СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Обоснование выбора посадок………………………………………………….4

2. Расчетная часть…………………………………………………………………7

2.1 Расчет характеристик посадок для гладких соединений……………..7

2.2 Расчет исполнительных размеров системы калибров………………..9

2.3 Расчет характеристик посадок подшипника…………………………..12

2.4 Расчет характеристик посадок резьбового соединения………………14

2.5 Расчет характеристик посадок шлицевого соединения………………17

2.6 Расчет размерной цепи………………………………………………….21

3. Выбор и обоснование степени точности зубчатого колеса…………………..24

4. Обоснование выбора универсального измерительного прибора…………….29

5. Заключение………………………………………………………………………30

Список литературы………………………………………………………………...31

ТПЖА.303300.218 ПЗ

Головка шпиндельная

Литер

Масса

Масштаб

Подпись

Дата

Разроб.

Слобожанинов

Провер.

Кропотов

Лист 2

Листов 31

Курсовая работа

98-ТМ-595

Введение

Головка шпиндельная предназначена для выполнения операций сверления, фре­зирования, зенкерования, развертывания, нарезания резьбы. Инструменты устанавливаются в два шпинделя.

На ведущий вал передается вращение от двигателя через муфту. Далее вращение при помощи цилиндрических зубчатых передач передается на два шпинделя. Для восприятия осевых усилий на шпинделях установлены шариковые упорные подшипники.

Режим работы шпиндельной головки:

• скорость вращения шпинделей – средняя;

• нагрузки – нормальные или среднее;

• температурные условия – нормальные.

Основным точным требованием является обеспечение минимального радиального биения посадочных мест шпинделей под режущий инструмент. Так же должна быть обеспечена прочность и износостойкость деталей шпиндельной головки.

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

1.Обоснование назначенных посадок.

d₁: D-6 x 11x 14x 3- соединение электродвига­теля с ведущим валом шпиндельной головки. Выполняется центрирование по на­ружному диаметру D. Данное центрирование применяется для повышения точности соосности элементов соединения.

d₂: Ш 47 - соединение крышки с корпусом шпиндельной головки. Точ­ность крепления не нужна, поэтому и выбирается посадка в системе отвер­стия с зазором.

d₃: Ш 17 - посадка подшипника на валу. Для точной фиксации и предохра­нения от поворотов подшипника на валу, выбирается посадка с га­рантированным натягом, в системе вала.

d₄: Ш 47 - соединение подшипника по наружному кольцу в обойме. Необ­ходимо чтобы наружное кольцо изредка поворачивалось для предот­вращения образования лунок на внутренней поверхности наружного кольца подшипника. Поэтому выбирается переходная посадка в системе отверстия.

d₅: Ш 50 - крепление обоймы в корпусе шпиндельной головки. Обойма должна находится в корпусе неподвижно, поэтому выбирается посадка с на­тягом в системе отверстия.

d₆: Ш 15 - посадка зубчатого колеса на валу. Требуется гарантирован­ный натяг, при сборке посадка будет производится при нагреве зубчатого ко­леса. Посадка выполняется в системе отверстия.

d₇: Ш 14 - посадка зубчатого колеса на шпиндельный вал. Так как по­садка осуществляется при помощи шпоночного соединения, выбираем пере­ходную посадку в системе отверстия.

d₈: Ш 14 - посадка втулки подшипника скольжения и шпиндельного вала. В данном случае необходим гарантированный зазор для поступления

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

смазки между втулкой подшипника и шпиндельного вала, поэтому выбира­ется внесистемная посадка с зазором.

d₉: Ш 22 - крепление втулки подшипника скольжения в промежуточ­ной плите. Для более легкой сборки выбирается переходная посадка в сис­теме отверстия.

d₁₀: Ш 32H14(+0,620) – выточка под кольцо подшипника. Не требуется точность.

d₁₁: Ш 14 - посадка зубчатого колеса на шпиндельный вал. Аналогично d_7.

d₁₂: Ш 18 - посадка шпиндельного вала и ходовой втулки. Выбирается посадка с зазором стремящимся к нулю, так как необходим доступ смазки, для уменьшения трения.

d₁₃: Ш 24 - сопряжение ходовой втулки и корпуса шпиндельной го­ловки. Необходимы неподвижность и простота сборки, поэтому выбираем переходную посадку в системе отверстия.

d₁₄: Ш 14 - посадка упорного подшипника на шпиндельном валу. Для не­подвижной фиксации подшипника на валу, выбирается посадка с натягом в системе вала.

d₁₅: Ш 22 - крепление втулки подшипника и блока зубчатых колес. Так как необходимо неподвижное соединение и легкость сборки, выбирается переходная посадка в системе отверстия.

d₁₆: Ш 16 - крепление втулки подшипника с осью. Выбирается посадка с зазором для возможности движения и для поступления смазки в зону тре­ния.

d₁₇: Ш 14 - крепление распорной втулки на шпиндельном валу. По­садка на требует особой точности, поэтому выбирается посадка с зазором в системе отверстия.

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

d₁₈: Ш 14 - посадка зубчатого колеса на шпиндельный вал. Аналогично d_7.

d₁₉: Ш 10H14(+0,360) – крепежные отверстия в корпусе шпиндельной головки. Особая точность не требуется.

d₂₀: Ш 15 - крепление оси в корпусе шпиндельной головки. Выбирается посадка с натягом в системе отверстия.

d₂₁: Ш 17 - крепление распорной втулки на валу между подшипников. Вы­бирается посадка с зазором в системе отверстия.

Лист

2. Расчетная часть.

2.1. Расчет характеристик посадок для гладких соединений.

Соединение d₁₁ - посадка зубчатого колеса на шпиндельный вал.

d₁₁= Ш 14

Предельные отклонения по ГОСТ 25347-82: Отверстие: ES = +0,018 мм; EJ =0.

Вал: es = +0,012 мм; ei = +0,001 мм.

Схема полей допусков:

Расчет:

Отверстие:

D_max = D + ES = 14 + 0,014 = 14,018 мм

D_min = D + EI = 14 + 0 = 14 мм

TD = ES – EI = 0,018 – 0 = 0,018мм

Вал:

d_max = d + es = 14 + 0,012 = 14,012 мм

d_min = d + ei = 14 + 0,001 = 14,001 мм

Td = es – ei = 0,012 – 0,001 = 0,011 мм

Сопряжение:

S_max = ES – ei = 0,018 – 0,001 = 0,017 мм

N_max = es – EI = 0,012 – 0 = 0,012 мм

T (S, N) = N_max + S_max = 0,012 + 0,017 = 0,029 мм

T (S, N) = TD + Td = 0,018 + 0,011 = 0,029 мм

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Соединение d₁₂ - посадка шпиндельного вала и ходовой втулки.

d₁₂ = Ш 18

Предельные отклонения по ГОСТ 25347-82: Отверстие: ES = +0,018 мм; EJ=0.

Вал: es = -0,016 мм; ei = -0,034 мм.

Схема полей допусков:

Расчет:

Отверстие:

D_max = D + ES = 18 + 0,018 = 18,018 мм

D_min = D + EI = 18 + 0 = 18 мм

TD = ES – EI = 0,018 – 0 = 0,018мм

Вал:

d_max = d + es = 18 - 0,016 = 17,984 мм

d_min = d + ei = 18 - 0,034 = 17,966 мм

Td = es – ei = -0,016 + 0,034 = 0,018 мм

Сопряжение:

S_max = ES – ei = 0,018 + 0,034 = 0,052 мм

S_min = EI – es = 0 +0,016 = 0,016 мм

S_m = (S_max + S_min)/2 = (0,052 +0,016) /2 = 0,034 мм

TS = S_max - S_min = 0,052 – 0,016 = 0, 036 мм

TS = TD + Td = 0,018 + 0,018 = 0, 036 мм

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

2.2. Расчет исполнительных размеров системы калибров.

Для соединения d₁₂ = Ш 18.

Расчет калибр-пробки.

Контролируемый размер Ш18Н7.

По данным ГОСТ 24853:

Z == 0,0025 мм H = 0,003 мм Y = 0,002 мм

Расчеты:

ПР_max = D_min + Z + = 18 + 0,0025 + 0,0015 = 18,004 мм

ПР_min = D_min + Z - = 18 + 0,0025 – 0,0015 = 18,001 мм

ПР_изн = D_min – Y = 18 – 0,002 = 17,998 мм

ПР_исп = (ПР_max)_-Н = 18,004_-0,003

НЕ_max = D_max + = 18,018 + 0,0015 = 18,020 мм

НЕ_min = D_max - = 18,018 – 0,0015 = 18,017 мм

НЕ_исп = (НЕ_max) _–Н = 18,020_-0,003

Схема расположения полей допусков калибра-пропки:

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Расчет скобы.

Контролируемый размер Ш18 f7.

Z₁ = 0,0025 мм H₁ = 0,003 мм Y₁ = 0,002 мм H_р = 0,0012 мм

Расчет рабочего калибра:

ПР_max = d_max - Z₁ + = 17,984 - 0,0025 + 0,0015 = 17,983 мм

ПР_min = d_max - Z₁ - = 17,984 - 0,0025 – 0,0015 = 17,980 мм

ПР_изн = d_max + Y₁ = 17,984 – 0,002 = 17,982 мм

ПР_исп = (ПР_min)^+H1 = 17,980^-0,003

НЕ_max = d_min + = 17,966 + 0,0015 = 17,968 мм

НЕ_min = d_min - = 17,966 – 0,0015 = 17,965 мм

НЕ_исп = (НЕ_min) ^+H1 = 17,965^-0,003

Расчет контркалибров:

К-ПР_max = d_max - Z₁ + = 17,984 - 0,0025 + 0,0006 = 17,982 мм

К-ПР_min = d_max - Z₁ - = 17,984 - 0,0025 – 0,0006 = 17,981 мм

К-ПР_исп = (К-ПР_max)_-Hр = 17,982_-0,0012

К-НЕ_max = d_min + = 17,966 + 0,0006 = 17,967 мм

К-НЕ_min = d_min - = 17,966 – 0,0006 = 17,965 мм

К-НЕ_исп = (К-НЕ_max) _-Hр = 17,967_-0,0012

К-И_max = d_max - Y₁ + = 17,984 – 0,002 + 0,0006 = 17,983 мм

К-И_min = d_max - Y₁ - = 17,984 – 0,002 – 0,0006 = 17,981 мм

К-И_исп = (К- И_max) _–Hр = 17,983_-0,0012

Исполнительные размеры округлены по правилам ГОСТ 2483.

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Схема расположения полей допусков калибр-скобы и контркалибра.

Рисунок 4.

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

2.3. Расчет характеристик посадок подшипника.

Подшипниковый узел ведущего вала.

К данному узлу шпиндельной головки не предъявлено особых требований к точности, следовательно, выбираем шариковый радиальный однорядный подшипник нулевого класса точности 303. ГОСТ 8338-75

Внутренний диаметр d = 17 мм

Наружный диаметр D = 47 мм

Ширина b = 14

Наружное кольцо испытывает местное нагружение, то есть подшипниковую втулку следует выполнить с полем допуска Н7. Это обеспечит зазор в целях медленного поворачивания кольца для равномерного износа беговой дорожки.

Внутреннее кольцо подшипника испытывает циркулярное нагружение, следовательно вал следует выполнить с полем допуска k6 для обеспечения натяга.

Расчет характеристик посадок подшипника по внутреннему диаметру на вал Ш 17

Отверстие Ш17L0: Вал Ш17k6:

D = 17 мм d = 17 мм

ES = 0 es = +0,012 мм

EI = -0,007 мм ei = +0,001 мм

Схема полей допусков:

Расчеты:

D_max = D + ES = 17 + 0 = 17 мм

D_min = D + EI = 17 – 0,007 = 16,993 мм

TD = ES – EI = 0 + 0,007 = 0,007мм

d_max = d + es = 17 + 0,012 = 17,012 мм

d_min = d + ei = 17 + 0,001 = 17,001 мм

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Td = es – ei = 0,012 – 0,001 = 0,011 мм

N_max = es – EI = 0,012 + 0,007 = 0,019 мм

N_min = ei – ES = 0,001 – 0 = 0,001 мм

N_m = (N_max + N_min) /2 = (0,019 + 0,001) /2 = 0,01 мм

TN = N_max - N_min = 0,019 - 0,001 = 0,018 мм

Расчет характеристик посадок подшипника по наружному диаметру.

Ш 47

Отверстие Ш47Н7: Вал Ш47l6:

D = 47 мм d = 47 мм

ES = +0,025 мм es =0

EI = 0 ei = -0,008 мм

Схема полей допусков:

Расчеты:

D_max = D + ES = 47 + 0,025 = 47,025 мм

D_min = D + EI = 47 + 0 = 47 мм

TD = ES – EI = 0,025 - 0 = 0,025 мм

d_max = d + es = 47 + 0 = 47 мм

d_min = d + ei = 47 - 0,008 = 46,992 мм

Td = es – ei = 0 + 0,008 = 0,008 мм

S_max = ES – ei = 0,025 + 0,008 = 0,033 мм

S_min = EI – es = 0 - 0 = 0 мм

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

S_m = (S_max + S_min)/2 = (0,033+0) /2 = 0,0165 мм

TS = S_max - S_min = 0,033 – 0 = 0,033 мм

TS = TD + Td = 0,025 + 0,008 = 0, 033 мм

2.4. Расчет характеристик посадок резьбового соединения.

Резьба М8

По таб.4.10. [1] – шаг резьбы равен 1,25.

К данной резьбе не предъявляется никаких особых требований, поэтому выбирается шестая степень точности; посадка 6Н/6g. Посадка с небольшим гарантированным зазором обеспечивает легкую свинчиваемость деталей.

Предельные размеры [1, таб.4.12].

d = D = 8 мм

d₂ = D₂ = 8 – 1 +0,188 = 7,188 мм

d₁ = D₁ = 8 – 2 + 0,647 = 6,647 мм

Наружный диаметр.

Гайка:

D_max – не нормируется

D_min = D + EI = 8 + 0 = 8 мм

Болт:

d_max = d + es = 8 – 0,028 = 7,972 мм

d_min = d + ei = 8 - 0,240 = 7,760 мм

Td = es – ei = -0,028 + 0,240 = 0,212 мм

Внутренний диаметр:

Гайка:

D_1max = D₁ +ES₁ = 6,647 + 0,265 = 6,912 мм

D_1min = D₁ + EI₁ = 6,647 + 0 = 6,647 мм

TD = ES₁ – EI₁ = 0,265 - 0 = 0,265 мм

Болт:

d_1max = d₁ + es = 6,647 – 0,028 = 6,619 мм

d_1min - не нормируется

Средний диаметр:

Гайка:

D_2max = D₂ +ES₂ = 7,188 + 0,160 = 7,348 мм

D_2min = D₂ + EI₂ = 7,188 + 0 = 7,188 мм

TD = ES₂ – EI₂ = 0,160 - 0 = 0,160 мм

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Болт:

d_2max = d₂ + es = 7,188 - 0,028 = 7,160 мм

d_2min = d₂ + ei₂ = 7,188 - 0,146 = 7,042 мм

Td = es – ei₂ = 0,028 + 0,146 = 0,118 мм

Характеристика соединения по среднему диаметру.

S_2max = D_2max – d_2min = 7,348 – 7,042 = 0,306 мм

S_2min = D_2min – d_2max = 7,188 – 7,160 = 0,028 мм

S_2m = (S_2max + S_2min)/2 = (0,306+0,028) /2 = 0,167 мм

TS₂ = S_2max - S_2min = 0,306 – 0,028 = 0,278 мм

Схема полей допусков по среднему диаметру.

Схема полей допусков резьбового соединения:

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

2.5. Расчет характеристик посадок шлицевого соединения.

Для выбранного шлицевого соединения:

D-6 x 11x 14x 3

• Поверхность центрирования – D

• Число зубьев (шлиц) Z=6

• Внутренний диаметр d = 11 мм

• Наружный диаметр D = 14 мм

• Толщина зуба вала и ширина паза втулки b = 5 мм

По внутреннему диаметру: Ш11

Предельные отклонения по ГОСТ 25347-82: Отверстие: ES = +0,180 мм; EJ=0.

Вал: es = -0,290 мм; ei = -0,400 мм.

Схема полей допусков:

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Расчет:

Отверстие:

D_max = D + ES = 11 + 0,180 = 11,180 мм

D_min = D + EI = 11 + 0 = 11 мм

TD = ES – EI = 0,180 – 0 = 0,180 мм

Вал:

d_max = d + es = 11 - 0,290 = 10,710 мм

d_min = d + ei = 11 - 0,400 = 10,600 мм

Td = es – ei = -0,290 + 0,400 = 0,110 мм

Сопряжение:

S_max = ES – ei = 0,180 + 0,400 = 0,580 мм

S_min = EI – es = 0 +0,290 = 0,290 мм

S_m = (S_max + S_min)/2 = (0,580 + 0,290) /2 = 0,435 мм

TS = S_max - S_min = 0,580 – 0,290 = 0, 290 мм

TS = TD + Td = 0,180 + 0,110 = 0, 290 мм

По наружному диаметру

Ш14

Предельные отклонения по ГОСТ 25347-82: Отверстие: ES = +0,027 мм; EJ = 0.

Вал: es = 0 мм; ei = -0,018 мм.

Схема полей допусков:

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Расчет:

Отверстие:

D_max = D + ES = 14 + 0,027 = 11,027 мм

D_min = D + EI = 14 + 0 = 11 мм

TD = ES – EI = 0,027 – 0 = 0,027 мм

Вал:

d_max = d + es = 11 + 0 = 11 мм

d_min = d + ei = 11 - 0,018 = 10,982 мм

Td = es – ei = 0 + 0,018 = 0,018 мм

Сопряжение:

S_max = ES – ei = 0,027 + 0,018 = 0,045 мм

S_min = EI – es = 0 +0 = 0 мм

S_m = (S_max + S_min)/2 = (0,045 + 0) /2 = 0,0225мм

TS = S_max - S_min = 0,045 – 0 = 0, 045 мм

TS = TD + Td = 0,018 + 0,027 = 0, 290 мм

По боковым сторонам шлицы вала и втулки сопрягаются по:

3

Предельные отклонения по ГОСТ 25347-82:

Отверстие: ES = +0,045 мм; EJ = +0,020мм.

Вал: es = 0 мм; ei = -0,014 мм.

Схема полей допусков:

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Расчет:

Отверстие:

D_max = D + ES = 3 + 0,045 = 3,045 мм

D_min = D + EI = 3 + 0,020 = 3,020 мм

TD = ES – EI = 0,045 – 0,020 = 0,025мм

Вал:

d_max = d + es = 3 + 0 = 3 мм

d_min = d + ei = 3 - 0,014 = 2,986 мм

Td = es – ei = 0 + 0,014 = 0,014 мм

Сопряжение:

S_max = ES – ei = 0,045 + 0,014 = 0,059 мм

S_min = EI – es = 0,020 - 0 = 0,020 мм

S_m = (S_max + S_min)/2 = (0,059 +0,020) /2 = 0,0395 мм

TS = S_max - S_min = 0,059 – 0,020 = 0, 039 мм

TS = TD + Td = 0,014 + 0,025 = 0, 039 мм

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

3. Выбор и обоснование степени точности зубчатого колеса.

Зубчатое колесо: Z = 30; m = 1,5 мм; d = 45 мм

Исходя из эксплуатационных требований, предъявляемых к шпиндельной головке назначаем для цилиндрической прямозубой передачи 7 степень точности по всем трем нормам, с видом сопряжения С.

7-С ГОСТ 1643-81

К нормам точности зубчатого колеса относится кинематическая точность, плавность работы и полнота контакта зубьев. Каждая из норм делится на комплексы, в пределах которых существуют поэлементные показатели.

Комплексными показателями кинематической точности являются суммарная кинематическая погрешность колеса F_ir и колебание межосевого расстояния за оборот колеса при двухпрофильном зацеплении с измерительным колесом F_ir. К поэлементным показателям кинематической точности относится радиальное биение зубчатого венца F_rr и колебания длины общей нормали F_vwr.

Комплексные показатели и комплексы поэлементных показателей для измерения и контроля точности изготовления заданного колеса по всем нормам точности представлены в таблице 1.

Нормы точности	Комплексные показатели		Комплекс поэлементных показателей
	Наименование	Допуск, мм	Наименование	Допуск, мм
Нормы кинемати­ческой точности	Наибольшая кинема­тическая погреш­ность колеса Fir	Fi = Fp + ff Fp = 0,090 ff = 0,011 Fi = 0,101	Колебание длины общей нормали Fvw.	Fvw = 0,022
			Радиальное биение венца Frr.	Frr = 0,035
Нормы плавности работы	Местная кинематическая погрешность зубчатого колеса fiк.	fir = 0,025	Отклонение шага зацепления fpbr.	fpb.= 0,014
			Отклонение шага fptr.	fptr = 0,013
Нормы контактов зубьев	Суммарное пятно контакта	по длине зубьев не менее 60% по высоте зубьев не менее 45%	Погрешность направления зуба Fβr.	Fβr. = 0,011

Таблица 1.

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Нормы кинематической точности.

Кинематическая погрешность зубчатого колеса – разность между действительным и номинальным углами поворота зубчатого колеса на его рабочей оси, ведомого измерительным зубчатым колесом.

При контроле F_ir. Получают график.

Наибольшая кинематическая погрешность зубчатого колеса F_ir. – это наибольшая алгебраическая разность значений кинематической погрешности зубчатого колеса в пределах его полного оборота.

Колебания длины общей нормали F_vwr. – разность между наибольшей и наименьшей действительными длинами общей нормали в одном и том же зубчатом колесе. Действительная длина общей нормали W – это расстояние между двумя параллельными плоскостями, касательными к двум разноименным боковым поверхностями зубьев.

E_wr. = W _n. – W

E_vwr. = W _max. – W _min

W _n. – действительная длина общей нормали

E_wr. – наименьшее отклонение длины общей нормали

Радиальное биение зубчатого венца F_rr – разность действительных предельных положений исходного контура в пределах зубчатого колеса.

Радиальное биение определяется на биениемере.

F_rr = r_max - r_min

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Местная кинематическая погрешность зубчатого колеса f_ir – наибольшая разность между местными соседними экстремальными значениями кинематической погрешности зубчатого колеса в пределах его оборота.

Отклонение шага зацепления f_pbr – разность между действительным и номинальным шагом зацепления.

Действительный шаг зацепления – это кратчайшее расстояние между двумя параллельными плоскостями, касательными к двум одноименным активным боковым поверхностям соседних зубьев колеса.

Отклонение окружного шага – это дискретное значение кинематической погрешности зубчатого колеса при его повороте на один номинальный угловой шаг при


29-04-2015, 04:05