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 графи-

ке. Авторы: З.С. Тыхеева, Ц.Н. Манжигеева, А.А. Габагуев и Г.В. Бугдаев.

Методические указания предназначены для изучения условностей и уп-

рощений, применяемых при вычерчивании разъемных соединений, и содер-жат 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 обо-значения различных видов стандартных и нестандартных резьб и резьбовых соединений (ГОСТ 2.311-68 и 2.315-68);

• изучить условности изображения и обозначения крепежных изде-лий (болтов, гаек, шайб, шпилек, винтов);

• ознакомиться с условными изображениями шлицевых, шпоноч-ных 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 свар-ные, паянные, клеевые, заклепочные и другие.

К разъемным соединениям относятся соединения образованные при по-мощи резьб, шлицев, штифтов, шплинтов, клиньев.

Резьбовые соединения разделяются на неподвижные и подвижные. К неподвижным соединениям относятся соединения с использованием крепеж-ных деталей (болтов, шпилек, винтов, муфт и т.п.). Подвижные резьбовые со-единения применяются для преобразования вращательного движения в по-ступательное (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, прямо-угольные, 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 де-талях подвижных резьбовых соединений.

Для стандартных резьб имеются таблицы, в которых даны размеры эле-ментов 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 линия-ми по внутреннему. На видах, полученных проецированием на плоскость па-раллельно оси стержня, сплошную тонкую линию резьбы проводят на всю длину резьбы без сбега, а на видах, полученных проецированием на плос-кость, - перпендикулярную оси стержня, проводят по внутреннему диаметру резьбы тонкую дугу, приблизительно на 3/4 окружности, разомкнутую в лю-бом 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 - перпендикуляр-ную 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 расстоя-нии 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 нано-

сят 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 одинако-вой толщины.

Линии штриховки в разрезах и сечениях проводят до линии наружного диаметра резьбы на стержне и до внутрен-него – в отверстии, т.е. до сплошной основ-ной 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 размера-ми 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 по-зицией 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 показа-но 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 - тра-

пецеидальная, 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 бук-вой 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, шай-

бы, шпонки, шплинты и т.п. Для них разработаны соответствующие стандарты и технические усло-

вия на изготовление. На сборочных чертежах крепежные соединения из этих изделий (болтовые, шпилечные, винтовые и другие) изображаются упрощен-но по определенным соотношениям, а в текстовых документах (специфика-ция и другие документы) они записываются своими условными обозначе-ниями, которые продиктованы в соответствующих стандартах.

8

Соединение болтом Болты. Болты изготовляются грубой, нормальной и повышенной точно-

сти 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 показы-

вают). На учебных чертежах болт обозначают: Болт М16×1,5×110 ГОСТ 7798-70 Гайки. Гайки изготовляются: грубой, нормальной и повышенной точно-

сти, а также различного исполнения и формы - шестигранные, корончатые, прорезные, высокие, низкие, круглые и т.д. На рис.9 изображена шести-гранная гайка исполнения 1, нормальной точности, ГОСТ 5915-70. Такое же изображение имеют гайки повышенной точности, ГОСТ 5927-70 и гайки гру-бой 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 ко-торую 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 по-казывают).

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 шай-бы, 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. Из таблицы 4 выписать данные своего варианта:

• диаметр болта “d”, мм; • толщину скрепляемых деталей δ1 и δ1, мм;

2. Вычислить длину болта l=δ1+ δ2+Hш+Hг+k (Рис. 11); 3. Округлить длину болта до стандартного значения (взять ближайшую к

расчетному длину болта по таблице значений размеров болта по ГОСТ 7798-70);

4. Наметить места для размещения изображений на формате и принять масштаб;

5. Выполнить сборочный чертеж, состоящий из двух изображений: • фронтальный разрез; • вид сверху.

6. 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;

Рис.11

Соединение шпилькой Состоит из шпильки, гайки, шайбы и соединяемых деталей. Вычерчива-

ется по приближенным соотношениям, вычисленным относительно диамет-ра шпильки.

Порядок выполнения: 1. Из таблицы 5 выписать данные своего варианта:

• диаметр шпильки “d”, мм; • ГОСТ на шпильку;

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

12

• толщину присоединяемой детали δ, мм; 2. Вычислить длину стяжного конца шпильки l=δ+Hш+Hг+k (Рис. 12); 3. Округлить длину стяжного конца шпильки до стандартного значения

(взять ближайшую к расчетному длину по таблице значений размеров шпильки по ГОСТ 22032…22043 - 76);

4. Длина посадочного конца l1 дана в табл.1 по ГОСТ, согласно варианта задания.

5. Глубина отверстия под шпильку l2 рассчитывается по рис.13. 6. Размер l0 определяется также по ГОСТ 22032…22043 - 76 или же по

формуле l0 =2d+6 мм. 7. Наметить места для размещения изображений на формате и принять

масштаб; 8. Выполнить сборочный чертеж, состоящий из трех изображений:

• главного изображения, выполненного во фронтальном разрезе; • вид сверху; • вид сбоку (слева).

9. 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 ввинчи-ваемого резьбово-го конца

ГОСТ Область применения

l1=d 22032-76 Для резьбовых отверстий в стальных, бронзовых, латунных и деталях из тита-новых сплавов

l1=1,25d 22034-76

l1=1,6d 22036-76 Для резьбовых отверстий в деталях из ковкого и серого чугуна

l1=2d 22038-76

l1=2,5d 22040-76 Для резьбовых отверстий в деталях из легких сплавов

- 22042-76 Шпильки с двумя одинаковыми по дли-не концами для гладких отверстий

13

Рис. 12

а) б)

Рис.13

D=2d; C=0.15d; R=1.5d Hг=0.8d; d0=1.1d; r - по построению Dш=2.2d; l1 – по таб. 1 R=d Hш=0.15d; K=(0.25…0.5)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

14

Зубчатая цилиндрическая передача и соединение деталей Зубчатые передачи применяют для передачи вращательного движения с

одного вала на другой, преобразования вращательного движения в поступа-тельное и изменения частоты вращения валов. Термины, определения и обо-значения элементов зубчатых передач установлены ГОСТ 16530-70 и ГОСТ 16531-70.

Зубчатое колесо, сидящее на передающем вращение валу, называют ве-дущим, 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 со-пряженные окружности. Их называют делительными окружностями. На чер-теже делительные окружности проводят штрихпунктирной линией, а диаметр их обозначают буквой d (Рис. 14).

Рис. 14

15

Расстояние между одноименными профильными поверхностями сосед-них зубьев, измеренное в миллиметрах по дуге делительной окружности, на-зывают шагом зацепления. Шаг обозначают буквой Pt . Шаг равен длине де-лительной окружности, деленной на число зубьев. Число зубьев на чертеже обозначается буквой Z . Длина делительной окружности равна величине ша-га, 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 изо-

бражения 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 зубча-тых колес, валов и шпонок: • выполнение зубчатой цилиндрической передачи необходимо на-

чать с проведения делительной окружности штрихпунктирной ли-нией. Провести окружности вершин, которые очерчивают сплош-ными основными линиями и сплошными тонкими линиями окруж-ности впадин. При этом между окружностями вершин одного коле-са и впадины другого (и наоборот) остаются радиальные зазоры, равные 0.25 модуля. Провести другие линии, определяющие конст-рукцию колес и валов.

• при выполнении фронтального разреза зуб ведущего колеса в месте зацепления показать линиями видимого контура, считая его распо-ложенным впереди. Дно впадины колеса проводят сплошной тол-стой – основной линией, контур зуба колеса в месте зацепления проводят тонкой штриховой линией. Валы и шпонки условно пока-зываются не рассеченными.

• показать соединение шпонки с валом при помощи местного разре-за. Размеры шпоночных пазов и шпонок выбирают по ГОСТ 23360-78 (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 ли-нии 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

Элемент передачи Обозначение Величина элемен-та, 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

Диаметр вала колеса 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)

17

Рис.15

Размеры шпонок и пазов Таблица 3

Глубина паза Размеры сечения шпонки

вал втулка Диаметр вала, D, мм

b h t1 t2

Длина шпонки,

l

Фаска для

шпонки, С Ра

диус

за-

кругл или

фаска паза

r,

с

Св. 17 до 22 6 6 3.5 2.8 14÷70 0.25÷0.4 0.16÷0.25

Св. 22 до 30 8 7 4 3.3 18÷90 0.25÷0.4 0.16÷025

Св. 30 до 38 10 8 5 3.3 22÷110 0.4÷0.6 0.25÷0.4

Св. 38 до 44 12 8 5 3.3 28÷140 0.4÷0.6 0.25÷0.4

18

Рис.16

Рис. 17

19

Варианты задания «Соединения резьбовые» Таблица 4

Болт ГОСТ 7798-70 Шпилька Толщина скрепляемых де-талей

№ вар. d,

мм δ1 δ2 d, мм

Толщина присоединяе-мой детали, δ

ГОСТ

1 8 10 30 20 40 22032-76 2 10 20 20 22 40 22034-76 3 12 30 15 24 35 22034-76 4 14 15 40 30 45 22032-76 5 16 40 20 18 30 22036-76 6 18 25 45 16 30 22038-76 7 20 35 50 20 40 22040-76 8 22 25 35 16 45 22040-76 9 24 30 25 22 50 22038-76

10 27 35 35 24 55 22036-76 11 30 40 25 14 25 22034-76 12 36 25 55 16 30 22032-76 13 42 30 60 20 35 22034-76 14 48 40 40 18 30 22034-76 15 20 25 30 20 40 22038-76 16 22 30 30 27 45 22036-76 17 27 40 15 24 50 22034-76 18 24 15 55 22 25 22038-76 19 22 35 20 8 20 22032-76 20 48 45 45 20 40 22034-76 21 42 45 30 22 35 22034-76 22 36 40 40 16 35 22036-76 23 20 25 40 18 35 22036-76 24 27 40 35 22 40 22038-76 25 24 35 25 20 40 22040-76 26 36 40 50 18 35 22036-76 27 27 50 25 24 45 22034-76 28 22 30 40 20 40 22032-76 29 24 45 25 20 35 22038-76 30 16 35 30 18 30 22040-76 31 18 30 50 16 30 22032-76 32 14 50 15 14 25 22034-76 33 16 40 20 22 40 22032-76 34 18 25 35 8 15 22036-76

20

Варианты задания «Передача зубчатая» Таблица 5

№ Вари-

анта

m Z1 Z2 Db1 Db2 №

Варианта

m Z1 Z2 Db1 Db2

1 5 20 25 25 25 18 5 16 30 20 30

2 4 20 40 25 30 19 4 20 30 20 25

3 5 15 32 25 35 20 4 20 34 20 25

4 3 25 40 20 25 21 5 16 28 25 35

5 4 25 35 25 32 22 4 22 36 25 30

6 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

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.