Đề 05 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 05 này tương ứng với số 05 trong danh sách lớp dung sai của các e, cũng là 1 tài liệu để các e trường khác tham khảo

Häc viÖn kü thuËt qu©n sù

Bé m«n chÕ t¹o m¸y - khoa c¬ khÝ

* §èi víi trôc:  35f7.

Ta tra b¶ng 7 (sæ tay dung sai) Theo TCVN 2245-77 ta cã

- 0 , 025

050 , 0

- Dung sai cña lç : TD= ES – EI = 25  m

- Dung sai cña trôc: Td= es – ei = (-50) – (- 25) = 25  m

- Đặc tính của mối ghép: Ta thấy đây là mối ghép có độ hở.

Smax = Dmax- dmin = ES – ei = 25 – (- 50) = 75 m

Smin = Dmin- dmax = EI – es = 25 m

 Dmax= D + ES = 45 + 0,064 = 45,064 mm

Dmin = D + EI = 45 + 0,025 = 45,025 mm

- Kích thớc giới hạn của trục: 0 , 025

050 , 0

45 



 dmax= d + es = 45 + (- 0,025) = 44,975 mm

dmin = d + ei = 45 + (-0,050) = 44,95 mm

- Dung sai của lỗ : TD= ES – EI = 0,064 - 0,025 = 0,039 mm

- Dung sai của trục: Td= es – ei = (-0,025) – (-0,050) = 0,025 mm

- Đặc tính của mối ghép: Ta thấy đây là mối ghép có độ hở

Smax = Dmax- dmin = ES – ei = 64 – (- 50) = 114 m

Smin = Dmin- dmax = EI – es = 25 -(-25) = 50m

3- Ghi kÝch thíc cho mèi ghÐp vµ c¸c chi tiÕt:

03 Đờng kính ngoài của bánh răng d2 (mm) 160

- Mô đun đàn hồi của chi tiết thép 15  : ED=(1,96- 2).1011

- Mô đun đàn hồi của chi tiết trục (bị bao) thép : Ed = 2,1.1011

- Hệ số Poátxông của lỗ (bánh răng) thép hợp kim : D = 0,3

- Hệ số Poátxông của trục (thép) :  d = 0,3

- Vật liệu chi tiết bánh răng (thép 15X) có : TD = 25.107 N/m2

- Vật liệu chi tiết trục thép 45 có : Td = 36 107 N/m2

1- Tính các hệ số:

Theo công thức:

9 , 0 3 , 0 20 65

20 65

2 2

2 2 2

1 2

2 1 2

D d

7 , 1 3 , 0 65 160

65 160

2 2

2 2 2

2 2

2 2 2

D d

2- Tính toán độ dôi nhỏ nhất đủ đảm bảo chống sự chuyển dịch chuyển dọc trục

5

C E

C f l

2 min

10 10 27  2

, 1 10 10 1 , 2

7 , 1 10

1 , 2

9 , 0 07 , 0 65 40

14

,

3

60

11 11

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

a- Đối với trục:

 ZD Zd

D

D d

d Td

d

D d E

C E

C d

2 1 2



10 10 155 2

, 1 10 65

2

20 65 10 1 , 2

7 , 1 9 , 0 65 10

.

36

3 2

2 2 11 7

d TD

d

D d E

C E

C D

2

2 2 2



  .10 1,210 10 108

160 2 10 1 , 2

65 160 7 , 1 9 , 0 65 10

.

2 11

2 2 7

* Theo bài ra ta có độ nhám bề mặt của lỗ : Rz = 10 (m)

- Tra bảng 3-15: Tơng đơng với cấp độ nhám bề mặt 6

- Vậy tra bảng 3-10: Có cấp chính xác cho lỗ là IT8

- Chọn kiểu lắp tiêu chuẩn cho hệ thống lỗ: 65H8

* Theo bài ra ta có độ nhám bề mặt của trục : Rz = 10 ( m)

- Tra bảng 3-15: Tơng đơng với cấp độ nhám bề mặt 6

- Vậy tra bảng 3-10: Có cấp chính xác cho trục là IT8

- Do đó: Tra bảng theo TCVN 2245-99 (T209) ta chọn kiêu lắp ghép chotrục 65u6 Vì:

- 65u6  0 , 106

087 , 0

- So sánh với điều kiện: 27 106 108

u

H

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

- Tra bảng III – 3: Dữ kiện bài toán tra theo bảng II-3: ta có số hiệu ổ lăn là 306 do chỉ

số vòng trong của ổ là nhỏ 30 mm không bảo đảm độ bền cho trục nên chọn lại ổ lăn có

- Tra bảng II -5 về thông số ổ lăn: ổ lăn 312 là loại ổ bi đỡ một dãy cỡ trung

có các thông số tra bảng P2.7 (T 255 Tính toán thiết kế hệ động cơ khí Tập 1):

- Theo bài ra ta chọn lắp ghép theo hệ thống lỗ:

- Cấp chính xác của ổ lăn là cấp 6

- Tính cờng độ tải trọng PR:

Trong đó: B’= B – 2r = 21 – 2.2,5 = 16

- Tra bảng 3 – 20 (trang 89): Ta có hệ số tính đến mức giảm độ dôi: F =1

- Tra bảng 3 – 21 (trang 89): Ta có hệ số phân bố không đều của lực hớngtâm FA= 1

` Từ điều kiện làm việc cuả ổ lăn làm việc là 3 Tra bảng 3-19 ta có:Tải trọng

va đập và rung động mạnh, quá tải đến 300% ta có hệ số tải trọng động

b- Chọn kiểu lắp ghép cho vòng ngoài của ổ lăn với vỏ máy:

- (Do vòng ngoài chu kỳ)

- Tra bảng 3-16(trang 84) Kích thớc danh nghĩa của mối ghép là D =130 mm;

đặc tính tải trọng trọng kd >1,5; chọn kiểu lắp ghép cho vỏ hộp với vòng ngoài ổlăn là: P7L

- Tra bảng 1-2: TCVN 2245-99 ta có: 0 , 083

043 , 0 130

3- Vẽ bộ phận ổ lăn với phía phải hình: (gồm : Bạc chặn, trục, hộp và lắp).Ghi lắp ghép của ổ với trục và lỗ thân máy

4- Phân tích chọn kiểu lắp giữa bạc với trục, giữa nắp với lỗ thân máy.

a- Chọn kiểu lắp giữa bạc với trục:

- Bạc (8) làm nhiệm vụ, chống sự dịch chuyển dọc trục của bánh răng (3), nênbạc không chịu tải trọng hớng tâm hay mô men xoắn Do đó ta chọn kiểu lắp chobạc với trục có khe hở nhỏ và không để đờng kính ngoài chùm vòng ngoài ổ bi

Nh phần I : Ta chọn kiểu lắp H7L quá trình lắp ghép bánh răng đợc thuậntiện dễ dàng ta chọn bạc 0 , 030

0 60 7

b- Chọn kiểu lắp giữa nắp và lỗ thân máy :

- Nắp (5) làm nhiệm vụ chặn ổ bi chống sự dịch chuyển dọc trục của ổ sangphải, giữ chất bôi trơn của ổ không để chảy ra ngoài Nắp đợc cố định nhờ các bulông nên ta chọn kiểu lắp có khe hở nhỏ để khi tháo lắp đợc dễ dàng mà vẫn đảmbảo yêu cầu kỹ thuật

- Do đó ta chọn kiểu lắp là: n6 Tra bảng3-18(T88) ta có 0 , 052

027 , 0 130 6

VI/- Xác định xác suất xuất hiện khe hơ và độ dôi.

- Theo kích thớc mối ghép giữa trục 1 và bạc 8 ở phần 4 câu 3 và theo bảng II

- 4

- Bạc : 0 , 009

039 , 0 60 7

- Giả sử mối ghép trung gian có độ hở là S và độ dôi là N đợc phân bố theo

quy luật chuẩn (quy luật Gauss)

- Vẽ sơ đồ phân bố dung sai cho mối ghép:

9

0,010 0,010 a- Chi tiết trục

Td

Đặc tính của mối ghép:

+ Smax= Dmax- dmin = ES – ei = - 9 - (-60) = 51m

+ Nmax= dmax - Dmin= es – EI = -30 - (-33) = 3 m

+ Đặc trng của quy luật phân bố là

5 , 21 2

3 46 2

max max

1 6

min max

010 , 0 976 , 59 986 , 59 max

1

max 2

D D

X

Xác định sai lệch bình phơng trung bình của loạt kích thớc lỗ:

5 6

X Z

Xác suất xuất hiện mối ghép có trong khe hở trong khoảng X 1 X2là (Tra bảngtích phân Lapplas- T28)

9413 , 0 4641 , 0 4772 , 0 ) 8 , 1 ( ) 2 ( ) (

) (X1X2   Z2  Z1        

P

Vậy xác suất xuất hiện khe hở khi lắp ghép loạt trục với lỗ:94,1300

xác suất xuất hiện độ dôikhi lắp ghép loạt lỗ với trục5,8700:

V/- lắp ghép then :

1- Chọn kích thớc then:

- Kích thớc trục và lỗ: Lấy theo (câu 2): 65

- Chọn kiểu then: loại A

Các thông số của then tra bảng 47 trang 113 (STDS) theo TCVN 2261-77 có:

Đờng

kích trục

Kích thớc tiết diện Chiều sâu rãnh then Bán kính góc lợn củarãnh

b (mm) h(mm) Trên trụct1(mm) Trên lỗt2(mm) r nhỏ nhất(mm) r lớn nhất

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

- Then đợc sản xuất hàng loạt, quá trình làm việc không chịu tải dọc trục màchỉ truyền mô men xoắn nhỏ Vậy ta chọn kiểu lắp trung gian với các kích thớc sau:

+ Chiều rộng then: h9 Tra bảng1-2 (T207): 18h9 0 , 000

052 , 0

18

+ Chiều rộng rãnh then trên trục: 18 H9 0 , 052

000 , 0

18 

+ Chiều rộng rãnh then trên bánh răng: Js9 0 , 105

105 , 0

18 



+ Chiều dài then :22h14 0 , 000

520 , 0

22

+ Chiều cao then: 9h11 0 , 000

090 , 0

9 



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

: MDS chiều rộng then

: M DS chiều rộng rãnh then trên trục

: MDS chiều rộng rãnh then trên trục

4- Vẽ mối ghép và tách từng chi tiết, ghi lên đó ký hiệu lắp ghép, sai lệchbằng chữ và số Các yếu tố hình dáng hình học khác và độ bóng bề mặt

11

9

9 65

j

H



000 , 0 043 , 0

VI/- Lắp ghép then hoa:

Lắp ghép giữa bánh đai 6 và trục 1 bằng then hoa

1- Phân tích chọn then hoa:

- Từ kết quả tính toán ổ lăn là :  60

- Đờng kính trong của ổ lăn là:  60

Vậy chọn đờng kính ngoài của then hoa là: D 60; chọn D = 54

Chọn then hoa loại trung bình Tra bảng 5-24 (trang 111), (DS và LG) có kíchthớc then hoa là: z x d x D x b = 8x 46 x 54 x 9

z.d.D then zSố kính dđờng

(mm)

đờngkínhD(mm)

Bềdàythen b(mm)

d1khôngnhỏhơn

akhôngnhỏhơn

khôngqualớn

kínhthớcdanhnghĩa

Sailệchgiớihạn

Trong đó: z - Là số then trong mối ghép then hoa

d - Là đờng kính trong của trục và lỗ then hoa

D- Là đờng kính ngoài của trục và lỗ then hoa

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

2- Phân tích chọn kiểu lắp ghép cho mối ghép:

Theo TCVN trong mối ghép then hoa có 3 phơng pháp đồng tâm các chi tiếtthen hoa:

- Định tâm theo đờng kính ngoài (D)

- Định tâm theo đờng kính trong (d)

11 46

8

f

F x f

H x a

H x

D 

Tra bảng 1-2 (DS và lắp ghép T207 ) ta có:

310 , 0 470 , 0

160 , 0 000 , 0 46 11

047 , 0 025 , 0 9 7

0030 , 000 , 0 54 7

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

13

4- Vẽ mối ghép, tách chi tiết, ghi ký hiệu lắp ghép, sai lệch bằng chữ và số mối ghép và chi tiết.

- Miền dung sai của đai ốc: 6G

- Miền dung sai của bu lông: 8h

Chọn ren hệ mét, vậy mối ghép ren đã chọn sẽ là:

h

G x

M

8

6 5 , 1 26

Theo TCVN 2248-77 xác định kích thớc danh nghĩa của đờng kính ngoài, ờng kính trung bình và đờng kính trong của ren là: (Tra bảng trang 84- STDS).+Bảng 38- T105

14

11

11 46

46 





013 , 0 028 , 0

7 



7

87

f F

030 , 0 060 , 0

54 





035 , 0 013 , 0

7 



160 , 0 000 , 0

46 



030 , 0 000 , 0

54 



1- Sơ đồ phân bố của miền dung sai của kích thớc ren đai ốc và bu lông.

2- Các số liệu đo đợc trên ren đai ốc:

16 25 2

2 2

) 10 2 36 , 0 732

, 1 ( 815 , 14 ) (

3 3

2

3 2

t bk D

P P

f f D

15

b- Bu lông a- Đai ốc

Vậy: 2 2min 24 , 374 25 , 026

max 2

- Các dữ liệu của đầu bài đã cho.

Bánh răng của bộ phận máy đã cho là bánh trụ răng thẳng, của hộp tốc độthông dụng, chế độ làm việc cơ bản của bánh răng nh bảng II-8 là:

1 Quyết định mức chính xác cho mức chính xác động học, làm việc êm

và tiếp xúc mặt răng, chọn răng đối tiếp mặt răng.

- Cấp chính xác: Vì bánh răng trong bộ phận máy đã cho là bánh răng trụthẳng của hộp tốc độ thông dụng, có vận tốc V = (6-:- 10) m/s Theo bảng 5.1 và 5.2(BTDS) ta chọn cấp chính xác cho mức chính xác động học là cấp 7, và căn cứ vàomức độ là việc êm ta chọn dạng đối tiếp là (E) Và tiếp xúc mặt răng là cấp 11 Trabảng 4-5 sự tơng quan giữa dạng đối tiếp và miền dung sai ta chọn dung sai khe hởlà: E

- Cấp sai lệch khoảng cách trục là: II

- Giá trị khe hở cạnh răng cần thiết : jmin = 25

- Ký hiệu cấp chính xác truyền động bánh răng

- Theo chiều cao răng:  45 %.

- Theo chiều dài răng:  60 %

* Sai lệch khoảng cách trục

- Theo chiều cao răng:  45 %.

- Theo chiều dài răng:  60 %

* Sai lệch khoảng cách trục

fa =  16

IX/- ghi kích thớc cho bản vẽ chi tiết

1- Lập các chuỗi kích thớc trong đó có kích thớc của trục tham gia vào chuỗi.

A

4

A02A13

A04A6

A

5 A4

A14

17

6 5

A0 2

A8

A01

A10 A05 A11

A03 A03

31

A3=50





 = 207A01= 0 , 700

200 , 0 0

- Khâu thành phần giảm: A1; A2; A3; A4; A5; A6; A7;     1

* Xác định dạng bài toán: Đây là bài toán nghịch vì:

- Đã biết kích thớc danh nghĩa, các khâu thành phần

A15 A06A11

- Biết kích thớc giới hạn khâu kép kín.

- Ta đi tìm dung sai, sai lệch khâu thành phần

it

q

i tb

i i

TA TA

i5= 1,08i6= 1,56i7= 1,31i8= 2,90

- Tra bảng 15 trang 29 (STDS) ta có cấp chính xác chọn đợc là IT9

- Chọn khâu A8 là khâu bù và nó là khâu tăng

- Các khâu từ A1-:-A7 là khâu giảm tra sai lệch trục cơ bản (Trục cơ bản có vịtrí miền dung sai là h)

Do đó ta có:

A1= 20h9 0

052 , 0

20 

A2= 31h10 0

100 , 0

31

A3= 50h9 0

074 , 0

50



A4= 40h9 0

062 , 0

4 

A5= 15h9 0

043 , 0

15

A6= 31h10 0

100 , 0

31



A7= 20h9 0

052 , 0

jg jg m

i

it

ES ES

1

1

1 8

0 , 700 0 , 052 0 , 100 0 , 074 0 , 062 0 , 043 0 , 100 0 , 052 0 , 217 1

1

ES

0 , 200 0 0 , 200 1

1

.

EI EI

p

j

jg jg m

19

20 

A2= 31 h10 0

100 , 0

31

A8= 0 , 271

200 , 0 207

A9 = 181A10= 10 A05= 0 , 500

300 , 0

15 

- Khâu khép kín: A05

- Khâu thành phần giảm:A8; A10

Vậy có:    1

- Khâu thành phần tăng: A1; A2; A9   1

* Xác định dạng bài toán: Đây là bài toán nghịch vì:

- Đã biết kích thớc danh nghĩa, các khâu thành phần

- Biết kích thớc giới hạn khâu kép kín

- Ta đi tìm dung sai, sai lệch khâu thành phần

q

i tb

i i

TA TA

i9= 2,89i10= 1,08

200 271 100

0 52 0 800

- Chọn atb = 64

- Tra bảng 3-1 trang 30 (STDS) ta có cấp chính xác chọn đợc là IT12

- Chọn khâu A9 là khâu bù và là khâu tăng

- Các khâu từ A10 là khâu giảm tra sai lệch trục cơ bản (Trục cơ bản có vị trímiền dung sai là h)

Do đó ta có:

A1= 20h9 0

052 , 0

20 

A2= 31 h10 0

100 , 0

31

A8= 0 , 271

200 , 0 207

A9 = 181A10= 10 h10 0

070 , 0

10

A05= 0 , 500

300 , 0

15 

A8A1 A

A10 A05

20

Vì khâu bù là khâu tăng, áp dụng công thức

jg jg m

i

it

ES ES

1

1

1 9

0 , 500 0 0 0 , 271 0 , 070 0 , 701 1

1

.

EI EI

p

j

jg jg m

31 

 A12=31,5 H10 0 , 100

000 , 0 5 ,

31 



- Đây là bài toán thuận vì:

- Đã biết kích thớc danh nghĩa, các sai lệch giới hạn khâu thành phần

- Ta đi tìm dung sai, sai lệch khâu kép kín

* Giải:

- Vì xác định kích thớc A02 A giải bài toán thuận của chuỗi kính thớc.+ Kích thớc danh nghĩa của A3 theo công thức:

5 , 0 31 5 , 31 2 12

A A

A m

i

n

j ig ig it



+ Dung sai của A đợc xác định theo công thức:

0 100 , 0 )) 100 , 0 (

1 ( 12



 TA TA TA

+ Sai lệch của Ađợc xác định theo công thức:

ES

200 , 0 100 , 0 100 , 0

EI

0 0 0



Vậy 0 , 200

000 , 0

21

 A4= 40 h10 0 , 000

100 , 0

40



- Đây là bài toán thuận vì:

- Đã biết kích thớc danh nghĩa, các sai lệch giới hạn khâu thành phần

- Ta đi tìm dung sai, sai lệch khâu kép kín

* Giải:

- Vì xác định kích thớc A03 A  giải bài toán thuận của chuỗi kính thớc.+ Kích thớc danh nghĩa của A3 theo công thức:

1 39 40 13 4

A A

A m

i

n

j ig ig it



+ Dung sai của A đợc xác định theo công thức:

162 , 0 ) 100 , 0 (

1 ( ) 062 , 0 ( 0 (

1 13

ES

062 , 0 ) 062 , 0 (

1 ( 0 (

EI

100 , 0 0 ) 100 , 0 (

1



Vậy 0 , 062

100 , 0

40 

A5= 15h10 0

070 , 0

15



A6= 31 h10 0

100 , 0

31 

A14= 87h7 0

035 , 0

87



- Đây là bài toán thuận vì:

- Đã biết kích thớc danh nghĩa, các sai lệch giới hạn khâu thành phần

- Ta đi tìm dung sai, sai lệch khâu kép kín

* Giải:

A4

A03A

13

A04A6

A5A4

A14

22

- Vì xác định kích thớc A04 A  giải bài toán thuận của chuỗi kính thớc.+ Kích thớc danh nghĩa của A3 theo công thức:

1 ) 31 15 40 ( 87 ) ( 4 5 614

A A

A m

i

n

j ig ig it



+ Dung sai của A đợc xác định theo công thức:

305 , 0 035 , 0 100 , 0 070 , 0 100 , 0 14 6 5

ES

270 , 0 100 , 0 070 , 0 100 , 0 0

EI

035 , 0 0 035 , 0





Vậy 0 , 270

035 , 0

34 

000 , 0 35



- Đây là bài toán thuận vì:

- Đã biết kích thớc danh nghĩa, các sai lệch giới hạn khâu thành phần

- Ta đi tìm dung sai, sai lệch khâu kép kín

* Giải:

- Vì xác định kích thớc A06 A giải bài toán thuận của chuỗi kính thớc.+ Kích thớc danh nghĩa của A3 theo công thức:

1 34 35 15 11

A A



+ Dung sai của A đợc xác định theo công thức:

260 , 0 ) 100 , 0 ( 0 ( ) 0 160 , 0 ( 15

ES

260 , 0 ) 100 , 0 (

1 ( 160 , 0

EI

0 0 0



Vậy 0 , 260

000 , 0

23

3- Vẽ tách chi tiết trục và ghi lên đó đầy đủ kích thớc đờng kính, chiều dài cũng nh

các thông số hình học khác ( đa cạnh, độ trụ, độ nhám bề mặt của trục.)

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

1- Thiết kế ca líp thợ để kiểm tra đờng kính đoạn lắp trục với bạc 8 và kích thớc lỗ

bạc Giả thiết định kích thớc và sai lệch cấp chính xác của mối ghép đó là:

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

+ Đối với lỗ.

+ Đối với trục.

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

24

000 , 0 100 , 0

46 0 , 000

074 , 0

300

100 , 0

51 



000 , 0 014 , 0

50

000 , 0 520 , 0

22

000 , 0 062 , 0

0 35

0,010 A

0.6 3

7

7 35

s

H



068 , 0 043 , 0 35 7

2,0 3,5

1,25

2,5 2,5

1,2 5 1,2

3,5

0,7

1,5 1,5

qua: DQ = dmax = 35,068 mm kh«ng qua: DKQ = dmin = 35,043 mm

- Dung sai vµ sai lÖch kÝch thíc ca lÝp, theo TCVN b¶ng 33 "Sæ tay dung sai":