Взаимозаменяемость



Pdf көрінісі
бет1/18
Дата16.09.2020
өлшемі2.22 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18

 
 
Министерство образования и науки Российской Федерации 
Федеральное агентство по образованию  
 
Московский государственный университет 
геодезии и картографии 
(МИИГАиК) 
 
 
 
Голыгин Н.Х., Педь С.Е. 
 
 
 
 
 ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ  
 
 
 
      Рекомендовано УМО по образованию в области  
    
приборостроения и оптотехники в качестве учебного   
   пособия для студентов высших учебных заведений,  
   обучающихся по направлению подготовки бакалавров  
   и магистров  200200 – “Оптотехника”  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва  
МИИГАиК  
2009 г. 
 
 
 

   
 
8    
0    
4    
î    
ò    
â    
.    
,    
    
6    
+    
0    
,    
1    
Ú        
0    
,    
1    
à    
À    
à    
Ø         
0    
,    
0    
5    
À  
À    
Á    
0    
,    
1    
Á    

 
 
УДК  621.735.1 (075) 
ББК 30 
      Б 33 
 
 
 Рецензенты: докт. техн. наук В.Г. Лысенко (ВНИИМС), 
                         канд. техн. наук Ю.В. Федоров (СПбГУ ИТМО), 
                         канд. техн. наук А.В. Новожилов (МИИГАиК) 
 
 
Голыгин  Н.Х.,  Педь  С.Е./  Взаимозаменяемость.  Учеб.  пособие 
для вузов. – М.: МИИГАиК, 2009.- 183 с., ил. 
  
        
 
    В  учебном  пособии  изложены  теоретические  основы 
взаимозаменяемости,  приведены  основные  сведения  о  допусках 
различных  деталей  и  посадках  их  соединений,  нормирование 
точности предельных размеров, отклонений формы и расположения 
поверхностей,  рассмотрены  вопросы  построения  размерных  цепей, 
шероховатости  поверхности,  примеры  выполнения  контрольных  и 
расчетно-графической работ. 
Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных 
заведений, изучающих дисциплины «Основы взаимозаменяемости», 
«Взаимозаменяемость», «Взаимозаменяемость  и  технические 
измерения», «Метрология, стандартизация и сертификация».  
Данное  пособие  может  быть  полезно  для  конструкторов, 
технологов и метрологов в приборостроении и машиностроении. 
 
 
 
 
                                                                               ББК 30 
              
       Голыгин Н.Х., Педь С.Е 
            МИИГАиК, 2009 
 
 

 
3
                                        
ПРЕДИСЛОВИЕ
 
 
Важнейшим  показателем  качества  изделия  в  приборостроении  и 
машиностроении  является  точность  всех  его  составных  частей,  при  этом 
точность  изготовления  деталей  существенно  влияет  на  функционирование 
изделия, его выходные характеристики, долговечность, надежность и др. 
Повышение точности изготовления деталей улучшает их качество, но при  
этом увеличивается и стоимость изготовления изделия в целом. 
Кроме 
того, 
современное 
производство 
отличается 
высокой 
производительностью,  отдельные  детали  и  узлы  могут  изготавливаться  не 
только  на  одном  заводе,  но  иногда  даже  в  разных  городах  и  странах.  Такие 
возможности  обеспечиваются  наличием  соответствующей  документации, 
позволяющей  обеспечить  взаимозаменяемость,  как  отдельных  деталей,  так    и 
изделия в целом. 
Основной  целью  изучения  дисциплины  “Взаимозаменяемость”  является 
приобретение  студентами  навыков  простановки  на  чертежах  отклонений 
размеров, формы и расположения отдельных поверхностей, указание норм  
шероховатости поверхности в соответствии с требованиями ГОСТов, а  
также умение читать чертежи и выполнять необходимые расчеты. 
Настоящее 
учебное 
пособие 
дополняет 
учебное 
пособие 
“Взаимозаменяемость. Практикум” [2], позволяет выполнить расчет допусков и 
посадок  разными  методами,  в  нем  также  приведен  пример  выполнения 
расчетно-графической  работы,  связанной  с  расчетом  и  выбором  допусков  и 
посадок, в том числе подшипников качения, размерных цепей, и расчетом узла 
приборного редуктора, и рассчитанной на самостоятельное ее выполнение.  
В  учебном  пособии  даны  примеры  решения  двух  контрольных  работ, 
которые студенты выполняют во время изучения данного курса. 

 
4
   1. Теоретические основы взаимозаменяемости  
 
1.1. Общие сведения 
 
Взаимозаменяемостью – называется  принцип  нормирования  требований  к 
размерам  деталей,  узлов  и  механизмов,  используемый  при  конструировании, 
благодаря которому представляется возможным изготавливать их независимо и 
собирать  или  заменять  без  дополнительной  обработки  при  соблюдении 
технических требований к изделию в целом. 
Взаимозаменяемость  находится  на  стыке  таких  сфер  деятельности,  как 
конструирование,  изготовление  и  контроль  различных  параметров  деталей, 
узлов  и  механизмов.  Основным  назначением  взаимозаменяемости  является 
обеспечение  необходимого  качества  серийного  производства  с  минимальными 
затратами.  Широкое  распространение  взаимозаменяемости  в  производстве 
определяется 
следующими 
причинами 
(основные 
достоинства 
взаимозаменяемости): 
- обеспечение процесса конструирования,  
- обеспечение специализации и кооперации, 
- удешевление производства, 
- возможность поточного производства, 
- упрощение процесса сборки и ремонта, 
- гарантированное качество продукции. 
В  процессе  производства  невозможно,  а  иногда  и  не  нужно,  изготовить 
элементы  деталей,  узлов  и  механизмов  точно.  Это  объясняется  наличием 
погрешности обработки ∆
q
, которая характеризуется: 
- состоянием оборудования и технологической оснастки, 
- режимами обработки, 
-  качеством  заготовок  (неоднородность  материала  и  неодинаковость 
припуска на обработку), 
- температурными условиями,  
-  упругими  деформациями,  возникающими  в  системе  СПИД  (станок, 
приспособление, инструмент, деталь), 
- квалификацией и ошибками рабочего. 
На  рис. 1 показано  влияние  некоторых  технологических  погрешностей  на 
точность обработки диаметра наружной поверхности при токарной обработке.  
Для обеспечения выполнения принципов взаимозаменяемости в технической 
документации  на  деталь  или  изделие  должны  задаваться  требования, 
ограничивающие возможные погрешности производства.  
Такие  требования  задаются  в  виде  допуска  Т
q
,  при  этом  погрешность  всего 
множества  экземпляров  деталей  или  изделий,  изготовленных  по  данной 
документации,  не  должна  превышать  Т
q
  (
∑∆
q
 
≤  Т
q
).  Для  обеспечения 
геометрической    точности  элементов  деталей  необходимо  задавать  требования 
точности  (допуски)  по  четырем  параметрам:  точность  размера,  точность  

 
5
геометрической  формы,  точность  расположения  поверхностей  детали  и 
шероховатость поверхностей детали. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Рисунок 1. Зависимость погрешности изготовления детали: 
1 – упругие деформации инструмента, детали, станка, 2 – износ инструмента,  
3 – температурная  деформация  станка,  Σ – суммарное  влияние  на  точность 
изготовления диаметра 
 
Между  двумя  характеристиками  точности  допуском  и  погрешностью 
существует принципиальное различие. Допуск выражает требование к точности 
всего  множества  образцов  одного  вида  изделий,  изготовленных  по  данной 
документации,  независимо  от  времени  и  места  производства,  а  погрешность – 
это  вспомогательная  характеристика  точности,  которая  отражает  результаты 
измерений  единичного  образца.  Поэтому  различают  нормированную  и 
действительную точности. 
Нормированная  точность – совокупность  допусков,  оформленная  в 
стандартной системе, проставляется в технической документации.  
Действительная точность – совокупность всех действительных отклонений 
параметров  данного  образца  изделия,  определенных  в  результате  измерений. 
Этот  вид  точности  устанавливается  при  доводке  изделия  по  результатам 
испытаний и контроля. Действительная точность фиксируется в акте испытаний, 
в паспорте или формуляре. 
 
1.1.  Виды взаимозаменяемости 
 
Можно  выделить  несколько  видов  взаимозаменяемости  по  различным 
классификационным признакам. 
Полная  взаимозаменяемость – позволяет  производить  беспригоночную 
сборку,  при  этом  обеспечиваются  работоспособность  изделия  и  соблюдаются 
все технические требования к нему. 
Σ 
2    
1  

Δ    
Ф    
t    
∅  
  

 
6
Неполная взаимозаменяемость – готовое изделие получают без доработки, 
а  для  обеспечения  выходных  характеристик  возможны  дополнительные 
операции  (компенсация  погрешностей,  селективная  сборка).  Например,  при 
сборке  подшипников  качения  с  кольцами  определенных  размеров  подбирают 
шарики  и  ролики  также  определенных  размеров.  Если  разобрать  несколько 
подшипников  и  перемешать  их  детали,  а  затем  снова  их  собрать,  то,  скорее 
всего, не все из них будут удовлетворять техническим требованиям. 
Размерная 
взаимозаменяемость – это 
взаимозаменяемость 
по 
геометрическим параметрам. 
Параметрическая  взаимозаменяемость – относится  к  устройствам,  в 
которых 
эксплуатационные 
свойства 
характеризуются 
оптическими, 
электрическими и другими физическими параметрами. 
Внешняя  взаимозаменяемость – это  взаимозаменяемость  по  выходным 
данным  узла – его  присоединительным  размерам  или  эксплуатационным 
параметрам. 
 
1.2. Основные понятия о размерах, отклонениях и допусках 
    
Дадим  определения  основных  понятий,  принятых  для  нормирования 
точности размеров в приборо- и машиностроении.  
 Размер – числовое  значение  линейной  величины  в  выбранных  единицах 
измерений (м, мм, мкм). 
Действительный  размер  –  размер  элемента,  установленный  измерением  с 
допускаемой погрешностью. 
Истинный размер – размер детали, полученный в результате обработки, его 
значение неизвестно, так как невозможно измерить без погрешности. 
Предельные  размеры  D
max
  (наибольший)  и  D
min 
  (наименьший) – два 
предельно  допустимых  размера,  между  которыми  находится  действительный 
размер  или  которым  он  может  быть  равен.  Размер  годного  элемента  детали 
должен находиться между наибольшим и наименьшим предельными размерами. 
В этом заключается принцип нормирования точности размеров. 
 Номинальный  размер  D
н 
–  размер,  относительно  которого  определяются 
отклонения. Его получают в результате расчетов (прочностных, кинематических 
и  др.)  или  из  опытных  данных    и  округляют  до  стандартного  значения. 
Номинальный размер указывается на чертеже. Значение номинального размера 
выбирают  из  рядов  предпочтительных  чисел,  которые  представляют  собой 
геометрические прогрессии со знаменателями 
5
10
,   
10
10
,   
20
10

40
10
. Эти ряды 
имеют следующие обозначения: R5 (
5
10
),   R10 (
10
10
),   R20 (
20
10
),   R40 (
40
10
). 
Например,  ряд R5 имеет  знаменатель  геометрической  прогрессии 1,6  и 
значения номинальных размеров (в мм) принимаются равными: 10, 16, 25, 40 и 
т.д. 
Отклонение – алгебраическая  разность  между  предельным  или 
действительным и номинальным размерами.  

 
7
Верхнее отклонение (ES – для отверстий, es – для валов) -  алгебраическая 
разность между наибольшим предельным и номинальным размерами.  
Нижнее отклонение (EI – для отверстий, ei – для валов) -  алгебраическая 
разность  между  наименьшим  предельным  и  номинальным  размерами. 
Особенностью  отклонений  является  наличие  знака (+) или (-), так  как 
предельные размеры могут быть больше или меньше номинальных. 
Допуск  Т  –  разность  между  наибольшим  и  наименьшим  предельными 
размерами  или  алгебраическая  разность  между  верхним  и  нижним 
отклонениями. Допуск не имеет знака. 
На  рис. 2 показано  графическое  представление  размеров  и  отклонений  на 
схемах. 
Нулевая  линия  –  линия,  соответствующая  номинальному  размеру,  от 
которой откладываются отклонения. 
Поле  допуска  –  поле,  ограниченное  наибольшим  и  наименьшим 
предельными размерами и определяемое значением допуска  и  его положением 
относительно номинального размера. Это более широкое понятие, чем допуск. 
Основное отклонение – то, которое ближе к нулевой линии. Оно определяет 
положение  поля  допуска  относительно  нулевой  линии.  Если  отклонения 
одинаковы  (
±), то основным может быть любое. Основное отклонение зависит 
только от номинального размера. 
 
 
       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 2. Графическое изображение поля допуска вала на схеме 
 
 
 
1.2.   Основные понятия о посадках 
При создании различных механизмов возникает необходимость в соединении 
двух  или  более  деталей.  Такое  соединение  получило  название – посадка,  а 
детали, участвующие в нем, – вал и отверстие. 
Вал – название наружных элементов деталей, ограниченных цилиндрической 
поверхностью или параллельными плоскостями.   
0    
0    
Í    
î    
ì    
è    
í    
à    
ë    
ü    
í    
û    
é    
ð    
à    
ç    
ì    
å    
ð    
Ì    
è    
í    
è    
ì    
à    
ë    
ü    
í    
û    
é    
ð    
à    
ç    
ì    
å    
ð    
Ì    
à    
ê    
ñ    
è    
ì    
à    
ë    
ü    
í    
û    
é    
ð    
à    
ç    
ì    
å    
ð    

  
 
í 
  
 

  
 

  
 

  
 

  
 

  
 

  
 
i  
  n  
  
e   
i   
e    
s  
Í    
ó    
ë    
å    
â    
à    
ÿ    
ë    
è    
í    
è    
ÿ    
Ï    
î    
ë    
å    
ä    
î    
ï    
ó    
ñ    
ê    
à    

 
8
Отверстие – название  внутренних  элементов  деталей,  ограниченных 
цилиндрической поверхностью или параллельными плоскостями.   
Посадка – характер  соединения  деталей,  определяемый  значениями 
получающихся в ней зазоров и натягов.  
Зазор – разность размеров отверстия и вала до сборки, если размер отверстия 
больше размера вала.  
Натяг – разность  размеров  отверстия  и  вала  до  сборки,  если  размер  вала 
больше размера отверстия. 
В  зависимости  от  возможности  взаимного  перемещения  деталей  в  посадке 
последние  делятся  на  три  вида:  посадки  с  зазором,  посадки  с  натягом  и 
переходные посадки. 
Посадка  с  зазором – посадка,  при  которой  всегда  образуется  зазор  в 
соединении,  т.е.  наименьший  предельный  размер  отверстия  больше  или  равен 
наибольшему  предельному  размеру  вала.  Поле  допуска  отверстия  всегда 
расположено над полем допуска вала (рис.3). Посадка с зазором характеризуется 
значениями  наибольшего  S
max
  и  наименьшего  S
min
  зазоров.  Посадки  с  зазором 
применяются в случаях необходимости относительного смещения сопрягаемых 
деталей. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
              Рисунок 3. Графическое изображение посадки с зазором 
 
Посадка  с  натягом – посадка,  при  которой  всегда  образуется  натяг  в 
соединении,  т.е.  наибольший  предельный  размер  отверстия  меньше  или  равен 
наименьшему  предельному  размеру  вала.  Поле  допуска  отверстия  всегда 
расположено  под  полем  допуска  вала  (рис.4).  Посадка  с  натягом 
характеризуется  значениями  наибольшего  N
max
  и  наименьшего  N
min
  натягов. 
Посадки с натягом применяются при необходимости неподвижного соединения 
без дополнительного закрепления сопрягаемых деталей. 
S    
m    
i    n  
S    
m    
a    x    
Î    
ò    
â    
.    
â    
à    
ë    

0    

 
9
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
             Рисунок 4. Графическое изображение посадки с натягом 
 
Переходная  посадка – посадка,  при  которой    в  соединении  может 
получиться  как  зазор,  так  и  натяг  в  зависимости  от  действительных  размеров 
отверстия  и  вала.  Поля  допусков  отверстия  и  вала  перекрываются  полностью 
или  частично  (рис.5).  Переходная  посадка  характеризуется  возможными 
значениями  наибольших  зазора  S
max
  и  натяга  N
max
.  Переходные  посадки 
применяются  вместо  посадок  с  натягом,  если  при  эксплуатации  необходимо 
проводить разборку и сборку механизма. Переходные посадки обычно требуют 
дополнительного крепления. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
          Рисунок 5. Графическое изображение переходной посадки 
 
Посадки с одинаковыми зазорами и натягами можно получить при различных 
положениях  полей  допусков  отверстий  и  валов.  Для  ограничения  количества 
различных  сочетаний  полей  допусков  отверстий  и  валов  сформулированы 
понятия  посадок  в  системе  отверстия  или  системе  вала.  Принципиальный 
подход  заключается  в  том,  что  при  образовании  всех  трех  видов  посадок  поле 
допуска  отверстия  (система  отверстия)  или  вала  (система  вала)  принимает 
постоянное  положение,  причем  одно  из  предельных  отклонений  совпадает  с 
нулевой линией. Такие отверстия и валы называются основными
N    
m    
i    n  
N    
m    
a    x    
Î    
ò    
â    
.    
â    
à    
ë    

0    
N    
m   
 
a  
 

 
S    
m    
a    x    
0    

Î    
ò    
â    
.    
    
à    
ë    

 10
Основной вал – термин  применяется для обозначения наружных элементов 
деталей  (охватываемых),  включая  и  нецилиндрические  элементы,  при  этом 
верхнее отклонение равно нулю. 
Основное  отверстие – термин  применяется  для  обозначения  внутренних 
элементов деталей (охватывающих), при этом нижнее отклонение равно нулю. 
Посадки  в  системе  отверстия – посадки,  в  которых  зазоры  и  натяги 
получаются  сочетанием  различных  полей  допусков  валов  с  одним  полем 
допуска основного отверстия (рис. 6а). 
Посадки в системе вала – посадки, в которых зазоры и натяги получаются 
сочетанием  различных  полей  допусков  отверстий  с  одним  полем  допуска 
основного вала (рис. 6б). 
Наиболее  часто  по  технологическим  и  экономическим  соображениям 
используется система отверстия. 
 
 
                                           Поле допуска                                Поле допуска для 
                                           посадки с натягом                       посадки с зазором 
 
                                          Поле допуска для                           
                                          переходной посадки                    Поле допуска для 
                                                                                                переходной посадки 
 
 
                                          Поле допуска                                   
                                          для посадки                                   Поле допуска для 
                                          с зазором                                        посадки с натягом 
 
 
 
Рисунок 6. Графическое изображение полей допусков отверстий и валов  
в посадках в системе отверстия (а) и системе вала (б) 
 
 
 
1.5. Модели взаимозаменяемости технических устройств 
 
   Наиболее  полно  принцип  взаимозаменяемости  может  быть  описан  его 
математической моделью, графическая интерпретация которой показана на рис. 
7 [13]. 
Различают два вида коэффициента преобразования: 
1) 
х
х
вх
вых
К
=
 - уравнение является исходным и выражает целевое назначение; 
 
вал 
вал 
вал 
вал 
Отв 
Отв 
Отв 
Отв 

 11
 
 
                  X
вх                                                                                                                               
Х
вых 
 
 
 
 
 
                                                                               ………… 


Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18


©netref.ru 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет