đề 01 BTL dung sai Học Viện Kỹ Thuật Quân sự

đây là bài tập lớn do các thầy dạy môn dung sai tại HVKTQS biên soạn nhằm giúp các e sinh viên, học viên trong và ngoài trường có thêm tài liệu tham khảo cũng như làm bài tập lớn môn học, đề 01 này tương ứng với số 01 trong danh sách lớp dung sai của các e, cũng là 1 tài liệu để các e trường khác tham khảo

1

Häc viÖn kü thuËt qu©n sù

Bé m«n chÕ t¹o m¸y - khoa c¬ khÝ

7 và vòng đệm 10 Vòn g đệm 8 chặn ổ, nắp ổ số 5 Yêu cầu:

- Tính toán khe hở hoặc độ dôi

- Tính toán và chọn kiểu lắp tiêu chuẩn cho mối ghép có độ dôi giữa bánh răng 3 và trục 1

- Tính toán và chọn lắp ghép giữa ổ lăn với trục và vỏ hộp

- Xác định xác suất xuất hiện khe hở và độ dôi của mối ghép giữa trục 1 và bạc 8

- Lắp ghép then

- Lắp ghép then hoa

- Lắp ghép ren

- Truyền động bánh răng

- Ghi kích th-ớc cho bản vẽ chi tiết

- Kiểm tra chi tiết

I Tính toán khe hở hoặc độ dôi:

Biết kích th-ớc danh nghĩa của mối ghép là 50 (mm)

H e



8247

M k



8508

H e



3

* Đối với lỗ 24M8: Dựa vào bảng 8 [I ] ta có:

* đối với trục 24k7: Dựa vào bảng 7 [I] ta có:

2 Tính kích th-ớc giới hạn, dung sai và các đặc tính của lắp ghép, vẽ sơ đồ phân bố dung sai:

* Kích th-ớc giới hạn của trục:

- Kích th-ớc giới hạn lớn nhất: es = d max - d => d max = d + es

* Tính dung sai của mối ghép:

- Dung sai của lỗ: TD = D max - D min thay số ta có:

* KÝch th-íc giíi h¹n cña trôc  24 k8

- KÝch th-íc giíi h¹n lín nhÊt: es = d max - d => d max = d + es thay sè ta cã:

8

M k

=> Nh- vậy: Hệ thống mối ghép trên là mối ghép có độ dôi

4 Ghi kích th-ớc cho mối ghép và các chi tiết:

- §-êng kÝnh trong trôc D 1 =0 mm

- §-êng kÝnh ngoµi cña b¸nh r¨ng: d 2 = 100 mm

Mô đuyn đàn hồi của thép là E = 2,1.10 11 (N/m 2 )

- Tính độ dôi nhỏ nhất để chống dịch chuyển dọc trục:

Thay các số liệu trên vào công thức sau, ta có:

- Tính độ dôi lớn nhất để bảo đảm bền cho chi tiết

+ Đối với trục, giá trị giới hạn chảy của thép 20, tra bảng 3-11 ta có là Td =26.10 7 N/m 2 ; thay các giá trị vào công thức ta có:

+ Đối với bánh răng, giá trị giới hạn chảy của thép tra bảng 3-11 ta cóTD =36.10 7 N/m 2 ; thay các giá trị vào công thức ta có Vậy lấy N max t.t =35,8 m

2 1 2

D d

D d

2 2 2

D d

D d

C D

2 2 2 2 1

2 2 2 2 1

Vậy kiểu lắp mà ta chọn có độ dôi phải thoả mãn biểu thức (3-3) cụ thể là

Căn cứ đầu bài cho cấp chính xác của trục và lỗ là IT6, chọn kiểu lắp theo hệ thống lỗ cơ bản  60 H6

Để có độ dôi nhỏ nhất N min = 8 m thì d min - D max = e i- ES =0,008 mm Theo bảng 3-1 Bài tập dung sai chọn ei = 0,032; ES = 0,019 => N min = 13 m

Để có độ dôi lớn nhất N max =42 m thì d max - D min = es - EI = 0,042 mm Vì là lắp theo

hệ thống lỗ cơ bản nên EI = 0; es = 0,045 => N max = 45 m

Theo TCVN 2245-77 bảng 7, 8 [1] chọn kiểu lắp:

Nh- vậy kiểu lắp mà chọn có độ dôi thoả mãn biểu thức là:

III Tính toán và chọn lắp ghép giữa ổ lăn với trục và vỏ hộp:

Dữ kiện bài toán tra theo bảng II-3: ta có số hiệu ổ lăn là 7606

Số hiệu

ổ lăn

Tải trọng

h-ớng tâm (KN)

Tải trọng h-ớng trục (KN)

Dạng tải trọng vòng trong

Dạng tải trọng vòng ngoài

Đ.kiện và chế độ làm việc của ổ

Cấp chính xác của

ổ

Tính chất bề mặt lắp ghép trục

H e



max min

45 13

15, 70 N N  m m 100  m



max min

15, 70 N N  35,8  m

đ-ờng kính

vòng ngoàI quay cùng chiều hoặc ng-ợc chiều (TN)

Chu kỳ Cục bộ

2- Chọn kiểu lắp cho vòng trong với trục và vòng ngoài với vỏ máy

a- Chọn kiểu lắp cho vòng ngoài với vỏ máy:

- Từ điều kiện làm việc của ổ theo bài ra là 3 Tra bảng 3-19 ta có tải trọng va đập và

rung động mạnh, quá tải đến 300% Có hệ số tải trọng động K đ = 1,8

Vì là lắp ghép vòng chịu tải cục bộ ổ lăn với lỗ vỏ hộp nên:

Tra bảng 3-16, với kích th-ớc lỗ  90mm, cấp chính xác ổ lăn là cấp 5 Ta có kiểu lắp

là: H6 L Tra bảng 7 theo TCVN 2245-77 ta có:  90H6 L

Từ kết quả tính toán trên ta có sơ đồ phân bố dung sai:

b- Chọn kiểu lắp ghép cho vòng trong với trục

- Kích th-ớc danh nghĩa của mối ghép là: d = 40mm

- Từ điều kiện làm việc của ổ theo bài ra là 3 Tra bảng 3-19 ta có tải trọng va đập và

rung động mạnh, quá tải đến 300% Có hệ số tải trọng động K đ = 1,8

022 , 0 0

Tra bảng 3-20 và 3-21 có F = 1,6 và F A =1; thay số vào công thức trên ta có:

Tra bảng 3-18 chọn kiểu lắp cho trục với vòng trong của ổ lăn là: n5 L Tra bảng 8 theo TCVN 2245-77 ta có:  40n5 L

Từ kết quả tính toán trên ta có sơ đồ phân bố dung sai:

c- Sai lệch hình dạng của trục và lỗ hộp, độ nhám và làm tròn sai số theo TCVN 284 -

(

10

mm N

0,028 0,017

11

- Lỗ: R a = 1,25 m ; mặt đầu R a = 1,25 m

3- Vẽ bộ phận ổ lăn ở phía phải hình II - 1 ( gồm: Bạc chặc, trục, hộp và nắp), ghi lắp ghép của ổ với trục và lỗ thân máy

4- Phân tích chọn kiểu lắp giữa bạc với trục; giữa nắp và lỗ thân máy:

a- Chọn kiểu lắp giữa bạc với trục:

- Đối với Bạc 8 làm nhiệm vụ chống sự dịch chuyển dọc trục của bánh răng 3, nên bạc không chịu tải trọng h-ớng tâm hay mô men xoắn Do đó ta chọn kiểu lắp cho bạc với trục là lắp ghép có khe hở nhỏ và không để đ-ờng kính ngoài chùm vòng ngoài ổ lăn Theo nh- ở phần 2 chọn kiểu lắp: E7

- Đối với lỗ của bạc Ta có:  40E7

- Đối với trục: chọn kiểu lắp: n5

40



075 , 0 050 , 0

40



036 , 0 071 , 0

90



5

7 40

n E



b- Sai lÖch h×nh d¹ng, theo nh- tÝnh to¸n ë phÇn 3

- §èi víi trôc:  = 0,003 mm

- §èi víi lç th©n m¸y:  = 0,005 mm - §èi víi b¹c:  = 0,003 mm

- §èi víi n¾p æ l¨n:  = 0,005 mm

c- Ta cã b¶n vÏ t¸ch chi tiÕt

022 , 0 0

90



0,003 0,003 0,005

a- Chi tiÕt trôc

f H



Dữ liệu đầu bài cho:

- Kích th-ớc danh nghĩa của mối ghép:  40 mm

- Sai lệch của mối lắp ghép:

+ Đối với trục:  40n5

=> T d =11 m

+ Đối với lỗ bạc:  40H7

=> T D = 25 m

- Ta có sơ đồ phân bố dung sai:

Theo lý thuyết xác suất thống kê toán học, xác suất

xuất hiện mối ghép có khe hở tuân theo luật phân

0,012

b- Chi tiết lỗ thân máy

025 , 0 0

40



028 , 0 017 , 0

N

N m 10 

2

8 28 2

max max   



Xác suất xuất hiện khe hở khi lắp ghép

loạt kích th-ớc trục với lỗ: 1,4% và xác

suất xuất hiện độ dôi khi lắp ghép loạt

kích th-ớc trục với kích th-ớc lỗ là:98,6 %

V- Lắp ghép then: Giữa bánh răng 3 và trục 1 có then

1- Chọn kích th-ớc then ( kích th-ớc trục và lỗ)

- Kích th-ớc trục và lỗ ( theo câu 2) là:  50 mm

- Chọn kiểu then là then bằng kiểu A: Tra bảng 47 theo TCVN 2261 - 77 ta có:

Căn cứ vào kích th-ớc trục và bánh răng ta chọn chiều dài then: l = 28 (mm)

Ta có sơ đồ lắp ghép:

2- Quyết định kiểu lắp cho mối ghép giữa then với trục và bánh răng:

Then đ-ợc sản xuất hàng loạt, nh- tính toán phần tr-ớc là quá trình làm việc chỉ chịu lực dọc trục Vậy ta chọn kiểu lắp then là kiểu lắp ghép bình th-ờng với các miền dung sai kích th-ớc là:

Đ-ờng

kính d

(mm)

Mặt cắt của then Mặt cắt của rãnh then

Chiều sâu của rãnh then Bán kính góc l-ợn của



2 , 2 55 , 4

C C

N x Z





0 -18

-61 -43

+ Chiều dài then l: h14

+ Chiều cao then h: h11

+ Chiều dài rãnh then l: H15

+ Chiều rộng rãnh then trên trục: P9

+ Chiều rộng rãnh then trên bánh răng: P9

- Sai lệch giới hạn của các kích th-ớc (d-t 1 ) và (d+t 2 )

Với chiều cao của then là 11 mm ta có :

+ Sai lệch giới hạn kích th-ớc (d - t 1 ) là: - 0,2 mm

+ Sai lệch giới hạn kích th-ớc (d + t 2 ) là: + 0,2 mm

3- Lập sơ đồ phân bố dung sai của mối ghép:

Từ những lựa chọn và tính toán trên ta có sơ đồ sau:

- Mi ền dung sai chiều rộng then

- Miền dung sai chiều rộng rãnh then trên trục

- Miền dung sai chiều rộng rãnh then trên bánh răng

4- Vẽ mối lắp và vẽ tách từng chi tiết, ghi ký hiệu lắp ghép, sai lệch bằng chữ và số, các yếu tố hình dáng hình học và độ bóng bề mặt

P9

H p



1- Mèi l¾p ghÐp then gi÷a trôc vµ b¸nh r¨ng

000 , 0 520 , 0

28

000 , 0 043 , 0

-310

VI Lắp ghép then hoa: Lắp ghép giữa bánh đai 6 và trục 1 bằng mối ghép then hoa.

1- Phân tích để chọn các thông số cơ bản của mối ghép then hoa:

Kích th-ớc của trục 1 để lắp ổ lăn là  40 mm Căn cứ tính chất làm việc của cụm khi tiết máy ta hạ bậc của trục và chọn kích th-ớc đ-ờng kính ngoài của then hoa D = 38

Ta chọn then hoa loại trung bình Tra bảng 52 - Sổ tay dung sai ta có các kích th-ớc của then hoa là: Z x d x D x b = 8 x 32 x 38 x 6

Z x d x D Số then Z Đ-ờng kính d Đ-ờng kính D then b C.dày d 1 a 

f

r

KT d.nghĩa

S.lệch

g hạn 8x32x38 8 32 38 7,0 29,4 1,70 0,4 +0,2 0,3 Trong đó: D- Đ-ờng kính ngoài của trục và lỗ then hoa

d- Đ-ờng kính trong của trục và lỗ then hoa

b- Chiều dày của then và chiều rộng của rãnh then

Z- Số then trong mối ghép then hoa

2 Phân tích chọn kiểu lắp cho mối ghép

Theo TCVN 2324-78 trong mối ghép then hoa có ba ph-ơng pháp đồng tâm các chi tiết then hoa Căn cứ đầu bài cho mối ghép chi tiết quay đảo chiều, lỗ then đòi hỏi có độ cứng không cao, yêu cầu về độ chính xác đồng tâm không cao Cần chế tạo chính xác kích th-ớc bề mặt bên b

Từ những phân tích trên và các thông số cơ bản của then hoa ta chọn đ-ợc kiểu lắp: Tra bảng 7, 8 TCVN ta có dung sai là:

3- Lập sơ đồ phân bố dung sai của mối ghép

8

9 7

11

12 38

32 8

e

D a

H

b 

310 , 0 470 , 0

250 , 0 000 , 0

38 11

025 , 0 047 , 0

076 , 0 040 , 0

7 8

-25 -47 +40

+ MiÒn dung sai cña ren ®ai èc: 7H

+ MiÒn dung sai cña ren bu l«ng: 8g

Tra b¶ng 37, 38 trang 101 - 105 "Sæ tay dung sai" ta cã kÕt qu¶ sau:

Chi tiÕt §-êng kÝnh

KÝch th-íc (mm) TCVN 2248-7 Sai lÖch (mm) Danh nghÜa Lín nhÊt Nhá nhÊt Trªn D-íi

Trung b×nh (D 2 ) 21,026 21,262 21,026 +0,236 0 Trong (D 1 ) 20,376 20,751 20,376 +0,375 0

g

H M

8

75,1

e D

32



025 , 0 047 , 0

7

310 , 0 470 , 0

38



076 , 0 040 , 0

7

32



250 , 0 000 , 0

38



1- Lập sơ đồ phân bố miền dung sai các yếu tố ren đai ốc và bu lông:

2- Các số liệu đo đ-ợc trên ren đai ốc:

Theo số liệu đầu bài ở bảng II - 7 ta có:

- Sai số đ-ờng kính trung bình đai D 2 = 0,765

- Nửa góc Prô phin ren phải (/2)P (ph) = 12'

- Nửa góc Prô phin ren trái (/2)t (ph) = 18'

- Sai số tích luỹ b-ớc ren  P n = 6 m

3- Tính đ-ờng kính trung bình kiến của ren đai ốc

Theo công thức:

- L-ợng bù trừ đ-ờng kính trung bình do ảnh h-ởng của sai số tích luỹ b-ớc ren

- L-ợng bù trừ h-ớng kính cho D 2 do ảnh h-ởng của sai số góc prô phin ren

- Đ-ờng kính trung bình thực của ren đai ốc là:

D 2t = D 2 - D 2 = 21,026 - 0,765 = 20,261 (mm)

b- Bu lông a- Đai ốc

2

) ( 2 ) ( 2

2 ( )

t P

0 10 6 372 , 1

372 , 1

) ( 0081 , 0 10 15 5 , 1 36 , 0 10 2 36 , 0

mm P

- Đ-ờng kính trung bình biểu kiến đai ốc đ-ợc xác định:

D 2BK = D 2t - (fP + f) = 20,261 - (0,008232 + 0,0081) = 20,245 (mm)

4- Kiểm tra mối ghép ren:

- Đối với đai ốc:

Các dữ liệu đầu bài cho:

- Bánh răng trong bộ phận máy là bánh răng trụ răng thẳng của hộp tốc độ thông dụng

ta chọn dạng đối tiếp C và tiếp xúc mặt răng là cấp 10 Theo bảng 64 sự t-ơng quan giữa dạng đối tiếp và miền dung sai ta chọn dung sai khe hở là c

- Cấp sai lệch khoảng cách trục là: IV

- Giá trị khe hở cạnh răng cần thiết J min = 87 m

Ký hiệu cấp chính xác truyền động bánh răng: 9 - 10-10-Cc/IV- 87 TCVN 1067-84 2- Chọn bộ thông số kiểm tra bánh răng, xác định giá trị cho phép của các thông số:

Kiểm tra độ chính xác của mức chính xác động học của bánh răng hình trụ răng thẳng khi không có dụng cụ đo một phía prô phin, nên ta chọn bộ thông số F'' ir và

+ Theo chiÒu cao r¨ng  30 %

+ Theo chiÒu dµi r¨ng  40 %

- Sai lÖch giíi h¹n kho¶ng c¸ch trôc: ( b¶ng 13 trang 175)

+ChiÒu cao r¨ng  30 % +ChiÒu dµi r¨ng  40 %

f a =  45m

9 - 10 -10 C-TCVN 1064 - 84

A11 A15 A06 A03

A03

A04 A9

Dự kiện đầu bài cho: Bài toán nghịch

Bài toán nghịch Kích th-ớc danh nghĩa khâu thành phần A i (mm) Sai lệch khâu khép

- Dung sai khâu khép kín:

1- Lập các chuỗi kích th-ớc trong đó có kích th-ớc của trục tham gia vào chuỗi:

01 7

23

A1 A2 A9

A05 A8 A10

2- Giải các chuỗi kích th-ớc theo ph-ơng pháp đổi lẫn chức năng hoàn toàn Khâu bù

là kích th-ớc chiều dài của trục:

a Giải chuỗi 1:

- Ta có khâu A01 là khâu hình thành

sau cùng của quá trình thiết kế nên khâu

này là khâu khép kín

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7

A01 A8

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7

A01 A8

-0,100 0,000

-0,033 0,000

-0,054 0,000

-0,033 0,000

-0,022 0,000

- Xác định đây là bài toán nghịch

- Giải bài toán:

Giả thiết các khâu thành phần cùng cấp chính xác, ta áp dụng công thức:

Trong đó TA 01 = A 01 max – A 01 min = 1,1 - 0,6 = 0,5 mm

Tra bảng 14 trang 29 "Sổ tay dung sai" ta có:

Chọn a bảng = 25 gần với a Tb = 30 Bảng 15 - Sổ tay dung sai, có cấp chính xác là IT8

- Chọn khâu A 8 là khâu bù Các khâu từ A 1  A 7 đ-ợc tra theo hệ thống trục (h) có sai lệch

6 2

it

Tb

i i

TA TA

TA a

,1.117

,2.190

,0.189

,2.1

jg jg

1

1

EI

25

A1 A2 A9

A05 A8 A10

-0,033 -0,100

0,000 0,000

+0,600

+ 0,725

+0,800 +1,200

-0,043 0,000

+1,392 +1,757

b- Giải chuỗi 2: Có khâu khép kín là A 05

- Xác định đây là bài toán nghịch

- Giải bài toán:

Giả thiết tất cả các khâu thành phần có cùng cấp chính xác Theo công thức:

Trong đó: TA 05 = A 05max – A 05min = 16,2 - 15,8 = 0,4 mm

Tra bảng 14 - T29 " Sổ tay dung sai" ta có:

9

8 2

1 05

i i

TA TA

TA TA

,1)

1(89,2.1

125100

1

EI

A12 A2 A02

0,000 +0,062

-0,100 0,000

0,000 +0,162

A4

A03 A13

-0,084 0,000

-0,033 0,000

c- Giải chuỗi 3: Có khâu khép kín là A 03

- Xác định đây là bài toán thuận

- Giải bài toán:

- Xác định đây là bài toán thuận:

- Giải bài toán:

+ Từ công thức:

5 , 0 33 5

, 33

0 0 ).

1 ( 0 1

162 , 0 ) 100 , 0 )(

1 ( 062 , 0 1

.

162 , 0 ) 1 , 0 ).(

1 ( 062 , 0 1

2 12

02

2 2

12 12

02 02

2 2 12

12 02

2 2 12

12 02

A

ES EI

EI ES

EI ES

ES

TA TA

27

-0,074 0,000

-0,022 0,000

-0,100 0,000 A14

A04 A6

A4 A5

-0,033 0,000

-0,062 0,000

0,000 +0,250

A11

A06 A15

+0,084 -0,033

-0,062 +0,155

- Xác định dạng bài toán: đây là dạng bài toán thuận

- Giải bài toán:

033 , 0 0

).

1 ( ) 033 , 0 (

1

.

084 , 0 ) 084 , 0 )(

1 ( 0 1

.

117 , 0 ) 084 , 0 ).(

1 ( 033 , 0 1

.

13 4

03

13 13 4

4 03

13 13 4

4 03

13 13 4

4 03

es EI

EI

ei ES

ES

TA TA

074 , 0 0

1 0 1 0 ).

1 ( ) 074 , 0 (

1

)

(

155 , 0 100

, 0 1 022

, 0 1 033

, 0 1 0

1

)

(

229 , 0 100 , 0 ).

1 ( 022 , 0 ).

1 ( 033 , 0 ).

1 ( 074 , 0 1

)

(

6 5 4 14 04

6 6 5 5 4 4 14 14 04 04

6 6 5 5 4 4 14 14 04 04

6 6 5 5 4 4 14 14 04

es es

es EI

EI

ES

ei ei

ei ES

ES

TA

TA TA

TA TA

0,000 +0,312

X- Kiểm tra chi tiết: ( Theo mối ghép tiêu chuẩn)

1- Thiết kế ca líp thợ để kiểm tra đ-ờng kính đoạn lắp trục với bạc 8 và kích th-ớc lỗ bạc Giả thiết định kích th-ớc và sai lệch cấp chính xác của mối ghép đó là:

- Ta có giá trị sai lệch giới hạn kích th-ớc là:

+ Đối với lỗ

+ Đối với trục

- Kích th-ớc danh nghĩa của ca líp: Theo bảng 3 - 26 "Bài tập dung sai"

+ Ca líp nút: qua d Q = D min = 44,982 mm

1 49 50

0 0 ).

1 ( 0 1

.

312 , 0 ) 062 , 0 )(

1 ( 250 , 0 1

.

312 , 0 ) 062 , 0 ).(

1 ( 250 , 0 1

.

15 11

06

15 15 11

11 06

06

15 15 11

11 06

15 15 11

11 06

A

es EI

EI

ES

ei ES

ES

TA TA

56 5400,,000074

162 , 0 100 , 0

45 9000,,000035

000 , 0 520 , 0

20

000 , 0 021 , 0

h K

007 , 0 018 , 0

45 7

000 , 0 025 , 0

45 7