Резьбовые соединения. Данные методические указания предназначены для студентов первого курса, изучающих принятые условности машиностроительного черчения

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО УСЛОВНОСТЯМ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО

ЧЕРЧЕНИЯ

 

 

Челябинск, 2009

 

Данные методические указания предназначены для студентов первого курса, изучающих принятые условности машиностроительного черчения. Содержат рекомендации по выполнению домашнего задания по условностям машиностроительного черчения, а также варианты этого задания.

 

 

Составители:

Торбеев И. Г. – к.т.н., доцент ЧГАУ

Торбеева Е. А. – ст. преподаватель ЧГАУ

Лещенко Г. П. – к.т.н., доцент ЧГАУ

 

 

Рецензенты: Русанов М. А. – канд. техн. наук, доцент, ЧГАУ

Иванов И.А.– канд. техн. наук, доцент, ЮУрГУ

 

Ответственный за выпуск: Торбеев И. Г. – к.т.н., доцент зав. каф. Графики ЧГАУ

 

 

Печатается по решению издательского совета ЧГАУ

 

© Челябинский государственный агроинженерный университет, 2009

 

1. Цель задания

 

Соединения деталей бывают разъемными и неразъемными. В машиностроении широко применяются детали, имеющие резьбу. Резьбовые соединения обладают рядом достоинств: универсальностью назначения, высокой надежностью, способностью выдерживать большие нагрузки, удобством сборки и разборки, относительной простотой изготовления. К неразъемным соединениям относятся такие соединения деталей, которые нельзя разъединить без какого-либо разрушения. К числу неразъемных соединений относятся сварные, паяные, клееные, клепаные и т.п. В машиностроении также широко применяются зубчатые передачи, которые являются наиболее распространенным механизмом для передачи вращательного движения с одного вала на другой, а также для преобразования вращательного движения в поступательное, и наоборот. Конструкции колес разнообразны. Наиболее распространенными являются цилиндрические, конические, винтовые колеса и колеса червячных передач. Для того чтобы правильно изобразить на чертеже перечисленные выше резьбовые детали, неразъемные соединения, зубчатые передачи, необходимо изучить ряд условностей и правил выполнения чертежей этих соединений, а именно:

1.1. ГОСТ 2.311 – 68 ’’Изображение резьбы’’, ГОСТ 2.315 – 68 ’’Изображения упрощенные и условные крепежных деталей’’, ГОСТ 2.312 – 72 ’’Условные изображения и обозначения швов сварных соединений’’, ГОСТ 2.402 – 68 ’’Условные изображения зубчатых колес, реек, червяков, звездочек цепных передач’’.

1.2. Правила выполнения чертежей крепежных резьбовых изделий и их соединений по размерам соответствующих стандартов.

1.3. Правила упрощенного резьбовых крепежных соединений по условным размерам в зависимости от диаметра резьбового стержня.

1.4. Правила выполнения чертежей разъемных и неразъемных соединений.

1.5. Правила обозначения стандартных изделий, оформления текстовых документов (расчеты и спецификация).

1.6. Необходимо приобрести навыки пользования справочной литературой.

 

2. Объем и оформление задания

 

2.1. Задание выполняется в виде в виде альбома из листов форматов А3 и А4 и состоит из четырёх работ. Работа №1 выполняется на листе формата А4 (210 ´;297 мм ). Основная надпись для данного формата выполняется по форме 2 (ГОСТ 2.104 – 68) с размерами сторон 40 ´;185 мм.

2.2. В правом нижнем углу форматов работ №2 - 4 вплотную к внутренней рамке чертежа располагается основная надпись по форме 1 (ГОСТ 2.104 – 68) с размерами сторон 55 ´; 185 мм. В работе №4 над основной надписью и вплотную к ней располагается таблица, называемая спецификацией, содержащая перечень всех составных частей, входящих в соединение, изображенное на чертеже. ГОСТ 2.108 – 68 "Спецификация" устанавливает ее форму, размеры и порядок заполнения.

2.3. В основной надписи каждого формата следует вписать обозначение чертежа; например, МЧ.301.003, где – МЧ – машиностроительное черчение (индекс раздела курса); 301 – задание 3, вариант 01; 003 – порядковый номер работы. К обозначению работы 1 следует добавить шифр ’’РР’’ (расчеты).

2.4. Номер варианта задания должен соответствовать порядковому номеру, который студент имеет в журнале учета посещаемости.

3.Общие методические указания к выполнению задания

Резьбовые соединения.

3.1.1.Понятия о резьбах. Резьбовые соединения широко распространены в машиностроении как один из наиболее часто употребляемых видов неподвижных разъемных соединений деталей машин, осуществляемых при помощи резьб различных профилей, как средство соединения, уплотнения или перемещения с определенными динамическими и кинематическими целями.

Резьбовые соединения характеризуются высокой надежностью, удобством и сравнительно быстрой сборкой и разборкой, наличием большой номенклатуры резьбовых деталей, приспособленных к различным эксплуатационным условиям, и, наконец, относительно небольшой стоимостью деталей.

Резьба – общее название винтовых или спиральных поверхностей различного профиля, образованных на телах вращения.

Образование винтовой линии и резьбы на цилиндрическом стержне в общем случае производят следующим образом: при вращении патрона токарного станка равномерно вращается и закрепленный в нем стержень; подведенный к его поверхности резец при равномерно – поступательном движении вдоль оси стержня прочертит на поверхности стержня винтовую линию, если резцом постепенно вырезать часть поверхности, на стержне образуется винтовая канавка – резьба.

3.1.2. Резьба классифицируется следующим образом.

1. По эксплуатационному назначению резьбы делятся на крепежные, крепежно-уплотнительные, ходовые, специальные и др.

Крепежная резьба – резьба, которая по своим конструктивным особенностям в состоянии обеспечить полное и

надежное неподвижное соединение деталей при статических и динамических нагрузках в различном температурном режиме. К этому типу относятся метрическая и дюймовая резьбы.

Крепежно-уплотнительная резьба - резьба, основным назначением которой является обеспечение герметичности соединения при различном температурном режиме. Это резьбы конические и трубные.

Ходовая резьба - резьба, служащая для преобразования вращательного движения в прямолинейное с восприятием больших усилий при сравнительно малых скоростях движений. К этому типу относятся трапецеидальные, упорные, прямоугольные, круглые и другие резьбы.

2. В зависимости от формы поверхности, на которой нареза- на резьба, она подразделяется на цилиндрическую и коническую.

3. В зависимости от расположения резьбы на поверхности стержня или отверстия она подразделяется на наружную и внутреннюю.

4. В зависимости от формы профиля различаются треугольная, прямоугольная, трапецеидальная, круглая и другие резьбы.

5. В зависимости от направления винтовой поверхности различают правые и левые резьбы.

6. По числу заходов резьбы подразделяются на однозаходные и многозаходные (двух-, трехзаходные и т.д.).

Все резьбы, используемые в практике, делят на две следующие группы:

а) резьбы стандартизованные (все резьбы с установленными параметрами: профилем, шагом и диаметром). Все стандартизованные резьбы однозаходные.

б) резьбы нестандартизированные, или специальные (резьбы, параметры которых не соответствуют стандартизованным).

К числу нестандартизированных (специальных) относятся также прямоугольная и квадратная резьбы.

Основные элементы и параметры резьбы имеют следующие определения (ГОСТ11708-66).

Цилиндрическая резьба - резьба, образованная на цилиндрической поверхности.

Коническая резьба - резьба, образованная на конической поверхности.

Наружная резьба - резьба, образованная на наружной цилиндрической или конической поверхности. В резьбовом соединении наружная резьба является охватываемой поверхностью и носит название болт (винт и др.).

Внутренняя резьба - резьба, образованная на внутренней цилиндрической или конической поверхности. В резьбовом соединении внутренняя резьба является охватывающей поверхностью и носит название гайки (гнездо и др.).

Левая резьба - резьба, образованная контуром, вращающимся против часовой стрелки и перемещающимся вдоль оси в направлении от наблюдателя.

Правая резьба - резьба, образованная контуром, вращающимся по часовой стрелке и перемещающимся вдоль оси в направлении от наблюдателя.

Профиль резьбы - это контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через ее ось.

Угол профиля - это угол между боковыми сторонами профиля.

Шаг резьбы P - расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы (см. рис.4).

Ход резьбы - расстояние между ближайшими одноименными боковыми сторонами профиля, принадлежащими одной и той же винтовой поверхности, в направлении, параллельном оси резьбы. Ход резьбы есть величина относительного осевого перемещения винта (гайки) за один оборот.

Наружный диаметр резьбы (d - для болта; D - для гайки) - диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной резьбы или впадины внутренней резьбы.

Внутренний диаметр резьбы (d₁ - для болта; D₁ - для гайки) - диаметр воображаемого цилиндра, вписанного во впадины наружной резьбы или в вершины внутренней резьбы.

Средний диаметр резьбы (d₂ - для болта; D₂ - для гайки) - диаметр воображаемого соосного с резьбой цилиндра, который пересекает витки резьбы таким образом, что ширина выступа резьбы и ширина впадины (канавки) оказываются равными.

В резьбовых соединениях соприкосновение должно происходить по боковым поверхностям витков. Допуски на наружный и внутренний диаметры построены таким образом, чтобы исключилось касание по вершинам и впадинам резьбы.

 

3.1.3.Формы и типы резьб.

Метрическая резьба является основным принятым к производству типом крепежной резьбы в машиностроении. Элементы ее задаются в миллиметрах. Метрическая резьба применяется в крепежных деталях (болты, винты, шпильки, гайки и т.п.). Профиль ее - равносторонний треугольник с углом при вершине 60^°. Вершины и впадины срезаны (рис.1).

Размеры метрической резьбы установлены ГОСТ 9150-81.

Метрические резьбы могут выполняться с крупным шагом (для диаметров 1-68мм) и с мелким шагом (для диаметров 1-600мм).

Резьбы с крупным шагом обозначаются буквой М, диаметром и величиной шага, например, М16, М30. Резьбы с мелким шагом обозначаются буквой М, диаметром и величиной шага, например, М12 ´;1,25; M30 ´;2.

Рисунок 1

Трубная цилиндрическая резьба представляет собой измельченную дюймовую резьбу с профилем равнобедренного треугольника, угол при вершине которого равен 55^°, а впадины и вершины закруглены, что обеспечивает плотность соединения деталей. Резьба нарезается на трубках до 6’’. Эта резьба стандартизована, и размеры ее установлены ГОСТ 6357-73. Обозначается ’’G’’. Пример, G2 (рис.2).

Трубная коническая резьба применяется в соединения гидросистем при повышенных давлениях для обеспечения герметизации соединения. Профиль резьбы, как и у трубной цилиндрической равнобедренный треугольник с углом при вершине 55^°. Биссектриса его перпендикулярна к оси резьбы, вершины и впадины закруглены. Конусность 1:16. Основные размеры резьбы стандартизованы по ГОСТ 6211-69. Обозначается ’’R’’. Пример R 3/4 (рис.3).

Коническая дюймовая резьба, так же как и трубная коническая, применяется в системах трубопроводов, работающих под давлением. Профиль конической дюймовой резьбы - равносторонний треугольник с углом при вершине 60^°, вершины треугольника срезаны. Биссектриса вершины треугольника перпендикулярна оси резьбы. Конусность 1:16. Применяется коническая дюймовая резьба в гидро- и пневмосистемах. Условное обозначение резьбы: К.3/4'' ГОСТ 6111-52. Размеры ее берутся по таблицам ГОСТ6111-52.

 

 

Рисунок 2

 

Рисунок 3

Трапецеидальная резьба может быть однозаходной и многозаходной. Левой и правой. Однозаходная резьба для диаметров 10-640 мм стандартизована ГОСТ 9484-73. Трапецеидальная резьба относится к ходовым резьбам и применяется для передачи возвратно-поступательного движения. Профиль ее - равнобочная трапеция, продолжение боковых сторон которой образует угол 30^°. Обозначается трапецеидальная Tr величиной наружного диаметра и шагом резьбы. Например, Тr40 ´;10. "Многозаходная резьба" - обозначается: Тr32 ´;(2 ´;6) - резьба трапецеидальная, наружный диаметр 32мм, число заходов 2, шаг 6мм, резьба правая. Если резьба левая, в обозначении добавляется лев.. Например, Тr38 ´;(3 ´;6)лев (рис.4).

 

Рисунок 4

 

Упорная резьба может быть однозаходной, многозаходной, левой и правой. Стандартизована однозаходная резьба для диаметров 10-600мм (ГОСТ 10177-62). Профиль её - не равнобочная трапеция с углом нерабочей стороны 30^° и рабочей 3^°. Применяется упорная резьба в механизмах, где передаются большие усилия в одном направлении, например, в прессах, домкратах и т.п. Обозначается она буквами ’’S’’, величиной наружного диаметра и шагом резьбы. Например, S 32 ´;6. Многозаходная резьба обозначается: S 36 ´;(2 ´;6) - резьба упорная, наружный диаметр 36мм, число заходов 2, шаг 6мм; S 40 ´;(3 ´;3) лев. - левая резьба (рис.5).

 

Рисунок 5

 

Прямоугольная и квадратная резьбы применяются для передачи движения в ходовых винтах. Профили этих резьб соответственно прямоугольный и квадратный. Они не стандартизованы. На чертежах прямоугольная и квадратная резьбы задаются всеми конструктивными размерами (рис. 6).

 

Рисунок 6

Наряду с перечисленными в технике существует ряд других специальных резьб, применяемых в отдельных отраслях промышленности. Например, резьба метрическая для деталей приборов ГОСТ 16967-71, метрическая для деталей из пластмасс ГОСТ 11709-71, резьба круглая для санитарно-технической арматуры ГОСТ 13536-68.

 

3.1.4. Изображение резьбы на чертеже.

 

Резьба на чертежах изображается в соответствии с ГОСТ 2.311-68. На стержне резьба изображается сплошной линией по наружному диаметру и сплошной тонкой - по внутреннему. Сплошная тонкая линия наносится на расстоянии не менее 0,8мм до величины шага резьбы от сплошной основной линии. На рис.7 изображена резьба на цилиндрическом стержне. Конец резьбы изображается сплошной контурной линией. На виде с торца резьба изображается окружностью контурной линией по наружному диаметру, а внутренний диаметр резьбы изображается на 3/4 окружности тонкой линией, разомкнутой в любом месте.

 

Рисунок 7

 

Резьба в отверстии по внутреннему диаметру изображается основной линией, а по наружному - сплошной тонкой. На рис. 38а изображена резьба, выполненная на внутренней цилиндрической поверхности детали. Глухое отверстие заканчивается коническим участком с углом при вершине 120^°. Размеры конуса на чертеже не указывают, т.к. он получается в результате конической заточки сверла, не имеет специального назначения и не входит в рабочую длину отверстия. На видах с торца и разрезах, перпендикулярных к оси отверстия, резьба изображается сплошной основной окружностью по внутреннему диаметру резьбы, а по наружному - дугой 3/4 окружности тонкой линией, разомкнутой в любом месте.

Рисунок 8

 

Фаски на резьбовом стержне и в отверстии, не имеющие специального назначения, на виде с торцевой стороны не изображаются (см. рис. 7,8). Тонкая линия резьбы на стержне должна пересекать линию фаски и доходить до образующей конуса фаски (рис.8). Конец резьбы на стержне и в отверстии изображается сплошной основной линией. Штриховка на разрезах резьбовых деталей доводится до основной линии (см. рис. 8,9).

 

Рисунок 9

 

В резьбовых соединениях на разрезах, выполненных плоскостью, проходящей через ось соединения, резьба изображается сплошной основной линией по наружному диаметру резьбы на стержне (рис. 9), а в отверстии, не закрытом стержнем, сплошная основная линия от стержня перейдёт в сплошную линию, соответствующую внутреннему диаметру резьбы отверстия. Чтобы не совершить ошибок при вычерчивании резьбового соединения, построения следует выполнять в такой последовательности: а) изобразить резьбу на стержне; б) изобразить резьбу в той части отверстия, которая не закрыта резьбой стержня.

Крепёжные резьбовые изделия - болты, винты, гайки, шпильки нашли широкое применение в разъемных соединениях деталей машин. Так как все эти детали должны быть взаимозаменяемыми, для удобства их использования в производстве они стандартизованы.

 

4.Содержание отдельных работ и методические указания к их выполнению.

4.1.Работа №1. Расчёты (формат А4)

1) Исходя из данных таблицы 1 индивидуального задания, произвести расчёт длины стержня болта, расчёт гаечного конца шпильки.

2) По заданным параметрам (m, z_1, z_2, db_1,db₂) с помощью соответствующих формул следует рассчитать геометрические и конструктивные параметры цилиндрического зубчатого зацепления с прямыми зубьями.

3) Подобрать призматическую шпонку и определить размер пазов на валу и в ступице верхнего колеса.

Расчёты следует выполнить на формате А4 чертёжным шрифтом размером

Пример выполнения работы 1 приведён на рис.10.