Соединение деталей. Методические указания и варианты заданий по инженерной графике для студентов машиностроительных и механических специальностей

Федеральное агентство по образованию Восточно-Сибирский государственный технологический университет

СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ Методические указания и варианты заданий по инженерной графике для студентов машиностроительных и механических специальностей

Издательство ВСГТУ Улан-Удэ, 2005

2

Методические указания «Соединение деталей» по инженерной графике. Авторы: З.С. Тыхеева, Ц.Н. Манжигеева, А.А. Габагуев и Г.В. Бугдаев. Методические указания предназначены для изучения условностей и упрощений, применяемых при вычерчивании разъемных соединений, и содержат варианты заданий и пояснения по их выполнению. Для студентов машиностроительных и механических специальностей. Ключевые слова: соединения, резьба, болт, гайка, шайба, шпилька. Издание четвертое, переработанное и дополненное. Рецензент: Балдаев В.П., и.о. доц. каф. ДМ и ТММ ВСГТУ.

Подписано в печать 21.06.2005 г. Формат 60х84 1/8 Усл. п.л. 2,32, уч.- изд. л. 2,0 Тираж 100 ____________________________________________ Издательство ВСГТУ. Г. Улан – Удэ, Ул. Ключевская, 40, в.

© ВСГТУ, №2005 г.

3

Общие положения Целью данной работы является изучение условностей и упрощений, применяемых при вычерчивании различных соединений. Перед выполнением задания необходимо: • ознакомиться с резьбами, изучить условные изображения и обозначения различных видов стандартных и нестандартных резьб и резьбовых соединений (ГОСТ 2.311-68 и 2.315-68); • изучить условности изображения и обозначения крепежных изделий (болтов, гаек, шайб, шпилек, винтов); • ознакомиться с условными изображениями шлицевых, шпоночных соединений, зубчатых колес и зубчатых зацеплений (ГОСТ 2.402-68, 2.406-68 и 2.409-74); Содержание работы На лист формата А3 вычертить: • соединение деталей болтом и шпилькой; • зубчатое зацепление и шпоночное соединение. Варианты заданий прилагаются. Соединение деталей Соединение деталей машин, механизмов и строительных конструкций делятся на неразъемные и разъемные. Неразъемные соединения – нельзя разобрать без частичного или полного разрушения скрепляющего элемента. К таким соединениям относятся сварные, паянные, клеевые, заклепочные и другие. К разъемным соединениям относятся соединения образованные при помощи резьб, шлицев, штифтов, шплинтов, клиньев. Резьбовые соединения разделяются на неподвижные и подвижные. К неподвижным соединениям относятся соединения с использованием крепежных деталей (болтов, шпилек, винтов, муфт и т.п.). Подвижные резьбовые соединения применяются для преобразования вращательного движения в поступательное (винтовые домкраты, тиски, станки и т.п.). Резьбы

Резьбой называется винтовой выступ различного профиля, образованный на поверхностях вращения. Резьбы различаются: • В зависимости от профиля - треугольные, трапецеидальные, прямоугольные, круглые; • По направлению навивки – правые, левые;

4

• По форме поверхности вращения – цилиндрические, конические; • По числу заходов – однозаходные и многозаходные. Государственными стандартами предусмотрены все виды резьб, кроме прямоугольных. Резьбы с треугольным профилем: метрические, трубные цилиндрические и конические относятся к крепежным резьбам и нарезаются на крепежных деталях. Резьбы трапецеидальные, упорные и прямоугольные нарезаются на деталях подвижных резьбовых соединений. Для стандартных резьб имеются таблицы, в которых даны размеры элементов резьбы. Условности изображения и обозначения резьбы Резьба по ГОСТу 2.311-68 на стержне изображается условно сплошными основными линиями по наружному диаметру и тонкими сплошными линиями по внутреннему. На видах, полученных проецированием на плоскость параллельно оси стержня, сплошную тонкую линию резьбы проводят на всю длину резьбы без сбега, а на видах, полученных проецированием на плоскость, - перпендикулярную оси стержня, проводят по внутреннему диаметру резьбы тонкую дугу, приблизительно на 3/4 окружности, разомкнутую в любом месте (Рис.1). В отверстии резьба показывается сплошными основными линиями по внутреннему диаметру и сплошными тонкими – по наружному (Рис.2).

Рис. 1 На разрезах, параллельных оси отверстия, сплошную тонкую линию по наружному диаметру резьбы проводят на всю длину резьбы без сбега, а на изображениях, полученных проецированием на плоскость - перпендикулярную к оси отверстия, по наружному диаметру резьбы проводят тонкую дугу, приблизительно равную 3/4 окружности, разомкнутую в любом месте (Рис.2). Сплошную тонкую линию при изображении резьбы наносят на расстоянии не менее 0,8 мм от основной линии и не более величины шага резьбы.

5

Рис. 2 Линию, определяющую границу резьбы, на стержне и в отверстии наносят в конце полного профиля резьбы (до начала сбега) сплошной основной линией до линий наружного диаметра резьбы. Если резьба изображена как невидимая, то резьбу и её границу изображают штриховой линией одинаковой толщины. Линии штриховки в разрезах и сечениях проводят до линии наружного диаметра резьбы на стержне и до внутреннего – в отверстии, т.е. до сплошной основной линии. На чертежах, по которым резьбу не выполняют, конец глухого резьбового отверстия можно вычерчивать, как показано на рис.3, даже при наличии разности между глубиной отверстия и длиной резьбы. В других случаях следует указать размеры глубины сверления и нарезания резьбы. Рис. 3 Резьбу с нестандартным профилем показывают в виде местного разреза на детали или в виде выносного элемента со всеми необходимыми размерами и предельными отклонениями, рис.4.

Рис. 4

6

Резьбовые соединения изображаются в основном в разрезах и сечениях. При изображении принято выступы резьбы ввинчиваемой детали изображать сплошными основными линиями. На рис.5 ввинчиваемая деталь указана позицией 2, причем на этом рисунке показано резьбовое соединение трубы 2 и втулки 1, а на рис.6 показано резьбовое соединение сплошного стержня 2 и детали 1.

Рис. 5

.

Рис.6 При изображении резьбового соединения резьба ввинчиваемой детали закрывает резьбу отверстия. Для определения вида резьбы (метрическая, трапецеидальная, упорная) применяют условные обозначения, которые указывают для всех резьб, кроме конических и трубной цилиндрической, по наружному диаметру, как показано на рис.7. Условные обозначения конической и трубной цилиндрической резьбы указывают линии – выноски G2 и K3/4”.

7

Условное обозначение стандартной резьбы содержит: • Условное обозначение профиля резьбы (М – метрическая, Tr - трапецеидальная, S – упорная, G – трубная, Кр - круглая); • Номинальный размер наружного диаметра в мм или дюймах. В обозначении конической резьбы указывается наружный диаметр в дюймах со знаком «“», в сечении основной плоскости;

Рис.7 • • • • •

Шаг в мм (для мелкой метрической, трапецеидальной и упорной); Поля для допуска резьбы; Шероховатость поверхности витков; Направление винта (только для левой, например М24×2LH). Многозаходные резьбы обозначаются с указанием числа заходов и числовым значением шага, которое проставляется в скобках с буквой P. Например, трехзаходная метрическая резьба с шагом 1 мм и ходом 3 мм обозначается М24×3(P1). Если диаметр и шаг резьбы не соответствуют стандартным размерам, то такие резьбы называют специальными. Например, СПМ 20×3. Условности изображения и обозначения крепежных изделей К крепежным изделиям относятся - болты, шпильки, винты, гайки, шайбы, шпонки, шплинты и т.п. Для них разработаны соответствующие стандарты и технические условия на изготовление. На сборочных чертежах крепежные соединения из этих изделий (болтовые, шпилечные, винтовые и другие) изображаются упрощенно по определенным соотношениям, а в текстовых документах (спецификация и другие документы) они записываются своими условными обозначениями, которые продиктованы в соответствующих стандартах.

8

Соединение болтом Болты. Болты изготовляются грубой, нормальной и повышенной точности с головками различной формы и размеров. Например, болт исполнения 1 с шестигранной головкой (нормальной точности) по ГОСТ 7798 - 70 показан на рис.8. Стандартные болты изготовляются только с метрической резьбой.

Рис.8 Полное условное обозначение болта: Болт М16×1,5.6g×110.109.40X.016 ГОСТ 7798-70 М – метрическая резьба; 16 – номинальный диаметр, мм; 1,5 – шаг мелкой резьбы (для крупной резьбы шаг не пишется); 6g – поле допуска на изготовление по ГОСТ 16093-70; 110 – длина болта, мм; 109 – класс прочности; 40X – марка материала; 01 – обозначение вида покрытия (цинковое с хромированием); 6 – толщина покрытия, мкм (если болт без покрытия, то этого не показывают). На учебных чертежах болт обозначают: Болт М16×1,5×110 ГОСТ 7798-70 Гайки. Гайки изготовляются: грубой, нормальной и повышенной точности, а также различного исполнения и формы - шестигранные, корончатые, прорезные, высокие, низкие, круглые и т.д. На рис.9 изображена шестигранная гайка исполнения 1, нормальной точности, ГОСТ 5915-70. Такое же изображение имеют гайки повышенной точности, ГОСТ 5927-70 и гайки грубой точности, ГОСТ 15526-70. Стандартные гайки изготовляются только с метрической резьбой. Условное обозначение гаек имеет вид: Гайка 2М 16×1,25.6H.12.40X.016 ГОСТ 5915-70

9

2 – вариант исполнения (1 исполнение не записывается); 1,25 – шаг резьбы, записывается только для резьб с мелким шагом; 6H – поле допуска по ГОСТ 16093-70; 12 – класс прочности; 40X – марка материала; 01 – обозначение вида покрытия, мкм; 6 – толщина покрытия, мкм.

Рис.9 На учебных чертежах гайку обозначают: 2М16×1,25 ГОСТ 5915-70 Шпильки. Шпилька – цилиндрический стержень с резьбою на обоих концах. Конец шпильки, завинчиваемый в деталь, называется посадочным, а противоположенный, на который навинчивается гайка – стяжным. Длина посадочного конца зависит от прочности материала детали, в которую ввинчивается посадочный конец шпильки (Таб. 1). Стандартные шпильки изготовляются только с метрической резьбой. Полное условное обозначение шпильки: Шпилька 2 М16×1,5 - 8g×120.109.40X.016 ГОСТ 22032 - 76 2 – исполнение; М – метрическая резьба; 16 – номинальный диаметр, мм; 1,5 – шаг мелкой резьбы (для крупной резьбы шаг не пишется); 8g – поле допуска на изготовление по ГОСТ 16093-70; 120 – длина стяжного конца шпильки, мм; 109 – класс прочности; 40X – марка материала; 01 – обозначение вида покрытия (цинковое с хромированием);

10

6 – толщина покрытия, мкм (если шпилька без покрытия, то этого не показывают). На учебных чертежах шпильку обозначают: Шпилька М16×1,5×120 ГОСТ 22032 - 76

Рис.10 Соединение болтом Состоит из болта, гайки и шайбы. На сборочных чертежах разрешается выполнять болтовые соединения не по точным размерам болта, гайки и шайбы, а по приближенным соотношениям. Эти соотношения выражены в виде эмпирических формул (Рис. 11). Студенты выполняют упрощенное изображение болтового соединения. В упрощенном изображении не выполняются: • • • • •

фаска болта; отверстие под болт; фаски на гайке и головке болта; резьба изображается на всю длину болта; на виде сверху не вычерчиваются шайба и изображение резьбы.

Порядок выполнения:

1.

2. 3. 4. 5. 6.

Из таблицы 4 выписать данные своего варианта: • диаметр болта “d”, мм; • толщину скрепляемых деталей δ1 и δ1, мм; Вычислить длину болта l=δ1+ δ2+Hш+Hг+k (Рис. 11); Округлить длину болта до стандартного значения (взять ближайшую к расчетному длину болта по таблице значений размеров болта по ГОСТ 7798-70); Наметить места для размещения изображений на формате и принять масштаб; Выполнить сборочный чертеж, состоящий из двух изображений: • фронтальный разрез; • вид сверху. Нанести следующие размеры (выделены окружностью): • размер резьбы стержня болта; • длина болта;

11

• толщины скрепляемых деталей. • размер “ под ключ” у гайки.

Hб=0,7H; Hг=0,8H; D=2d; Hш=0.15d; Dш=2.2d; K=0.3d;

1.Êîðïóñ 2.Äèñê 3.Áîëò Ì20õ75 ÃÎÑÒ 7798 -70 4.Ãàéêà Ì20 ÃÎÑÒ 5915 -70 5.Øàéáà 20 ÃÎÑÒ 11371-78

Рис.11 Соединение шпилькой Состоит из шпильки, гайки, шайбы и соединяемых деталей. Вычерчивается по приближенным соотношениям, вычисленным относительно диаметра шпильки. Порядок выполнения:

1. Из таблицы 5 выписать данные своего варианта: • диаметр шпильки “d”, мм; • ГОСТ на шпильку;

12

2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

9.

• толщину присоединяемой детали δ, мм; Вычислить длину стяжного конца шпильки l=δ+Hш+Hг+k (Рис. 12); Округлить длину стяжного конца шпильки до стандартного значения (взять ближайшую к расчетному длину по таблице значений размеров шпильки по ГОСТ 22032…22043 - 76); Длина посадочного конца l1 дана в табл.1 по ГОСТ, согласно варианта задания. Глубина отверстия под шпильку l2 рассчитывается по рис.13. Размер l0 определяется также по ГОСТ 22032…22043 - 76 или же по формуле l0 =2d+6 мм. Наметить места для размещения изображений на формате и принять масштаб; Выполнить сборочный чертеж, состоящий из трех изображений: • главного изображения, выполненного во фронтальном разрезе; • вид сверху; • вид сбоку (слева). Нанести следующие размеры (выделены окружностью): • размер резьбы шпильки; • длина стяжного конца шпильки; • длина посадочного конца шпильки; • толщину присоединяемой детали; • диаметр отверстия в присоединяемой детали; • размер “ под ключ” у гайки. Область применения шпилек нормальной точности Таблица 1

Длина ввинчиваемого резьбового конца

ГОСТ

Область применения

l1=d

22032-76

Для резьбовых отверстий в стальных, бронзовых, латунных и деталях из титановых сплавов

l1=1,25d

22034-76

l1=1,6d

22036-76

l1=2d

22038-76

l1=2,5d

22040-76

-

22042-76

Для резьбовых отверстий в деталях из ковкого и серого чугуна Для резьбовых отверстий в деталях из легких сплавов Шпильки с двумя одинаковыми по длине концами для гладких отверстий

13

D=2d; Hг=0.8d; Dш=2.2d; Hш=0.15d;

C=0.15d; d0=1.1d; l1 – по таб. 1 K=(0.25…0.5)d

R=1.5d r - по построению R=d d1=0.85d

1.Êîðïóñ 2.Çàìîê 3.Ãàéêà Ì20 ÃÎÑÒ 5915-70 4.Øàéáà 20 ÃÎÑÒ 11371-78 5.Øïèëüêà Ì20õ50 ÃÎÑÒ 22032-70 Рис. 12

а)

б) Рис.13

14

Зубчатая цилиндрическая передача и соединение деталей Зубчатые передачи применяют для передачи вращательного движения с одного вала на другой, преобразования вращательного движения в поступательное и изменения частоты вращения валов. Термины, определения и обозначения элементов зубчатых передач установлены ГОСТ 16530-70 и ГОСТ 16531-70. Зубчатое колесо, сидящее на передающем вращение валу, называют ведущим, а вал, получающий вращение, ведомым. Вращение зубчатого колеса происходит от вала при помощи шпоночного соединения. Для выполнения чертежа зубчатой передачи необходим геометрический расчет сопряженной пары колес и шпоночного соединения. У пары зубчатых колес, находящихся в зацеплении, катящихся одна по другой без скольжения, имеются две сопряженные окружности. Их называют делительными окружностями. На чертеже делительные окружности проводят штрихпунктирной линией, а диаметр их обозначают буквой d (Рис. 14).

Рис. 14

15

Расстояние между одноименными профильными поверхностями соседних зубьев, измеренное в миллиметрах по дуге делительной окружности, называют шагом зацепления. Шаг обозначают буквой Pt . Шаг равен длине делительной окружности, деленной на число зубьев. Число зубьев на чертеже обозначается буквой Z . Длина делительной окружности равна величине шага, умноженной на число зубьев, т.е. πd= Pt Z. Отсюда определяем диаметр делительной окружности d= (Pt /π) Z. Величину Pt /π обозначают буквой m и называют модулем зубчатого зацепления m=d/Z. Вычерчивание цилиндрических зубчатых колес Зубчатые колеса вычерчивают на чертежах условно. Эти условные изображения зубчатых колес установлены ГОСТ 2.402-68. Порядок выполнения:

1. Из таблицы 5 выписать данные своего варианта: • модуль; • количество зубьев; • диаметры валов. 2. По заданным модулю и числу зубьев подсчитать основные параметры зубчатого колеса (Таб. 2); 3. Вычертить цилиндрическую передачу (Рис. 15). Она состоит из зубчатых колес, валов и шпонок: • выполнение зубчатой цилиндрической передачи необходимо начать с проведения делительной окружности штрихпунктирной линией. Провести окружности вершин, которые очерчивают сплошными основными линиями и сплошными тонкими линиями окружности впадин. При этом между окружностями вершин одного колеса и впадины другого (и наоборот) остаются радиальные зазоры, равные 0.25 модуля. Провести другие линии, определяющие конструкцию колес и валов. • при выполнении фронтального разреза зуб ведущего колеса в месте зацепления показать линиями видимого контура, считая его расположенным впереди. Дно впадины колеса проводят сплошной толстой – основной линией, контур зуба колеса в месте зацепления проводят тонкой штриховой линией. Валы и шпонки условно показываются не рассеченными. • показать соединение шпонки с валом при помощи местного разреза. Размеры шпоночных пазов и шпонок выбирают по ГОСТ 2336078 (Рис.16). Основные размеры сечений призматических шпонок и пазов приведены выборочно в таб. 3. Длину L≈Lcm- 6 мм выбирают из следующего ряда: 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45… 4. В правом верхнем углу чертежа, на расстоянии 20 мм от верхней линии рамки выполнить таблицу параметров (Рис. 17), в которой приводятся необходимые данные для изготовления и контроля зубча-

16

того колеса. В учебных чертежах в таблицу параметров указывают модуль m и число зубьев ведущего Z1 и ведомого Z2 колеса . 5. Нанести следующие размеры (выделены окружностью): • диаметры делительных окружностей; • диаметры валов; • межцентровое расстояние; • размеры шпонки на ведомом колесе. Параметры цилиндрической зубчатой передачи Таблица 2 Обозначение

Величина элемента, мм

Высота головки зуба

ha

na=m

Высота ножки зуба

hf

hf=1.25m

Высота зуба

h

h=2.25m

Делительный диаметр колеса

d1

d1=mZ1

Диаметр вершин зубьев колеса

da1

da1= d1+2 ha

Диаметр впадин колеса

df1

df1= d1-2 hf

Длина ступицы колеса

Lcm1

Lcm1=1.5Db1

Наружный диаметр ступицы колеса

Dcm1

Dcm1=1.6 Db1

Диаметр вала колеса

D1

D1=1.2 Db1

Делительный диаметр колеса

d2

d2= mZ2

Диаметр вершин зубьев колеса

da2

da2= d2+2 ha

Диаметр впадин колеса

df2

df2= d2-2 hf

Длина ступицы колеса

Lcm2

Lcm2=1.5Db2

Наружный диаметр ступицы колеса

Dcm2

Dcm2=1.6 Db2

D2

D2=1.2 Db2

Ширина зубчатого венца

b

b=7m

Толщина обода зубчатого венца

δ1

δ1=2.25m

Толщина диска

δ2

δ2=1/3b

Межосевое расстояние

a

a=0.5(d1+ d2)

Элемент передачи

Диаметр вала колеса

17

Рис.15 Размеры шпонок и пазов Таблица 3 Глубина паза вал втулка

С

Радиус закругл или фаска паза r, с

Диаметр вала, D, мм

Размеры сечения шпонки

14÷70

0.25÷0.4

0.16÷0.25

3.3

18÷90

0.25÷0.4

0.16÷025

5

3.3

22÷110

0.4÷0.6

0.25÷0.4

5

3.3

28÷140

0.4÷0.6

0.25÷0.4

b

h

t1

t2

Св. 17 до 22

6

6

3.5

2.8

Св. 22 до 30

8

7

4

Св. 30 до 38

10

8

Св. 38 до 44

12

8

Длина шпонки,

l

Фаска для шпонки,

18

Рис.16

Рис. 17

19

Варианты задания «Соединения резьбовые» Таблица 4 № вар. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

d, мм 8 10 12 14 16 18 20 22 24 27 30 36 42 48 20 22 27 24 22 48 42 36 20 27 24 36 27 22 24 16 18 14 16 18

Болт ГОСТ 7798-70 Толщина скрепляемых деталей

d,

δ1

δ2

мм

10 20 30 15 40 25 35 25 30 35 40 25 30 40 25 30 40 15 35 45 45 40 25 40 35 40 50 30 45 35 30 50 40 25

30 20 15 40 20 45 50 35 25 35 25 55 60 40 30 30 15 55 20 45 30 40 40 35 25 50 25 40 25 30 50 15 20 35

20 22 24 30 18 16 20 16 22 24 14 16 20 18 20 27 24 22 8 20 22 16 18 22 20 18 24 20 20 18 16 14 22 8

Шпилька Толщина присоединяемой детали, δ 40 40 35 45 30 30 40 45 50 55 25 30 35 30 40 45 50 25 20 40 35 35 35 40 40 35 45 40 35 30 30 25 40 15

ГОСТ 22032-76 22034-76 22034-76 22032-76 22036-76 22038-76 22040-76 22040-76 22038-76 22036-76 22034-76 22032-76 22034-76 22034-76 22038-76 22036-76 22034-76 22038-76 22032-76 22034-76 22034-76 22036-76 22036-76 22038-76 22040-76 22036-76 22034-76 22032-76 22038-76 22040-76 22032-76 22034-76 22032-76 22036-76

20

Варианты задания «Передача зубчатая»

m

Z1

Z2

Db1

Db2

18

5

16

30

20

30

30

19

4

20

30

20

25

25

35

20

4

20

34

20

25

40

20

25

21

5

16

28

25

35

25

35

25

32

22

4

22

36

25

30

4

20

34

22

25

23

4

20

38

22

30

7

5

18

30

25

32

24

4

20

35

25

32

8

4

15

35

20

30

25

4

18

35

20

30

9

4

18

30

22

25

26

5

18

32

25

30

10

4

20

36

22

30

27

4

25

30

20

25

11

4

15

35

20

30

28

4

20

36

20

30

12

5

16

30

25

32

29

4

18

38

20

28

13

4

20

32

20

30

30

5

18

26

25

30

14

5

16

30

25

36

31

5

15

32

25

35

15

4

15

35

20

25

32

3

25

40

20

25

16

4

18

35

24

30

33

4

20

34

20

25

17

4

20

36

25

32

34

5

16

28

25

35

№ Варианта

№ Варианта

Таблица 5

m

Z1

Z2

Db1

Db2

1

5

20

25

25

25

2

4

20

40

25

3

5

15

32

4

3

25

5

4

6

Литература 1. Стандарты «Единая система конструкторской документации» 2. Боголюбов С.К. Инженерная графика. – М. :Машиностроение, 2004. 3. Левицкий В.С. Машиностроительное черчение.- М. :Высш. шк., 2003. 4. Чекмарев А.А. Инженерная графика. М. Высш. шк., 2005.