1.1Описание конструкции и принцип работы заднего моста
автомобиля ЗИЛ -5301
Рисунок 1 - Дифференциал заднего моста автомобиля ЗИЛ-5103:
1 - крышка в сборе; 2 - картер в сборе; 3 -фланец; -4 -стакан;5,6 - чашка; 7 - грязеотражатель; 8 - удилинитель; 9 - вал-шестерня; 10- шестерня ведомая; 11- кольцо; 12-ось сателлитов; 13 - сателлит; 14 - шестерня полуоси; 15 - полуось; 16- крышка подшипника; 17,20,21,22 - прокладка; 18 - кольцо; 19,29,30,31 - шайба; 23 - гайка; 24,25,26,27,28 - болт; 29,30,32, 33,34,354 - подшипник; 36-манжета; 37 - шплинт; 38-винт установочный[6]
Задний мост автомобиля ЗИЛ-5310 -одноступенчатый гипоидный. Мост состоит из главной передачи, картера моста и ступиц колес вместе с находящимися в них деталями (планетарной передачей, полуосями, подшипниками ). [6]
Главная передача моста представляет собой отдельную сборочную единицу, которая может быть демонтирована с машины без разборки моста. Корпус главной передачи соединен болтами 24 с картером моста 2. Вал-шестерня 9 главной передачи, который приводится во вращение фланцем 3, связанным с выходным валом КПП, через шестерню передает крутящий момент на приводные полуоси 15. Ограничительный болт 25 препятствует осевому биению шестерни 10. К диску шестерни привернута болтами чашка 6, в которой смонтирован дифференциал - механизм, обеспечивающий качение правого и левого ведущих колес автомобиля с различной скоростью (на поворотах или при движении по неровной дороге). [6]
В состав дифференциала входит закрепленная в чашке 6 крестовина 12, на которую насажены четыре сателлита 13, имеющих возможность свободно вращаться на крестовине. Сателлиты 13 находятся в постоянном зацеплении с двумя шестернями 14, жестко закрепленными на концах полуосей 15.[6]
Если автомобиль движется прямолинейно по ровной дороге, ведущие правые и левые колеса проходят равные пути. Сателлиты 13, поворачиваясь с крестовиной 12, относительно своих осей не вращаются, а их зубья как бы заклинивают обе полуосевые шестерни 14 и вращают их с одинаковым числом оборотов.[6]
При повороте, а также при движении по неровной дороге ведущие колеса автомобиля, движущиеся по внутреннему радиусу и испытывающие большее сопротивление дороги начинают вращаться медленнее, чем колеса, движущиеся по внешнему радиусу, испытывающие меньшее сопротивление.
При этом сателлиты, вращаясь вместе с крестовиной, начинают перекатываться по замедлившей свое вращение полуосевой шестерне. В результате сателлиты 13 начинают поворачиваться вокруг своих осей, увеличивая число оборотов второй полуосевой шестерни 14 и колес, движущихся по внешнему радиусу. [6]
Составная чашка 6 базируется в корпусе 2 на конических подшипниках 22. Для регулировки подшипников и зацепления конических шестерен главной передачи в процессе сборки моста служат бронзовые шайбы 19, гайки 23, регулировочные прокладки 17,20,21,22.[6]
Кардан образован вилками полуосей, сдвоенной вилкой и двумя крестовинами, установленными в вилки полуосей на игольчатых подшипниках. От выпадания подшипники 22 удерживаются крышками 16 и болтами 26.[6]
Смазка мостов автомобиля производится маслом, которое заливается через резьбовое отверстие в верхней части картеров и ступиц колес. Масло заливается до уровня контрольных отверстий, расположенных сбоку. [6]
1.2. Служебное назначение детали и ее поверхностей
Рисунок 2 - Стакан подшипников ведущей шестерни
Стакан подшипников ведущей шестерни заднего моста автомобиля ЗИЛ-5301 относится к классу корпусных деталей. Данная деталь состоит из тел вращения, имеет сквозные отверстия различных диаметров. Назначение стакана подшипников состоит в том, чтобы поместить внутри своей полости подшипники и манжеты, а также ведущий вал-шестерню, который опирается на подшипники и хвостовик фланца. Фланец стакана имеет восемь отверстий O8 для крепления к корпусу дифференциала болтами.
Стакан подшипников сопрягается с деталью поз. 7 грязеотражатель. Непосредственно у манжетой стакан подшипников не сопрягается, а через кольцо.[6]
Подшипник своим наружным кольцом сопрягается со стаканом, посадка переходная.
Стакан имеет отверстия для соединения с корпусом посредством болтов. Для того, чтобы не происходило смятия краев отверстий. устанавливаются шайбы .
Между корпусом и стаканом подшипников укладываются прокладки из паронита для герметичности сопряжения.
Отверстия для установки подшипников чуть больше диаметров болтов для зазора, который обеспечит удобство сборки.
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Качественный анализ технологии конструкции
Материал стакана - СЧ-15 - серый чугун.
Таблица 1 - Химический состав в % материала СЧ15
ГОСТ 1412 - 85 [7]
C Si Mn S P
3.5 - 3.7 2 - 2.4 0.5 - 0.8 до 0.15 до 0.2
У детали имеются в наличии удобные технологические базы, обеспечивающие требуемую ориентацию и надежное крепление заготовки на станке при возможности ее обработки с нескольких сторон и свободного подвода инструмента к обрабатываемым поверхностям;
- простота геометрической формы позволяет обрабатывать большинство ее поверхностей с минимального количества установок;
- наружные поверхности детали имеют открытую форму, позволяющую часть поверхностей обрабатывать на проход в направлении подачи;
- в конструкции детали отсутствует наклонное расположение поверхностей;
- условия базирования и простановка размеров рациональны, на большинстве операций конструкторские размеры совпадают с технологическими;
- на большинстве поверхностей обеспечивается свободное врезание и выход режущего инструмента. [2]
Требования, касающиеся точности изготовления
а) размеров;
99Н7+0,035– номинальный размер 99; точность по седьмому квалитету в системе отверстия, посадка переходная (Н), верхнее предельное отклонение +0,035, нижнее предельное отклонение равно нулю, допуск – 0,035мм; [3]
145Н7+0,035– номинальный размер 145; точность по седьмому квалитету в системе отверстия, посадка переходная (Н), верхнее предельное отклонение +0,04, нижнее предельное отклонение равно нулю, допуск – 0,04мм; [3]
160±0,5– номинальный размер 160; точность по одиннадцатому квалитету в системе отверстия, посадка симметричная (js), верхнее предельное отклонение b нижнее предельное отклонение равны, допуск – 1,0мм; [3]
размеры с полем допуска по Н14– это неуказанные предельные отклонения отверстий, h14 – валов, IT14/2 – размеры, имеющие симметричные отклонения.[3]
Технологичность конструкции изделия рас¬сматривается как совокупность свойств изделия, определяющих его приспособ¬ленность к достижению оптимальных затрат при производстве и эксплуатации. Следовательно, конструкция детали должна обеспечивать применение наиболее рациональных и экономичных методов изготовления. Конфигурация детали должна представлять собой сочетание простых геометриче¬ских форм, обеспечивающих надежное базирование заготовки в процессе обра¬ботки и дающих возможность применения высокопроизводительных методов из¬готовления.
Технологичность конструкции детали зависит от рационального выбора мате¬риала. Выбор материала определяют многочисленные факторы: эксплуатацион¬ные требования, способ получения заготовки, обрабатываемость материала на операциях механической обработки, требования экономичности (использование дешевого и недефицитного материала).
Эксплуатационные требования определяют такие свойства материала, как ме¬ханическая прочность, износостойкость, коррозионная стойкость, усталостная прочность, необходимость термообработки.
Свойства серых чугунов весьма многообразны, однако отличительной особенностью таких чугунов является сочетание хороших литейных свойств и высоких прочностных характеристик. К свойствам серого чугуна относятся также:
-хорошая обработка резанием,
-высокая пластичность,
-низкая чувствительность к концентраторам напряжения,
-устойчивость к циклическим нагрузкам.[10]
Литейные свойства серого чугуна, в частности СЧ15:
-высокая жидкотекучесть,
-малая склонность к образованию горячих трещин,
-малая усадка.
Настоящий стандарт распространяется на чугун для отливок, имеющий в структуре графит шаровидной или вермикулярной формы, и устанавливает марки чугуна, определяемые на основе механических свойств.
Серый чугун с шаровидным графитом в отличие от чугуна с пластинчатым графитом вызывает меньшие концентрации напряжений и обладает более высокой прочностью по сравнению с серым чугуном
Чугун обладает высокими литейными свойствами, как правило, хорошо обрабатывается резанием, образуя высококачественную поверхность для узлов трения. Серые чугуны с шаровидным графитом успешно конкурируют со стальным литьем и даже с кованой сталью.
Углерод (С). С увеличением в чугуне содержания углерода увеличиваются ее твердость, прочность и закаливаемость, но понижаются ковкость и теплопроводность.
Кремний (Si) повышает прочность и упругость чугуна, но понижает вязкость. В стали машиностроительных сортов кремния обычно содержится от 0,2 до 0,4%'. Заметного влияния на ковкость кремний не оказывает.[10]
Марганец (Мn). В обычных сортах серых чугунов марганца содержится от 0,2 до 1 %, а в специальных сортах до 14%. Марганец повышает сопротивляемость удару, прочность, уменьшает истирание, понижает вредное влияние серы. С увеличением содержания марганца понижается теплопроводность и свариваемость. Марганец способствует перегреву чугуна и появлению трещин. Чем больше в чугуне марганца, тем медленнее его нужно греть; чтобы избежать перегрева и пережога, необходимо тщательно следить за температурой нагрева и выдержкой при высоких температурах. Правильно нагретые заготовки или слитки хорошо отливаются. [10]
Хром (Сr) повышает твердость, прочность и упругость чугуна, но понижает вязкость и теплопроводность. При ковке литого слитка структура чугуна плохо поддается разрушению. Для получения в отливке мелкозернистой структуры нужна большая проковка при высокой температуре. Высокопрочный чугун при температуре 1150—850° С отливается удовлетворительно, а при низких температурах (ниже 850° С) твердость поверхности его резко возрастает, отчего могут появляться трещины[10]
Таким образом, выбранный материал (СЧ15) для изготовления стакана подшипников отвечает требо¬ваниям технологичности, то есть обеспечивает ее эксплуатационные свойства, по¬зволяет использовать рациональную заготовку в виде отливки, обла¬дает хорошей обрабатываемостью на операциях механической обработки, являет¬ся недорогим и недефицитным материалом.
Форма стакана простая (состоит их простых тел вращения), все поверхности доступны для меха¬нической обработки. Точность размеров, формы и расположения поверхностей, а также требования шероховато¬сти могут быть обеспечены обычными методами обработки. Таким образом, конструкцию стакана следует признать технологичной.[10]
2.2.Выбор способа получения заготовки, описание конструкции и чертежа заготовки
После анализа служебного назначения, условий работы детали, механических и технологических характеристик формируем исходную группу методов получения заготовки. Литые заготовки получают следующими методами:
1. Литье в песчано- глинистые формы
2. Литье в оболочковые формы
3. Литье по выплавляемым моделям[10]
4. Литье в металлические кокили
5. Литье под давлением
6. Центробежное литье[10]
Из этой группы методов исключим те, которые не удовлетворяют следующим условиям:
1. Возможность обработки материала заготовки
2. Тип заготовительного производства не соответствует рассчитанному в проекте на основании исходных данных, т.е. возможность реализации годового объема выпуска
3. Заданная конфигурация детали, ее конструктивные элементы, максимальное приближение формы заготовки и детали и весовая характеристика не могут быть получены выбранным методом.
Таблица 2 - Предварительная стадия выбора заготовки [10]
№ Методы получения заготовки Параметры разрешающей способности
"А" "Б" "В"
1 Литье в песчано- глинистые формы + - -
2 Литье в оболочковые формы + + +
3 Литье по выплавляемым моделям + + +
4 Литье в металлические кокили + + -
5 Литье под давлением - - -
6 Центробежное литье + + -
Табличные данные показывают, что методы №№1,4,5,6 надо исключить. Остаются методы: литье в оболочковые формы и литье по выплавляемым моделям. Оставшиеся методы литья сопоставляем по следующим параметрам: точность обработки IT, шероховатость поверхности Rz, глубина дефектного слоя Т, величина припуска П.
Таблица 3 - Выбор заготовки по параметрам[10]
№ Методы получения заготовки Сопоставляемые параметры методов
IT, кв Rz, мкм Т, мкм П, мм mз, кг
1 Литье в оболочковые формы 13...14 Rz =40
Rа= 0,63 260 0,2...1,25 4,3
2 Литье по выплавляемым моделям 11...13 Rz =60
Rа= 2,5 170 0,7...1,5 4,9
Выбираем метод отливки в оболочковые формы. Основным критерием при выборе метода стала масса заготовки.
Разработка чертежа отливки
1. Толщина стенок отливки
Найдем конструктивный фактор М [10,табл. 2.3.4]
М =
Контсруктивному фактору соответствует толщина стенки
S = 6мм [10,табл. 2.3.1]
2. Толщина ребра жесткости
S = 0,8S = 0,8?6 ?5мм
3. Максимальные формовочные уклоны ? = 300 [10,табл. 2.3.4]
4. Минимальные линейные наружные радиусы R = 1,5S =1,5?6 = 9мм;
внутренние радиусы r= 0,5S = 3мм
5. Величина припуска на механическую обработку: вверх, вниз 2,5...3мм; вбок 2,0...2,6мм [10,табл. 2.3.2]
Отливку подвергаем термообработке до получения твердости НВ209..244. Поверхность "А" термообрабатываем ТВЧ до твердости HRC 35, на глубину h=2...3мм. Предельные отклонения размеров ±IT14. Неуказанные формовочные уклоны 1,50. Литейные радиусы внешние -9мм; внутренние - 3мм. Толщина ребер жесткости 5мм. Конусность отверстий O47 не более 0,09мм. Поверхности отливки чистить от формовочных составов. Необрабатываемые поверхности автонитроэмалью 624-а ГОСТ7462-73.
Рисунок 3 - Отливка
2.3.Составление технологического маршрута изготовления детали, выбор схем базирования
Операция 005. Расточная с ЧПУ
1 Переход. Расточить отверстия: O95 на глубину 29мм и 24мм
O90 на глубину 17мм
O70 на глубину 14мм
проточить фаску
2 Переход. Расточить отверстия: o145 на глубину 36,5мм
o135 на глубину 12мм
o124 на глубину 16мм
проточить скругления
Операции выполняется на расточном станке с ЧПУ мод.2А614ФЗ. Заготовка закрепляется на планшайбе в опорных призмах. Используемый режущий инструмент - расточной резец Т15К6 2145-0557 ГОСТ 20874-75.
Операция 010. Токарная с ЧПУ
Точить поверхность: O160, торец корпуса, торец фланца корпуса, обод фланца O202.
Операция выполняется на токарном станке с ЧПУ мод. 16А25. Заготовка закрепляется в трехкулачковом патроне, центруется в цанговой оправке. Используемый режущий инструмент – резец Т15К6 2103-0711 ГОСТ 20872-80.
Операция 015 Термическая
Обработать ТВЧ место под манжету O95 шириной 29мм на глубину h 0,8...1,2мм
Операция 020 Сверлильная
Сверлить 8 сквозных отверстий O8 на глубину 12мм
Сверлильный вертикальный станок с ЧПУ мод. 2Н125ПФ2. Заготовка крепится в приспособлении. Используемый инструмент –сверло O8 Р6М54 ГОСТ4010-77
Операция 025. Шлифовальная
Шлифуем опорную поверхность под манжету O95 шириной 29мм до шероховатости Ra0,8мкм
Операция выполняется на внутришлифовальном полуавтомате мод.3К125А. Заготовка закрепляется в трехкулачковом патроне
Используемый режущий инструмент –шлифовальный круг 6 50х32х13 63С F40 L7 V35м/с ГОСТ Р52 781-2007.
Операция 030. Контрольная
Выбор схем базирования
Расточная операция 005
На данной операции заготовка устанавливается цилиндрической поверхностью на две опорные призмы, которые лишают ее четырех степеней свободы, и является двойной направляющей базой. Торцевой поверхностью одной из ступеней заготовка упирается в боковую поверхность призмы, что лишает ее еще одной степени свободы, такая база называется опорной.
Токарная операция 010
Заготовка закрепляется в трехкулачковом патроне и центруется в цанговой оправке, заготовка находится в горизонтальном положении. При такой установке ось вала (оправки) и ось центров совпадают, поэтому можно считать, что ось центров будет являться осью стакана, т.е. скрытой базой. В данном случае ось центров лишает четырех степеней свободы и называется двойной направляющей базой.
