Лекция. Тема: Соединения деталей машин. Технологические требования к деталям машин при конструировании

Конструирование  - графо-аналитический процесс создания технического объекта на основе теоретических расчетов, технологического, экспериментального и эксплуатационного опыта.

Этапы конструирования, каждый из которых сопровождается технической документацией:

- техническое задание на проект, которое устанавливает основные паспортные параметры машины и содержит решения общих принципиальных вопросов;

- эскизный проект, включающий в себя эскизную разработку общих видов основных узлов;

- технический проект, содержащий отработанные общие виды машины и ее узлов, готовых к деталировке;

- рабочий проект, представляющий собой комплекс общих видов, рабочих чертежей деталей, спецификаций и других документов, достаточных для изготовления машины.

При создании любого объекта рекомендуется применять оптимальные методы, позволяющие получить рациональную  конструкцию. Созданная конструкция должна обладать свойством технологичности, которая обеспечивает заданные эксплуатационные показатели. Технологичность обеспечивается минимальным числом деталей, простотой конструктивных форм и соответствием возможностям производств, на которых изготавливается объект.

Основными условиями обеспечения технологичности являются:

- способ получения заготовки, основными видами которого являются нормальный или специальный прокат, поковка, штамповка, литье;

- механическая обработка, при которой достижение требуемых параметров детали объекта достигается методом снятия части материала с заготовки;

- сборочные операции, которые обеспечивают определенность взаимного положения сопрягаемых деталей, что достигается точностью форм и качеством поверхностям.

Принцип конструирования и производства деталей, который обеспечивает возможность правильной сборки или замены при ремонте независимо изготовленных деталей и узлов без дополнительной их обработки с соблюдением требований качества называют взаимозаменяемостью. Взаимозаменяемость предполагает правильное соединение деталей в работоспособный агрегат.

Экономически целесообразные предельные отклонения размеров деталей определяются нормативной единой системой допусков и посадок. Характер сопряжения установленной посадки обеспечивается метрической точностью формы и квалиметрическими показателями поверхности. Нормированные отклонения формы детали в поперечном сечении проявляются в некруглости (рисунок 1, а), огранке (рисунок 1, б) и овальности (рисунок 1, в). В продольном сечении цилиндрической поверхности отклонения от прямолинейных ее образующих приводят к бочкообразности (рисунок 2, а), седлообразности (рисунок 2, б), изогнутости (рисунок 2, в) оси и конусообразности (рисунок 2, г).

Рисунок 1 – Отклонения формы цилиндрических поверхностей в поперечном сечении

Рисунок 2 – Отклонения формы цилиндрических поверхностей в продольных сечениях

 

К отклонениям взаимного расположения относят: непараллельность (рисунок 3, г), неперпендикулярность (рисунок 3, ж),  несоосность (рисунок 3, д), радиальное и торцовое биение цилиндрических поверхностей (рисунок 3, и, к), перекос осей и отклонение от правильного расположения пересекающихся и скрещивающихся осей (рисунок 3, б).

Отклонение формы детали и взаимного расположения поверхностей является одним из важных факторов, влияющих на работоспособ-

ность.

Предельные отклонение формы и расположения поверхностей указывают на чертежах в виде условных обозначений (знаков, символов) и текстовых записей (Таблица).

 

 

Рисунок 3 – Виды отклонений расположения поверхностей

 

        Таблица – Знаки условного обозначения допусков формы и расположения поверхностей

 

В процессе обработки на поверхности детали могут образовываться неровности, характерными признаками которых являются выступы и впадины, образующие высоту неровности W_z, с периодически чередующиеся шагом  S_w (рисунок 4).

Рисунок 4 – К определению параметров волнистости: а) – высоты; б) шага

В случае, когда S_w / W_z находятся в пределах 50…1000, то такие отклонения относят к волнистости; при (S_w / W_z) <50 отклонения относят к шероховатости поверхности.

Высота волнистости W_z – это среднеарифметическое из пяти ее значений, определенных по длине участка измерения L_w (рисунок 4, а).

Средний шаг волнистости S_w  (рисунок 4, б)устанавливают как среднее значение расстояний S_wi между одноименными сторонами соседних волн, измеренных по средней линии профиля m_w.   При определении показателей волнистости и шероховатости на профилограмме поверхности с базовой длиной   l  (рисунок 6) наносится средняя линия профиля   m, проведенная так, что сумма  квадратов расстояний y₁,   y₂ … y_n  по этой линии минимально.

Рисунок 5 – К определению показателей шероховатости поверхности

 

Для количественной оценке шероховатости поверхности установлен ряд параметров: R_a – среднеарифметическое отклонение профиля; R_z - высота неровностей профиля по десяти точкам; R_max – наибольшая высота неровностей профиля; S_m - средний шаг неровностей; S – средний шаг неровностей по вершинам; t_p –относительная опорная длина профиля, где p – числовое значение уровня значений профиля.

 

 

 

Несущая способность поверхности, кроме шероховатости, зависит также от обработки и направления неровностей. Все эти сведения приводятся на чертежах с помощью специального знака (рисунок 6, а). Значения параметра шероховатости указывают в обозначении: для  – без символа (рисунок 6, б); для остальных параметров – после соответствующего символа (рисунок 6, в, г, д).

Рисунок 6 – Обозначение шероховатости поверхности

 

Непосредственной связи между классами точности (величиной допуска) и чистотой поверхности (высотой неровностей) – нет. Однако нельзя назначать высокий класс точности и грубый класс чистоты поверхности: высота неровностей может оказаться весьма значительной по сравнению с величиной допуска. Ориентировочно можно считать, что наибольшее значение средней высоты микронеровностей поверхности не должно превышать 0,1…0,25 допуска на размер.