Министерство науки и образования Российской Федерации

Поволжский Государственный Технологический Университет

Кафедра "Машиностроение и Материаловедение"

Пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине

Метрология, стандартизация и сертификация

Вариант № 47

.

Йошкар-Ола

2017г.

1. Выбор посадок гладких цилиндрических соединений и контроль размеров диаметров

D1	D2	D3	D4	D5
-	180 мм	45 мм	100 мм	-

Для диметров выбираем посадки:

D₂=180 мм – переходная посадка

D₃=45 мм – переходная посадка

D₄=100 мм – переходная посадка

Схема для D₂=180 мм

Проверка:

Схема для D3=45 мм

Проверка:

Схема для D₄=100 мм

Проверка:

Выбор универсальных средств измерения для диаметра D₃=45 мм

Для вала:

Для вала с посадкой k8 выбираем микрометр МК 25 2-го класса точности: Микрометр МК 50-2 ГОСТ 6507-90. Диапазон измерения которого от 25-50, цена деления 0,01 мм, предел допускаемой погрешности для 2-го класса точности 0.004 мм. Допускаемое измерение показаний микрометра при усилии 10H: 2,0 мкм. Шаг микрометрического винта 0,5 мм. Измерительное перемещение винта 25 мм. Допуск параллельности плоских измерительных поверхностей микрометра 2,0 мкм. Допуск плоскостности измерительных поверхностей микрометра 0,9 мкм

Зависимость верхнего предела измерений микрометра, от температур:

Верхний предел измерений микрометра, мм	Допускаемое отклонение температуры от 20 °C
До 150	±4
Св. 150 до 500	±3
Св.500 до 600	±2

1 - скоба; 2 - пятка; 3 - микрометрический винт;

4 - стопор; 5 - стебель; 6 - барабан; 7 - трещотка (фрикцион)

Для отверстия:

Для отверстия с посадкой H8 выбираем нутрометр НИ 18-50 2 класса точности. Нутрометр НИ 18-50-2 ГОСТ 868-82. Диапазон измерения 18-50 мм, цена деления 0.01 мм, предел допускаемой погрешности для 1-го класса точности 0.008 мкм. Наибольшая глубина измерения, не менее 150 мм. Наибольшее перемещение измерительного стержня 1,5. Измерительное напряжение нутрометра 2.5-4.5Н, Усилие центрирующего мостика 5.0-8.5 Н. Погрешность нутромеров, включая погрешность индикатора, при температуре (20±5) °С и относительной влажности до 80% при температуре 25 °С не должна превышать 0.008 мкм, на участке диапазона измерения.

Он состоит из: 1 - индикатор; 2 - ручка; 3 - неподвижный измерительный стержень; 4 - центрирующий мостик; 5 - подвижный измерительный стержень

---

2. Проектирование гладких калибров

Выбор калибра-скобы и калибра-пробки для диаметра D4=100 мм ГОСТ 18360-93

Построить поля допусков и определить размеры калибров для контроля деталей по посадки диаметра 4 (D=100 мм).

D_max=100,025 мм D_min=100мм z=5, y=4, H=6, H_p=2,5.

d_max=100,018 мм d_min=100,002 мм z₁=5, y₁=4, H₁=6, H_p=2,5

Для отверстия:

+3

мкм

НЕ

Непроходная

сторона

+25

0

H7

ПР

Проходная

сторона

Граница

износа

0

-3

+3

-3

4

5

Д

+0.00125

ля вала:

мкм

+21

К-И

Граница

износа

0

5

-0.00125

k6

ПР

К-ПР

Проходная

сторона

4

+3

+0.00125

-3

-0.00125

+2

НЕ

К-ПР

Проходная

сторона

+3

+0.00125

-3

-0.00125

Размеры рабочих калибров для отверстия (пробки):

ПР_max=100+0,004+0,006/2=100.007

ПР_min=100+0,004-0,006/2=100.001

ПР_изн=100-0,005=99.995

НЕ_max=100,025+,006/2=100.028

НЕ_min=100,025-0,006/2=100.022

Размеры рабочих калибров для вала (скобы):

ПР_max=100,018-0,004+0,006/2=100,017

ПР_min=100,018-0,004-0,006/2=100,011

ПР_изн=100,018+0,005=100,023

НЕ_max=100,002+0,006/2=100,005

НЕ_min=100,002-0,006/2=99,999

Размеры контрольных калибров к скобам:

К-ПР_max=100,018-0,004+0.0025/2=100,01525

К-ПР_min=100,018-0,004-0.0025/2=100,01275

К-НЕ_max=100,002+0.0025/2=100,00325

К-НЕ_min=100,002-0.0025/2=100.00075

K-И_max=100,018+0,005+0.0025/2=100,02425

К-И_min=100,018+0,005-0.0025/2=100,02175

Исполнительные размеры:

-для пробок

ПР=100.007_-0,006

НЕ=100.022_-0,006

-для скоб

ПР=100,011^+0,004

НЕ=99,999^+0,004

-для контрольных калибров:

К-ПР=100,01525-_0,0025

К-НЕ=100,00325_-0,0025

К-И=100,02425_-0,0025

Размеры калибра-скобы односторонней листовой для диаметра от 10 до 100 мм (ГОСТ 18360-93) Условное обозначение: Калибр-скоба 8113-0161 k6 ГОСТ 18360-93

Обозначение калибров-скоб (односторонних)	Dном.	D1	H	h	l	l1	l2	s	Масса, кг не более	d3
8113-0161	Св. 85 до 100	180	150	59	36	21	6	6	0,70	*

* - отверстие d₃ – по сопрягаемой детали 2 (ручки калибра-скобы)

Размер калибра-пробки гладкой проходной с насадкой свыше 50 до 100 мм (ГОСТ 14815-69) Условное обозначение: Калибр-пробка 8136-0021/001 H7 ГОСТ 14815-69

Обозначение калбра-пробки	Dномин.	L*	L	d	d1	d2	l	Масса, кг	Ручка
8136-0021	100	157	36	75	52	12	26	1,99	8055-0027

Ручки односторонние для насадных калибров для калибров-пробок свыше 50 до 100мм. (ГОСТ 14749-69)

d	D	L
22	28	144

Обозначение корпуса	d	D	L	l	l1	d1	l2	l3	l4	d2	d3	d4	d5	f
0027/001	22	28	144	48	24	M10	20	12.0	155	6	21	26	20	9

3 Расчет и выбор посадок подшипников качения

(ГОСТ 3478-79)

№ позиции	d вала, мм	Радиальная нагрузка
		Пост. по напр. Frc, кН	Вращающ. Frω
2	45	40	2.8

Тип подшипников: Выбраны подшипники роликовые конические однорядные с углом косинуса α=29° ГОСТ 27365-87

Серия: 3

Основные размеры: (табл. 24.17 стр. 466 [3])

Обозначение: 1027309А

d=45 мм. ( диаметр отверстия внутреннего кольца)

D=100 мм. (наружный диаметр наружного кольца)

B=25 мм. (ширина кольца радиальных подшипников)

r₁= 2 мм. (координата монтажной фаски со стороны широкого торца внутреннего кольца)

---

r₂= 1,5мм. ₍координата монтажной фаски со стороны широкого торца наружного кольца)

Так как, нет особых требований к подшипнику, принимаем класс точности 0

Предельное отклонение для отверстия (внутреннего кольца):

Предельные отклонения: d_m= (табл. 4.82, 4.83 [2])

Предельные отклонение для вала (наружного кольца):

Предельные отклонения: D_m=(табл. 4.82, 4.83 [2])

Схема нагружения подшипников:

P_b

Колебательное нагружение

P_n

Циркуляционное нагружение

Вид нагружения колец:

Циркуляционное нагружение – внутреннее кольцо. Наружное – колебательное.

Интенсивность нагрузки:

=1946 кН/м (форм. 4.25 стр. 283 [2])

b=B-2r=25-2*1.5=22 мм. Рабочая ширина посадочного места.

R=F_rc+F_rω=40000+2800=42800 Н=42,800 кН

k₁ – динамический коэффициент посадки

k₂ – коэффициент, учитывающий ослабление посадочного натяга, при полом вале или тонкостенном корпусе

k₃ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения радиальной нагрузки Fr между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки Fa на опору

Схема полей допусков:

Для внутреннего кольца на валу: Ø45 L0/js6 (табл. 4.92 стр. 287 [2])

Для наружного кольца корпусе: Ø 100 Js7/l0 (табл. 4.92 стр. 287 [2])

+23

+11

js6

-11

Ø45

Ø100

L0

-20

Js7

-23

l0

Требования к посадочным поверхностям по ГОСТ 3325-85 шероховатость вала Ra=1,25 мкм так как d=45, корпуса Ra=2,5 мкм так как D=100, опорных торцов заплечиков валов и корпусов Ra=2,5 мкм. (табл. 4.95, с.296 [2])

Допуски формы посадочных поверхностей по ГОСТ 24643-81:

1) допуск круглости и допуск продольного сечения вала 8 мкм

2) допуск круглости или допуск профиля продольного сечения отверстий корпусов 10 мкм

(табл. 4.95, с.296 [2])

Допуски расположения посадочных поверхностей и заплечиков валов и корпусов

по ГОСТ 24643-81:

1) допуск торцового биения: заплечиков валов 10 мкм

2) заплечиков корпусов 20 мкм

(табл. 2.28 стр.414 [1]);

Допуск соосности ГОСТ 24643-81:

1) шеек вала 20 мкм

2) осей отверстия 25 мкм

(табл. 2.40 стр.443 [1]).

Эскиз части корпуса с отверстием под подшипник:

Выбираем средства измерения по РД 50-98-86 и устанавливаем допускаемые погрешности изменений отверстий в корпусе и шеек вала.

Для Ø45 мм допускаемая погрешность – 30 мкм.

Скобы индикаторные с ценой деления деления 0,01 мм. Прибор находится в стойке или обеспечивается надежная изоляция от рук оператора. Температурный режим 20°С Класс применяемых концевых мер 3. Предельная погрешность - 6 мкм.

Для Ø100 мм допускаемая погрешность – 13,5 мкм.

Нутромеры индикаторные. Цена деления 0,01 мм. Средства установки: концевые меры длины первого класса или установочные кольца (до 160 мм), Условия измерений: используемое перемещение измерительного стержня 0,03 мм. Температурный режим – 2ºС. Шероховатость поверхности Ra=0,32 мкм. Предельная погрешность измерений – 8-9 мкм

Методика контроля:

1)От округлости по 3 сечениям

---

По профилю продольного сечения: (D_max-D_min)/2

D_пр.п.с=(x₁-x₃)max/2 D_отв=(x_i-x_i)²max/2

2) Схема контроля сносности отверстия.

3) Торцевое биение на 2-х узких призмах.

4) Контроль радиального биения относительно оси (на 2-х узких призмах).

4. Расчет допусков и размеров в входящих в размерные цепи

Замыкающее звено	Метод решения
±0,11	max-min

Масштаб чертежа определяем по заданному диаметру в позиции 2 подшипника (внешнего кольца) тогда μ=d/d_изм=100/25=4 d_изм - измеренный диаметр.

Размеры составляющие звенья:

218,5 мм размер от диаметра под подшипник до прокладки шестерни

145 мм размер шестерни

146 мм размер от вершины конуса шестерни до подшипников

31 мм размер ширины подшипников

151 мм размер од подшипников до подшипников

25 мм размер ширины подшипников

10,5 мм размер от подшипника до конца прокладки.

Допуски на размеры звеньев, исходя из экономической целесообразности по 9 квалитету точности:

100 мкм

62 мкм

100мкм

52 мкм

43 мкм

По уравнению (3.10 стр.23 [2]) рассчитываем среднее отклонение полей допусков составляющих звенье:

Среднее отклонение замыкающего звена вычислям по формуле (3.15 стр.24 [2]):

Допуск замыкающего звена находим по формуле (3.9 стр.23 [2]):

Предельные отклонения замыкающего звена вычисляем по формулам (3.16 стр.24 [2]):

Сравниваем полученные результаты с заданными:

Следовательно, изменения предельных отклонений размеров составляющих звеньев не требуется.

5. Взаимозаменяемость и контроль резьбовых соединений.

Исходные данные:

Номинальныйдиаметр, мм	d2, мм	ΔP, мм	Δα/2	№ позиции
30	27,902	14	9	3

Данное резьбовое соединение должно обеспечивать неподвижность зубчатое шестерни на её валу.

По ГОСТ 8724-81 выбираем резьбу:

Шаг: P=3,5 мм. (табл.4.22 стр. 141 [2])

Угол профиля: α=60° резьба метрическая (табл. 4.20 стр.133 т.2 [2])

По (табл. 4.24. стр.144 [2]) выбираем:

Средний диаметр:

Внутренний диаметра:

Характер резьбового соединения - посадка с зазором

Класс точности – средний.

Длина свинчивания – N (нормальные)

Выбираем поля допусков для наружной и внутренней резьбы по (табл. 2.5 стр. 467 [1]): 6H/6g

По ГОСТ 16093-81 (табл. 4.29 стр.153 [2])

6g:

6H:

Схема полей допуска:

По (табл.1.60 стр.184 [1]) определяем допускаемую погрешность измерения Δр=5,0 мкм

Существуют два метода контроля точности резьб - дифференцированный (поэлементный) и комплексный.

Дифференцированный метод применяют, когда на каждый параметр резьбы допуски указаны отдельно. При этом отдельно контролируют шаг, средний диаметр, половину угла профиля. Данный метод является сложным и трудоемким, поэтому используется для контроля точных резьб (калибров, резьбообразующего инструмента, специальных резьбовых деталей), а также используется при наладке технологического процесса и при исследовании причин дефектов.

Комплексный метод контроля применяют для резьбовых деталей, допуск среднего диаметра которых является суммарным допуском. Метод основан на одновременном контроле среднего диаметра, шага, половины угла профиля, внутреннего и наружного диаметров резьбы путем сравнения действительных размеров с предельными. Это обеспечивается использованием предельных калибров.

---

В крупносерийном и массовом производстве контроль предельными резьбовыми калибрами является основным. Также этот метод применяется в единичном и мелкосерийном производстве.

Вычисляем приведенный средний диаметр наружной резьбы и дать и дать заключение о ей годности в соответствии с условиями

d₂= 27,902 мм

ΔР= 14 мм

Δα/2=6

27,902≥27,467 27,941≥27,902 Неравенства выполняются, из чего делаем вывод что резьба годна.

6. Взаимодействие и контроль шпоночного соединения

№ позиции	d вала, мм
7	45

По заданному номинальному диаметру вала находим по (табл.4.64, с.235 [2])размеры шпонки и шпоночных пазов (ГОСТ 23360-78):

1. Шпонка призматическая

2. 

3. Фаска S:

4. Интервал длины l: l=36…160

5. Глубина паза на валу t₁:

6. Глубина паза на втулке t₂:

7. Радиус закругления или фаска:

Требование к шпоночному соединению следующие: функция шпонки передача крутящего момента. Так как никаких особых требований к соединению нет и предельные отклонения размера шпоночных соединений нормальный, примем (табл. 4.65 с.237 [2]):

1. Посадка вала: P9/h9

2. Посадка втулки: N9/h9

d=45

h9

Js9

P9

+26

-26

-22

-74

0

- Поле допуска на ширину шпонки

- Поле допуска на ширину паза втулки

- Поле допуска ширину паза вала

Предельные отклонения несопрягаемых размеров соединения ( табл. 4.66 с.238 [2]):

1. Высота шпонки: 14h11

2. Длина шпонки: 9h14

3. Длина паза: H15

4. Глубина паза на валу: 8,5^+0,2

5. Глубина паза во втулке: 6,^7+0,2

Допуск параллельности плоскости симметрии паза относительно оси шпоночного паза: 2*T_ш=2*52=104 мм.

Допуск симметричности шпоночного паза для двух шпонок: 0,5* T_ш=0,5*52=26 мм.

Используя РД 50-98-86 выбираем средства измерения:

1) Глубиномер индикаторный производится по ГОСТ 7661-67. Отсчет происходит при помощи часового индикатора по ГОСТ 577-68, данная форма отображения параметров наиболее удобна для восприятия человеком. Цена деления индикаторных глубиномеров составляет 0,01 мм.

Наименование ГИ	Диапазон измерений	Цена деления мм	Погрешность
ГИ-100	0-100 мм	0,01	0,012

Температурный режим 5°С

2)Нутромер индикаторный. Нутромеры индикаторные двухконтактные (штихмас) НИ 6-1000мм точность 0,01мм (ГОСТ 868-82)

Диапазон измерений, мм	18-50
Наибольшая глубина измерения, не менее, мм	150
Наименьшее перемещение измерительного стержня, мм	1,5
Габаритные размеры, не более, мм	315x56x50

Температурный режим 5°С.

Для контроля используются два метода: дифференцированный (поэлементный) и комплексный. Для реализации первого метода универсальные средства измерения. Выбор того или иного средства измерения определяется возможностью его использования с учетом конкретной конфигурации детали и обеспечения необходимой точности измерения. Этот метод целесообразно применять на стадии отладки технологического процесса или при анализе деталей, он требует больших затрат времени и квалификации персонала.

---