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

Học viện kỹ thuật quân sự

Bộ môn chế tạo máy - khoa cơ khí

-Đề bài: ( Số 01 )

Cho bộ phận máy nh hình vẽ II-1, chuyển động đợc truyền từ động cơ điện qua bành

đai 6 nđến trục 1 nhờ mối ghép then hoa và giữa trục và bánh đai Bánh răng 3 lắp cố

định trên trục thông qua mối ghép trụ trơn ( bằng lắp ghép có độ dôI hoặc kết hợp với mối ghép then) để truyền mô men xoắn lên trục tiếp theo Trục 1 đợc đỡ trên hai ổ lăn 4 lắp trong lỗ thân máy số 2 bánh đai 6 đợc khống chế chuyển động dọc trục nhờ bu lông 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.

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 thớc cho bản vẽ chi tiết.

- Kiểm tra chi tiết.

I Tính toán khe hở hoặc độ dôi:

Biết kích thớc danh nghĩa của mối ghép là 50 (mm)

- Lắp tiêu chuẩn TCVN:

- Lắp phối hợp (T.C.V.N): 8

24 7

M k

* 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 thớc giới hạn, dung sai và các đặc tính của lắp ghép, vẽ sơ đồ phân bố dung sai:

H e



8247

M k



8508

H e



* Tính dung sai của mối ghép:

- Dung sai của lỗ: TD = Dmax - Dmin thay số ta có:

=> Đây là mối ghép có độ hở, nên mối ghép có Smax và Smin.

3a Từ những kết quả tính toán trên, ta có sơ đồ phân bố dung sai:

8

M k

* Kích thớc giới hạn của trục  24 k8

- Kích thớc giới hạn lớn nhất: es = dmax - d => dmax = d + es thay số ta có:

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

4 Ghi kích thớc cho mối ghép và các chi tiết:

a- Lắp ghép tiêu chuẩn:

4

240

- §êng kÝnh trong trôc D1 =0 mm

- §êng kÝnh ngoµi cña b¸nh r¨ng: d2 = 100 mm

2 1 2

D d

D d

D d

D d

Căn cứ đầu bài cho nhấp nhô bề mặt lỗ và bề mặt trục là RzD = Rzd =6,3  m Theo bảng

3-15 thì cấp độ nhám bề mặt của trục và lỗ là cấp 8 và theo bảng 3-10 thì cấp chính xác của lỗ là IT6 và của trục là IT5.

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 Nmax t.t=35,8 m

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 Nmin= 8 m thì d min - Dmax = e i- ES =0,008 mm Theo bảng 3-1 Bài tập dung sai chọn ei = 0,032; ES = 0,019 => Nmin = 13  m.

6

2 2 2 2 1

2 2 2 2 1

0,07 1,97

2,1.10 2,1.10

.10 1, 2 2.6,3 100( ) 2.100

d D TD

2,1.10 2,1.10

.10 1, 2 2.6,3 35,8( ) 2.100

d D Td

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 hớng tâm

(KN)

Tải trọng hớng 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

1 Xác định các thông số kích thớc cơ bản của ổ lăn số hiệu 7606 ( tra bảng P.2-8

tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập I) ta đợc ổ đũa trụ ngắn đỡ cỡ trung đặc.

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 Kđ= 1,8.

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

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





8508

H e



max min

45 13

n5

b- Chọn kiểu lắp ghép cho vòng trong với trục.

- Kích thớc 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 Kđ= 1,8.

- Cấp chính xác của ổ là: 5

Tính cờng độ tải trọng PR:

Theo công thức:

Trong đó: B' = B - 2r =29 - 2 2 = 25

Tra bảng 3-20 và 3-21 có F = 1,6 và FA =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: n5L

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

' K F F N mm B

R

) / ( 10 85 , 30 1 6 , 1 8 , 1 28

10

.

mm N

0,028 0,017

- Trục: Ra = 0,63 m

- Lỗ: Ra = 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 hớng 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 đờng 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 





022 , 0 0



5

7 40

f H



b- Sai lệch hình dạng, theo nh tính toán ở phần 3.

- Đối với trục:  = 0,003 mm

- Đối với lỗ thân máy:  = 0,005 mm - Đối với bạc:  = 0,003 mm

- Đối với nắp ổ lăn:  = 0,005 mm

c- Ta có bản vẽ tách chi tiết.

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

nếu giả định lắp ghép giữa 2 chi tiết đó nh bảng II-4:

Dữ liệu đầu bài cho:

- Kích thớc danh nghĩa của mối ghép:  40 mm

10

0,003 0,003

- Sai lệch của mối lắp ghép:

+ Đối với trục:  40n5

=> Td =11  m

+ Đối với lỗ bạc:  40H7

=> TD = 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

Đặc trng của quy luật phân bố là:

Điểm c ứng với giá trị N= 0 và S = 0có tọa độ là

Xác suất xuất hiện khe hở khi lắp ghép

loạt kích thớc trục với lỗ: 1,4% và xác

suất xuất hiện độ dôi khi lắp ghép loạt

kích thớc trục với kích thớc lỗ là:98,6 %.

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

1- Chọn kích thớc then ( kích thớc trục và lỗ).

- Kích thớc 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:

Đờng kính

d

(mm)

Chiều sâu của rãnh then Bán kính góc lợn của rãnh r



028 , 0 017 , 0

N

2

8 28 2

max



m T

C C

N x Z





0 -18

-61 -43

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

Then đợc sản xuất hàng loạt, nh tính toán phần trớc là quá trình làm việc chỉ chịu lực dọc trục Vậy ta chọn kiểu lắp then là kiểu lắp ghép bình thờng với các miền dung sai kích thớc là:

- Ta xác định miền dung sai các kích thớc của then và mối ghép then theo TCVN 2245-77.

+ Chiều rộng then b: h9

+ 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 thớc (d-t1) và (d+t2).

Với chiều cao của then là 11 mm ta có :

+ Sai lệch giới hạn kích thớc (d - t1) là: - 0,2 mm

+ Sai lệch giới hạn kích thớc (d + t2) 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.

12

6505

H p



P9

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

Kích thớc 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 thớc đờng 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 thớc 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 kính d Đờng kính D Đờng C.dày then b d 1 a  KT f r

d.nghĩa g hạn S.lệch

Trong đó: D- Đờng kính ngoài của trục và lỗ then hoa

d- Đờng 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.

13

1- Mối lắp ghép then giữa trục và bánh răng

000 , 0 520 , 0

28 

000 , 0 043 , 0

3- R nh lắp then trên trụcãnh lắp then trên trục

3-R nh lắp then trên bánh răngãnh lắp then trên trục

045 , 0 032 , 0

+25 0

-310 -470

2 Phân tích chọn kiểu lắp cho mối ghép.

Theo TCVN 2324-78 trong mối ghép then hoa có ba phơng 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 thớc

bề mặt bên b.

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

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

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

+ Miền dung sai của ren đai ốc: 7H

+ Miền dung sai của ren bu lông: 8g

14

8

9 7 11

12 38 32 8

e

D a

H

b 

310 , 0 470 , 0

250 , 0 000 , 0

38 11

076 , 0 040 , 0

7 8

+76

-25 -47 +40

g

H M

8

7 5 , 1

e D

32



025 , 0 047 , 0

7 



310 , 0 470 , 0

38 





076 , 0 040 , 0

38 



Tra bảng 37, 38 trang 101 - 105 "Sổ tay dung sai" ta có kết quả sau:

Chi tiết Đờng kính Danh nghĩa Kích thớc (mm) TCVN 2248-7 Lớn nhất Nhỏ nhất Trên Sai lệch (mm) Dới

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

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

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

- Sai số đờng 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 bớc ren  P n = 6 m

3- Tính đờng kính trung bình kiến của ren đai ốc.

Theo công thức:

- Lợng bù trừ đờng kính trung bình do ảnh hởng của sai số tích luỹ bớc ren

15

b- Bu lông a- Đai ốc

2

) ( 2 ) ( 2

t P

0 10 6 372 , 1

372 , 1

mm Pn

P

- Lợng bù trừ hớng kính cho D2 do ảnh hởng của sai số góc prô phin ren.

- Đờng kính trung bình thực của ren đai ốc là:

D2t = D2 - D 2 = 21,026 - 0,765 = 20,261 (mm)

- Đờng kính trung bình biểu kiến đai ốc đợc xác định:

D2BK = D2t - (fP + f ) = 20,261 - (0,008232 + 0,0081) = 20,245 (mm)

4- Kiểm tra mối ghép ren:

- Đối với đai ốc:

D2t = 20,261 mm < D2max= 21,262 mm D2BK = 20,245 mm < D2min =21,026 mm

=> Nh vậy căn cứ vào kết quả trên cho ta thấy mối ghép ren trên là không đạt yêu cầu.

VIII- Truyền động bánh răng:

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 tơng 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 Jmin = 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 Vwr(Fvwr):

+ Theo chiều cao răng  30 %

+ Theo chiều dài răng  40 %

- Sai lệch giới hạn khoảng cách trục: ( bảng 13 trang 175)

16

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

IX Ghi kÝch thíc cho b¶n vÏ chi tiÕt:

Dù kiÖn ®Çu bµi cho: Bµi to¸n nghÞch.

Bµi to¸n nghÞch KÝch thíc danh nghÜa kh©u thµnh phÇn Ai (mm) Sai lÖch kh©u khÐp

6 5

A0 2

A8

A01

A10 A05 A11

A03 A03

A04 A9

- Dung sai khâu khép kín:

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

- Ta có khâu A01 là khâu hình thành

sau cùng của quá trình thiết kế nên khâu

này là khâu khép kín.

- Khâu thành phần tăng: A8 => 8 = 1

- Khâu thành phần giảm: A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7

=> 1=2=3=4=5=6=7 = -1.

- 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 TA01 = A01 max – A01 min = 1,1 - 0,6 = 0,5 mm

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

Chọn abảng = 25 gần với aTb = 30 Bảng 15 - Sổ tay dung sai, có cấp chính xác là IT8.

- Chọn khâu A8 là khâu bù Các khâu từ A1  A 7 đợc tra theo hệ thống trục (h) có sai lệch.

) 1 (

6 2 01

jg jg it

it

Tb

i i

TA TA TA a

200 500

m i

P j

jg jg it

7 1 8

jg jg it

EI



+0,725 +0,600

+0,600 +0,725

+0,800 +1,200

-0,043 0,000

+1,392 +1,757

TA8 = ES8 - EI8 = 0,725 - 0,600 = 0,125

+ Khâu thành phần tăng: A1; A2; A9 =>1=2=9= +1

+ Khâu thành phần giảm: A8; A10 =>8=10= -1

- 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: TA05 = A05max – A05min = 16,2 - 15,8 = 0,4 mm

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

- Vì khâu bù là khâu tăng nên áp dụng công thức:

TA9 = ES9 - EI9 = 1,757 - 1,392 = 0,365

Nh vậy dung sai của khâu A9 là: A9 = 216

c- Giải chuỗi 3: Có khâu khép kín là A03

- A12 = B + 0,5 = 33 + 0,5 = 33,5

20

600 , 0 ) 0 600 , 0 (

.9 10 10

9

8 2 1 05

i i

TA TA TA TA

1 ( 89 , 2 1

125 100 33 400

i

P j

jg jg it

i

P j

jg jg it

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

-0,074 0,000

-0,022 0,000

-0,100

A04 A6

-0,033 0,000

+0,084 -0,033

- Xác định đây là bài toán thuận.

- Giải bài toán:

Vậy ta có khâu A02 = 0,5

+ Khâu thành phần giảm: A13 => 13 = -1

- Xác định đây là bài toán thuận:

- Giải bài toán:

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

ES EI

EI

ES

EI ES

ES

TA TA

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

0,000 +0,250

A11

A06 A15

0,000 +0,312

0.6

-0,062

+0,155

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

- Giải bài toán:

Vậy ta có khâu A04 = 1

+ Khâu thành phần giảm: A15 => =15 = -1

- Xác định dạng bài toán: Đây là bài toán thuận.

- Giải bài toán:

Vậy ta có khâu A06 = 1

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)

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 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

es EI

EI

ES

ei ES

ES

TA TA

56 0 , 000

074 , 0

54162

, 0 100 , 0

45 



000 , 0 035 , 0

90

000 , 0 520 , 0

20

000 , 0 021 , 0

074 , 0

0,004 A

0.6 3