Автоматизированная система расчётов по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация (стр. 2 )

б)

Рис. 6. Схема расположения полей допусков резьбового соединения

При оформлении чертежа предварительно рассчитывается и строится номинальный профиль резьбового соединения в соответствии с данными чертежа узла и согласно выбранному масштабу. Для расчёта и построения используется ГОСТ 9150-81 или рис. 7.

После этого определяются отклонения и допуски диаметров резьбы согласно ГОСТ или строится схема расположения полей допусков (см. рис. 7) для наружной и внутренней резьбы. В последнюю очередь, по результатам расчёта исполнительных размеров на компьютере или по формулам учебного пособия [4] на том же листе, где изображено резьбовое соединение, строятся схемы расположения полей допусков калибров для контроля внутренней и наружной метрической резьбы.

Рис. 7. Графическое оформление схемы расположения полей допусков резьбового соединения калибров

для контроля резьбы

7. РАЗМЕРНЫЕ ЦЕПИ

Основные термины и определения размерной цепи приведены в ГОСТ , а их расчёт — в ГОСТ .

Любая размерная цепь состоит из звеньев. Звеном размерной цепи является один из размеров, образующих размерную цепь. Звенья размерной цепи и их номинальные размеры обозначаются прописной буквой русского алфавита (или строчной буквой греческого алфавита кроме букв α, β, γ, ζ, ω) с индексом порядкового номера звена: Аj; Бj … (j = 1, 2, …). Замыкающее звено — это звено размерной цепи, являющееся исходным при постановке задачи или получающееся последним в результате её решения. Замыкающее звено обозначается буквой размерной цепи с индексом Δ: АΔ; БΔ; … .

Составляющим звеном называется звено размерной цепи, изменение которого вызывает изменение исходного или замыкающего звена. Увеличивающее составляющее звено — звено, с увеличением которого увеличивается замыкающее звено. Обозначается со стрелкой или со знаком плюс: . Уменьшающее звено — звено, с увеличением которого уменьшается замыкающее звено. Обозначается: .

Компенсирующим звеном называется предварительно выбранное звено размерной цепи, изменением которого достигается требуемая точность замыкающего звена.

Остальные параметры звеньев размерной цепи обозначаются следующим образом.

Предельные размеры звена:

наибольший — с индексом max: AΔ max; Aj max;

наименьший — с индексом min: AΔ min; Aj min.

Верхнее отклонение звена — ΔВ или Es: Es(Aj);

Нижнее отклонение звена — ΔН или Ei: Ei(Aj);

Допуск или поле допуска звена — σ или Т: ТAj;

Координаты середины поля допуска — Δс или Ес: Ес(Aj).

Рассчитать размерную цепь — это значит определить допуски и отклонения всех её размеров, исходя из требований конструкции и технологии.

При расчёте решают две задачи.

1. Прямая (конструкторская) задача — заданы параметры, номинальные значения, допустимые отклонения и т. д. замыкающего звена, а требуется определить параметры составляющих звеньев.

2. Обратная (проверочная) задача — известны параметры составляющих звеньев, требуется определить номинальный размер, допуск и предельные отклонения замыкающего звена.

Обе эти задачи решаются:

1) методом расчёта на максимум-минимум;

2) вероятностным методом.

Метод расчёта на максимум-минимум учитывает только предельные отклонения звеньев размерной цепи и самые неблагоприятные их сочетания.

Вероятностный метод расчёта учитывает рассеяния размеров и вероятность различных сочетаний отклонений составляющих звеньев размерной цепи.

Точность замыкающего звена достигается:

1) методом полной взаимозаменяемости;

2) методом неполной взаимозаменяемости;

3) методом групповой взаимозаменяемости;

4) методом пригонки;

5) методом регулирования.

Методика расчёта размерных цепей подробно изложена в [2, 3, 5].

Предварительно выявляют все звенья, входящие в рассматриваемую размерную цепь. Для этого обходят контуры взаимосвязанных звеньев, начиная от одной из поверхностей (осей), ограничивающих замыкающее (исходное) звено, и доходят до второй поверхности (оси), ограничивающей замыкающее (исходное) звено. Для удобства решения даётся графическое изображение размерной цепи. Схему размерной цепи необходимо также привести в пояснительной записке к курсовой работе.

Для расчёта размерной цепи с параллельными звеньями прямая задача решается:

1) способом равных допусков;

2) способом допусков одного квалитета.

Рассмотрим основные зависимости для решения прямой задачи методом полной взаимозаменяемости.

Способ равных допусков. Его применяют, если составляющие размеры входят в один интервал диаметров и могут быть выполнены с примерно одинаковой экономической точностью. По этому способу средний допуск составляющих звеньев

,

где m – 1 — общее число составляющих звеньев.

Полученный средний допуск корректируется так, чтобы выполнялось условие , выбирая при этом стандартные поля допусков предпочтительного применения.

Способ допусков одного квалитета. Его применяют, если все составляющие цепь размеры могут быть выполнены с допуском одного квалитета, и допуски составляющих размеров зависят от их номинального значения. Рассмотрим этапы расчёта.

I. Определяется число единиц допуска (или коэффициент квалитета):

,

где k — число звеньев, допуск которых известен,

i — единица допуска, принимается по табл. 9.

II. По полученному значению аj табл. 10 выбирается ближайший квалитет.

III. Исходя из номинальных размеров звеньев цепи и выбранных квалитетов по таблице в ГОСТ или прилож. 3 определяются допуски составляющих звеньев цепи.

Таблица 9

Значение единиц допуска i

Основные интервалы номиналь-ных размеров, мм	Свыше — до
3	3 6	6 10	10 18	18 30	30 50	50 80	80 120	120 180	180 250	250 315	315 400
Значение i, мкм	0,55	0,73	0,9	1,08	1,31	1,56	1,86	2,17	2,52	2,9	3,23	3,54

Таблица 10

Число единиц допуска

Обозначение допуска	IT5	IT6	IT7	IT8	IT9	IT10	IT11	IT12	IT13	IT14	IT15	IT16
Значение допуска аi	7	10	16	25	40	64	100	160	250	400	640	1000

IV. Производится проверка суммы определённых допусков составляющих звеньев с остатком допуска замыкающего звена, который должен распределиться на оставшиеся составляющие звенья:

или .

Для обеспечения равенства допусков корректируются допуски одного или нескольких составляющих звеньев. При уменьшении допуска одного из звеньев необходимо проанализировать конструкцию узла и выбрать тот размер, который экономически выгоднее выполнить более точным.

V. Назначаются для всех составляющих звеньев отклонения. Обычно принято располагать отклонения в тело детали, т. е. для размеров наружных (охватываемых) элементов деталей — в минус, для размеров внутренних (охватывающих) элементов деталей — в плюс; для размеров между осями, глубины расточки, а также в тех случаях, когда затруднительно бывает определить, охватывающим или охватываемым является размер, отклонения проставляются симметрично относительно нулевой линии.

VI. Производится проверка отклонений составляющих звеньев по отклонениям замыкающего звена по следующим формулам:

где n — число увеличивающих звеньев,

р — число уменьшающих звеньев.

Если отклонения по этим уравнениям не удовлетворяются, то принимаем неизвестными отклонения x или y y j-го звена, т. е. Ахj и решаем уравнение относительно x или y.

Рассмотрим основные зависимости для решения обратной задачи расчёта размерных цепей с параллельными звеньями методом полной взаимозаменяемости.

Номинальный размер замыкающего звена:

или ,

где m–1 — общее число составляющих звеньев;

n — число увеличивающих звеньев;

р — число уменьшающих звеньев.

Предельные размеры замыкающего звена:

где Аj max и Aj min — предельные размеры составляющих звеньев.

Допуск замыкающего звена

или .

Предельные отклонения замыкающего звена:

или предельные отклонения, выраженные через координаты середины полей допусков Ес:

где Ес(АΔ) — координата середины поля допуска замыкающего звена,

,

Ес(Аj) — координаты середины поля допуска составляющих звеньев.

Методика расчёта линейных размерных цепей вероятностным методом приведена в [2, т. 2].

В пояснительной записке к курсовой работе необходимо привести схему размерной цепи с обозначением её звеньев, дать исходные данные, выбрать метод достижения точности замыкающего звена, привести расчёт размерной цепи с использованием программы «Размерные цепи» автоматизированной системы или «вручную» проанализировать результаты расчётов.

8. ОСОБЕННОСТИ ОФОРМЛЕНИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ

И ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

Требования к графическому изображению отдельных чертежей указаны в разделе 1 и подразделах 3.2, 4.2, 5.2 и 6.2. Ниже приведены рекомендации по оформлению рабочих чертежей зубчатого колеса и заданной детали, а также схем контроля технических требований.

8.1. Оформление чертежа зубчатого колеса

Требования к оформлению чертежей зубчатых колёс установлены отдельными стандартами: для цилиндрических колёс — ГОСТ 2.403-75; для зубчатых реек —ГОСТ 2.404-75; для конических колёс — ГОСТ 2.406-75; для цилиндрических червяков и червячных колёс — ГОСТ 2.406-76.

На изображении цилиндрического зубчатого колеса должно быть указано следующее:

1) диаметр вершин зубьев dа. Отклонения диаметра вершин зубьев заготовки Аdа и допуски на радиальное биение Fda определяются по справочнику [2, т. 2, табл. 5.26];

2) ширина зубчатого венца b. Отклонения b — по полю допуска h11, h12, h13, h14;

3) угол сектора по окружности вершин зубьев (для зубчатого сектора);

4) размеры фасок или радиусы кривизны линий притупления на кромках зубьев;

5) шероховатость поверхностей зубьев [2, т. 2, табл. 5.12];

6) биение базового торца [2, т. 2, табл. 5.27]; предельные отклонения отверстия в соответствии с выбранной посадкой; отклонения размеров элементов шпоночного или шлицевого соединения.

В правом верхнем углу поля чертежа помещается таблица параметров зубчатого венца, состоящая из трёх частей (отделяемых сплошными основными линиями):

а) основные данные;

б) данные для контроля;

в) справочные данные.

Размеры таблицы стандартизованы. Неиспользуемые строчки таблицы параметров исключаются или прочёркиваются.

В первой части таблицы (основные данные) указываются:

1) модуль m [2, т. 2, табл. 5.3];

2) число зубьев z;

3) угол наклона линии зуба β (для косозубых колёс β ≈ 7…25˚; для шевронных — β ≈ 25…30˚);

4) надписи «правое» или «левое», для шевронных колёс — «шевронное»;

5) нормальный исходный контур: для стандартного — со ссылкой на ГОСТ  и ГОСТ 9587-81, для нестандартного — с необходимыми параметрами, его определяющими (согласно ГОСТ 2.403-75);

6) коэффициент смещения Х [2, т. 2, табл. 5.28 или ГОСТ ];

7) степень точности по нормам кинематической точности, плавности работы и контакту зубьев, а также выбранный вид сопряжения в соответствии с ГОСТ 1643-81 и ГОСТ 9178-81.

Во второй части таблицы (данные для контроля) приводятся размеры и отклонения для контроля взаимного положения разноимённых профилей зубьев. При стандартном исходном контуре во второй части ограничиваются одним из следующих вариантов:

1) постоянная хорда зуба Sc и высота до неё hc;

2) длина общей нормали W.

Расчёт параметров W приведён в [2, т. 2, табл. 5.30, 5.20, 5.21].

В третьей части таблицы (справочные данные) указываются:

1) делительный диаметр d;

2) при необходимости — прочие данные.

На рис. 8 показан пример оформления чертежа цилиндрического зубчатого колеса. Чертёж зубчатого колеса в зависимости от его габаритных размеров и масштаба оформляется на листе формата А4 или А3.

8.2. Выполнение чертежа детали

При выполнении рабочего чертежа заданной детали необходимо вычертить деталь, назначить номинальные размеры, назначить и указать показатели точности и технические требования на её изготовление.

При вычерчивании детали достаточно привести главный вид или главный разрез и вид слева, при необходимости дать и другие виды и разрезы, в том числе и выносные элементы. Вычерчивание детали следует производить в соответствии с требованиями ЕСКД (ГОСТ 2.101-68–2.117-71, ГОСТ 2.301-68–2.317-69 и ГОСТ 2.401-68–2.418-77).

Для выполнения рабочего чертежа детали следует выбрать формат А3.

Рис. 8. Зубчатое колесо

При назначении номинальных размеров, часть размеров известна со сборочного чертежа узла, например, известны посадочные диаметры; часть размеров можно взять из параметров сборочной размерной цепи. Остальные размеры назначаются конструктивно, руководствуясь при этом данными литературы [9].

Точность детали задаётся следующими показателями:

а) допусками или отклонениями размеров;

б) шероховатостью поверхности;

в) допуском формы;

г) допуском расположения поверхностей.

а) Для основных сопрягаемых размеров их точность определяется при выборе и назначении посадок на узле (в соответствии с выполнением п. 1 задания). Точность осевых размеров в отдельных случаях можно взять из расчёта размерной цепи. Размеры, не являющиеся посадочными и не влияющие на правильность работы узла относятся к остальным размерам и называются свободными, т. е. имеют точность не выше 14 квалитета (черновая обработка) или остаются в состоянии поставки. Их точность должна указываться в технических требованиях на деталь. Нанесение размеров и предельных отклонений следует выполнять в соответствии с ЕСКД (ГОСТ 2.307-68).

б) Шероховатость поверхности назначается, исходя из условий работы сопряжения. Высота неровностей Rz составляет часть допуска Т на размер:

Rz ≤ (0,2…0,05)Т или Rа ≤ (0,05…0,12)Т.

При расчёте шероховатости по полученной величине выбирается ближайшее значение параметра Rа или Rz по ГОСТ 2789-73 или по [2, 3, 8, 9].

При назначении параметров шероховатости можно воспользоваться рекомендациями [2, 8, 9].

Для несопрягаемых поверхностей и поверхностей, которые влияют на работу узла, шероховатость механически отработанных поверхностей указывают не выше Rz 80 или оставляют в состоянии поставки.

На рабочем чертеже детали обозначение шероховатости наносится в соответствии с ГОСТ 2.309-73.

в) Допуски формы должны оговариваться на чертеже только при наличии особых требований, вытекающих из условия работы, изготовления или измерения детали. Указание их на чертеже по ЕСКД ГОСТ 2.308-79.

г) Допуски расположения поверхностей также оговариваются на рабочем чертеже детали лишь при наличии особых требований, вытекающих из условия работы, изготовления или измерения детали.

Таблица 11

Параметры точности формы и расположения

№ позиции (рис. 8)	Содержание	Рекомендуемая точность
1, 2, 3 4 5 6 7 8 9 10	Цилиндричность поверхностей для подшипников, колёс, шкивов, муфт, звёздочек Соосность поверхностей для подшипников Соосность поверхностей для колёс Соосность поверхностей для муфт, шкивов, звёздочек, мм Перпендикулярность торцев для подшипников Перпендикулярность торцев для узких колёс Радиальное биение под манжетное уплотнение Расположение шпоночных пазов	Т/о/ » 0,3 Тd Квалитет по табл. 12 Квалитет по табл. 13 Т0 = 46/n Квалитет по табл. 12 Квалитет по табл. 13 Т » 46/n (при n ³ 1000 мин –1) Т// = 0,6 tшп Т¸ = 4,0 tшп

Таблица 12

Точность расположения поверхностей под установку подшипников

Группа подшипников	Квалитет
соосности	перпендикулярности
Шариковый радиальный и радиально-упорный Радиальный с короткими цилиндрическими роликами Конический роликовый	7 6 5	7 6 5

Таблица 13

Точность расположения поверхностей под установку зубчатых колёс

Вид передачи	Квалитет для степеней точности (допуск соосности)
кинематической	по нормам контакта
6	7, 8	9	6	7, 8	9
Зубчатая Червячная	5 6	6 7	7 8	3 4	4 5	5 6

При этом увязываются между собой основные сопрягаемые поверхности детали и поверхности, определяющие собираемость. Рекомендации по выбору допусков расположения поверхностей приведены в [2, 8, 9]. Указание их в чертежах по ЕСКД ГОСТ 2.308-79.

Рассмотрим назначение допусков формы и расположения деталей типа: валы, валы-шестерни и червяки (рис. 9) [7, 10].

Рабочей осью вала является общая ось посадочных поверхностей для подшипников качения, поэтому измерительной базой при контроле поверхностей детали служит ось АВ.

На рис. 9 показаны допуски точности формы и расположения поверхностей деталей указанных типов, которые обозначены позициями. В соответствии с номерами позиций в табл. 11 приведены расчётные параметры точности формы и расположения поверхностей.

Расчётные значения допусков необходимо округлять до стандартных линейных размеров по ГОСТ 6639-69 [2, т. 1, табл. 1.3].

8.3. Оформление схем контроля

Схема контроля должна точно соответствовать обозначению контролируемого требования на чертеже, то есть базовые элементы приспособления подведены к поверхностям детали, обозначенным базовыми в чертеже. Отчётные устройства по точности должны соответствовать величине допуска в чертеже.

Рис. 9. Обозначение допусков формы и расположения

Схема контроля может быть выполнена либо в прямоугольной проекции, либо в аксонометрической проекции. Соблюдение масштаба необязательно.

Схема контроля должна содержать: эскиз проверяемой детали (на нём можно не указывать малозначащие элементы), базовые элементы, приспособления (призмы, центры, оправки, контрольные плиты и т. п.), отчётное устройство [5].

Примеры схем контроля приведены в [2, 3, 7].

8.4. Требования к оформлению пояснительной записки

Расчётно-пояснительная записка курсовой работы должна быть сброшюрована и содержать: титульный лист, задание на курсовую работу, содержание, введение, основную часть в соответствии с пунктами задания, библиографический список и приложения.

Текст пояснительной записки набирается на компьютере либо пишется от руки чётким почерком на стандартных листах белой бумаги формата А4 с одной стороны. Каждый лист должен иметь рамку с полем слева 20 мм и со всех остальных сторон по 5 мм. Нумерация страниц записки должна быть сквозной, начиная с титульного листа. Номера страниц ставятся арабскими цифрами в правом верхнем углу страницы.

Основная часть пояснительной записки разбивается на разделы в соответствии с пунктами задания. Разделы нумеруются арабскими цифрами. Тексты разделов можно разделить на подразделы.

Расчёты в пояснительной записке должны содержать задачу расчёта, исходные данные, расчётную схему и собственно расчёт с полученными результатами. Расчётные формулы выносятся в отдельную строчку и нумеруются арабскими цифрами в круглых скобках с правой стороны формулы. При расчёте на ПЭВМ необходимо провести анализ полученных результатов.

Иллюстрации в записке должны иметь номер и подрисуночную надпись (например, «Рисунок 2 — Схема размерной цепи»).

В конце пояснительной записки приводится список использованной литературы. Литература располагается в порядке появления ссылок в тексте пояснительной записки. Сведения о литературных источниках оформляются в соответствии с ГОСТ 7.1-68 (или см. раздел «Библиографический список» пособия). Ссылки в тексте пояснительной записки на литературные источники обозначаются порядковым номером в списке источников, выделенных квадратными скобками, например, «[3], [4]».

Приложения оформляются как продолжение пояснительной записки. В приложения можно включать сводные таблицы расчётных данных, распечатки результатов расчёта на ПЭВМ и др. Каждое приложение начинается с новой страницы с указанием в правом верхнем углу слова «Приложение» и названия его в виде заголовка. Нумерация приложений сквозная, например, «Приложение 1» и т. д.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Гжиров справочник конструктора: Справочник. — Л.: Машинотроение, 1983.

2. Допуски и посадки: Справочник: В 2 т./ , , . — Л.: Машиностроение, 1983.

3. , , Федотов , стандартизация и технические измерения: Учебник. — М.: Машиностроение, 1987.

4. , Дерябин проектирование по ВСТИ с элементами САПР: Учебное пособие. — Челябинск: ЧПИ, 1987.

5. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебное пособие для выполнения курсовой работы с применением ЭВМ серии СМ для расчёта посадок с натягом/ , ., и др. — Челябинск: ЧПИ, 1983.

6. Парель качения. Расчёт, проектирование и обслуживание опор: Справочник. — М.: Машиностроение, 1983.

7. Саранча , взаимозаменяемость и технические измерения: Учебник для вузов. — М.: Изд-во стандартов, 1991.

8. Анурьев конструктора-машиностроителя: В 3 т. — М.: Машиностроение, 1982.

9. Дунаев узлов и деталей машин. — М.: Высшая школа, 1978.

10. , , Варламова и посадки. Обоснование выбора: Учебное пособие. — М.: Высшая школа, 1984.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Значения основных отклонений валов и отверстий

Интервалы размеров, мм	Верхнее отклонение –es всех квалитетов	Нижнее отклонение
a	b	c	d	e	f	g	h	js	k	m	n	p
Все квалитеты	4–7	До 3 и св. 7
До 3	270	140	60	20	14	6	2	0	±IT/2	0	0	2	4	6
Св. 3 до 6	270	140	70	30	20	10	4	0	1	0	4	8	12
Св. 6 до 10	280	150	80	40	25	13	5	0	1	0	6	10	15
Св. 10 до 14	290	150	95	50	32	16	6	0	1	0	7	12	18
Св. 14 до 18
Св. 18 до 24	300	160	110	65	40	20	7	0	2	0	8	15	22
Св. 24 до 30
Св. 30 до 40	310	170	120	80	50	25	9	0	2	0	9	17	26
Св. 40 до 50	320	180	130
Св. 50 до 65	340	190	140	100	60	30	10	0	2	0	11	20	32
Св. 65 до 80	360	200	150
Св. 80 до 100	380	220	170	120	72	36	12	0	3	0	13	23	37
Св. 100 до 120	410	240	180
Св. 120 до 140	460	260	200	145	85	43	14	0	3	0	15	27	43
Св. 140 до 160	520	280	210
Св. 160 до 180	580	310	230
Св. 180 до 200	660	340	240	170	100	50	15	0	4	0	17	31	50
Св. 200 до 225	740	380	260
Св. 225 до 250	820	420	280
Св. 250 до 280	920	480	300	190	110	56	17	0	4	0	20	34	56
Св. 280 до 315	1050	540	330
Св. 315 до 355	1200	600	360	210	125	62	18	0	4	0	21	37	62
Св. 355 до 400	1350	680	400
Св. 400 до 450	1500	760	440	230	135	68	20	0	5	0	23	40	68
Св. 450 до 500	1650	840	480
Отверстия	Все квалитеты
A	B	C	D	E	F	G	H	JS	K-N (см. прилож. 2)	P
Нижнее отклонение отверстия +EI

Примечание. Основные отклонения отверстий от Р до ZC для соединений до 7-го квалитета принимают по этой таблице и вычисляют по формуле ES = ES+D..