Курсовая работа: Допуски и посадка деталей
Содержание
Введение
1. Развитие международной организации по стандартизации
2. Взаимозаменяемость гладких соединений
2.1 Выбор и расчет посадок на все соединения узла по аналогии
2.2 Расчет и выбор посадок для подвижного соединения
2.3 Выбор средств измерения
3. Взаимозаменяемость стандартных измерений
3.1 Выбор и расчет посадок колец подшипников качения
3.2 Допуски и посадки шпоночных соединений
3.3 Допуски и посадки шлицевых соединений
3.4 Взаимозаменяемость резьбовых соединений
4. Расчет размерной цели
4.1 Расчет методом максимум-минимум
4.2 Вероятностный метод
Список литературы
Введение
Потребность в установлении и принятии правил появилось вместе с возникновением человеческого общества. Письменность, летоисчисления, система отчета, денежные единицы, единицы мер и весов – это первые шаги стандартизации.
Вместе с развитием производства развивалась стандартизация, способствуя в свою очередь более быстрому росту производственных сил. Использование обработанных камней строго определенного размера, позволило сооружать в Древнем Египте пирамиды, имеющие правильную форму. Камни массой нескольких тонн были настолько точно обработаны и так плотно прилегали друг к другу, что между ними и сейчас невозможно просунуть иголку. Стандартизированы были также детали катапульты. При этом размеры всех деталей зависят от одного главного параметра – длины стрелы, метаемой катапультой.
В кораблестроении с 1701 года указами Петра I и Сената были определены образы галер, якорей, предметов корабельного снаряжения и вооружения. Это способствовало более быстрому развитию соответствующих отечественных производств и позволило в короткий срок создать русский флот.
Дореволюционная Россия стандартов не имела. Иностранные фирмы, которым принадлежало множество предприятий, и иностранные специалисты не были заинтересованы в создании русских стандартов.
Кроме того, в России не было единства мер, крайне необходимого для развития стандартизации. В России одновременно действовали три системы мер: дюймовая, метрическая и оригинальная.
Цель дисциплины выработка у будущих инженеров знаний и практических навыков использования и соблюдения требований систем общетехнических стандартов, выполнения точности размеров и метрологического обеспечения при изготовлении, эксплуатации и ремонте сельхоз техники. Поэтому подготовка современного инженера включает освоение широкого цикла вопросов, связанных со стандартизацией, взаимозаменяемостью и техническими измерениями.
1. Развитие международной организации по стандартизации
Международная организация по стандартизации создана в 1946 г. двадцатью пятью нацмональными организациями по стандартизации. Фактически работа ее началась с 1947 г. СССР был одним из основателей организации, постоянным членом руководящих органов. Россия стала членом ИСО как правоприемник распавшегося государства.
При создании организации и выборе ее названия учитывалась необходимость того, чтобы аббревиатура наименования звучала одинаково на всех языках. Для этого было решено использовать греческое слово Международная организация по стандартизации имеет краткое название ISO (ИСО)
Сфера деятельности ИСО касается стандартизации во всех областях, кроме электротехники и электроники, относящихся к компетенции Международной электротехнической комиссии (МЭК). Некоторые виды работ выполняются совместными усилиями этих организаций. Кроме стандартизации ИСО занимается и проблемами сертификации.
ИСО определяет свои задачи следующим образом: содействие развитию стандартизации и смешанных видов деятельности в мире с целью обеспечения международного обмена товарами и услугами, а также развитие сотрудничества в интеллектуальной, научно-технической и экономической областях.
Основные объекты стандартизации и количество стандартов (в процентах от общего числа) характеризуют обширный диапазон интересов организации:
Машиностроение 29
Химия 13
Неметалические материалы 12
Руды и металлы 9
Информационная техника 8
Сельское хозяйство 8
Строительство 4
Специальная техника 3
Охрана здоровья и медицина 3
Основополагающие стандарты 3
Окружающая среда 3
Упаковка и транспортировка товаров 2
Остальные стандарты относятся к здравоохранению и медицине, охране окружающей среды. Вопросы информационной технологии, микропроцессорной техники – это объекты совместных разработок ИСО и МЭК. В последние годы ИСО уделяет много внимания стандартизации систем обеспечения качества.
Практическим результатом усилий в этих направлениях являются разработка и издание международных стандартов. При их разработке ИСО учитывает ожидание всех заинтересованных сторон – производителей продукции (услуг), потребителей, научно-технических и общественных организаций.
На сегодняшний день в состав ИСО входят 220 стран. Россию представляет Госстандарт РФ в качестве комитета – члена ИСО. Всего в составе ИСО более 80 комитетов – членов. Кроме комитетов – членов членство в ИСО может иметь статус членов – корреспондентов. Категория член – абонент введена для развивающихся стран. Комитеты – члены имеют право принимать участие в работе любого технического комитета ИСО, голосовать по проектам стандартов, избираться в состав Совета ИСО. Члены – корреспонденты (их 22) имеют право на получение информации о стандартах.
Сильные национальные организации в странах – членах ИСО являются опорой для ее функционирования, поэтому комитетами – членами принимаются только те организации, которые наилучшим образом отражают положение своей страны в области стандартизации и имеют значительный опыт, что требуется для эффективной работы по международной организации.
Стандартизации услуг в РФ было принято лишь в 1992 г., можно говорить о положительном продвижении в создании юридических основ для разработки требований.
2 Взаимозаменяемость гладких соединений
2.1 Выбор и расчет посадок на все соединения узла по аналогии
Задание: начертить сборочный чертеж узла, выявить и перечислить все основные соединения (кроме расчетных).
Сборочный чертеж содержит следующие соединения:
а) привертная крышка с отверстием для прохода вала, поз.5 – корпус редуктора, поз.3
б) привертная крышка с отверстием для прохода вала червяка, поз.7 – корпус редуктора, поз.3
в) привертная крышка без отверстия для прохода вала, поз.8 – корпус редуктора, поз.3
г) привертная крышка без отверстия для прохода вала, поз.1 – стакан подшипника качения, поз.2
д) дистанционное кольцо верхнее, поз. 6 – вал, поз. 9
е) дистанционное кольцо нижнее, поз. 4 – вал, поз. 9
ж) стакан подшипника качения, поз.2 – корпус редуктора, поз.6
Анализируя работу соединения крышка с отверстием для
прохода вала – корпус редуктора, выбираем поле допуска отверстия Н7, исходя из
экономической целесообразности, чтобы уменьшить номенклатуру обрабатывающих инструментов,
т.к. мы обрабатываем с этой степенью точности посадочное место под наружное
кольцо подшипника. Чтобы ограничить радиальное смещение привертной крышки, поле
допуска центрирующей поверхности по стандарту ГОСТ 18512-73 задаем h8[4, с.102]
Посадка
Определим предельные размеры и натяги
Масштаб: 1мм=1мкм
Рисунок 2.1.1 – Схема расположения полей допусков
соединения 
Выбираем посадку для соединения «б». Исходя из тех же
соображений, что и при выборе посадки для предыдущего соединеия, т.к. эти
соединения однотипны, выбираем соединения посадку 
[4, с. 102]
Так как данная посадка аналогична предыдущей, она будет иметь такую же схему расположения полей допусков и предельные размеры и наибольший и наименьший зазоры.
Выберем посадку для соединения «в». Единственное назначение привертной кромки без отверстия для прохода вала - закрыть отверстие в корпусной детали. Точное центрирование таких крышек по отверстию корпуса не требуется. Поэтому поле допуска центрирующей поверхности привертной кромки принимаем согласно [4, с. 102] d11. Поле допуска посадочного места под подшипник Н7
Посадка 
Определяем предельные размеры:
Dmax = D+ES = 92 + 0.035 = 92.035 мм
Dmin = D+EI = 92 + 0 = 92 мм
dmax = d + es = 92 + (- 0.120) = 91.880 мм
dmin = d + ei = 92 + (- 0,340) = 91.660 мм
Определяем наибольший и наименьший зазаоры:
Smax = Dmax - dmin = 92.035 – 91.660 = 0.375 мм
Smin = Dmin - dmax = 92– 91.880 = 0.120 мм
Строим схему расположения полей допусков
Рисунок 2.1.2 – Схема расположения полей допусков посадки
Выберим посадку для соединения «г». Исходя из тех же
соображений, что и при выборе посадки для предыдущего соединения, т.к. эти
соединения однотипные, выберим для данного соединения посадку 
[4, с. 102]
Так как данная посадка аналогична предыдущей, она будет иметь такую же схему расположения полей допусков, предельные зазоры и предельные размеры.
Выберим посадки для соединений «д» и «е» т.к. эти соединения одинаковые, то выбор посадок для них рассмотрим в одном пункте.
Анализируя работу этих соединений приходим к выводу, что поле допуска вала должно быть такое же, как и при посадке вала и внутреннего кольца подшипника – к6. Это упрощает шлифование поверхности вала и не увеличивает номенклатуру режущего и измерительного инструмента. Тогда по [4,с. 91] выбираем поле допуска отверстий колец Н9.
Посадка 
Определяем предельные размеры:
Dmax = D+ES = 50 + 0,062 = 50,062 мм
Dmin = D+EI = 50 + 0 = 50 мм
dmax = d + es = 50 + 0.018 = 50.018 мм
dmin = d + ei = 50 + 0.002 = 50.002 мм
Определяем наибольшие зазоры и натяги:
Smax = Dmax - dmin = 50,062 – 50,002 = 0,060 мм
Nmax = dmax – Dmin = 50.018 – 50 = 0.018 мм
Построим схему расположения полей допусков:
Рисунок 2.1.3 – Схема расположения полей допусков посадки
Выберем посадку для соединения «ж». Для легкости установления стаканов в корпусных деталях желательно применение посадок с зазором. Но тогда возможно их смещение в пределах зазоров, что вызывает изменение положения оси вращения вала и увеличение концентрации нагрузки. Поэтому в подобных соединениях зазоры нежелательны. В связи с этим в [4,с.95] рекомендуется применять следующие посадки для стаканов нерегулируемых в осевом направлении: Н7/к6; Н7/м6. Принимаем посадку Н7/к6.
Посадка 
Определяем предельные размеры:
Dmax = D+ES = 226 + 0.052 = 226.052 мм
Dmin = D+EI = 226 + 0 = 226 мм
dmax = d + es = 226 + 0.036 = 226.036 мм
dmin = d + ei = 226 + 0.004 = 226.004 мм
Определяем наибольшие зазоры и натяги:
Smax = Dmax - dmin = 226,052 – 226,004 = 0,048 мм
Nmax = dmax – Dmin = 226,036 – 226 = 0,036 мм
Построим схему расположения допусков
Рисунок 2.1.4 – Схема расположения полей допусков
соединения 
2.2 Расчет и выбор посадок для подвижного соединения
Задание: по заданным исходным данным расчитать и подобрать посадку для подвижного соединения. В расчетах учесть влияние шероховатостей с описанием и необходимыми чертежами.
Исходные данные:
– номинальный
диаметр соединения, м;
–
длина соединения, м;
ω = 80 рад/с – угловая скорость;
η= 0,04 Па 
c – абсолютная вязкость места при
рабочей температуре;
g = 
5 Па – среднее удельное давление
в подшипнике;
RZD = 5.0 – шероховатость поверхности отверстия;
Rzd = 4.0 – шероховатость поверхности вала.
Характер и условие работы подвижных соединений разнообразны. Например, соединение шейка колесного вала – вкладыш: поршень-гильза.
Для основных типов подвижных соединений методика расчета зазора различна, поэтому для наиболее ответственных подвижных соединений машин и механизмов систему посадок выбирают на основе расчетов.
Рисунок 2.2.1 – Положение вала в соединении вал-отверстие в состоянии покоя и при вращении.
Как показано на рисунке 2.2.1 в состоянии покоя под действием силы тяжести вал находится в крайнем нижнем положении. При вращении силы трения увлекают смазку в узкую клинообразнйю щель между валами и отверстием. Под действием возникшего в клине давления при определенном соотношении размеров соединения, частоты вращения, вязкости смазки и давления, вал как бы выплывает опираясь на масляной клин и несколько смещается в сторону вращения.
Известно, что соотношение между величинами h и S в
соединениях конечной длины вращается зависимостью [ 1, c. 206 
66]
hS = (0.52 
ωη/g) ℓ/(dn + ℓ ). (2.1)
Где h- толщина масляного слоя в месте наибольшего сближения поверхностей валов и отверстия в рабочем состоянии, м ;
S – зазор между валом и отверстием в состоянии покоя, м ;
dn – полный диаметр соединения, м;
ω – угловая скорость, рад/с
η – абсолютная вязкость смазочного материала при
рабочей температуре, Па с;
g – среднее удельное давление в подшипнике, Па.
hS = (0.52 (0,05)2 800,04/6105 ) ℓ/(0,05 + ℓ ) = 3081
мкм2
Также известно, что если при установившемся движении h =
0,25S, то коэффициент трения получается наименьшим, следовательно, и тепловой
режим работы соединения будет наилучшим. Зная это, определим выгодный зазор по
формуле [ 1, c. 207 67]
Sнаив. = 
(2.2)
где Sнаив. – наивысший зазор, мкм;
h- толщина масляного слоя в месте наибольшего сближения поверхностей вала и отверстия в рабочем состоянии, м ;
Sнаив. = 
= 111мкм
При расчете и выборе подвижных посадок, необходимо учитывать, что в процессе работы изнашиваются поверхности вала и отверстия., в результате чего зазор увеличивается.
При определенном темпе нарастания зазора и постоянном
предельно допустимом зазоре долговечность соединения может быть увеличена за
счет уменьшения начального зазора Sнач. Поэтому целесообразно первоначальный
зазор уменьшить на сумму высот шероховатостей вала и отверстия, что обеспечит
больший технический ресурс сопряжения. Учитывая, что в процессе приработки
высота шероховатостей уменьшится на 0,7, т.к. считается, что в процессе приработки
вследствие износа стираются выступы шероховатости вала и втулки на величину 0,7
ℓ7, первоначальный расчетный зазор, по которому следует выбирать посадку
можно определить из выражения [ 1, c. 208 68].
Sрасч. = Sнач.- 1,4 (RZD + RZd ), (2.3)
где Sрасч. – расчетный зазор, мкм
Sрасч. = 111-1,4 (5 + 4) = 98,4 мкм.
По таблице [ 1, c. 353, п.VIII ] подбираем посадку,
удовлетворяющую условию: Sср.ст.
Sрасч. (2.4)
где Sср.ст.
– средний зазор выбранной
посадки, мкм;
Средний зазор определяется по формуле:
Sср.ст. = (Smax + Smin)/2 (2.5)
где Smax – максимальный зазор выбраной посадки, мкм;
Smin - минимальный зазор выбраной посадки, мкм;
Такому условию отвечает посадка 
50Н8/
у которой Smax = 128 мкм; Smin =
50 мкм; Sср.ст. = 89 мкм.
Выполним проверку правильности выбора посадки по
наименьшей толщине масляного слоя [ 1, c. 208 69]
hmin = hS/(Smax+1.4(RZD + RZd)) (2.6)
где hmin – наименьшая толщина масляного слоя, мкм.
hmin =
мкм.
Чтобы избежать сухого трения, наименьшая толщина
масляного слоя должна быть больше суммы высот шероховатостей вала и отверстия [
1, c. 208 70].
hmin 
RZD + RZd (2.7)
Условие выдерживается т.к. 21,9
, следовательно посадка выбрана
правильно.
Принамаем посадку 50Н8/
По [ 2 c. 411 т 24,4] определяем предельные отклонения
Производим расчет данной посадки:
Предельные отклонения для отверстия:
ES = 0.039 мм
EI = 0 мм
Допуск для отверстия: То = 0,039 мм
Предельные отклонения для вала:
еs = -0.050 мм
ei = -0.089 мм
Допуск для вала: Td = 0.039 мм
Вычислим предельные размеры отверстия и вала
Dmax = D + ES = 50 + 0.039 = 50.039 мм
Dmin = D + EI = 50 + 0 = 50 мм
dmax = d + es = 50 + (-0.050) = 49.950 мм
dmin = d + ei = 50 + (-0.0.89) = 49.911 мм
Определим наибольший и наименьший зазоры:
Smax = Dmax - dmin = 50.039 – 49.911 = 0.128 мм
Smin = Dmin - dmax = 50 – 49.950 = 0.050 мм
Рисунок 2.2.2 – Схема расположения полей допусков посадки
2.3 Выбор средств измерения
Задание: начертить рабочий чертеж детали, выбрать средства измерения для двух, трех основных размеров детали.
Исходные данные: начертить рабочий чертеж вала, выбрать средство измерения для размера вала под подшипники и внутреннего размера барабана.
Применение конкретных средств измерения зависит от многих факторов, масштаба производства, конструкции, материала деталей и точности изготовления.
Необходимо учитывать следующие метрологические
показатели: пределы измерения прибора, приделы измерения шкалы прибора,
точность прибора, предельные погрешности прибора 
Учитывая материал детали, ее шероховатость поверхности. Эти факторы накладывают ограничения на измерительное усилие средств. При выборе средств измерения необходимо учитывать размеры, массу, конфигурацию детали, а также физическую возможность произвести измерение данного размера выбранным инструментом. Когда все эти факторы будут учтены, из возможных для использования средств измерения выбираются также, погрешность которых обеспечивает заданную точность изготовления.
При выборе средств измерения необходимо обязательно выполнить условие:
где 
- допускаемая погрешность
измерения для контроля размера, принимается по ГОСТ 8.051-81
-
предельная погрешность средств измерения
Выбор средств измерения производится по методическим указаниям «Выбор универсальных средств измерения линейных размеров до 500 мм» (По применению ГОСТ 8.051-81) РД 50-98-86 М.: издательство стандартов, 1987 г.
Выбираем измерительный инструмент на следующие размеры:
А) Шейка вала под подшипник 
Б) посадочное место под внешнее кольцо подшипника 
Выбираем измерительный инструмент для контроля размера
шейки вала под подшипник 
По методическим указаниям определяем, что для этого размера б=0,005 мм, Т=0,016 мм. Этот размер можно измерить инструментами, указаннымив пунктах 4б; 5г;6б.
Пункт 4б – микрометры гладкие с точностью 0,01 мм. При
работе находится в стойке или обеспечивается надежная изоляция от тепла рук: 
Пункт 5г – скоба индикаторная (СИ) с точностью измерения 0,011 мм. При работе находится в стойке или обеспечивается надежная изоляция от тепла рук. Предельная погрешность измерения составляет 0,005 мм.
Пункт 6б – микрометры рычажные МР и МРН с ценой деления 0,002 мм и 0,05 мм при установке на нуль по установочной мере и скобырычажные (СР) с ценой деления 0,002 мм при настройке на нуль по концевым мерам длины при использовании на всем пределе измерения. При работе находится в стойке или обеспечивается надежная изоляция от тепла рук оператора. Предельная погрешность измерения составляет 0,0045 мм.
Из вышеперечислленых приборов наиболее недорогим является микрометр рычажный, который удобно и просто настраивать.
Выбираем измерительный инструмент для контроля размера
посадочного места под внешнее кольцо подшипника 
По методическим указаниям опредляем, что для этого размера б=0,010 мм; Т=0,035 мм. Этот раэмер можно измерить инструментами, указанными в пунктах 4б; 6а; 9а; 11; 12.
Пункт 4б – нутромеры микрометрические (НМ) с величиной
отчета 0,01 мм. При работе находится в стойке. Предельная погрешность этого
измерения будет равна 
мм.
Пункт 6а – нутромеры индикаторные при замене отмечанного
устройства измерительной головки (ИГ) с ценой деления 0,0001 или 0,002 мм. При
работе находится в руках. Предельная погрешность этого измерения будет равна 
мм.
Пункт 9а – пневманические пробки с прибором с ценой
деления 1 мкм и 0,5 мкм с настройкой по установочным кольцам. При работе
находится в руках. Предельная погрешность этого измерения будет равна 
мкм.
Пункт 11 – микроскопы инструментальные (большая и малая
модели). Предельная погрешность этого измерения будет равна 
мм.
Пункт 12 – микроскопы увеличительные измерительные при использовании
штриховой головки. Предельная погрешность 
мм.
Из вышеперечисленных приборов наиболее подходящий является нутрометр индикаторный.
Таблица 2.3 – Выбор средств измерения
| Наименование размера | Размер, мм | Допускаемая погрешность измерения, мм |
Предельная погрешность средств
измерения | Наименование СИ, тех. характеристика и условие эксплуатации |
| Шейка вала под внутреннее кольцо подшипника |
| 0.005 | 0.045 | Рычажный микрометр (HP), с ценой деления 0,002 мм свыше 25 до 50 мм. При работе находится в стойке |
| Гнездо корпуса под внутреннее кольцо подшипника |
| 0.010 | 0.0065 | Нутромер индикаторный (НИ), с ценой
деления 0,001 или 0,002 свыше 50 до 120 мм измерении находится в руках
|
, мм
