книги из ГПНТБ / Соловьев А.И. Проектирование механизмов приборов и аппаратов
.pdfП о к а з а т е л и т о ч н о с т и и з м е р е н и й . Погрешности из мерений подразделяют на систематические, случайные и грубые (промахи).
Систематической называется такая погрешность, значение ко торой при повторных измерениях повторяется или закономерно изменяется. Влияние систематических погрешностей можно устра нить, если ликвидировать причины их появления или внести по правку в результат измерений, равный величине погрешности, но взятый с обратным знаком.
Случайной называется погрешность измерения, принимающая:
п р и П О В Т О Р Н Ы Х ' И З М е р е Н И Я Х О Д Н О Й II ТОЙ Ж Є В е Л И Ч И Н Ы В О Д Н И Х Иі
тех же условиях разные значения по величине и знаку. Случай ные погрешности вызываются многочисленными случайными при чинами. Величину и знак возможной случайной погрешности .до< проведения измерения установить нельзя.
Практикой установлено, что случайные погрешности измерений, подчиняются закону нормального распределения, из которого вы текает, что погрешности, одинаковые по "величине, но разные по> знаку, равновероятны.
При достаточно большом числе п измерений Х ] среднее ариф метическое значение х дает наиболее точное значение измеряемой}
величины X. |
|
Среднее арифметическое подсчитывается |
по формуле |
п |
|
п |
п |
При многократных измерениях погрешность измерения от слу чайных ошибок уменьшается -\/~~ р а з
Дисперсией случайной величины называется среднее значение.- квадрата отклонений случайной величины от ее среднего значе ния. Дисперсия обозначается а2 и находится по формуле
2>п
о 2 |
1 = 1 |
(20), |
|
•: - |
|||
|
1 |
Средней квадратичной ошибкой отдельного измерения назы вается величина or, определяемая из формулы
i=i |
: |
(21 > |
|
п — 1
Предельную погрешность среднего арифметического определя ют по формуле
Л х л р = ± |
^ |
(22). |
V |
п |
|
или с учетом предыдущей формулы
V 2 и . — * ) 2
Следовательно, при ответственных измерениях проводят ряд. повторных измерений (5—10 раз). На основе полученных резуль татов подсчитывают среднее арифметическое значение х и сред нюю квадратичную погрешность ст, а потом предельную погреш ность Дх п р среднего арифметического.
После этого действительное значение измеряемой величины X представится так:
X = х ± Д х п р |
(24> |
или
|
|
|
2 Х | |
' |
л |
|
5 > ' - х ) |
|
||
|
X = |
— |
|
± 3 |
f |
|
п / п |
_ |
, |
(25> |
|
|
|
|
|
• |
|
1) |
|
||
|
|
|
|
|
' |
|
п(п |
— |
|
|
где п — число |
измерений; |
|
|
|
|
|
|
|||
х — среднее |
арифметическое |
п измерений. |
|
|
||||||
П р и м е р |
7. |
Для |
определения |
размера |
отверстия |
измерили.' |
||||
его нутромером |
10 раз |
(п=10) |
и получили ряд значений Х | . Опре |
|||||||
делить |
действительное |
значение |
X. |
Все |
расчеты приведены в; |
|||||
табл. |
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 1 |
|
|
Расчетные данные к примеру 7 |
|
|
|
||
Х Ь |
х, мм |
|
X)—X |
мкм |
(х.-х)=, |
|
|
мкм* |
|||||
60,012 |
|
|
|
0 |
|
О |
60,010 |
|
|
— 2 |
|
4 |
|
60,011 |
|
|
— 1 |
|
1 |
|
60,014 |
|
|
+ 2 |
|
4 |
|
60,012 |
|
|
+ |
О |
|
О |
60,013 |
600,12 |
|
1 |
|
1 |
|
60,011 |
60,012 мм. |
— |
1 |
|
1 |
|
10 |
|
|||||
60,012 |
|
|
О |
|
О |
|
60,013 |
|
|
+ |
1 |
|
1 |
60,012 |
|
|
|
О |
|
О |
Примечание. |
Ч ^ |
(х, — х) 2 = 12 |
мкм2. |
|
|
|
1і = 1 |
|
|
|
|
|
V |
( Х ( - Х ) |
! |
|
|
|
1 - 1 |
|
V |
ю - |
1,15 мкм; |
|
|
п - 1 |
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
А х п р = : |
3 J |
3 |
• 0,00115 |
= + 0,0011 мм. |
|
|
VlO |
|
|/~йГ |
|
|
Окончательный ответ:
Х = 60,012 + 0,001 мм.
Выполненный расчет показывает, что истинное значение раз мера отверстия определено с точностью +0,001 мм. Поскольку в расчетах учитывалось значение + 3 а , то погрешность ±0,001 мм определена с вероятностью 0,9973, т. е. только в 0,27% случаев может оказаться, что погрешность будет более 0,001 мм.
Если при многократных измерениях появится погрешность больше 3 а, то такую погрешность считают грубой и результат из мерения с такой погрешностью отбрасывают.
5.Принципы конструирования механизмов промышленной
иэлектрорадионавигационной автоматики
Конструктивное решение того или иного механизма зачастую представляет собою логическое развитие уже известных, анало гичных КОНСТРУКЦИЙ Н а более ВЫСОКОМ СОВреМеННОМ
В практике учебного, а иногда и заводского конструированияможно наблюдать ошибочную тенденцию разработчиков найти: почти готовое конструктивное решение нужного механизма.
Поскольку все .многообразие функционально-различных слож ных механических систем состоит из определенным образом свя занных между собою простейших механизмов, то оказывается воз можным рекомендовать следующий порядок их конструктивного синтеза:
1. Эскизное |
вычерчивание в ортогональном изображении ки |
нематической |
схемы. |
2. Подбор |
по ГОСТу и справочной литературе [27; 29] кон |
структивных решений простейших механизмов, входящих в кине матическую схему разрабатываемого устройства: пары цилиндри ческих, конических или винтовых зубчатых колес; червячные или мальтийские пары; кулисные, кулачковые, дифференциальные ме
ханизмы и т. п. и снятие их на кальку |
(эскизно — от руки). |
|
3. Наложение разномасштабных |
эскизных |
изображений на • |
кальке конструктивных решений простейших |
механизмов, муфт |
и т. п. на их изображения в кинематической схеме разрабатывае мого устройства с последующим креплением клеем и создание та ким образом предварительного макета-аппликации будущей кон струкции.
4. Эскизное выполнение сборочного чертежа проектируемого устройства (в одном масштабе) по предварительному макетуаппликации.
5. Окончательная разработка сборочного чертежа по его эски зу с учетом данных кинематического, силового и прочностного расчетов.
6. Оформление расчетно-пояснительной записки к проекту."
Реализуя описанный метод аппликаций, следует иметь в виду современную тенденцию широкого использования отдельных кон структивных блоков при конструировании механизмов радиоэлек тронной аппаратуры. Блоками являются не только ведущие элек тродвигатели, таходинамо, сельсины, вращающиеся трансформа торы, соединительные муфты, но и шестерни с их валами и под шипниковыми юпорами, шкальные устройства, дифференциальные механизмы [52, рис. 56, л], верньеры [30], ручки настройки, амор тизаторы [59] и т. п.
Подобно широкому использованию микромодульной компонов ки электронных схем в последнее время наметилась тенденция мо дульной компоновки механизмов настройки и управления радио электронных блоков.
Механизмы составляются из простейших кинематических узлов,, выполненных в литых корпусах, геометрически правильной, параллелепипедообразной формы, соединенных между собою в еди ный блок с помощью имеющихся на гранях центрирующих штиф тов и фиксирующих приспособлений.
Оформление сборочного чертежа и всей технической докумен тации, связанной с конструктивной разработкой механизма, ве дется в строгом соответствии с требованиями, изложенными в ЕСКД, ГОСТ 2109—68 (правила выполнения чертежей деталей: сборочных, общих видов, габаритных и монтажных).
6. Государственные общесоюзные стандарты Единой союзной конструкторской документации в проектировании приборов и аппаратов
Характер массового серийного производства и принципы взаи мозаменяемости деталей и узлов в машино-приборо-аппарато- •строенин -обусловливают необходимость широкой стандартизации изделий в государственном масштабе. В связи с этим должны •быть стандартизованы не только виды изделий, их геометрия и технология, но и конструкторско-технологическая документация.
При проектировании механизмов приборов и аппаратов исполь зуется определенный перечень Государственных общесоюзных -стандартов (ГОСТов), предусмотренных Единой союзной кон структорской документацией (табл. 2).
Т а б л и ц а 2
Государственные стандарты Единой союзной конструкторской документации,
используемые |
при проектировании приборов |
и аппаратов |
||
Группа стандартов |
|
|
Содержание |
ГОСТа |
и номер ГОСТа |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1. Основные положения |
|
||
2.001-- 69 |
. Основные |
положения |
|
|
2.101--68 |
Виды |
изделий |
|
|
2.102--68 |
Виды |
и комплектность кд |
|
|
2.103--68 |
Стадии разработки |
|
||
2.104--68 |
Основные |
надписи |
|
|
2.105—68 |
Общие требования к текстовым документам |
|||
2.106--68 |
Текстовые |
документы |
|
|
2.107--68 |
Основные требования к рабочим чертежам |
|||
2.108--68 |
Спецификация |
|
||
2.109--68 |
Правила выполнения чертежей деталей: сбороч |
|||
'2.110--68 |
ных, общих видов, габаритных и монтажных |
|||
Патентный формуляр |
|
|||
2.111--68 |
Нормоконтроль |
|
||
2. Обозначения условные графические |
в схемах |
|||
2.721--68 |
Обозначения общего применения |
|||
2.722--68 |
Машины |
электрические |
|
|
2.723--68 |
Катушки |
индуктивности, дроссели, трансформа |
||
2.724--68 |
торы и магнитные усилители |
|||
Электромагниты |
|
|||
2.725--68 |
Устройства коммутирующие |
|
Группа стандартов |
|
|
|
|
|
Содержание ГОСТа |
|
|||||||
и номер ГОСТа |
|
|
|
|
|
|
||||||||
2.726—68 |
Токосъемники |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2.727—68 |
Разрядники, |
предохранители |
|
|
|
|||||||||
2.728—68 |
Резисторы, |
|
конденсаторы |
|
|
|
|
|||||||
2.729—68 |
Приборы |
электроизмерительные |
|
|
|
|||||||||
2.730—68 |
Приборы |
полупроводниковые |
|
|
|
|||||||||
2.731—68 |
Приборы |
электровакуумные |
|
|
|
|||||||||
2.732—68 |
Источники |
света |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2.733—68 |
Детекторы |
ионизирующих |
излучений |
|
||||||||||
2.734—68 |
Линии сверхвысокой частоты и их элементы |
|||||||||||||
2.735—68 |
Антенны |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.736—68 |
Элементы пьезоэлектрические и магнитострик- |
|||||||||||||
2.737—68 |
ционные линии задержки |
|
|
|
||||||||||
Устройства |
|
связи |
|
аппаратуры |
|
|
||||||||
2.738—68 |
Элементы телефонной |
|
|
|||||||||||
2.739—68 |
Аппараты, коммутаторы и станции телефонные |
|||||||||||||
2.740—68 |
Аппараты и трансляции |
телеграфные |
|
|||||||||||
2.741—68 |
Приборы |
акустические |
|
|
|
|
|
|||||||
2.742—68 |
Источники |
тока |
электрохимические |
|
||||||||||
2.743—68 |
Элементы |
и устройства |
цифровой |
вычислительной' |
||||||||||
2.744—68 |
техники |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Устройства |
|
электрозапальные |
|
|
|
|||||||||
2.745—68 |
Устройства |
|
электротермические |
|
|
|
||||||||
2.746—68 |
Генераторы |
|
и |
усилители |
квантовые |
|
||||||||
2.747—68 |
Размеры |
|
условных |
графических |
обозначений |
|||||||||
2.748—68 |
Электростанции |
и |
подстанции |
|
|
|
||||||||
2.749—68 |
Род тока и напряжения, виды соединения обмо |
|||||||||||||
2.750—68 |
ток, формы |
импульсов |
|
|
|
|
||||||||
Линии |
электрической |
|
связи, |
провода, |
кабели,, |
|||||||||
2.751—68 |
шины и их соединения |
|
|
|
|
|||||||||
2.770—68 |
Элементы |
кинетики |
|
|
|
|
|
|
||||||
2.780—68 |
Элементы гидравлических и пневматических се |
|||||||||||||
2.781—68 |
тей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аппаратура распределительная и регулирующая- |
||||||||||||||
2.782—68 |
гидравлическая |
и |
пневматическая |
|
||||||||||
Насосы и двигатели гидравлические и пневма |
||||||||||||||
2.783—68 |
тические |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Элементы привода и управления общего при |
||||||||||||||
|
менения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
3. Правила выполнения схем |
|
|
|
||||||||||
2.701—68 |
Схемы, |
виды |
и |
типы. Общие требования |
к вы |
|||||||||
полнению |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2.702—68 |
Электрические |
схемы |
|
|
|
|
|
|
||||||
Кинематические |
схемы |
|
|
|
|
|
||||||||
2.703—68 |
|
|
|
|
|
|||||||||
Гидравлические |
и |
пневматические |
схемы |
|
||||||||||
2.704—68 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Требования к чертежам |
|
|
|
|
|||||||||
2.301—68 |
Форматы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.302—68 |
Масштабы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2.303—68 |
Л ЦНИИ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.304—68 |
Шрифты |
|
чертежные |
|
|
|
|
|
|
|||||
2.305—68 |
Изображения-виды, разрезы, сечения |
|
||||||||||||
2.306—68 |
Обознзчрнир |
графических |
материалов и правила |
|||||||||||
|
их нанесения |
на чертежах |
|
|
|
Группа стандартов п номер ГОСТа
2.307--68
2.30S-•68
2.309--68
2.310—-68-
2.311--68
2.312--68
2.313--68
.2.314--68 2.315--68
J2.316—-68
|
Содержание |
ГОСТа |
|
|
Нанесение |
размеров н |
предельных |
отклонений |
|
Указание |
на чертежах |
предельных |
отклонений, |
|
формы |
и расположения |
поверхностен |
Нанесение на чертежах обозначении шерохова
тости поверхностей Нанесение на чертежах обозначений покрытий,
термической и других видов обработки Изображение резьбы Условные изображения и обозначения швов
сварных соединений Условные изображения и обозначения швов не
разъемных соединений Указание на чертежах о маркировании и клей
мении изделий Изображение упрощенные и условные крепеж
ных деталей Правила нанесения на чертежах надписей техни-
ческпх требовании и таблиц
5. Правила выполнения чертежей различных изделий |
|
|||||||||
.2.401--68 |
Пружины |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
±402--68 |
Условные изображения зубчатых колес, реек. |
|||||||||
2.403--68 |
червяков и звездочек цепных передач |
|
||||||||
Цилиндрические |
зубчатые колеса |
|
|
|||||||
'2.404--68 |
Зубчатые |
рейки |
|
|
|
|
|
|
|
|
2.405--68 |
Конические |
зубчатые колеса |
|
|
|
|
||||
.2.406--68 |
Цилиндрические |
|
червяки |
и |
червячные |
колеса |
||||
2.407--68 |
Червяки |
и |
колеса |
червячных |
глобоидных пе |
|||||
•2.408--68 |
редач |
|
приводных |
роликовых и |
втулочных |
|||||
Звездочки |
||||||||||
2.409-- 68 |
цепей |
(шлицевые) |
соединения |
|
|
|||||
Зубчатые |
|
|
||||||||
2.410—68 |
Металлические |
конструкции |
|
|
|
|
||||
2.411--68 |
Трубы и трубопроводы |
|
|
|
|
|
||||
2.412--68 |
Чертежи и схемы оптических изделий |
|
||||||||
•2.413—68 |
Электромонтажные |
чертежи |
изделий |
|
|
|||||
2.414--68 |
Жгуты, кабели |
и провода |
|
|
|
|
||||
2.415--68 |
Изделия |
с |
электрическими |
обмотками |
|
|
||||
2.416--68 |
Условные изображения сердечников магнито- |
|||||||||
2.417--68 |
проводов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Печатные |
платы |
|
|
|
|
|
|
|||
2.419--68 |
Документация при плановом методе произвол- |
|||||||||
|
ства |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Строго выполняя |
заложенные |
в ЕСКД |
требования |
к |
расчетной |
и графической части проекта, конструктор обязан обеспечить над-
.лежащую эстетику его оформления, включая рациональное раз мещение формул в тексте ра'счетно-чгояснительной записки, лако низм и четкость изложения, соблюдение пунктуации и орфогра-
фіш, аккуратность оформления всей технической документации-
и т. п.
Обычно все дополнительные, не оговоренные ЕСКД требования разрабатываются в проектирующей организации и являются обя зательными для проектировщиков.
Конструирование механизмов, составление технической доку ментации к чертежам являются завершающим этапом проектиро вания.
Ниже рассматриваются преимущественно задачи кинематиче ского проектирования в предположении, что вопросы конструиро вания достаточно раскрыты как в учебной, так и в справочной ли тературе по точному приборостроению.
Глава втора я
РЫЧАЖНЫЕ И КУЛАЧКОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ
1. Рычажные механизмы промышленной автоматики
Из всего многообразия рычажных механизмов промышленной йвтоматики наиболее точными являются механизмы-датчики си стем автоматического (активного) контроля размеров >в металло обработке [16].
Приборы-датчики представляют собою тангенсные одинарные (рис. 4, а) пли сдвоенные (рис. 4, б) механизмы, или рычажные дифференциалы [51].
Перемещение Z h штока Н индикатора за счет биения, обуслов ленного эксцентриситетом в начальной стадии обработки при од-
нотангенсном механизме-датчике |
(см. рнс. |
4,а), |
равно |
|||
|
|
ZH = |
2 е |
• i ± i , |
|
(26) |
где |
е — эксцентриситет детали; |
|
|
|||
Ri и R2 —длины |
плеч рычага |
5; |
|
2; |
||
|
а — длина |
постоянного |
плеча рычага |
|||
|
х — переменная |
(«настраиваемая») длина рычага 2. |
||||
При |
сдвоенном тангенсном механизме |
перемещение штока ин |
дикатора в два раза меньше. Это наглядно 'иллюстрируется зако ном изменения перемещений штока Н одно- и двухтангенсного ме ханизмов (рис. 4, г, d).
Таким образом, оба тангенсных датчика не исключают влияния биения детали на шток Н индикатора; последний из них лишь
уменьшает его |
по |
амплитуде в два раза. |
|
|
|
Если теперь |
двухтангенсный механизм |
(см. рис. 4, |
б) |
мыслен |
|
но преобразовать |
в симметричный рычажный дифференциал |
||||
(рис. 4, в), то, |
как |
показало графическое |
исследование |
с |
последу |
ющим моделированием схемы, перемещение Zh штока Н индика тора составит приблизительно Vs от эксцентриситета е. Закон из менения перемещения показан на рис, 4, е.
Рис. 4