Файл: Метрология, стандартизация и.pdf

84
а) б) в)
Рис. 1. Схемы центрирования шлицевых прямобочных соединений:
а) по наружному диаметру D; б) по внутреннему диаметру d;
в) по боковым поверхностям зубьев b
При центрировании по наружному диаметру D (рис. 1 а) посадки осуществляются по наружному диаметру D и по ши- рине шлица b. Технологический зазор
- по d.
Этот способ центрирования применяется тогда, когда втулка термически не обрабатывается и твердость её материала допускает обработку чистовой протяжкой. Вал в этом случае фрезеруется и шлифуется по D и b. Этот способ наиболее эко- номичен и технологически прост, обеспечивает хорошее каче- ство центрирования.
Его широко применяют в автотракторном, сельскохозяй- ственном и гидромелиоративном машиностроении.
При центрировании по внутреннему диаметру d (рис. 1 б) посадки осуществляются по внутреннему диаметру d и по ши- рине шлица b. Технологический зазор
- по D.
Применяется:
- при высокой твердости материала втулки. В этом случае её нельзя обработать чистовой протяжкой, а можно только прошлифовать по d;
- при необходимости иметь подвижное соединение под нагрузкой;
- при использовании длинных шлицевых валов, которые могут иметь значительные искривления. Для их устранения ва- лы шлифуются по d.
Способ дорогой (требует шлифовки отверстия и вала по
d), но обеспечивает высокую точность центрирования.

85
При центрировании по боковым поверхностям шлицев b
(рис. 1 в) посадка осуществляется только по ширине шлица b.
Технологический зазор
- по D и d.
Центрирование по боковым поверхностям шлицев b не обеспечивает точного центрирования втулки и вала, но дает наиболее равномерное распределение сил между зубьями. Этот метод рекомендуется при передаче больших крутящих момен- тов и при знакопеременных (реверсивных) нагрузках (в кар- данных передачах тракторов и автомобилей).
По характеру шлицевые прямобочные соединения могут быть подвижными и неподвижными. Подвижность шлицевого соединения обеспечивается применением посадок с зазором, а неподвижность
- использованием переходных посадок для цен- трирующей поверхности.
3. Условные обозначения прямобочных
шлицевых соединений
Условное обозначение шлицевого соединения при цен- трировании по наружному диаметру D имеет вид:
8 8
8 7
7 48 42 8
f
F
f
H
D
´
´
´
-
,
где D
- способ центрирования;
8
- число шлицев;
42
- внутренний диаметр (не центрирующий);
48
- наружный диаметр (центрирующий);
H f
7 7
- посадка по центрирующему диаметру;
8
- ширина шлица;
F f
8 8
- посадка по ширине шлица; шлицевая втулка:
D
H
F
- ´ ´
´
8 42 48 7 8 8
; шлицевый вал:
D
f f
- ´ ´
´
8 42 48 7 8 8
; центрирование по внутреннему диаметру d d
H
f
F
f
- ´
´
´
8 42 7
7 48 8 8
8

86
Поля допусков нецентрирующих диаметров нормируются:
- наружный диаметр D: втулка
-
H12 , вал
- a11;
- внутренний диаметр d: втулка
- H11, вал - не менее d
1
Значение d
1 выбирается по ГОСТ 1139-80 (таблица 1).
Таблица 1. Размер шлицевого вала по диаметру d
1
при центрировании по D или b z
´d´D d
1 z
´d´D d
1
Легкая серия
6
´23´26 22,4 8
´42´48 39,5 6
´26´30 24,6 8
´46´54 42,7 6
´28´32 26,7 8
´52´60 46,7 8
´32´36 30,4 8
´56´65 52,2 8
´36´40 34,5 8
´62´72 57,8 8
´42´46 40,4 10
´72´82 67,4 8
´46´50 44,6 10
´82´92 77,1 8
´52´58 49,7 10
´92´102 87,3 8
´56´62 53,6 10
´102´112 97,7 8
´62´68 59,8
Тяжелая серия
10
´72´78 69,6 10
´16´20 14,1 10
´82´88 79,3 10
´18´23 15,6 10
´92´98 89,4 10
´21´26 18,5 10
´102´108 99,9 10
´23´29 20,3 10
´112´120 108,8 10
´26´32 23,0
Средняя серия
10
´28´35 24,4 6
´11´14 9,9 10
´32´40 28,0 6
´13´16 12,0 10
´36´45 31,3 6
´16´20 14,5 10
´42´52 36,9 6
´18´22 16,7 10
´46´56 40,9 6
´21´25 19,5 16
´52´60 47,0 6
´23´28 21,3 16
´56´65 50,6 6
´26´32 23,4 16
´62´72 56,1 6
´28´24 25,9 16
´72´82 65,9 6
´32´38 29,4 20
´82´92 75,6 8
´36´42 33,5 20
´92´102 85,5

87
4. Отчет по работе
1. Записать обозначение шлицевого соединения.
2. По таблицам стандарта (приложения 1, 2 и 3) опреде- лить величину допусков, величину и знаки отклонений на раз- меры шлицевого вала и отверстия.
3. Заполнить полученными данными таблицу 2.
Таблица 2. Номинальные и предельные размеры, поля допусков шлицевого соединения
Н
аи м
ено ва ние эл еме нт ов шли цев
Но ми на ль ный ра зм ер
, мм
Поле до пу ска
Предельные отклонения, мм
Предельные размеры, мм
Допуск размера,
мм верхнее
ES (es) нижнее
EI (ei) наиболь- ший наимень ший
1. Центрирующие элементы
Отверстие
Вал
Ширина впадины отверстия
Толщина шлица вала
2. Нецентрирующие элементы
Отверстие
Вал
Отверстие
Вал
4. Рассчитать предельные размеры шлицевого вала и от- верстия, зазоры (натяги) на центрирующие размеры.
5. Вычертить схему полей допусков центрирующих раз- меров.

88
5. Индивидуальные задания (примеры)
Выполнить пункты 1-5 раздела 4 «Отчет по работе» ра- боты.
Вариант 1 9
9 5
8 8
22 18 6
d
D
e
H
D
´
´
´
-
Вариант 2 7
8 8
11 12 48 8
7 42 8
h
H
a
H
e
H
d
´
´
´
-
Вариант 3 8
8 4
11 12 35 28 10
e
F
a
H
b
´
´
´
-
Вариант 4 8
9 18 6
7 120 112 10
e
D
n
H
D
´
´
´
-
Контрольные вопросы
1. Назовите методы центрирования прямобочных шлице- вых соединений и условия применения этих методов.
2. Изобразите шлицевые соединения (один шлиц) при разных способах центрирования.
3. Запишите условное обозначение шлицевого соединения при разных способах центрирования.
4. Как обозначаются способы центрирования?
5. На схеме полей допусков центрирующих элементов покажите основные отклонения вала и отверстия.
6. Как нормируется точность нецентрирующих элементов шлицевого соединения?

89
РАБОТА № 9. Размерный анализ
Назначение работы: научиться составлять сборочные размерные цепи, освоить метод решения цепи на максимум- минимум.
Оборудование: копии стандартов, содержащие основные термины и определения, данные по выбору единицы допусков составляющих звеньев и обоснованию коэффициента точно- сти, данные по нормированию посадочных поверхностей глад- ких соединений.
1. Основные понятия о размерных цепях
При конструировании механизмов, агрегатов, машин воз- никает необходимость достичь правильного соотношения вза- имосвязанных размеров, определить взаимное положение осей и поверхностей. Выполнение этого требования облегчает про- цесс сборки и гарантирует высокие эксплуатационные качества машины. В основе определения допусков на все размеры лежит размерный анализ.
Размерная цепь
- это совокупность взаимосвязанных размеров, образующих замкнутый контур и непосредственно участвующих в решении поставленной задачи.
Если в размерную цепь входят размеры одной детали, то ее называют подетальной, если размеры нескольких дета- лей
-
сборочной.
Размеры, образующие размерную цепь, называются зве-
ньями.
Звенья делятся на составляющие (увеличивающие и уменьшающие) и замыкающие.
Увеличивающее звено (А)
- это составляющее звено, с увеличением которого замыкающее звено увеличивается.
Уменьшающее звено (А)
- это составляющее звено, с увеличением которого замыкающее звено уменьшается.
Замыкающее звено
- это звено, которое получается по- следним в процессе обработки детали или сборки узла машины.
По взаимному расположению размерные цепи делятся на
линейные (размеры параллельны один другому), плоскостные

90
(размеры непараллельны, но лежат в одной или нескольких па- раллельных плоскостях), пространственные (все или часть размеров непараллельны или лежат в непараллельных плоско- стях).
Решить размерную цепь означает определить параметры всех её звеньев (номиналы и отклонения), которые должны со- ответствовать конструктивным, технологическим и эксплуата- ционным требованиям.
При решении цепей различают прямую и обратную зада- чи.
Прямая задача
- по известным параметрам замыкающего звена (номинал и отклонения) определить параметры состав- ляющих звеньев (номиналы и отклонения).
Обратная задача
- по известным параметрам составляю- щих звеньев (номиналы и отклонения) определить параметры замыкающего звена (номинал и отклонения).
2. Основные уравнения размерного анализа
Номинал замыкающего звена равен сумме номиналов уве- личивающих звеньев минус сумма номиналов уменьшающих звеньев (первое уравнение размерного анализа)
, где m
- число увеличивающих звеньев; p
- число уменьшающих звеньев; m + p
- число составляющих звеньев; n
- общее число звеньев в цепи (замыкающее и составляю- щие). Причем: m + p = n -1.
Подсчитаем номинал замыкающего звена А
D
для детали
(рис.): 25 = 60 – 35.
Из первого уравнения размерного анализа выразим пре- дельные размеры замыкающего звена
å
å
=
=
¬
®
-
=
m
i
p
i
i
i
A
A
A
1 1
min max max
D
. (1)

91
Рис. Эскиз детали
Зная, что
Δ
Δ
Δ
TA
A
A
min max
=
-
,
получаем
å
å
=
=
¬
®
-
=
m
i
p
i
i
i
A
A
A
1 1
max min min
D
. (2)
Вычитая из уравнения (1) уравнение (2), получим
å
å
=
=
¬
®
+
=
m
i
p
i
i
i
TA
TA
TA
1 1
D
Откуда имеем второе уравнение размерного анализа
Допуск замыкающего звена равен сумме допусков состав- ляющих звеньев.
3. Расчет цепей
При конструировании изделия всегда решается прямая за- дача. Обратная задача решается при проверочном расчете.
Существует много методов решения размерной цепи: полной взаимозаменяемости, вероятностный, групповой взаи- мозаменяемости (селективная сборка), пригонки, регулирова- ния.

92
В данной работе рассматривается вариант решения раз- мерной цепи на полную взаимозаменяемость способом одного квалитета.
При решении размерных цепей считают, что зависимость величины допуска от величины линейного размера та же, что и для диаметральных размеров, поэтому величины допусков ли- нейных размеров берутся из таблиц стандартов на допуски гладких цилиндрических соединений, и в этом случае линей- ные размеры приравниваются к диаметрам.
Выявление составляющих звеньев размерной цепи, задан- ной замыкающим звеном, производится через размерные базы при размерном анализе. Размерный анализ
- наиболее ответ- ственный этап решения размерных цепей, так как от него за- висит правильность составления цепи, последующих расчетов, а также правильность простановки размеров и отклонений на чертежах деталей.
При анализе необходимо соблюдать принцип кратчайшей размерной цепи, т.е. в размерную цепь должно входить мини- мально возможное число составляющих звеньев. Каждый раз- мер может входить в данную цепь только один раз.
Размерный анализ начинают с одной из границ заданного замыкающего звена. Примыкающий к этой границе размер де- тали мысленно увеличивают и анализируют, как это увеличе- ние влияет на изменение замыкающего размера при неизмен- ных остальных размерах звеньев цепи. Если такое увеличение вызывает изменение величины замыкающего звена, то иссле- дуемый размер входит в число составляющих. Если нет, то не входит, и надо искать другой размер, примыкающий к границе замыкающего звена. Под сборочной размерной базой, таким образом, понимается линия или плоскость соприкосновения двух деталей или элементов деталей.
Выявив составляющий размер, примыкающий к одной из баз замыкающего звена, продолжают выявление составляюще- го звена со второй границы установленного составляющего размера таким же образом.
Составление размерной цепи завершается при ее замыка- нии, т.е. когда одна из границ последовательно исследуемых размеров окажется второй границей замыкающего звена.

93
Производится последовательная запись всех сборочных баз данной сборочной размерной цепи.
Из изложенного видно, что составление сборочной раз- мерной цепи проводят по сборочным базам деталей, размеры которых входят в выявленную размерную цепь.
Рассмотрим применение способа одного квалитета для решения размерной цепи на полную взаимозаменяемость.
Допуск равенT = a
´ i (таблица 1).
Таблица 1. Единицы допуска i для номинальных размеров
Интервалы размеров, мм
До 3
Св. 3 до 6
Св. 6 до 10
Св. 10 до 18
Св. 18 до 30
Св. 30 до 50
Св. 50 до 80
Св. 80 до 120
Единица допуска, мкм
0,54 0,73 0,89 1,09 1,3 1,54 1,84 2,2
Из второго уравнения размерного анализа имеем
(
)
TA
a i сост i
n
D
=
´
=
-
å
.
1 1
Откуда получаем
По числу единиц допуска выбирают квалитет, и в зависи- мости от этого квалитета назначают допуски звеньев.
В размерную цепь, как правило, входят независимые зве- нья.
Стандартные, нормализованные и покупные детали, вхо- дящие в цепь, называются независимыми звеньями.
При наличии независимых звеньев
,

94
где k
- число независимых звенья; n-1-k
- число составляющих звеньев без независимых.
Расчетное значение а р округляют до ближайшего стан- дартного а ст.
и по таблице 2 выбирают квалитет.
Таблица 2. Число единиц допуска для квалитетов
Число единиц допуска
40 64 100 160 250 400 640 1000 1600
Номер квалитета
9 10 11 12 13 14 15 16 17
По этому квалитету назначают отклонения на составляю- щие звенья по следующему принципу: для охватывающих
- по H (как на основное отверстие); для охватываемых
- по h
(как на основной вал). Для остальных
- симметричные откло- нения
- по J
s
После назначения допусков на составляющие звенья
(кроме независимых) проводят проверку решения по второму уравнению. Так как а р
¹ а ст
, равенство во втором уравнении не соблюдается. Для его выполнения вводится корректирую- щее звено.
Если а ст.
> а р.
, то корректирующее звено выбирается техно- логически более простое, при а ст.
< а р.
- технологически более сложное.
Отклонение на корректирующее звено определяется из системы уравнений
ï
ï
î
ïï
í
ì
-
=
-
=
å
å
å
å
=
=
¬
®
=
=
¬
®
m
i
p
i
m
i
p
i
ES
EI
EI
EI
ES
ES
1 1
1 1
D
D
Этот метод целесообразно применять при расчете цепей с невысокой точностью звеньев; при малом числе звеньев (до 5); в мелкосерийном или индивидуальном производстве.
В остальных случаях цепи рассчитываются на неполную взаимозаменяемость.