые  значения отклонений для этих  полей допусков вала и отверстия  в корпусе по ГОСТ 25347-82:

  - отклонения вала  Ø80к6:                                   es = +21 мкм;

                                                                                 ei = +2 мкм;

 

  -отклонения отверстия в корпусе Ø170H7:     ES = +30 мкм;

                                                                                EI = 0 мкм;  

     Числовые значения  отклонений для полей допусков  подшипника L5 и l5 (класс точности P6) определяем  по ГОСТ 520-89(СЭВ774):  

 

   -отклонения  отверстия внутреннего кольца  Ø80L5    ES = 0 мкм;

                                                                                               EI = -9 мкм;

 

   -отклонения наружного кольца подшипника Ø170 l5    es = 0 мкм;

                                                                                              ei =  -9 мкм.

   Посадка  внутреннего кольца подшипника на вал – Ø80L5/к6.

   Посадка  наружного кольца в отверстие в корпусе – Ø180H7/l5

 

Т а б л  и ц а 2.1.

Наименование	Отверстие	Вал
Обозначение поля допуска	80L5	80k6
Верхнее отклонение, мкм   Нижнее отклонение, мкм	ES = 0 EI = -9	es = +21 ei = +2
Наибольший  предельный размер, мм   Наименьший  предельный размер, мм	Dmax = D + ES = 80+0 = 80.000     Dmin = D + EI = 80-0.009 = =79,991	dmax = d + es = 80+0.021 = =80.021     dmin = d + ei = 80+0.002 = =80.002
Допуск размера, мм	TD = Dmax – Dmin = ES – EI = 0.009	Td = dmax – dmin = es – ei =0.019
Наибольший натяг, мм   Наименьший натяг, мм	Nmax = dmax – Dmin = es – EI = 0,03 Nmin = dmin – Dmax = ei – ES = 0,002
Допуск посадки, мм	TN = Nmax – Nmin = 0.03-0.002 = 0.028 TD + Td = 0.009+0.019  = 0,028

 

Рис. 2.2. Схема расположения полей допусков посадки 80L5/k6

 

 

Т а б л  и ц а 2.2.

Наименование	Отверстие	Вал
Обозначение поля допуска	170H7	170l5
Верхнее отклонение, мкм   Нижнее отклонение, мкм	ES = +30 EI = 0	es = 0 ei = -9
Наибольший  предельный размер, мм   Наименьший  предельный размер, мм	Dmax = D + ES = 170.03     Dmin = D + EI = 170.000	dmax = d + es = 170.000     dmin = d + ei = 169.991
Допуск размера, мм	TD = Dmax – Dmin = ES – EI = 0.03	Td = dmax – dmin = es – ei =0.009
Наибольший зазор, мм   Наименьший зазор, мм	Smax =  Dmax – dmin = 0.039 Smin =  Dmin – dmax = 0.000
Допуск посадки, мм	TS = Smax –Smin= 0.039-0.000 =0,039 TS = TD + Td = 0.03+0.009 = 0.039