Задний мост с тормозами и ступицами в сборе автомобиля ГАЗ-53

Расчет посадок колец подшипника качения на вал и в корпус. Определение допусков и посадок элементов шлицевого соединения, цилиндрических зубчатых колес. Расчет допусков размеров, входящих в размерную цепь. Посадки для соединений деталей сборочного узла.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Курсовая работа

по дисциплине

«Метрология, стандартизация и сертификация»

Тема: «Задний мост с тормозами и ступицами в сборе автомобиля ГАЗ-53»



ВВЕДЕНИЕ

Настоящая курсовая работа направлена на практическое применение теории взаимозаменяемости при выборе норм точности на этапе проектирования и изготовления таких базовых сборочных узлов автомобилей, как коробка передач, сцепление, задний мост и др. Использование методик расчета и выбора стандартных посадок типовых соединений деталей автомобилей, расчета размерных цепей, а также выбора универсальных средств измерения ставит цель закрепить теоретические положения материала, излагаемого на лекциях, развить навыки работы со справочными материалами и подготовить студентов к проведению инженерных расчетов типовых конструкторских и технологических задач.

При изучении дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация» полученные сведения осваиваются, закрепляются и развиваются при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Курсовая работа охватывает основные разделы дисциплины и включает в себя следующие семь задач:

1 Описать эксплуатационное назначение и принцип работы сборочной единицы.

2 Рассчитать и выбрать посадки колец подшипника качения на вал и в корпус.

3 Определить допуски и посадки элементов шлицевого соединения.

4 Определить допуски и посадки резьбового соединения.

5 Определить допуски и посадки цилиндрических зубчатых колес.

6 Рассчитать допуски размеров, входящих в размерную цепь.

7 Назначить посадки для восьми соединений деталей сборочного узла.

При выполнении курсовой работы студент приобретает практические навыки: в расшифровке посадок и обозначении их на чертежах; в выборе универсальных измерительных инструментов для контроля деталей гладких цилиндрических соединений; в расчете и выборе посадок подшипников в зависимости от вида нагружения; в обозначении посадок подшипников на чертежах; в выборе и обозначении на чертежах посадок шлицевых и резьбовых соединений; в определении допусков цилиндрических зубчатых колес; в расчете допусков размеров, входящих в размерные цепи и обозначении их на чертежах.



1. ЭКСПЛУАТАЦИОННОЕ НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП РАБОТЫ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ

Заданная сборочная единица “Задний мост с тормозами и ступицами в сборе” является составной частью заднего моста автомобиля ГАЗ-53А [1].

В автомобиле ГАЗ-53А [2] задний мост является ведущим. Он предназначен для обеспечения вращения задних колес 1,2 , крутящий момент на которые передается от двигателя через коробку передач, карданную передачу, главную передачу, включающую в себя зубчатый редуктор, дифференциал и полуоси 13, прикрепленные к ступицам колес 1,2. При этом редуктор обеспечивает изменение направления вращения полуосей 13 на перпендикулярное к направлению вращения полуосей на перпендикулярное к направлению вращения карданного вала, а дифференциал обеспечивает независимое друг от друга вращение задних колес 1,2 при поворотах, пробуксовке и т.д.

Все механизмы заднего моста размещены в картере заднего моста 12, который представляет собой жесткую пустотелую балку, состоящую из трех основных частей: двух полуосевых кожухов (рукавов) и средней части - картера главной передачи. К рукавам балки приварены стальные трубчатые цапфы, на которых установлены роликовые конические подшипники 11,15 ступиц колес. Внутри полой цапфы расположена полуось 13, передний конец которой представляет собой фланец с отверстиями под шпильки. Фланец шпильками 22 жестко скреплен со ступицей, а ступица в свою очередь жестко соединена с диском колеса. Второй конец полуоси (шлицевой) соединен с шестерней полуоси установленной внутри редуктора главной передачи. ( на сборочном чертеже отсутствует ).

При работе полуоси 13 передают от двигателя на колеса только крутящий момент и полностью разгружены от осевых нагрузок и боковых ударов. Изгибающие моменты осевые нагрузки и боковые удары воспринимаются цапфами и ступицами колес 1,2. Ступицы опираются на конические однорядные роликовые подшипники 11,15. Наружные колеса подшипников запрессованы в корпус-ступицу. Передний подшипник 15, посаженный наружным кольцом в упор ступицы, по наружному кольцу зажат гайкой 16. Задний подшипник внутренним кольцом упирается во втулку 10 сальника 9, наружным в уступ ступицы.

При включенных передачах (движении) автомобиля крутящий момент передается от двигателя, через коробку передач, карданную передачу, главную передачу и полуоси 13 на задние колеса 1,2. Колеса вращаются вместе со ступицей, поэтому наружные кольца нагружены циркуляционно, а внутренние, расположенные на неподвижных цапфах - местно.

Ступица в сборе заднего колеса с подшипниками крепится на цапфе балки заднего моста с помощью гайки 16, стопорной шайбы 17 и контргайки 21. Затяжку подшипников ступиц колес нужно тщательно регулировать. При слабой затяжке подшипники могут разрушиться от ударов, а при тугой затяжке - от перегрева в результате выдавливания смазки, будет происходить интенсивный износ подшипников.



2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДОК КОЛЕЦ ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ НА ВАЛ И В КОРПУС

2.1 Определение вида нагружения колец подшипника

Задний мост автомобиля ГАЗ-53А предназначен для передачи крутящего момента от двигателя через муфту, коробку скоростей, карданный вал, дифференциал главной передачи к задним колесам. На картер 12 заднего моста опирается рама с кузовом.

Исходя из функционального назначения той части заднего моста, в которую входят диски колес, тормозные барабаны со ступицами 1, 2, подшипники 11 и 15, посаженные на цапфу, приваренную к картеру 12, нагружение колец подшипников качения осуществляется следующим образом. Наружные кольца подшипников вместе со ступицей и дисками колес вращаются вокруг оси, испытывая при этом удары и толчки. Внутренние кольца посажены на шейки цапфы и, следовательно, неподвижны относительно цапфы.

Согласно рассматриваемым схемам нагружения подшипников [6,4] принимаем, что наружные кольца нагружены циркуляционно, а внутренние - местно.

2.2 Расчет и выбор посадок колец подшипника

Исходные данные для расчета и выбора посадок подшипника качения на вал и в корпус представлены в таблице 2.1.



Таблица 2.1 - Исходные данные для расчета и выбора посадок подшипника качения

Номер подшипника	Класс точности	% перегрузки	Радиальная нагрузка, кН
50408	3	280	3,7

Определим основные размеры подшипника по ГОСТ 8338-75 [8, таблица 14]: d = 40 мм - диаметр внутреннего кольца; D = 110 мм - диаметр наружного кольца; B = 27 мм - ширина колец; r = 3 мм - радиус фаски. Класс точности подшипника - 3.

Выбрать посадку циркуляционно-нагруженного кольца из условия интенсивности радиальной нагрузки по формуле:

F

Р_F = -------------- * k₁*k₂*k₃, (2.1)

B - 2r

где Р_F- интенсивность радиальной нагрузки, Н/мм; k₁ - динамический коэффициент; k₂ - коэффициент, учитывающий ослабление посадочного натяга при полом вале и тонкостенном корпусе; k₃ - коэффициент неравномерности радиальной нагрузки.

Для заданных условий нагружения подшипникового узла выбираем коэффициенты: k₁= 1,8 - при перегрузке 280 % [3, таблица 15]; k₂ = 1 [8, таблица 16] при сплошном вале и неразъемном корпусе; k₃ = 1- при однорядном подшипнике.

Подставив исходные данные в формулу (2.1), получим:

3700

P_F = --------------- *1,8*1*1= 317,1 H/мм.

27 - 2*3

Используя полученное значение P_Fпо [6, таблица 6] выбираем поле допуска К6, т.е. посадка наружного кольца подшипника в отверстие корпуса К6/l3.

Для построения схемы расположения полей допусков посадки наружного кольца подшипника класса точности Р3 и отверстия ступицы колеса найдем отклонения наружного кольца по среднему диаметру D_mпо таблице 3[6, с.281]: es = 0; ei = -8 мкм.

Предельные отклонения для диаметра отверстия ступицы ????К6 найдем по [8, таблица 3]:

основное отклонение верхнее ES = -3 +? = -3 + 7 = +4мкм;

второе отклонение нижнее EI = ES - IT7 = +4 - 22 = -18 мкм.

Вычислим предельные размеры:

наибольший и наименьший средние диаметры наружного кольца подшипника:

D_{m max}= D_m + es = 110 + 0 = 110мм;

D_{m min}= D_m+ ei =110 + (-0,008) = 109,992 мм;

наибольший и наименьший диаметры отверстия ступицы

D_max = D_н + ES = 110 + 0,004 = 110,004 мм;

D_min = D_н + EI = 110 + (-0,018) = 109,982мм.

Наибольший и наименьший натяги: