Выбор посадок и их расчет для деталей сборочной единицы

1. Расчёт и анализ посадок для гладких цилиндрических поверхностей

.1 Расчёт и выбор посадок с натягом

Из условия неподвижности соединения в зависимости от характера передаваемой нагрузки определим требуемое минимальное давление на контактных поверхностях соединения P_min, МПа.

При действии крутящего момента М_кр(Н×м):

,

где:

.

Используя закон Гука и решения задачи Ламе, можно рассчитать величину наименьшего натяга N_{min расч}(мкм), при котором будет обеспечена неподвижность соединения:

.

В данной формуле E_D и E_d - модули упругости материалов сопрягаемых деталей. Принимаем материал ступицы Ст45, а зубчатого венца - сталь 12ХН3А, тогда, пользуясь учебным пособием «Основы взаимозаменяемости в авиастроении» (см. приложение, табл. П8), имеем:_D=2,1×10⁵ МПа;_d=2,1×10⁵ МПа.

С_D и С_d - коэффициенты Ламе, определяемые по формулам:

;

.

Здесь, D₀ и d₀ - наружный диаметр охватывающей детали и диаметр внутренней полости охватываемой детали. В нашем случае:₀»300 мм, d₀=90 мм.

m_D и m_d - коэффициенты Пуассона, соответственно для охватывающей и охватываемой деталей

m_D=m_d=0.3.

Тогда,

;

;

.

На основании теории о наибольших касательных напряжениях определим максимально допустимое давление P_max, при котором отсутствуют пластические деформации соединяемых деталей:

где:_Dmax - максимально допустимое давление для охватывающей детали;_dmax - максимально допустимое давление для охватываемой детали;

s_TD=687 МПа - предел текучести охватывающей детали;

s_Td=353 МПа - предел текучести охватываемой детали (см. учеб пособие).

Выбираем наименьшее из двух полученных значений P_dmax=116,995 МПа.

Определим величину наибольшего расчётного натяга:

По [1] (см. стр. 31, рис. 14) c=0,5

Учтём поправку на смятие неровностей контактных поверхностей отверстия и вала. Из ряда стандартных значений по [1] (стр. 31) выбираем:_aD=0,8 мкм, R_ad=0,4 мкм.

.

С учётом поправки определяем минимальную и максимальную величины функциональных натягов:

_{min функ}= N_{min расч}+D_ш=12 мкм;_{max функ}= N_{max расч}+D_ш=501 мкм.

По данным (ГОСТ 25364-88 и ГОСТ 25347-82) выбираем посадку, удовлетворяющую условиям:

N_{min cm}³N_{min функ,}

N_{max cm}£N_{max функ,}

где: N_{min ст} и N_{max ст} - значения натяга, обеспечиваемые какой-либо стандартной посадкой.

Для нашего случая подходят посадки, изображённые в таблице 8.

Таблица 8

При этом посадка предпочтительного применения - H7/r6 (она более предпочтительна т. к. для неё имеется в наличии достаточно режущего и измерительного инструмента и при образовании этой посадки не требуется больших усилий).

Изобразим схему полей допусков для посадки H7/r6 на рис. 1:

Рис. 1

1.2 Соединение зубчатого колеса с валом

Данное соединение должно быть по характеру неподвижным, разъёмным. Посадка для этого соединения должна обеспечивать легкость монтажа и хорошее центрирование колеса. Выбираем наиболее рекомендуемую переходную посадку в системе отверстия Н7/к6.

Наибольше вероятен зазор

Принимая Т=6s, определим среднеквадратическое отклонение для отверстия и для вала:

Суммарное значение:

P_S=F₁+0,5;

F₁=F(z);

;

F₁=F(0,591)=0,2257;

P_N=0,2257+0,5=0,7257.

Вероятность получения соединения с натягом:

P_S=1-P_N =1 - 0,7257=0,2743.

Таким образом, в данной посадке при достаточно большом количестве деталей в партии можно ожидать появления 72,57% соединений с зазором и 27,43% с натягом. Изобразим поля допусков ПП 68Н7/к6 на рисунке 2.

Рис. 2. Кривая нормального распределения

1.3 Выбор посадок для соединений подшипника качения с валом и корпусом

Подшипник изготовлен по классу точности 6. Подшипник работает по схеме I, т.е. наружное кольцо неподвижное, а внутреннее кольцо вращается вместе с валом. В этом случае наружное кольцо подшипника устанавливается в корпус, а внутреннее кольцо напрессовывается на вал. Это достигается за счёт использования полей допусков валов под переходные посадки, что благодаря специфическому расположению поля допуска на внутреннее кольцо позволяет получить в соединении небольшой гарантированный натяг.

Выбираем посадку .

Соединение внутреннего кольца подшипника качения с валом (рис. 3).

Рис. 3

Соединение наружного кольца подшипника качения и корпусом (рис. 4).

Рис. 4

2. Расчёт исполнительных размеров калибров для контроля отверстия и вала, образующих посадку

У готовых изделий необходимо определить, годна ли деталь или нет, т.е. удалось ли изготовить деталь с требуемой точностью или нет. Для этого применяются специальные приборы: калибр - пробка (для отверстий) и калибр - скоба (для валов). Рассчитаем калибры, т.е. инструменты для контроля точности вала и отверстия, сопрягающиеся по посадке

Найдём допуски на посадку . (рис. 5.)

Рис. 5

3. Назначение и анализ посадок для шпоночного соединения

Посадка шпонки в паз вала и в паз ступицы выбирается в системе вала. Это обусловлено тем, что основная деталь - шпонка. Она изготовлена по ГОСТ 23360 - 78. Соединение шпонки с валом должно быть достаточно плотным (с небольшим натягом), чтобы шпонка не перемещалась относительно паза. Соединение шпонки со ступицей должно быть свободным, (желательно с небольшим зазором). Зазор необходим для того, чтобы компенсировать при сборке погрешности формы и расположения поверхностей шпонки и пазов. Руководствуясь учебным пособием, выбираем нормальный характер шпоночного соединения.

Геометрия соединения:

диаметр вала d=84 мм;

ширина шпонки b=22 мм;

высота шпонки h=14 мм;

глубина шпоночного паза вала t₁=9 мм;

глубина шпоночного паза ступицы t₂=5,4 мм.

Рис. 6

4. Назначение и анализ посадок для резьбового соединения

Для регулирования относительного положения вала регулировочными винтами, выбираем скользящую посадку, причём посадка резьбы корпуса 6Н, посадка резьбы вала 6g.

Исходные данные: D=d=33 мм, класс точности - средний.

Определим и запишем в сводную таблицу параметры резьбы, значения предельных отклонений, а также значения зазоров.

посадка вал подшипник калибр

Номинальные размеры резьбового соединения M33x1,5-6H/6g

Рис. 7

Заключение

В данной работе были рассмотрены различные по характеру соединения: подвижные и неподвижные, разъемные и не разъемные. Для них назначены посадки. Для данных посадок вычислены величины предельных размеров, нижних и верхних отклонений, минимальные и максимальные значения натягов и зазоров.