Черчение

Тема 5: Рабочие чертежи деталей.

Вопросы темы:

1. Рабочий чертеж детали.

2. Резьбы и резьбовые соединения.

3. Допуски формы и допуски расположения поверхностей.

4. Зубчатые колеса, рейки, звездочки, цепные передачи.

5. Пружины.

1. Рабочий чертеж детали.

Все детали можно разделить на три группы: детали стандартные, детали со стандартными изображениями, детали оригинальные. К стандартным деталям относятся: крепежные резьбовые детали (болты, винты, гайки, шпильки), а также шайбы, штифты, шплинты, шпонки, соединительные детали трубопроводов (рис. 1). Стандарты регламентируют не только форму и размеры этих деталей, но и их изображения, нанесение размеров, параметров и знаков шероховатости.

Стандарты ЕСКД (ГОСТ 2.401-68...ГОСТ 2.426-74) регламентируют стандартные изображения деталей 2 группы и указывают правила нанесения размеров на изображениях этих деталей (рис. 2). К таким деталям относятся пружины, зубчатые колеса, рейки, червяки, звездочки и т. д.

К оригинальным деталям относятся литые детали, детали, изготовляемые штамповкой или ковкой, детали, имеющие форму поверхностей вращения, детали, ограниченные преимущественно плоскостями (рис. 3). Это и отдельные детали машин, например маховики, шкивы, цилиндры, крышки, рычаги, это детали типа опор, кронштейнов, это и корпусные коробчатые детали.

Рабочие чертежи деталей должны содержать все необходимые данные для их изготовления и контроля. Эти данные в чертеже представлены в виде изображений и размеров: сведений о материале и термической обработке; требований к шероховатости поверхностей.

На чертежах деталей должно быть минимальное, но достаточное количество изображений, необходимое для полного и ясного представления о форме детали. При вычерчивании деталей сложной конструкции кроме основных видов применяют дополнительные изображения и выносные элементы для того, чтобы показать полностью форму и размеры конструктивных элементов деталей (фасок, канавок, гнёзд и т.п.).

Выносной элемент - это дополнительное. обычно увеличенное изображение какой-либо части предмета, требующей пояснений в отношении формы, размеров и иных данных. Выносной элемент может быть выложен как вид или как разрез (рис. 4).

Особое внимание при выполнении рабочих чертежей следует обращать на простановку размеров. Размеры наносят согласно правилам. Общее количество размеров на чертеже должно быть минимальным, но достаточным для изготовления и контроля изделия. Не допускается повторять размеры одного и того же элемента на разных изображениях. Чтобы получить наиболее понятное и удобное для чтения расположение размеров, знаков и надписей, их размещают по возможности равномерно на всех изображениях чертежа (рис. 5).

Для всех выполняемых по чертежу детали поверхностей, независимо от способа их образования, шероховатость должна быть определена. ГОСТ 2.309-73 «Обозначения шероховатости поверхностей» (в ред. Изменения N 3. утв. в декабре 2002 г.) устанавливает обозначения шероховатости поверхностей и правила их нанесения на чертежах.

Стандарт устанавливает следующие параметры для характеристики шероховатости поверхности: Ra - среднее арифметическое отклонение профиля: Rz - высота неровностей профиля по десяти точкам: Rmax -наибольшая высота неровностей профиля.

В обозначении шероховатости поверхности применяют один из знаков, изображенных на рисунке 6.

Высота h должна быть приблизительно равна применяемой на чертеже высоте цифр размерных чисел. Высота Н равна (1,5...3)h. Толщина линий знаков должна быть приблизительно равна половине толщины сплошной линии, применяемой на чертеже. Знак на рисунке 6 а применяют для обозначения шероховатости поверхности, вид обработки которой конструктором не задается. Знак на рисунке 6 б обозначает шероховатость поверхности - образуемой удалением слоя металла (точение, фрезерование, сверление и т. д.). Шероховатость поверхности в состоянии поставки (прокат, поковка, литье и др.) и не обрабатываемой по данному чертежу обозначается знаком, показанным на рисунке 6 в.

При указании шероховатости, одинаковой для всех поверхностей изделия, обозначение шероховатости помещают в правом верхнем углу чертежа и на самом изображении не наносят (рис. 7).

Размеры и толщина линий знака в обозначении шероховатости, вынесенном в правый верхний угол чертежа, должны быть приблизительно в 1,5 раза больше, чем в обозначениях, нанесенных на изображении. Обозначение шероховатости, одинаковой только для части поверхностей изделия, помещают в правом верхнем углу чертежа (рис. 8) вместе с условным обозначением . Это означает, что все поверхности, на которых на изображениях не нанесены обозначения шероховатости, должны иметь ту шероховатость, которая указана перед знаком в скобках .

Обозначения шероховатости поверхностей на изображении изделия располагают на линиях контура, выносных линиях (по возможности ближе к размерной линии) или на полках линий-выносок (рис. 9).

На рабочих чертежах деталей в основной надписи указывают вид. наименование и марку материала в соответствии со стандартом (рис. 10).

2. Резьбы и резьбовые соединения.

Резьбовые соединения относятся к разъемным. Такие соединения допускают многократную сборку и разборку без повреждения составных частей. Соединения составных частей машин и различных устройств при помощи резьбы обладают высокой надёжностью, универсальностью-простотой изготовления. Резьбовые соединения подразделяются на два типа: соединения - осуществляемые непосредственным свинчиванием резьбовых деталей; соединения, осуществляемые с помощью специальных крепёжных изделий (болт. винт, шпилька, гайка и др.).

Резьба - это поверхность, образуемая винтовым движением плоского профиля по цилиндрической или конической поверхности (рис. 11). Резьбы классифицируются по многим признакам (рис. 12).

Профиль резьбы - это контур сечения резьбы плоскостью, проходящей через ось детали. На рисунке 13 изображён профиль треугольной резьбы в продольном сечении.

Основными параметрами резьбы являются:

1) d, D - наружный диаметр резьбы - диаметр воображаемого цилиндра (конуса для конической резьбы), описанного вокруг вершин наружной резьбы или впадин внутренней резьбы. Обычно он равняется номинальному диаметру и используется при обозначении резьб.

2) d₁, D₁ - внутренний диаметр резьбы.

3). d₂ D₂ - средний диаметр резьбы - диаметр воображаемого соосного с резьбой цилиндра, пересекающего витки резьбы таким образом, что ширина выступов и ширина впадин оказываются равными.

4) а - угол профиля резьбы - угол между боковыми сторонами профиля.

5) Н - высота исходного профиля, полученного при продолжении боковых сторон остроугольного профиля до пересечения.

6) Р - шаг резьбы, расстояние между соседними одноименными сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы.

7) t (Рh) - ход резьбы, величина относительного осевого перемещения винта или гайки за один полный поворот. В однозаходной резьбе ход равен шагу (t = Р) (рис. 14, а). в многозаходной - произведению шага Р на число заходов и (t = n * Р) (рис. 14, б).

Резьбу на чертежах изображают условно согласно ГОСТ 2.311-68. На стержне резьбу изображают сплошными основными линиями по наружному диаметру и сплошными тонкими линиями по внутреннему диаметрам на всю длину резьбы, включая фаску (рис. 15а). В отверстии резьбу изображают линиями - сплошными основными по внутреннему диаметру и сплошными тонкими по наружному диаметру резьбы (рис. 15б).

На изображениях (видах слева или справа), полученных проецированием на плоскость, перпендикулярную оси резьбы, сплошную тонкую линию проводят дугой на 3/4 окружности, разомкнутую в любом месте (эту линию не допускается начинать и заканчивать на оси симметрии). На этих видах фаску не показывают. Видимая граница резьбы проводится сплошной основной линией в конце полного профиля резьбы до линии наружного диаметра резьбы.

В таблице 1 показаны типы наиболее распространённых стандартных резьб - их внешний вид, профиль, условное изображение и примеры обозначения на чертеже.

При изображении резьбового соединения в разрезе (рис. 16) преимуществом обладает деталь с наружной резьбой, она закрывает резьбу отверстия. В зоне резьбового соединения резьбу изображают сплошной основной линией по наружному диаметру и сплошной тонкой по внутреннему. В отверстии показывают только ту часть резьбы, которая не закрыта резьбой стержня. Выполняя разрезы, следует обратить внимание на то, что штриховка доводится до сплошных основных линии как на стержне с резьбой, так и в резьбовом отверстии.

На рисунке 17 изображены самые распространенные резьбовые соединения: болтовое, шпилечное, винтовое.

3. Допуски формы и допуски расположения поверхностей.

При обработке деталей возникают погрешности не только линейных размеров, но и геометрической формы, а также погрешности в относительном расположении осей, поверхностей и конструктивных элементов деталей. Эти погрешности могут оказывать вредное влияние на работоспособность деталей машин, вызывая вибрации, динамические нагрузки, шум.

Первая группа требований точности связана с установкой подшипников качения (ГОСТ 3325—85). Для подшипников качения важно, чтобы не были искажены дорожки качения колец подшипников. Кольца подшипников очень податливы и при установке копируют форму посадочных поверхностей валов и корпусов. Чтобы уменьшить искажение формы дорожек качения, на посадочные поверхности валов и корпусов задают допуски формы.

Относительный перекос наружного и внутреннего колец подшипников увеличивает сопротивление вращению валов и потери энергии, снижает ресурс подшипников. Перекос колец могут вызвать:

—отклонения от соосности посадочных поверхностей вала и корпуса;

—отклонения от перпендикулярности базовых торцов вала и корпуса;

—деформации вала и корпуса в работающем узле.

Чтобы ограничить перечисленные отклонения, на чертежах задают допуски расположения посадочных поверхностей вала и корпуса.

Вторая группа требований точности, которые предъявляют к деталям, связана с обеспечением норм кинематической точности и норм контакта зубчатых и червячных передач (ГОСТ 1643-81, ГОСТ 1758-81, ГОСТ 3675-81). Достижение необходимой точности передачи зависит от точности расположения посадочных поверхностей и базовых торцов валов, а также посадочных отверстий и базовых торцов колес. Поэтому на чертежах валов, зубчатых и червячных колес задают допуски расположения базовых поверхностей.

Третья группа требований точности, предъявляемых к деталям, связана с необходимостью ограничения возможной неуравновешенности деталей. Допускаемые значения дисбаланса определены ГОСТ 22061—76 в зависимости от вида изделия и условий его работы. В связи с этим на чертежах удобно предъявлять к отдельным поверхностям деталей требования в виде допусков соосности.

Базовые оси и поверхности обозначают на чертежах в соответствии с ГОСТ 2.308—79 равносторонним зачерненным треугольником, соединенным с рамкой, в которой записывают обозначение базы заглавной буквой (рис.18),

где h — высота размерных чисел на чертеже (обычно h = 3,5 мм).

Допуски формы и расположения поверхностей указывают на чертеже условными обозначениями — графическими знаками (табл. 2), которые записывают в рамке, разделенной на две или три части. В первой части размешают графический знак допуска, во второй — его числовое значение и в третьей — обозначение базы, относительно которой задан допуск.

Установлены (ГОСТ 2.308—79) следующие правила нанесения на чертежах деталей условных обозначений баз, допусков формы и расположения (рис 19):

— если базой является поверхность, то зачерненный треугольник располагают на достаточном расстоянии от конца размерной линии (рис. 19, а);

— если базой является ось или плоскость симметрии, то зачерненный треугольник располагают в конце размерной линии (рис. 19, 6). Иногда удобнее показывать базу на сечении, чтобы не затемнять чертеж. В этом случае размерную линию без указания размера повторяют (рис.20)

— если нет необходимости назначать базу, вместо зачерненного треугольника применяют стрелку (рис. 19. в);

— если допуск относят к поверхности, а не к оси элемента, то стрелку соединительной линии располагают на достаточном удалении от конца размерной линии (рис. 19, г — обозначение допуска цилиндричности);

— если допуск относят к оси или плоскости симметрии, то конец соединительной линии должен совпадать с продолжением размерной линии (рис. 19, г — обозначение допуска соосности).

4. Зубчатые колеса, рейки, звездочки, цепные передачи.

Зубчатое колесо — деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями, входящими в зацепление с зубь­ями другого колеса. В зацеплении двух зубчатых колес одно из колес называется шестерней (с меньшим числом зубьев), другое зубчатым колесом (с большим числом зубьев).

Ведущее зубчатое колесо — зубчатое колесо пере­дачи, которое сообщает движение парному колесу.

Ведомое зубчатое колесо — колесо, которому сообщает движение парное зубчатое колесо.

Вращательное движение от одного вала к другому передается с помощью различных деталей, совокуп­ность которых называется передачей.

Передачи по своим действиям разделяются на передачи трением (фрикционные, ременные) и передачи зацеплением.

Фрикционная передача между параллельными валами (рис. 21, а) состоит из двух цилиндрических катков, прижимаемых друг к другу с некоторой силой. Если оси валов пересекаются, то применяют коничес­кие фрикционные катки (рис. 21, б). Вращение от ведущего катка к ведомому передается при помощи сил трения между ними.

Ременная передача состоит из ведущего и ведомого шкивов, соединенных гибкой связью — ремнем.

На шкивы с натяжением надет один или несколько ремней, которые передают вращение от одного шкива другому при помощи сил трения (рис. 21, в).

Цепная передача состоит из ведущей и ведомой звез­дочек и охватывающей их цепи (рис. 21, г).

Зубчатая передача между параллельными валами и осуществляется цилиндрическими зубчатыми коле­сами с внешним (рис. 21, д) или с внутренним (рис. 21, е) зацеплением зубьев. При пересекающихся гео­метрических осях валов применяют конические зубча­тые колеса (рис. 21, з).

Реечная передача служит для преобразования вращательного движения в поступательное (или наоборот) и состоит из цилиндрического зубчатого колеса и зубча­той рейки (рис. 21, ж).

Червячная передача применяется в тех случаях, когда оси валов скрещиваются. Передача состоит из червяка (винта с трапецеидальной или другой резьбой) и червячного зубчатого колеса (рис. 21, и).

Храповой механизм состоит из зубчатого колеса (храповика) и специальной детали (собачки), входящей своим концом во впадину между зубьями храповика. Этот механизм допускает вращение вала, на котором закреплен храповик, только в одном направлении, обратному вращению препятствует собачка.

Храповой механизм применяется также для сообще­ния валу периодического (с небольшими перерывами) вращения (рис. 21, к).

ГОСТ 2.403—75 устанавливает правила выполнения рабочих чертежей цилиндрических зубчатых колес.

В соответствии с этими правилами в правом верхнем углу чертежа выполняется таблица параметров, состо­ящая из трех частей, которые должны быть отделены друг от друга сплошными основными линиями.

Первая часть таблицы содержит основные данные для изготовления зубчатого венца колеса; вторая — данные для контроля размеров зуба; третья — спра­вочные данные.

На учебных чертежах обычно выполняются только первые графы первой части таблицы.

Размеры граф таблицы устанавливает ГОСТ 2.403— 75 (рис. 22).

На рис. 23 представлен учебный рабочий чертеж зубчатого колеса. Учитывая, что вид слева не является необходимым для изготовления колеса, на чертеже вместо него приведен только контур отверстия для вала со шпоночным пазом.

Обозначения шероховатости рабочих (боковых) поверхностей зубьев проставляют на штрих пунктир­ной линии, соответствующей делительной окружно­сти. Обозначения шероховатости впадин и вершин зубьев наносят на линиях, соответствующих окружности впадин и окружности вершин зубьев.

На изображении зубчатого колеса должны быть нанесены размеры: диаметра окружности вершин зубьев d_a, ширины зубчатого венца b, фасок на торцо­вых кромках цилиндра вершин зубьев. Остальные раз­меры наносят в зависимости от конструкции зубчатого колеса.

При выполнении эскиза или чертежа цилиндричес­кого прямозубого зубчатого колеса с натуры для опре­деления его параметров необходимо:

1) подсчитать число зубьев z колеса;

2) измерить диаметр окружности вершин зубьев d_a (рис. 24).

Если число зубьев четное и размеры зубчатого колеса небольшие, диаметр вершин зубьев измеряют штангенциркулем (рис. 24, б). При значительном диа­метре зубчатого колеса или при нечетном числе зубьев определение диаметра вершин зубьев показано на рис. 24,а.

В этом случае штангенциркулем измеряют диаметр отверстия D_B и расстояние п, затем определяют диа­метр вершин зубьев:

D_а=D_B+2n.

Модуль зубчатого колеса подсчитывают по формуле и округляют до ближайшего значения по ГОСТ 9563— 60 (см. табл. 3).

Затем подсчитывают делительный диаметр d=mz, диаметр впадин df=m(z—2,5) и уточ­няют расчетом диаметр вершин зубьев d_a=m(z+2).

Размеры всех остальных элементов зубчатого колеса (ширина венца, размеры шпоночного паза и т. п.) определяют путем обмера зубчатого колеса.

Выполнение изображений зубчатого колеса осу­ществляется аналогично рис. 23 и 25.

Профиль зубьев звездочек отличается от профиля зубьев колес зубчатых передач. Он очерчен дугами окружностей, размеры радиусов которых определяют по таблицам ГОСТ 591—69 (СТ СЭВ 2641—80).

Согласно ГОСТ 2.402—68 (СТ СЭВ 286—76) цепь на чертежах передачи изображается тонкими штрихпунктирными линиями (рис. 26, в), касающимися делительных окружностей звездочек.

Рабочие чертежи звездочек цепной передачи оформляются по ГОСТ 2.408—68.

На рис. 27 представлен пример рабочего чертежа звездочки для роликовой цепи, выполненной с некоторыми упрощениями.

На изображении звездочки указывают:

а) ширину зуба;

б) радиус закругления зуба;

в) расстояние от вершины зуба до линии центров дуг закруглений;

г) диаметр обода;

д) радиус закругления у границы обода;

е) диаметр окружности выступов;

ж) прочие размеры, определяющие конструкцию звездочки;

з) шероховатость поверхностей.

В таблице указывают параметры, необходимые для изготовления звездочки.

Для преобразования вращательного движения в поступательное применяется реечная передача (рис. 28), которая состоит из цилиндрического зубчатого колеса и зубчатой рейки. Реечные передачи могут выполняться как с прямыми зубьями, так и с косыми.

Рабочие чертежи зубчатых реек выполняются в соответствии с ГОСГ 2.404—75 (СТ СЭВ 859—78).

На рис. 29 представлен учебный рабочий чертеж рейки. На чертеже показывают профили двух крайних впадин. Линия вершин так же, как и у зубчатых колес, изображается сплошной основной линией, линия впадин не указывается или показывается сплошной тонкой линией, линия делительной поверхности — штрихпунктирной тонкой линией. В правом верхнем углу чертежа приведена таблица параметров в том виде, как она обычно выполняется на учебных чертежах.

5. Пружины.

Пружины используются для создания необходимого усилия в приборах, аппаратах, станках и механизмах машин.

В рабочем положении пружина деформируется — сжимается или растягивается; возникающие при этом внутренние силы упругости, стремящиеся придать прежнюю форму пружине, создают требуемое усилие.

На рис. 30, а представлен демпфер с пружиной сжатия. При ударе какой-либо движущейся детали о головку стержня пружина подвергается воздействию силы Р и воспринимает часть кинетической энергии движущейся детали.

На рис. 30, б представлена пружина растяжения, закрепленная своим зацепом на конце рычага, подвергающегося воздействию силы Р.

По форме пружины (табл. 4) можно разделить на винтовые цилиндрические (а, б, г, д), винтовые конические (в, е), пластинчатые (ж), спиральные, тарельчатые; по условиям действия — на пружины сжатия (а, б, в, е), растяжения (г), кручения (д) и изгиба (ж). Поперечное сечение витка винтовой пружины может быть круглым (а, е, г, д), квадратным (б), прямоугольным.

Пружины выполняют с правой или левой навивкой.

ГОСТ 2.401—68 (СТСЭВ 285—76, СТ СЭВ 1185—78) устанавливает условные изображения и правила выполнения чертежей пружин.

При изучении курса «Черчение» в основном приходится выполнять чертежи цилиндрических винтовых пружин с круглым сечением. Такие пружины навиваются из проволоки или прутка. Некоторые пружины имеют стандартные размеры. Например, цилиндрические винтовые пружины с витками круглого сечения изготовляют по ГОСТ 13771—86. Изображение винтовых пружин на рабочих чертежах располагается горизонтально.

Схематичные изображения пружин применяются только на сборочных чертежах.

Примеры выполнения учебных рабочих чертежей пружин приведены на рис. 31 (сжатия) и на рис. 32 (растяжения).

Все пружины на чертежах изображаются в свободном состоянии, т. е. исходя из условия, что пружина не испытывает внешних усилий.

Для обеспечения центрирования пружины сжатия и ликвидации перекосов в работе на се концах выполняют плоские опорные поверхности (путем поджатия по целому витку или по 3/4 витка, которые затем шлифуют на 3/4, окружности по торцу пружины). Поэтому пружина, помимо рабочих витков, имеет 2 или 1,5 поджатых витка, называемых опорными или нерабо­чими витками.

Наиболее распространены пружины, имеющие 1,5 опорных витка (рис. 33, а).

Расчетом обычно устанавливаются следующее параметры пружины: диаметр проволоки d, наружный диаметр D, шаг и число рабочих витков п. Число рабочих витков обычно округляется до величины, кратной 0,5. Если принять, что пружина должна иметь 1,5 опорных витка, то для нее могут быть подсчитаны:

1) длина (высота) в свободном состоянии H₀=nt+d;

2) полное число витков n₁=n+1,5.

Когда винтовая пружина имеет более четырех рабочих витков, то с каждого конца пружины изображают один или два рабочих витка, помимо опорных. Остальные витки не изображают, а по всей длине пружины проводят осевые линии через центры сечений витков (см. рис. 31 и 32).

В связи с тем, что некоторые параметры пружины (шаг, число витков и длина пружины) связаны между собой определенными соотношениями, на чертежах пружин отдельные размеры приводятся как справочные.

Учитывая, что сортамент материала (например, проволока диаметром 6 мм), указанного в основной надписи, вполне определяет форму и размер поперечного сечения витка пружины, на чертежах этот размер не указывается или приводится как справочный (см. рис. 31 и 32).

В отличие от пружин сжатия, у которых в свободном состоянии между витками имеются зазоры (см. рис. 31), пружины растяжения выполняются без зазоров между витками (см. рис. 32), т. е. они в свободном состоянии имеют шаг t, равный диаметру проволоки d.

Рис. 33, б иллюстрирует построение витков пружины растяжения.

Эти витки пружины растяжения (за исключением зацепов) являются рабочими.

Длина пружины растяжения (без зацепов) H₀=d(n+l), где п — число витков пружины. Для пружин с зацепами, представленными на рис. 32, можно подсчитать длину пружины в свободном состоянии между зацепами: H'₀=H₀+2(D—d), где D— наружный диаметр пружины; d — диаметр проволоки.

Радиус изгиба зацепов:

Расстояние между торцом зацепа и ближайшим вит ком пружины можно принимать равным D/3.

На чертежах пружины (за исключением пружин кручения) изображаются только с правой навивкой, направление же навивки указывается в технических требованиях.

В технических требованиях указывается также число рабочих витков n, а для пружин сжатия и полное число витков n₁.

На производственных чертежах некоторые параметры пружин записывают в технические требования в определенной последовательности.

Если к изготовленной пружине предъявляется требование в отношении развиваемых ею усилий, то на производственном чертеже пружины помещают диаграмму испытаний, на которой показывают зависимость нагрузки от деформации (или наоборот).

Длина развернутой пружины определяется:

для пружины сжатия (по рис. 31) выражение под радикалом представляет собой длину витка пружины:

2) для пружины растяжения (по рис. 32):