 |
Размеры и их предельные отклонения
|
|
|
|
Содержание
Введение....................................................................................................... 4
1. Оформление рабочего чертежа червяка.......................... 5
1.1. Размеры и их предельные отклонения............................................ 5
1.2. Допуски формы и допуски расположения поверхностей............ 7
1.3. Таблица параметров витков червяка............................................. 11
1.4. Геометрические параметры нарезанной части червяка.............. 12
1.5. Параметры шероховатости поверхностей
и технические требования............................................................... 17
2. Оформление рабочего чертежа
червячного колеса........................................................................ 19
2.1. Размеры и их предельные отклонения.......................................... 19
2.2. Допуски формы и допуски расположения поверхностей......... 21
2.3. Параметры шероховатости поверхностей
и технические требования............................................................... 25
бИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК............................................................ 26
Приложение................................................................................................ 27
Введение
Курсовой проект по курсу «Детали машин и основы конструирования» предусмотрен учебным планом для студентов третьего курса по направлениям подготовки дипломированного специалиста 151000 и является важным этапом учебного процесса, целью которого является получение и развитие студентами навыков и умений самостоятельного технического творчества в направлении проектирования изделий машиностроения.
Задачами курсового проектирования являются систематизация и закрепление знаний, полученных при изучении дисциплины «Детали машин и основы конструирования» и предшествующих дисциплин, применение знаний к решению инженерных задач, привитие навыков расчетной работы, освоение правил и приемов составления графических и текстовых документов, умения пользоваться специальной литературой и стандартами.
|
|
|
Рабочие чертежи деталей в совокупности с техническими требованиями должны содержать все данные, определяющие форму, размеры, точность, шероховатость поверхностей, материал, его термическую или химико-термическую обработку и другие сведения, необходимые для изготовления деталей и для проведения контроля.
Качество оформления рабочих чертежей деталей влияет на сроки, стоимость и качество изготовления деталей и машины в целом. Некачественные чертежи затрудняют изготовление деталей и часто являются причиной брака.
Методические указания предназначены для студентов, обучающихся на механических специальностях очной и очно-заочной формы обучения, выполняющих курсовой проект по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» и содержат, приведенные в доступной и сжатой форме, общие правила по разработке и оформлению рабочих чертежей червяков и червячных колес.
Оформление рабочего чертежа червяка
Из всех видов червяков в данных методических указаниях рассматриваются только цилиндрические червяки с прямолинейным профилем нарезки в диаметрально-осевом (главном) сечении, так называемые архимедовы червяки (условное обозначение ZA).
На рабочем чертеже такого червяка приводят: размеры, определяющие габариты и форму поверхностей детали; предельные отклонения размеров, допуски формы и допуски расположения поверхностей; данные о материале заготовки, из которого выполнена деталь, и его термической или химико-термической обработке; требования к свойствам материала готовой детали и видах покрытия.
На рис. П.1 в качестве примера приведен чертеж цилиндрического архимедова червяка. В указаниях даны примеры назначения основных параметров, определяющих точность изготовления и шероховатость поверхностей детали.
|
|
|
Размеры и их предельные отклонения
1.1.1. Осевые размеры червяка определяются размерами размерной цепи изделия (редуктора) и длиной нарезанной части червяка.
Пример. На рис. П.1 проставлены: габаритный размер 250 мм, осевые размеры 60, 20, 140h11 мм (замыкающий размер цепи не проставлен), длины цилиндрических посадочных поверхностей 30 и 45 мм, длина нарезанной части 80 мм, а также размеры проточек и фасок. Предельные отклонения этих размеров, за исключением цепных размеров 140h11 и 16,3H11, назначают согласно записи в технических требованиях как 
. Ширина двух упорных буртиков 4 мм выполнена с предельным отклонением h14, а длина шпоночного паза 40 мм – с предельным отклонением H14.
Размер 140h11(-0,250) является цепочным. Его поле допуска выбрано в предположении, что компенсатором в размерной цепи червяка являются регулировочные прокладки или кольца, устанавливаемые под крышки опорных подшипников и обеспечивающие их нормальную работу в изделии.
Размер ширины канавки 1,4Js15(±0,2) определен в соответствии с толщиной упорного пружинного кольца (по ГОСТ 13942 – 86).
1.1.2. Свободные диаметральные размеры червяка определяются геометрическими параметрами деталей данной сборочной единицы изделия (редуктора) – размерами нарезанной части червяка, толщиной внутреннего кольца подшипника и т.п.
Пример. На рис. П.1 проставлены диаметры Æ30 мм упорных буртиков для установления подшипников, диаметры Æ28 мм промежуточных цилиндрических ступеней детали, глубина 0,25 мм технологической (для выхода шлифованного круга) канавки.
Предельные отклонения этих размеров назначены в соответствии с записью в технических требованиях чертежа. Например, Æ30 необходимо обрабатывать с отклонением h14, что составляет 0,52 мм по [3], табл. 24.2.
1.1.3. На сопряженные диаметральные размеры задают поля допусков в соответствии с посадками, показанными на сборочном чертеже изделия (редуктора).
В курсовом проекте рекомендуется следующий способ простановки этих размеров: указывают номинальный размер диаметра, справа от него посадку и в скобках приводят значения предельных отклонений.
Пример. На рис. П.1 диаметры цапф определены размерами Æ25k6 
, диаметр вершин витков червяка Æ48h12(-0,250), диаметр цилиндрического участка под манжетные уплотнения Æ22d9 
, диаметр посадочного участка выходного конца вала (предположительно – под полумуфту) Æ20k6 , а так же диаметр канавки под пружинное кольцо Æ23,5h11(-0,130). В рассматриваемом случае, из-за ограниченности свободного места на чертеже размер правой цапфы проставлен упрощенно – Æ25k6, т.е. без указания значений предельных отклонений.
|
|
|
1.1.4. Размеры поперечных сечений шпоночных пазов назначают в зависимости от диаметра посадочного участка вала червяка по [3], табл. 24.29.
Пример. На рис. П.1 для посадочного цилиндрического участка Æ20k6 принята ширина шпоночного паза b = 6 мм и глубина паза t1 = 3,5 мм. Предельное отклонение ширины паза для призматической шпонки назначают по P9 (в системе вала), т.к. одна и та же рабочая грань призматической шпонки входит и в паз вала и в паз ступицы. Шпоночный паз, выполненный на цилиндрической поверхности Æ20k6, выходит на поверхность правого торца вала – червяка, т.е. он является открытым. В данном случае для контроля удобнее задавать размер (d – t1) = 20 – 3,5 = 16,5 мм (сечение В – В). Предельное отклонение устанавливают отрицательным (согласно рекомендации [3], с. 355) и на чертеже записывают размер 16,5-0,1.
1.2. Допуски формы и допуски расположения
поверхностей
Рабочей осью вала червяка на рис. П.1 является общая ось посадочных поверхностей (цапф) Æ25k6 для опорных подшипников качения. Эта ось обозначена на чертеже буквами А, Б и она является базой для оценки точности расположения поверхностей, например соосность Æ20k6 или перпендикулярность упорных буртиков Æ30 мм. При окончательной обработке точных поверхностей детали шлифованием и контроле готового червяка используют приспособление с центрами, поэтому с торцов детали выполняют центровые отверстия. На рис. П.1 в технических требованиях имеется запись «Центровые отверстия А4 по ГОСТ 14034 – 74».
1.2.1. Соосность посадочных поверхностей, являющихся цапфами вала для подшипников. Допуск соосности ТØ ограничивает перекос колец подшипников. Он назначается согласно [3], табл. 22.5 в зависимости от типа устанавливаемого подшипника: для шарикового радиального однорядного – 4 мкм, для радиально-упорного шарикового однорядного – 3 мкм, для радиального с короткими цилиндрическими роликами и конического роликового – 1 мкм (значения приведены для цапфы длиной 10 мм).
|
|
|
Пример. На рис. П.1 цапфы Æ25k6 предназначены для установки для них радиально-упорных конических роликоподшипников. Левая цапфа вала-червяка имеет длину B = 250 – 140 – 20 – 60 = 30 мм, поэтому рекомендуемое значение допуска соосности необходимо умножить на 0,1·B = 0,1·30 = 3, т.е. ТØ = 1 · 3 = 3 мкм. На чертеже проставлено 
. Для правой опоры длиной 20 мм допуск соосности будет ТØ = 1 · 2 = 2 мкм, и на чертеже записывают 
.
1.2.2. Соосность посадочных поверхностей относительно общей оси червяка для полумуфт, шкивов ременных передач, звездочек цепных передач, установленных на цилиндрических концах. В этом случае допуск соосности этих поверхностей назначают, чтобы снизить дисбаланс вала-червяка и деталей, расположенных на них. При частоте вращения вала n > 1000 об/мин допуск ТØ = (60 / n) в мм ([3], табл. 22.4) Предположительно, в нашем случае частота вращения червяка принята равной частоте вращения электродвигателя nэд = 1410 об/мин, следовательно, допуск соосности ТØ = 60 / 1410 = 0,043 мм, после округления до ближайшего числа из ряда предпочтительных ([3], с. 354) записывают на чертеже 
.
1.2.3. Цилиндричность поверхностей цапф для подшипников качения. Допуск цилиндричности TÓ этих поверхностей задают для ограничения величины искажения геометрической формы дорожек качения колец подшипников. Рекомендуется ([3], табл. 22.4) принимать TÓ = 0,5·t, где t – допуск размера диаметра посадочной поверхности (цапфы).
Пример. На рис. П.1 для цапф подшипников Æ25k6 допуск диаметра t = 0,015 – 0,002 = 0,013 мм, тогда допуск цилиндричности ТÓ = 0,5 · 0,013 = 0,0065 мм. После округления на чертеже проставлено 
.
1.2.4. Цилиндричность посадочных поверхностей вала-червяка. Допуск цилиндричности TÓ ограничивает неравномерность распределения контактных давлений по посадочной поверхности. Рекомендуется ([3], табл. 22.4) принимать в случае посадки полумуфты, шкива, звездочки TÓ = 0,5 · t, где t – допуск размера посадочной поверхности вала.
Пример. На чертеже червяка (рис. П.1) на выходном конце вала предположительно устанавливается полумуфта. Для посадочной поверхности Æ20k6 допуск цилиндричности TÓ = 0,5 · (0,015 – 0,002) = 0,0065 мм. В соответствии с рекомендацией [3], с. 354 на чертеже проставлено округленное значение .
|
|
|
1.2.5. Перпендикулярность базовых торцов буртиков вала-червяка для подшипников качения. Допуск перпендикулярности T^ назначают для уменьшения перекоса колец подшипников и связанной с ним ориентацией дорожек качения колец. Его значения принимают по табл. 1.1 для диаметра d0 упорного буртика вала-червяка. Степень точности допуска при базировании подшипников: шариковых – 8, роликовых – 7.
Пример. На цапфах вала-червяка устанавливаются преимущественно роликовые конические радиально-упорные подшипники. Это соответствует одному из основных требований к червячным передачам обеспечение высокой жесткости конструкции комплекта вала-червяка вместе с подшипниками.
Для 7-й степени точности допуска при базировании роликовых подшипников по табл. 1.1 для d0 = 30 мм определяют допуск перпендикулярности T^ = 12 мкм. На чертеже червяка проставлено 
.
Таблица 1.1
| Интервалы размера d0, мм | Допуск параллельности, перпендикулярности, мкм, при степени точности допуска | |
| Св. 16 до 25 | ||
| Св. 25 до 40 | ||
| Св. 40 до 63 | ||
| Св. 63 до 100 | ||
| Св. 100 до 160 | ||
| Св. 160 до 250 | ||
| Св. 250 до 400 |
1.2.6. Радиальное биение поверхности вала-червяка под манжетное уплотнение. Допуск радиального биения TÜ назначают для ограничения амплитуды колебания рабочей поверхности манжеты и тем самым повышения ее усталостной прочности. Его значения определяют при частоте вращения n ³ 1000 об/мин по формуле TÜ =
= (48 / n) в мм.
Пример. На рис. П.1 для поверхности Æ22d9 рассчитан допуск радиального биения TÜ = 48 / 1410 = 0,034 мм. Согласно рекомендации [3], с. 354 после округления на чертеже проставлено 
.
1.2.7. Параллельность и симметричность расположения шпоночного паза вала-червяка. Допуск параллельности TÕ и допуск симметричности TÙ назначают для обеспечения более равномерного контакта рабочих поверхностей шпонки и шпоночного паза. Значения этих допусков рекомендуется ([3], табл. 22.4) рассчитывать в зависимости от допуска tшп. на ширину шпоночного паза по формулам:
TÕ = 0,5 · tшп. и TÙ =2 · tшп.
Пример. На чертеже червяка (рис. П.1) на поверхности Æ20k6 показан шпоночный паз шириной 6P9 
, т.е. допуск ширины tшп. = (0,042 – 0,012) = = 0,03 мм. Расчетные значения допусков будут: TÕ = 0,5 · 0,03 = 0,015 мм и TÙ = 2 · 0,03 = 0,06 мм. В соответствии с предпочтительным рядом значений допусков формы и расположения поверхности ([3], с. 354) на чертеже (сечение B – B) проставлено 
и 
, где Г – базовая ось симметрии.
Таблица параметров витков червяка
Таблицу параметров помещают в правом верхнем углу поля чертежа в соответствии с указанием [3], рис. 22.21. Таблица состоит из трех частей, отделенных друг от друга сплошными основными линиями.
В первой части таблицы параметров червяка должен быть приведен: модуль m, мм; число витков z; вид червяка (ZA в курсовом проекте); делительный угол подъема γ в градусах, минутах и секундах; направление линии витка (чаще – правое); исходный червяк ГОСТ 19036 – 94; степень точности по ГОСТ 3675 – 81 с указанием норм кинематической точности, плавности работы и контакта витков, а также выбранный вид сопряжения (при необходимости – дополнительно еще и вид допуска бокового зазора).
Во второй части таблицы (данные для контроля) должны быть указаны размеры и предельные отклонения для контроля взаимного положения разноименных профилей витков – размер делительной толщины по хорде 
на высоте 
до хорды от вершины витков.
В третьей части таблицы записывают делительный диаметр d1 червяка, ход витка pz1, и обозначение чертежа сопряженного червячного колеса.
1.4. Геометрических параметров нарезанной
части червяка
Значение модуля m, коэффициента делительного диаметра q, профильного угла α (α = 20˚ в осевом сечении для архимедовых червяков), коэффициент высоты головки витка 
, коэффициент радиального зазора c* и число заходов червяка z1, стандартизированы ГОСТ 19672, что позволяет иметь ограниченный ряд стандартного режущего инструмента (червячная фреза) для нарезания зубьев червячных колес.
Делительный угол подъема витка червяка рассчитывается, как
γ = arctg z1/q.
Делительный диаметр червяка
d1 = m·q.
Диаметр вершин витков червяка
da1 = d1 + 2 
·m = m·q + 2·1·m = m·(q + 2).
Диаметр впадин витков червяка
df1 = d1 – 2· ( +с*)·m = m·q – 2·(1 + 0,2)·m = m·(q – 2,4).
Длину нарезанной части червяка b1 определяют по эмпирическим формулам ([5], табл. 9.1) из условия использования одновременного зацепления наибольшего числа зубьев червячного колеса.
Ход витка червяка
pz1 = π·m·z1.
Делительная толщина витка червяка по хорде
= 0,5×p×m×cosg.
Расстояние от вершины витка червяка до хорды рассчитывают по формуле ([3], с. 371)
.
Пример. На чертеже червяка (рис. П.1) в таблице параметров витков червяка заданы величины: m = 4; z1 = 2; d1 = 40; Тогда q = d1/m = 40/4 = 10 и γ = = arctg 2/10 = 11°18¢36². Ход витка червяка pz1 = π·4·2 = 25,133 мм. Диаметр вершин витков червяка da1 = 4·(10 + 2) = 48 мм. Делительная толщина витка червяка по хорде
Высота от вершины витке до хорды
Расчет значений предельных отклонений делительной толщины по хорде 
выполняют в следующей последовательности:
- межосевое расстояние червячной передачи принимают по сборочному чертежу или рассчитывают его по формуле
a w = 0,5×m×(q + z2 + 2×x),
где z2 – число зубьев колеса передачи, x – коэффициент смещения;
- по табл. 1.2 назначают допуск Fr на радиальное биение витка червяка;
Таблица 1.2
| Допуск Fr на радиальное биение витка, мкм | ||||||||
| Степень точности по нормам плавности | Модуль m, мм | Делительный диаметр червяка d1, мм | ||||||
| От 6 до 10 | Св. 10 до 18 | Св. 18 до 30 | Св. 30 до 50 | Св. 50 до 80 | Св. 80 до 120 | |||
| От 1 до 16 | 11,6 | |||||||
| От 1 до 25 | ||||||||
| От 1 до 25 | ||||||||
| От 1 до 25 |
- по табл. 1.3 определяют первое слагаемое 
(I) наименьшего отклонения делительной толщины по хорде витка;
- по табл. 1.4 определяют второе слагаемое (II) наименьшего отклонения делительной толщины по хорде витка;
- рассчитывают наименьшее (верхнее) отклонение делительной толщины по хорде витка червяка
= (I) + (II);
Таблица 1.3
| Наименьшее отклонение (I), мкм
| ||||||
| Вид сопряжения* | Межосевые расстояние a w, мм | |||||
| До 60 | Св. 60 до 120 | Св. 120 до 180 | Св. 180 до 250 | Св. 250 до 315 | Св. 315 до 400 | |
| D | ||||||
| C | ||||||
| B | ||||||
| A | ||||||
| * – из шести установленных стандартом для червячных цилиндрических передач видов сопряжения с m ≥ 1 в таблице приведены наиболее распространенные на практике |
- по табл. 1.5 определяет значение допуска 
на толщину витка червяка по хорде;
- рассчитывают наибольшее (нижнее) предельное отклонение делительной толщины витка по хорде
;
- в контрольном комплексе таблицы параметров червяка записывают значение размера толщины
.
Пример. По сборочному чертежу червячной передачи с червяком, показанным на чертеже (рис. П.1), принимают межосевое расстояние a w = 100 мм. Для указанной в таблице параметров витков червяка степени точности (8 – 7 – 7 – B) по табл. 1.2 назначен допуск на радиальное биение Fr = 18 мкм. По таблицам 1.3 и 1.4 находят слагаемые наименьшего отклонения делительной толщины по хорде 
(I) = 150 мкм и (II) = 67 мкм.
Таблица 1.4
| Наименьшее отклонение (II), мкм
| |||||||
| Степень точности по норме контакта | Модуль m, мм | Межосевое расстояние a w, мм | |||||
| До 80 | Св. 80 до 120 | Св. 120 до 180 | Св. 180 до 250 | Св. 250 до 315 | Св. 315 до 400 | ||
| От 2 до 3,5 Св. 3,5 до 6,3 Св. 6,3 до 10 | – | – | |||||
| От 2 до 3,55 Св. 3,55 до 6,5 Св. 6,3 до 10 | – | – | |||||
| От 2 до 3,5 Св. 3,5 до 6,3 Св. 6,3 до 10 | – | – | |||||
| От 2 до 3,5 Св. 3,5 до 6,3 Св. 6,3 до 10 | – | – |
Таблица 1.5
Допуски  на толщину витка по хорде, мкм
| ||||||||
| Вид допуска бокового зазора | Допуск на радиальное биение Fr витка червяка, мкм | |||||||
| До 89 | Св. 8 до 10 | Св. 10 до 12 | Св. 12 до 16 | Св. 16 до 20 | Св. 20 до 25 | Св. 25 до 32 | Св. 32 до 40 | |
| d | ||||||||
| c | ||||||||
| b | ||||||||
| a |
Рассчитывают величину наименьшего отклонения
= 150 + 67 = 217 мкм.
По табл. 1.5 определяют значение допуска 
= 58 мкм.
Рассчитывают наибольшее отклонение Es = 217 + 58 = 275 мкм.
В таблице параметров витков червяка записан размер делительной толщины по хорде 
.
Размер высоты до хорды витка червяка для контроля устанавливается только по номинальному значению (4,009 мм) и на чертеже червяка его предельные отклонения не указывают.
1.5. Параметры шероховатости поверхностей
и технические требования
1.5.1 Шероховатость всех поверхностей вала-червяка назначают по [3], табл. 22.2.
Пример. На чертеже червяка (рис. П.1) для поверхностей цапф Æ25k6 указана величина шероховатости 
.
Торцы заплечиков (буртиков) вала-червяка для базирования подшипников качения имеют шероховатость 
, поверхность Æ22d9 под резиновые манжеты – 
, рабочие поверхности шпоночных пазов на валу – 
, боковые поверхности канавки под упорное пружинное кольцо – , рабочие поверхности витков червяка – , торцы вала-червяка при отрезке заготовки на габаритную длину – . Неуказанные поверхности червяка имеют шероховатость, указанную в правом верхнем углу чертежа, т.е. 
.
1.5.2. Технические требования выполнены текстом над основной надписью чертежа в соответствии с рекомендациями [3], рис. 22.15 и рис. 22.30.
2. Оформление рабочего чертежа
червячного колеса
Абсолютное большинство червячных колес изготавливают сборными. В целях экономии дорогостоящих антифрикционных материалов (типа бронзы или латуни) из них выполняют лишь зубчатый венец колеса, а центр колеса – из конструкционной стали или чугуна.
Для такого составного (бандажированного) червячного колеса, в принципе, необходимо выполнить 2 или 3 чертежа: чертеж центра колеса, чертеж заготовки обода (бандажа) и чертеж готового составного червячного колеса. В выполняемых студентами курсовых проектов разрешается выполнять только один сборочный чертеж червячного колеса.
На сборочном чертеже червячного колеса должны быть указаны:
- основные размеры колеса, а так же размеры поверхностей, подлежащих обработке согласно данному чертежу;
- предельные отклонения этих размеров, допуски формы и допуски расположения поверхностей;
- таблица параметров зубчатого венца колеса;
- параметры шероховатости поверхностей, обработанных по данному чертежу;
- технические требования.
На рис. П.2 в качестве примера приведен сборочный чертеж червячного колеса, сопряженного с архимедовым червяком.
|
|
|
