Анализ качества изделия машиностроения

 

 

 

Рис. 2.3. Схема расположения полей допусков посадки 170H7/l5

 

3. ВЫБОР ОСНОВНЫХ  ПАРАМЕТРОВ ШПОНОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ

   Подобрать  шпонку для соединения шкива с валом Ø70 мм. Соединение свободное. Длина шпонки l = 125 мм. Назначить посадку шкива на вал.

Рис. 3.1. Обозначение посадок шпоночного соединения на чертеже

   По данным ГОСТ 23360-78 для вала Ø70 находим сечение шпонки b × h = 20 × 12 мм. Допуски на глубину пазов вала t₁ и втулки t₂:

 t₁ = 7.5^+0,2   или d – t₁ = 70 – 7.5 = 62.5_-0,2

 t₂ = 4,9⁰    или d + t₂ = 70 + 4,9 = 74,9^+0,2

   Предельные  отклонения размеров по ширине  паза вала и паза втулки  должны соответствовать полям  допусков ГОСТ 25347-82 при нормальном соединении: на валу H9, во втулке D10.

   Предельные  отклонения на ширину шпонки  устанавливают по h9.

   Сопряжение  шпонки с пазом вала (при свободном соединении) будет осуществляться по посадке 20H9/h9, а с пазом втулки – 20D10/h9.

   Отклонения  на несопрягаемые размеры, которые рекомендует ГОСТ 23360, находим по ГОСТ 25347-82:

на высоту шпонки 12h11_-0,090

на длину  шпонки 125h14_-1.000

на длину  паза вала 125H15 ^+1.600

   Принимаем  посадку шкива на вал 70H9/h9.

   По ГОСТ 25347-82 находим отклонения, соответствующие принятым полям допусков:

для ширины шпонки b_шп = 20h9 es = 0; ei = -52 мкм;

для ширины паза вала В_в = 20H9 ES =+52 мкм; EI =0;

для ширины паза втулки В_вт = 20D10; ES = +149 мкм; EI = +65мкм.

   По найденным  значениям отклонений чертим  схему расположения полей допусков и проводим анализ этих посадок.

Рис. 3.2. Схема расположения полей допусков посадок шпонки с  пазом вала и с пазом втулки

 

 

Т а б л  и ц а 3.1.

Наименование	Вал	Шпонка	Втулка
Обозначение поля допуска	20h9	20H9	20D10
Верхнее отклонение, мкм   Нижнее отклонение, мкм	ES = 0   EI =-52	es = +52   ei = 0	ES = +149   EI =+65
Наибольший  предельный размер, мм   Наименьший  предельный размер, мм	Bmax = B + ES = 20     Bmin = B + EI = 19.948	вmax = в + es = 20.052     вmin = в + ei = 20	B’max = B’ + ES = 20.149   B’min = B’ + EI = 20.065
Допуск размера, мм	TВ = Вmax – Вmin = ES – EI  = 0,052	Tв = вmax – вmin = es – ei = = 0,052	TВ’ = В’max – В’min = ES –EI  = 0,084
Наибольший  зазор, мм   Наименьший зазор, мм	Smax = вmin – Вmax  = 0,104   Smin= вmax– Вmin  = 0,000		Smax=  Es-ei=0,201   Smin = EI- es =0.065

4. НАЗНАЧЕНИЕ РАЗМЕРОВ ВАЛА

 

 

   Используя  заданные по варианту размеры,  назначаем недостающие осевые  и диаметральные размеры ступеней  вала, исходя из особенностей  конструкции. Данные сведены в таблице 4.1.

Т а б л  и ц а 4.1.

Диаметр ступени, мм	Заданные размеры  сопрягаемых деталей, мм	Конструктивно назначенные размеры ступеней вала, мм
Ø80	Ширина подшипника В = 39	Ширина ступени 39
Ø100	Ширина зубчатого  колеса L = 140	Ширина ступени  180
–	Буртик –  упор для зубчатого колеса	Назначаем: Ø110; ширина 10
–	Ступень для  съемника перед правым подшипником	Назначаем: Ø100; ширина 40
Ø80	Ширина подшипника В = 39	Ширина ступени 39
–	Ступень для  сальникового уплотнения	Назначаем: Ø75; ширина 75
Ø70	Ступень под  шкив,ширина 76	155

                                                                                                              Общая длина вала 513 мм

 

 

Рис. 4.1. Эскиз вала с  назначенными размерами

 

 

 

 

5. АНАЛИЗ ЛИНЕЙНЫХ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ

 

   Для нормальной  работы редуктора необходимо  выдержать размер между подшипниками 

А₄ = 230 h12_-0,460

 

Рис. 5.1. Эскиз  вала с размерами вдоль оси

 

 

   Для соблюдения этого размера требуется правильно задать допуски размеров А₁ = 513 мм, А₂ = 244 мм, А₃ =39 мм, образующих  вместе с размером А₄ = 230 мм замкнутую размерную цепь.

   Схема  размерной цепи представлена  на рис. 5.2.

 Звено А₁- составляющее увеличивающее;

Звенья А₂, А₃ – составляющие уменьшающие; звено А₄ – замыкающее.

 

 

Рис. 5.2. Схема размерной  цепи

 

 

 

 

 

 

 

5.1 Расчет  допусков составляющих звеньев

      Принимаем для расчета допусков  составляющих звеньев метод равной точности (допуски составляющих звеньев имеют одинаковую точность, то есть один коэффициент точности к_ср: )

,

где i_j – единица допуска j-го составляющего звена,

       ε_j – передаточные отношения составляющих звеньев.

,

,

где D – среднее геометрическое граничных значений интервала.

;

   Значения  единицы допуска для составляющих  звеньев:

А₁ = 513 мм; ;

А₂ = 244мм; ;

А₃ = 39 мм; .

   По данным  табл. 5 прил.1 ГОСТ 25346-89 меньшее ближайшее  значение коэффициента точности  к полученному к_ср = 52,69 будет для 9-го квалитета. Он равен 40 (IT9 = 40i).

   Назначаем по ГОСТ 25346-89 допуски составляющих звеньев  А₁ = 513 и

А₂ = 244 по 9-му квалитету: ТА₁ =175 мкм; ТА₂ = 115 мкм. Звено А₃ выбираем увязывающим.

   Сумма допусков  составляющих звеньев без увязывающего:

мкм

что меньше допуска  замыкающего звена. Их разница равна  допуску увязывающего звена:

мкм.

 

5.1.2. Расчет отклонений  составляющих звеньев

   Отклонения  составляющих звеньев (EsAj – верхнее, EiAj – нижнее, EcAj – среднее) назначаем как отклонения основного отверстия или вала – в тело детали:

для звена А₁ – в минус: EsAj = 0; EiAj = -175; EcAj = EsAj + EiAj  / 2 = -87,5мкм;

для звена А₂ – в плюс: EsAj = 115; EiAj = 0; EcAj = EsAj + EiAj  / 2 = +57,5 мкм.

   Поле допуска увязывающего  звена должно располагаться так,  чтобы выполнялись равенства:

;

; .

   Рассчитаем  положение середины поля допуска  увязывающего звена:

мкм.

   Предельные  отклонения увязывающего звена:

;

.

   Результаты расчетов представлены в таблице 5.1.

Т а б л  и ц а 5.1.

Номинальный размер звена Аj, мм	Допуск размера  ТАj, мкм	Верхнее отклонение ЕsАj, мкм	Нижнее отклонение ЕiАj, мкм	Середина поля допуска ЕсАj, мкм	Передаточное  отношение звена εАj	Произведение εАj ·ЕсАj, мкм
230h12	460	0	-460	-230	_	-230
А1 = 513   А2 = 244	175   115	0   +115	-175   0	-87,5   +57,5	+1   -1	-87,5   -57,5
А3увяз = 39	170	+170	0	+85	-1	-85

 

 

   Проверка расчетов:

   ; ; мкм.

; мкм

 

5.2. Расчет  размерной цепи вероятностным  методом

   При расчете  размерной цепи вероятностным  методом учитывается рассеяние размеров и вероятностный характер сочетания размеров деталей при сборке. В этом случае допуск замыкающего звена определяется по формуле:

.

 

5.2.1. Расчет допусков  составляющих звеньев

   Принимаем  процент риска Р = 0,27% ( 3 бракованных узла на партию 1000 штук), коэффициент риска t = 3. При нормальном законе распределения имеем коэффициент относительного рассеяния λ = 1/3.

   Принимаем для  расчета допусков составляющих  звеньев метод равной точности. Коэффициент точности К_ср – средний для составляющих звеньев – определяется формулой:

   По даны таблицы  5 прил. 1 ГОСТ 25346-89 ближайшее меньшее  значение коэффициента точности  к полученному К_ср = 85,2989 будет 10-го квалитета. Он равен 64 ( IT10 = 64i ).

   Назначаем по табл. 1 ГОСТ 25346-89 допуски составляющих звеньев

А₁ = 513и А₂ = 244 по 10-му квалитету: ТА₁ = 280 мкм; ТА₂ = 185 мкм. Звено А₃ выбираем увязывающим.

  Сумма квадратов допусков  составляющих звеньев без увязывающего:

мм²

меньше квадрата допуска замыкающего звена: ТАΔ = 0,460² = 0,2116мм².

   Определяем остаток  – допуск увязывающего звена:

;

мм.

5.2.2. Расчет отклонений составляющих  звеньев

   Отклонения  составляющих звеньев назначаем так же, как и в методе полной взаимозаменяемости – как отклонения основного отверстия или вала – в тело детали:

для звена А₁ – в минус: EsAj = 0; EiAj = -280; EcAj = EsAj + EiAj  / 2 = -140 мкм;

для звена А₂ – в плюс: EsAj = +185; EiAj = 0; EcAj = EsAj + EiAj / 2 = +92,5 мкм.

 

   Рассчитываем  положение середины поля допуска  увязывающего звена:

мкм.

   Предельные  отклонения увязывающего звена  будут равны:

мкм;

мкм.

   Результаты  расчета размерной цепи вероятностным методом представим в виде таблицы 5.2.

Т а б л  и ц а 5.2.

Номинальный размер звена Аj, мм	Допуск размера  ТАj, мкм	Квадрат допуска  размера ТАj2, мкм	Верхнее отклонение ЕsАj, мкм	Нижнее отклонение ЕiАj, мкм	Середина поля допуска ЕсАj, мкм	Передаточное  отношение звена εАj	Произведение  εАj ·ЕсАj, мкм
230h12	0,460	0,2116	0	-460	-230	_	-230
А1 = 513   А2 = 244	0,280   0,185	0,0784   0,0342	0   +185	-280   0	-140   +92,5	+1   -1	-140   -92,5
А3увяз = 39	0,314	0,0985	154,5	-159,5	-2,5	-1	+2,5

 

   Проверка  правильности решения:

 

мкм

   Сравнивая  полученные результаты, видим, что  вероятностный метод расчета  дает увеличение полей допусков  составляющих звеньев на 1 квалитет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. НАЗНАЧЕНИЕ  ПОЛЕЙ ДОПУСКОВ ОСЕВЫХ И ДИАМЕТРАЛЬНЫХ  РАЗМЕРОВ ВАЛА

   Размеры  вала (исходя из конструктивных  особенностей рассматриваемого узла) получены в разд. 4. При оформлении рабочего чертежа вала (простановка размеров, отклонений и т.д.) следует учитывать особенности технологии изготовления рассматриваемой детали, сборки и измерения. Осевые размеры валов подобной конструкции формируются за два установа или за две операции (закрепление за левую часть при обработке правой и наоборот). Требуемая точность отдельных диаметральных размеров обеспечивается на последующих операциях.

   При выборе  метода простановки, получения  (технология) и измерения размеров (цепной, координатный, комбинированный) следует учитывать их особенности.

   Цепной метод - каждый последующий размер измеряется вслед за ранее полученным; связывающая их общая поверхность используется как база (технологическая и измерительная). Погрешности одного размера зависят от погрешностей других размеров, его образующих.

  Координатный метод - все размеры получаются и измеряются от одной базы (в данном случае от торца вала); при этом погрешность одного размера не влияет на погрешность других размеров.

Комбинированный метод использует особенности первого  и второго методов.

На рис. 6.1. приведена  простановка размеров на рабочем  чертеже вала с использованием комбинированного метода.

Обеспечение отклонений расположения (соосность и т.д.) обрабатываемых поверхностей осуществляется с использованием координатного метода, так как в качестве технологических баз используется сочетание центровых (в торцах вала) отверстий. Координатный метод применен также для получения диаметральных и осевых размеров поверхностей правой части вала, так как в качестве технологических баз используются поверхности зацентрованных отверстий и торцовая поверхность справе.

Соосность поверхностей левой части (Ø80 и Ø100) поверхностям технологических баз и линейные (осевые) размеры левой части зала получаются с использованием цепного и координатного методов.

Рис. 6.1. Эскиз вала с  указанием полей допусков осевых и диаметральных размеров