36. Метрология и технические измерения. Средства измерений. Основные виды физических измерений. Методы и средства измерений линейных и угловых размеров.

Метрология – наука, изучающая общепринятые основы измерений,  методы и средства измерений, единицы физических величин, методы точности измерений, принципы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений.

Измерение – процесс сравнения какой-либо величины с помощью специальных технических средств с однородной величиной, условно принятой за единицу.

Средство измерений – устройство, предназначенное для проведения измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики: мера (средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера); измерительные приборы (средство измерения, предназначенное для получения сигнала измерительной информации в доступной форме); измерительные системы; установки, комплексы.

Виды измерений:

а) Прямые – искомое значение измеряемой величины находят из опытных данных с помощью ср-в измерения.

б) Косвенные – применяют, когда искомую величину невозможно измерить непосредственно.

в) Абсолютные – основаны на прямых измерениях одной или нескольких физических величин.

г) Относительные. Многократные, однократные, контактные, бесконтактные.

Методы измерений: А) Непосредственный метод; Б) Методы сравнения с мерой (дифференциальный, нулевой, замещения и совпадений).

Средства для измерения линейных угловых величин:

1. Механические штриховые инструменты с линейным нониусом (штангенинструменты, универсальные угломеры), микрометрические инструменты (глубиномеры, микрометры гладкие).

34. Размерные цепи сборочных узлов. Метод полной и неполной (вероятностный метод) взаимозаменяемости.

Метод полной взаимозаменяемости – это метод, при котором требуется точность замыкающего звена размерной цепи, которое получается при любом сочетании размеров составляющих звеньев. При этом предполагают что в размерной цепи одновременно могут оказаться все звенья с предельными значениями, но при этом рассматриваются 2 неблагоприятных варианта. Преимущество этого метода – простота и экономичность сборки; упрощение организации по точности сборочных процессов; возможность широкого оперирования заводов; упрощение системы изготовления запасных частей; Недостатки: допуски составляющих звеньев получаются меньшими, чем при всех остальных методах.

Метод неполной взаимозаменяемости – метод, при котором требуемая точность замыкающего звена получается не при любых сочетаниях, а при ранее обусловленной части сочетаний размеров составляющих звеньев. Метод исходит из предположения, что сочетание действительных размеров составляющих звеньев носит случайный характер и вероятность того, что все звенья с самыми неблагоприятными сочетаниями окажутся в одном изделии, весьма мала. Преимущества: экономичность, возможность широкого оперирования заводов, простота сборки, упрощение организации по точности сборочных процессов, изготовление деталей за счет расширенных полей допусков. Недостатки: возможны дополнительные затраты на замену или подгонку деталей.

Метод пригонки – метод, при котором требуемая точность замыкающего звена достигается изменением размера компенсирующего звена путем снятия слоя металла. Суть метода состоит в том, что допуски на составляющие звенья назначаются по экономически приемлимым квалитетам.

Преимущества: экономически целесообразные допуски на составляющие звенья.

Недостатки: значительное удорожание сборки и удлинение ее сроков; усложнение планирования производства.

35. Размерные цепи сборочных узлов. Метод групповой взаимозаменяемости (селективная сборка) и метод регулирования.

Метод групповой взаимозаменяемости. Детали соединяются при сборке без пригонки и регулировки, расчет значений допуска размера составляющего звена увеличивается в несколько раз до экономически целесообразного производственного допуска. После изготовления детали рассортировываются по действительным размерам на ряд групп.

Преимущества: возможность достижения высокой точности замыкающего звена при экономически целесообразных производственных допусках. Недостатки: увеличение незавершенного производства; дополнительные затраты на проверку и сортировку деталей; усложнение в снабжении запасных деталей;

Метод регулирования. Требуемая точность исходного звена достигается при сборке за счет изменения размера компенсирующего звена без снятия стружки. Изменение размера в сборке обеспечивается или специальными конструкциями с помощью непрерывных или периодических перемещений деталей по резьбе, клиньям, коническим поверхностям или подбором сменных деталей типа прокладок, колей, втулок.

Преимущества: на составляющие звенья назначаются экономически целесообразные допуски; возможность регулировки размера замыкающего звена не только при сборке, но и в эксплуатации; возможность обеспечения автоматичности регулирования точности.

Недостатки: возможное усложнение конструкции изделия; увеличение количества деталей в размерной цепи; усложнение сборки из-за необходимости регулировки и измерений; сложность фиксации компенсационных звеньев после регулировки.

Основная — это размерная цепь, замыкающим звеном которой служит размер, найденный при решении основной задачи.

Производная — это размерная цепь, замыкающее звено которой представляет собой одно из составляющих звеньев основной размерной цепи.

Линейная — размерная цепь, звеньями которой служат линейные размеры.

Плоская — это размерная цепь, звенья которой расположены в одной или нескольких параллельных плоскостях.

Пространственная — это размерная цепь, звенья которой расположены в непараллельных плоскостях.

Решение размерной цепи заключается в обеспечении точности замыкающего звена, т.е. необходимо так нормировать точность составляющих звеньев и замыкающего звена, чтобы объекты, которые образуют размерную цепь в виде элементов отдельной детали или деталей узла или другой сборочной единицы, выполняли свое служебное и функциональное назначение.

Принципы построения:

1) Цепь должна быть замкнутой

2) Размер любого звена сборочной цепи должен относиться к элементам одной и той же детали. Исключением является замыкающее звено

3) Цепь должна быть проведена наикротчайшим образом.

Прямая задача – по заданным номинальному размеру и допуску (отклонениям) исходного звена определить номинальные размеры, допуски и предельные отклонения всех составляющих звеньев размерной цепи. Такая задача относится к проектному расчету размерной цепи.

Обратная задача – по номинальным размерам, допускам и предельным отклонениям составляющих звеньев определить номинальный размер, допуск и предельные отклонения замыкающего звена. Такая задача относится к поверочному расчету размерной цепи.

33. Размерные цепи. Основные термины и определения. Прямая и обратная задачи. Виды размерных цепей. Принципы построения размерных цепей.

Размеры деталей в узлах взаимосвязаны и взаимозависимы. Изменение размера одной детали сказывается на положении других, входящих в узел или механизм. Взаимосвязь и взаимозависимость размеров деталей условно называются размерными связями, образующими размерные цепи.

Размерная цепь — это совокупность размеров, необходимых для решения поставленной задачи и образующих замкнутый контур.

К основным признакам размерной цепи относятся: замкнутость размерной цепи; взаимосвязь и взаимозависимость размеров; соблюдение принципа кратчайшей цепи. Принцип заключается в том, что размерная цепь должна быть составлена из возможно меньшего числа размеров.

Звено размерной цепи — это один из размеров, образующих размерную цепь.

Звенья делятся на составляющие и замыкающие.

Замыкающее звено служит исходным при постановке задачи или получается последним в результате ее решения.

Составляющее звено — функционально связано с замыкающим звеном.

Обозначается прописной буквой русского или строчной буквой греческого алфавита с индексом, соответствующим его порядковому номеру, например А1, А2, А3, А4 или α1, α2, α3 α4. Замыкающему звену присваивается индекс ∆, например А_∆ или α_∆.

Все составляющие звенья цепи в зависимости от их влияния на замыкающее звено рассматриваются как увеличивающие или как уменьшающие.

Увеличивающее звено — это составляющее звено размерной цепи, с увеличением которого замыкающее звено увеличивается.

Уменьшающее звено — составляющее звено размерной цепи, с увеличением которого замыкающее звено уменьшается.

Различают следующие виды размерных цепей: основная, производная, линейная, плоская, пространственная.

32. Методы и средства контроля зубчатых передач.

Существуют поэлементные и комплексные показатели точности зубчатых колес.

К поэлементным относятся: смещение исходного контура, толщина зуба, длина общей нормали, окружные и основные шаги, радиальное биение, погрешность профиля. К комплексным показателям относятся: кинематическая погрешность и измерительное межосевое расстояние. Комплексные показатели характеризуют точность зубчатых колес и передач в условиях более близких к эксплуатационным, чем поэлементные показатели. Для прямого контроля бокового зазора могут быть использованы: непосредственное измерение зазора щупом; измерение величины свободного поворота одного из колес.

Дополнительное смещение Н исходного контура в тело колеса измеряют зубомерами смещения (тангенциальными зубомерами).

Толщину зуба по постоянной хорде s_c измеряют ходовыми зубомерами, контактирующими своими кромками с разноименными поверхностями зуба.

Длину общей нормали W и ее среднее значение W_m измеряют зубомерными, зубомерными рычажными микрометрами и приборами для измерения длины обшей нормали (нормалемерами).

Зубомерные и зубомерные рычажные микрометры устроены так же, как и обычные приборы этого типа и отличаются только наличием плоскопараллельных наконечников.

Погрешность шага измеряют шагомером для окружного шага.

Контроль кинематической точности и плавности работы. С помощью нормалемеров можно контролировать соблюдение допуска F_vw на колебание длины обшей нормали, т. е. на разность крайних ее значений W_max - W_min на колеса, а с помощью межцентромеров можно контролировать соблюдение допуска F"_i , на колебание измерительного межосевого расстояния.

31. Система допусков и посадок зубчатых и червячных передач. Виды сопряжений. Выбор вида сопряжения. Условное обозначение точности передачи.

Для модуля 0.1≤m<1.0 мм установлены пять видов сопряжения: D, E, F, G, Н и пять видов допуска на боковой зазор: d, e, f, g, h. Для передач с модулем m≥1.0 мм шесть видов сопряжений: А, В, С, D, Е, Н и восемь видов допуска на боковой зазор: х, у, z, а, b, с, d, h. Обозначения даны в порядке убывания величины бокового зазора и допуска на него.

Стандартами на допуски зубчатых передач установлена система условных обозначений точности и требований к боковому зазору зубчатых передач.

Передача или пара со степенью точности 7 по всем трем нормам с видом сопряжения зубчатых колес С:

7-С ГОСТ 1758-81

Передача или пара со степенью точности 8 по нормам кинематической точности, со степенью 7 по нормам плавности, со степенью 6 по нормам контакта зубьев, с видом сопряжения В:

8-7-6-Ва ГОСТ 1758-81.

30. Система допусков и посадок зубчатых и червячных передач. Нормы кинематической точности, плавности, контакта зубьев в передаче, боковой зазор.

Основным показателем качества зубчатых колес является их точность. Точность изготовления зубчатых колес и зубчатых передач определяет их кинематические и геометрические эксплуатационные показатели, динамические характеристики, потери на трение, долговечность работы и прочностные показатели.

Основными показателями точности зубчатых передач являются: кинематическая точность; плавность работы; контакт зубьев; боковой зазор.

По нормам кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев зубчатые передачи разделяются на 12 степеней точности. Для степеней точности 1 и 2 допуски и посадки и предельные отклонения не регламентируются.

1. Нормы кинематической точности регламентируют полную погрешность передаточного отношения — наибольшую погрешность угла поворота для зубчатого колеса — в пределах его оборота, для передачи за полный цикл изменений относительного положения зубчатых колес пары.

2.Нормы плавности работы регламентируют циклические погрешности передаточного отношения — составляющие полной погрешности угла поворота зубчатого колеса, многократно повторяющимися за один оборот колеса.

3. Нормы контакта зубьев определяют точность (полноту) прилегания рабочих поверхностей зубьев сопряженных колес в передаче. Это существенно для тяжело нагруженных тихоходных зубчатых передач.

4. Нормы бокового зазора регламентируют величину гарантированного (наименьшего) бокового зазора между нерабочими (при данном направлении вращения) поверхностями зубьев передачи и возможные пределы колебания величины бокового зазора.

Пневматические измерительные приборы нашли широкое применение для контроля линейных размеров. Они обладают высокой точностью, позволяют производить дистанционные измерения в относительно труднодоступных местах, имеют низкую чувствительность к вибрациям. Пневматические бесконтактные измерения дают возможность контролировать легкодеформируемые детали, детали с малыми величинами микронеровностей.

37. Метрология и технические измерения. Штриховые, концевые и угловые меры, штангенинструменты, микрометры, рычажно-механические, пневматические, гидравлические инструменты для технических измерений.

Плоскопараллельные концевые меры длины - основные средства обеспечения единства мер в машинах и приборостроениях. Применяются для градуирования измеряемых приборов и инструментов, а также для проведения точных измерений и разметочных работ.

Меры длины штриховые: брусковые, ленточные рулетки, линейки измерительные металлические, складные металлические метры, объект-микрометры, стеклянные штриховые линейки и шкалы.

Штангенинструменты применяют для измерения линейных размеров наружных и внутренних поверхностей, а также глубин. Три типа: ШЦ-1 - двусторонние с глубиномером; ШЦ-II - двусторонние; ШЦ-III - односторонние. Состоят из: две измерительные губки, одна из которых связана с направляющей штангой, имеющей основную шкалу, а другая - с подвижной рамкой, несущей нониус. Принцип действия нониуса основан на совмещении штрихов основной шкалы и шкалы нониуса.

Микрометрические инструменты предназначены для абсолютных измерений наружных и внутренних размеров, высот выступов, глубин отверстий, пазов и т.д. К ним относятся гладкие микрометры, микрометры со вставками, микрометрические глубиномеры, микрометрические нутромеры.

Принцип действия основан на использовании винтовой пары (винт-гайка) для преобразования вращающегося движения микрометрического винта в поступательное.

Средства измерения и контроля с механическим преобразованием основаны на преобразовании малых перемещений измерительного стержня в большие перемещения указателя (стрелки шкалы). В зависимости от типа механизма они делятся на: зубчато-механические, зубчатые, рычажно-зубчатые, пружинные, пружинно-оптические.