Показатели качества

Различают три группы показателей качества конструкций соединений: эксплутационные(точность, надежность, износостойкость и др.),конструктивные(габаритные размеры, компактность и др.) итехнологические. Конкретное их сочетание и уровень значимости каждого зависят от постановки задачи, требований и ограничений, диктуемых техническим заданием.

Функциональная точность соединения – это погрешность расположения рабочего элемента соединения (РЭС) относительно базового элемента соединения (БЭС) см. рис. 2.1, а. Роль РЭС в неподвижных соединениях играет всегда рабочий элемент присоединяемой детали, а подвижных – подвижный элемент кинематической пары.

Погрешность расположения РЭС в общем случае выражается следующей суммой:

,

где - погрешности конструктивных параметров (размеров, например) соединяемых деталей, координирующих положение РЭС относительно БЭС;- погрешности контактирующих поверхностей, зависящие от микро и макроформы;- погрешности деформаций от силового замыкания.

На практике оценка точности соединения производится по погрешностям конструктивных параметров.

17. Принцип силового замыкания

Силовое замыкание соединений следует осуществлять так, чтобы линия действия замыкающей силы проходила через зону (площадку) контакта сопрягаемых поверхностей. Тогда сила и возникающая реакция не образуют изгибающего момента, действующего на присоединяемую и базовые детали.

Примерами выполнения этого принципа могут служить рассмотренное крепление зеркала (см. рис. 2.20, б), а также известный способ крепления тонкой линзы, опирающейся на три выступа оправы с помощью резьбового и упругого кольца, имеющего три выступа, которые расположены против выступов оправы (рис. 2.22), посредством направляющей шпонки (винта) 1.

Когда соединение передает усилие (кронштейны, зубчатые и фрикционные пары, муфты и т.п.) или требуется распределение сил (разгрузка зеркал, опор вращения и т.п.), следует руководствоваться принципами передачи сил (прямого и короткого пути, согласованных деформаций, компенсации силы, определенного распределения сил), изложенными в работе [3].

Например, на рис. 2.23 а, б, в показаны схемы минимизации деформации детали 1 под действием силы F (например, массы) при установке ее на несколько точек опоры [3]. На рис. 2.24 изображена конструкция разгрузки зеркала телескопа, позволяющая минимизировать деформации зеркала, благодаря равномерному распределению его массы на 18 опор.

Рис.2.22. Пример крепления тонкой линзы по трем выступам упругого кольца

Рис.2.23. Схема силового замыкания

12. Классификация свойств в контактных парах

Материальные связи, с помощью которых ограничиваются лишние степени свободы деталей в соединениях, представляют собой контактные пары, т.е. пары сопрягаемых поверхностей этих деталей. Возможные виды элементарных контактных пар приведены в табл.2 рис 5.(см. также [21]).

Из таблицы следует, что эти пары подразделяются на шесть групп в зависимости от сочетаний форм сопрягаемых поверхностей и на пять классов по числу отнимаемых парой степеней свободы: 1-й класс (Р₁) означает, что пара ограничивает одну степень свободы; 2-й класс (Р₂) – две степени свободы и т.д.

Все виды пар класса Р₁ имеют контакт по точке, а пары класса Р₂ – по линиям; в дальнейшем будем называть их высшими контактными парами. Эти пары используются для образования высших кинематических пар, но иногда их применяют и в неподвижных базирующих соединениях так называемого кинематического и полукинематического типов (14, 28). Низших элементарных пар с Р₃ контактом по поверхности существует мало, это пары 13, 18, 22, 28, а, хотя в реальных конструкциях приборов они играют доминирующую роль. Кроме элементарных пар, образованных лишь двумя поверхностями, в таблицу включены условно элементарные, но весьма распространенные пары: высшие № 9 и 23 и низшие № 28,б и 30.

Пары класса Р₁ могут ограничивать только одно смещение по направлению общей нормали к точке контакта; для ограничения одного поворота необходима пара класса Р₂ с контактом по прямой линии (№ 10 и 11). Конкретные степени свободы, ограничиваемые каждой парой, указаны внизу каждой клетки таблицы.

Важным свойством элементарных контактных пар является их взаимная эквивалентность, которая выражается в том, что пары высших классов могут быть заменены парами низших классов. Например, любая пара класса с Р₂ контактом по линии, может быть заменена двумя точечными парами класса Р₁; пара класса Р₃ (например, №18) – либо сочетанием пары класса Р₂ с контактом по прямой линии и пары класса Р₁ , либо тремя точечными парами класса Р₁ и т.д. Это свойство эквивалентности широко используется при разработке схем базирования деталей и сложных систем.

Из таблицы также следует также, что одиночными элементарными парами нельзя ограничить большое число степеней свободы, поэтому реальное конструирование соединений основано на комбинировании элементарных пар в различных сочетаниях. Эти сочетания не стандартизированы, и поэтому на практике встречается весьма большое разнообразие.

Таблица 2.