Общие сведения о зубчатых передачах и их деталей (колесо, вал, подшипник и пр.) изложены в учебной литературе [1, 2]. Термины, определения и обозначения, характеризующие зубчатые передачи, изложены в ГОСТ 16530-83...ГОСТ 16532-83.
Отметим, зубчатые передачи9 служат для передачи вращения от одного вала к другому, а также для преобразования вращательного движения в поступательное движение и наоборот. В зависимости от взаимного расположения осей валов передача вращения осуществляется цилиндрическими (оси параллельны), коническими (оси пересекаются) и винтовыми (оси скрещиваются) зубчатыми колесами. Основным рабочим элементом зубчатого колеса являются зубья. Передача вращения от одного вала к другому осуществляется посредством зацепления зубьев двух сопряженных зубчатых колес.
В описании опоры вала отмечалось, вращающийся вал крепится в опорах. В качестве опоры использованы подшипники качения, состоящие из наружного и внутреннего колец, между которыми помещены тела качения в виде шариков.
Ниже приведено условное обозначение подшипника шарикового радиального однорядного средней серии диаметров с условным номером 3, шириной b=17 мм, с внутренним диаметром d =25 мм, с наружным диаметром D=62 мм:
Подшипник 305 Г0СТ8338-75
Существует много типов подшипников качения [1,7, 8]. Это готовые узлы, конструкция и размеры которых стандартизованы [справочный материал стенда].
9Механизм, передающий движение от одной детали к другой при помощи зубчатого зацепления, называетсязубчатой передачей.
Чертежи деталей
Чертеж детали должен содержать все данные, необходимые для ее изготовления и контроля. Эти данные представляют в виде изображений, размеров, условных знаков и текстовых надписей на поле чертежа и в основной надписи.
При выполнении чертежей деталей необходимо использовать теоретический материал, изученный при выполнении предыдущих графических работ [5, 6]. Напомним, чертеж детали выполняют по правилам, изложенным в ГОСТ 2.109-73, вычерчивают на стандартных форматах, в стандартном масштабе, при строгом соблюдении типов линий и толщины их обводки.
Чертежи выполняют только на нестандартные детали. Стандартные детали изготовляют на специализированных заводах, их форма и размеры представлены в соответствующих ГОСТ, а основные параметры обозначены в условных обозначениях.
Изображение детали
Изображение детали на чертеже выполняют по правилам ГОСТ 2.305-68, должно содержать минимальное количество видов, разрезов, сечений и выносных элементов, достаточное для выявления формы детали и простановки размеров.
Рациональное решение чертежа в значительной мере зависит от правильного выбора главного изображения (вида спереди) и его ориентации на плоскости чертежа. Деталь рекомендуют изображать на виде спереди в положении, которое она занимает в механизме во время работы. Те детали, которые могут занимать различное положение в механизме, изображают в положении, в котором заготовка подвергается обработке на станке в процессе изготовления.
Так, детали типа вала, как правило, ориентируют горизонтально, что связано с технологией их обработки.
Крышки, корпуса, стойки и т.п., изготовленные литьем, с последующей механической обработкой, обычно изображают так, чтобы основная обработанная поверхность получила на чертеже горизонтальное положение. Такое расположение, как правило, совпадает с рабочим положением детали в конструкции.
Изображение зубчатого колеса на чертеже выполняют строго по правилам соответствующих стандартов.
Часто на чертежах деталей выполняют изображения отдельных конструктивных и технологических элементов10 принятой геометрической формы. К ним относятся: канавки для выхода инструмента при обработке поверхности, резьбовые фаски и проточки, канавки для уплотнений, отверстия центровые, отверстия под крепежные изделия, пазы шпоночные, шлицы, галтели и т.п. Все перечисленные конструктивные и технологические элемента детали являются стандартными, их геометрическую форму и размеры следует согласовывать с данными в справочной литературе. Изображения этих элементов на чертеже детали следует выполнить в виде разрезов, сечений или выносных элементов без установленных стандартом упрощений.
Нанесение размеров
Величина изделия и его элементов определяется размерами, нанесенными на чертеже. Правила нанесения размеров на чертежах определены ГОСТ 2.307-68 и ГОСТ 2.109-73, подробно рассмотрены в учебной литературе [1,5].
Для правильной простановки размеров необходимо решить основные вопросы:
а) какие размеры проставить на чертеже, чтобы для каждого элемента детали они были заданы не только геометрически полно, технологически грамотно, но и согласованы с производственным процессом изготовления детали?
б) какие размеры на чертеже детали необходимо согласовать с характером и точностью сопряжений данной детали с другими?
в) как нанести уже назначенные размеры на чертеже, чтобы при чтении они были понятны исполнителям?
10Элементом детали называется часть детали, имеющая определенное назначение.
Решение этих вопросов требует знаний основ конструирования н технологии машиностроения и является достаточно сложной задачей для студентов на этапе изучепия курса инженерной графики. Тем не менее, когда студент отчетливо определяет форму детали в целом, взаимное расположение ее элементов и хорошо усвоил правила нанесения размеров по ГОСТ 2.307-68, он может правильно нанести размеры на чертежах изделий.
Для пояснения этих вопросов кратко напомним некоторые основные понятия н определения, относящиеся к теме.
1. Размеры отдельных элементов детали. При задании размеров детали необходимо мысленно деталь разбить на простые геометрические элементы (тела), образующие форму детали. Эта задача решается успешнее в том случае, если нанесение геометрических размеров согласуется с последовательностью построения на чертеже. При этом необходимо контролировать, чтобы каждый геометрический элемент детали (канавка, паз, отверстие, и т.д.) имел размеры определяющие его длину, ширину, высоту (глубину, толщину).
Размеры, фиксирующие положение каждого геометрического элемента детали относительно друг друга по трем координатным направлениям, называют относительными размерами.
Совокупность геометрических и относительных размеров определяют форму детали, они используются при изготовлении детали и контролируются при приемке готовой детали.
2. Базы для отсчета размеров. Известно, размеры необходимо задавать геометрически полно и согласованно с конструктивными требованиями, технологией изготовления и контроля детали. Поэтому перед простановкой размеров необходимо выбрать конструктивный элемент детали, от которого следует наносит размеры и производит обмер детали при ее изготовлении. Этот элемент называют базой.
В зависимости от назначения различают следующие базы:
конструкторские - поверхности, линии (осевая, центровая) или точки детали, по отношению к которым ориентируют другие элементы детали или другие детали изделия при их конструировании.
технологические - поверхности, линии или точки, относительно которых удобно определять положение других поверхностей этой детали при обработке или измерении их.
3. Системы простановки размеров. Системы простановки размеров от различных баз имеют свои особенности.
Система простановки размеров от конструкторских баз отличается тем, что все размеры на чертеже проставляются от поверхностей (линий, точек), которые определяют положение детали в собранном и работающем изделии, при этом не связывают простановку размеров с вопросами изготовления детали.
Система простановки размеров от технологических баз характеризуется тем, что все размеры на чертеже проставляют от поверхностей (линий, точек), определяющих положение детали при обработке, при этом простановку размеров связывают с вопросами изготовления.
Простановка всех размеров от одной базы не рекомендуется. Изготовление детали значительно упрощается в случае совпадения конструкторской и технологической баз. Может быть применена комбинированная система простановки размеров: одна часть размеров проставляется от конструкторских баз, другая - технологических.
В учебной практике при выполнении чертежей чаще всего используют технологические базы, т.к. положение детали в изделии, как правило, известно.
4. Способы простановки размеров. Применяют три основных способа простановки размеров:
цепной - размеры наносят по одной линии, цепочкой, один за другим. Способ характеризуется постепенным накоплением суммарной погрешности при изготовлении отдельных элементов детали.
координатный - все размеры наносят от одной и той же базовой поверхности, что обеспечивает значительную точность изготовления.
комбинированный — простановка размеров осуществляется цепным и координатным способами одновременно. Этот способ является наиболее распространенным, так как позволяет изготовлять более точно те элементы детали, которые этого требуют.
Выбор способа простановки размеров зависит от требований к точности детали и от технологического процесса ее обработки.
5. Размеры сопрягаемых деталей. При нанесении размеров на чертежах деталей, входящих в одну сборочную единицу, необходимо согласовать размеры сопрягаемых поверхностей11 деталей и проставить эти сопряженные размеры12 с учетом возможности их выполнения и контроля. Размеры, определяющие расположение сопрягаемых поверхностей, проставляют от конструкторских баз. Эти поверхности, как правило, подвергают механической обработке и размеры выполняют с относительно высокой точностью.
Конструкция сборочной единицы определяет характер взаимосвязи размеров ее деталей. Например, в конструкции опоры вала (рис.10) сопряженными являются номинальный размер диаметра цилиндрического отверстия ØА в правом и левом корпусах и наружные диаметры буртиков крышек.
К сопряженным относят также размер диаметраØБ окружности, на которых расположены центры резьбовых отверстий в корпусах и отверстий под винты и шпильки в крышках (см. рис.10).
На рис. 12 сопряженные размеры вала - диаметрØБ (под подшипники), диаметрыØВ под колесо и ØГ под распорное кольцо. Размеры длин l1, l2, l3, l4должны быть согласованы с размерами длины корпусов, ступицы колеса, распорного кольца, толщины крышки.
Сопряженными являются наружные диаметры резьбы винта (или шпильки) и резьбового отверстия в корпусе. Диаметр отверстий d в крышке представляет собой размерсвободный13, но зависимый от наружного диаметра резьбы dp винта (или шпильки) так как отверстие в крышке должно быть больше диаметра винта. Свободные поверхности изготовляют с меньшей точностью.
6. Общие правила нанесения размеров. При нанесении размеров на чертежах опоры вала необходимо четко соблюдать правила:
1. Число размеров на чертеже должно быть минимальным, но достаточным для изготовления и контроля детали.
11Сопрягаемые поверхности - поверхности детали, которые, соприкасаясь с поверхностями других деталей изделия, являются охватывающими иди охватываемыми.
12Сопряженные размеры- определяют относительное положение детали в изделии, это размеры сопрягаемых (соединяемых) деталей, которые должны быть одинаковыми. Они обеспечивают заданное положение деталей в изделии; точность работы; надлежащие условия сборки и разборки; требуемую взаимозаменяемость деталей.
13Свободные размеры - координируют такие поверхности детали, которые не соединяются с поверхностями других деталей.
Рис. 10 - Пример сопряженных размеров
2. Размеры можно проставлять различными способами, однако при любом способе количество размеров, действительно необходимых для изготовления детали, всегда постоянно.
3. Размеры наносят с учетом конструктивных требований и должны быть согласованы с характером и точностью сопряжения данной детали с другими.
4. Повторение размеров на разных изображениях и в тексте чертежа не допускается.
5. Размеры следует проставлять на том виде чертежа детали, который соответствует ее виду при наблюдении в процессе обработки.
6. Размеры, относящиеся к одному и тому же конструктивному элементу (пазу, отверстию, проточке и т.п.), группируют в одном месте на изображении, на котором геометрическая форма данного элемента показана наиболее полно.
7. Для элементов, равномерно расположенных по окружности, вместо угловых размеров указывают только их количество.
8. Размеры нескольких одинаковых элементов детали наносят один раз с указанием на полке линии-выноски их количества.
9. Размеры детали, не установленные стандартами, должны быть выбраны из рядов нормальных линейных размеров, нормальных углов и нормальных конусностей.
Вопросы грамотного нанесения размеров решаются успешнее если помнить, что каждый размер на чертеже должен служить хотя бы одной из следующих целей:
Øопределять величину одного из элементов детали;
Ø координировать взаимное расположение этих элементов;
В данной работе на чертежах от конструкторских баз требуется проставить небольшое количество размеров, которые бы влияли на качество работы деталей и выполнялись с высокой точностью.
Большую часть размеров проставим от технологических баз, что позволитв учебной работе на одном и том же чертеже отразить производственные требования к изготовлению детали и к контрольно- измерительным операциям.
Примеры нанесения размеров рассмотрены в подразделах 4.4...4.6 и показаны на рисунках 17,18 и 19 приложения 2.