• 5 –

лабораторная работа №6 " Изучение конструкции и исследование передаточных механизмов"

Лабораторная работа №6

Изучение конструкции и исследование передаточных механизмов

Цели работы. Изучение широко применяемых в приборостроении механизмов и узлов. Изучение конструктивного оформления узлов при­бора и их компоновки. Исследование характеристик передаточных механизмов. Анализ источников погрешностей.

Описание лабораторной установки.

Лабораторная установка представляет собой композицию нескольких передаточных механизмов, последовательно преобразующих перемещение входного звена в перемещение выходного звена (вращение барабана микрометрического винтового передаточного механизма (ПМ) в прямолинейное перемещение измерительного штока.)

Основой лабораторной установки является узел регулировки положения сферического щупа, применяемый в стандартизованных средствах измерения - горизонтальном длиномере и горизонтальном оптиметре для построения измерительных систем с электронным индикатором контакта для прецизионных (очень точных) измерений установочных колец и калибров-колец. (Допуски на изготовление этих изделий составляют 1….5 мкм, а допускаемая погрешность измерения не превышает 0,5…2 мкм.)

Внешний вид установки представлен на рисунках 1 и 2. На основании 1 установлен узел регулировки положения щупа 2, который включает кронштейн коробчатой формы 6, на котором установлен винтовой механизм 3, двуплечий рычажный механизм 4, узел, обеспечивающий силовое замыкание в цепи винтовой ПМ – рычажный ПМ (5). Справа установлен узел измерительного штока 9 с плоским контактным наконечником. Арретирование штока проводится рычажком 10. В узле измерительного штока установлена измерительная головка - индикатор часового типа ИЧ10, по которому отсчитываются перемещения сферического наконечника щупа.

Установочные («грубые») настройки узла регулировки осуществляются посредством перестановки кронштейна 6 механизма относительно базирующего элемента 7 в прямоугольных направляющих для прямолинейных поступательных перемещений. Фиксация положения выполняется при помощи стопорного винта.

Рычажный ПМ представляет собой систему двух рычагов жестко соединенных между собой под прямым углом. Щуп со сферическим наконечником установлен на втором рычаге во втулке из диэлектрического материала, что обеспечивает разрыв е электрической цепи между щупом и остальными элементами узла. (Электрическое соединение щупа с измерительной системой с электронным индикатором контакта осуществляется по отдельному кабелю, который виден на установке со стороны рычажного механизма). Поворот рычагов в рычажном ПМ производится вокруг шарнира 8, выполненного на плоской одиночной пружине. Конструкция такой направляющей вращательного движения с упругим элементом показана на рисунке 6 .

Узел измерительного штока рис. 4 и рис. 5 представляет собой механическую систему, включающую цилиндрическую направляющую поступательного перемещения штока, рычажный механизм арретирования (10), узел крепления измерительной головки со стопорным винтом 11, направляющую прямолинейного перемещения, построенную по схеме «ласточкин хвост» 12. При настройке положения узла штока в измерительной системе его перемещения осуществляют с помощью винтового механизма с микровинтом 13. Стопорение узла выполняется фиксатором 14, который представляет собой также винтовой механизм, обеспечивающий плотное прижатие, а следовательно и неподвижность плоскостей направляющей 12.

Обратите внимание на конструкцию направляющей 12. Эта направляющая не имеет геометрического замыкания («неполный ласточкин хвост»), поджатие плоскостей подвижной и неподвижной частей направляющей в процессе настройки положения обеспечивается здесь двумя пружинами растяжения, расположенными в нижней части узла штока под специальными гайками-пружинодержателями 15. Сравните схему и конструкцию этой направляющей с прямоугольной направляющей, применяемой для установочных перемещений узла щупа с электронным контактом (детали 6 и 7).

С точки зрения структуры передаточных механизмов как преобразователей измерительных сигналов узел измерительного штока не является преобразователем (передаточное отношение этого устройства равно 1), а служит для передачи движения от измерительного наконечника штока к измерительному наконечнику измерительной головки. Главное назначение этого узла – повышение жесткости измерительного наконечника, способности воспринимать без деформации боковые и не осесимметричные нагрузки, установка и закрепление ИГ и арретирование наконечника, создание нормированного измерительного усилия. Вместе с тем любой дополнительный ПМ является потенциальным источником погрешности преобразования измерительной информации. Поэтому технологические погрешности при изготовлении деталей этого узла, трение в кинематических парах могут приводить к возникновению погрешности средства измерения. В отчетах по лабораторной работе следует дать ответ на вопрос:

• Как влияет трение, зазор и непрямолинейность траектории движения в направляющей прямолинейного перемещения штока на погрешность измерительной системы?

Винтовой передаточный механизм (3) предназначен для создания управляемого (измеряемого) перемещения толкателя первого рычага рычажного ПМ. Винтовой ПМ построен по традиционной схеме микрометрического винтового механизма, диапазон измеряемых перемещений для данной системы составляет  3 мм, цена деления отсчетного устройства на барабане 0,01 мм, цена деления основной шкалы на стебле микрометрического ПМ 1 мм. Вспомогательная шкала также имеет интервал и цену деления 1 мм, но сдвинута относительно основной шкалы на половину деления и служит для отсчитывания перемещений с учетом того, что для перемещения микровинта на 1 мм его необходимо повернуть на два полных оборота (шаг резьбы винта Р _винта = 0,5мм). Продольная риска на стебле, разделяющая основную (нижнюю) и вспомогательную (верхнюю) шкалы, является указателем, по которому отсчитываются показания со шкалы на барабане микровинта. На рисунке 7 показан вид отсчетного устройства винтового ПМ, настроенного на среднее положение диапазона перемещений.

Принципиальная схема установки.

Принципиальная кинематическая схема установки представлена на рис. 10. На схеме даны только условные обозначения кинематических элементов и звеньев механизмов. В отчете необходимо изобразить принципиальную схему и самостоятельно дать наименование изображенным кинематическим элементам и кинематическим парам, силовым и упругим элементам. Для выполнения этого пункта задания изучите конструкцию и описание установки.

Структурная схема установки.

Структурная схема установки должна отображать последовательность преобразования входного воздействия (поворот микровинта) в выходной сигнал (отсчет перемещения по измерительной головке). На структурной схеме изобразить функциональные блоки (передаточные механизмы), дать их наименование, обозначить для каждого блока входные и выходные сигналы и указать их вид (вращение/прямолинейное перемещение). Написать выражение для функции преобразования каждого блока, написать выражение для чувствительности ПМ и теоретической нелинейности функций преобразования.

Написать выражение для суммарной функции преобразования механизмов экспериментальной установки. Написать выражение для суммарной чувствительности передаточных механизмов.

Указания.

1. Измерительную головку ИЧ10 рассматривать как единый механизм с чувствительностью К_ИЧ10 = 157.

2. Двойной рычажный механизм содержит рычажный механизм синусного типа (плоский торец стержня микровинта - первый рычаг L1) и рычажный механизм тангенсного типа (второй рычаг L2 – плоский наконечник измерительного штока). Номинальная чувствительность двуплечего ПМ равно отношению длин плеч рычагов L1/L2, входное и выходное перемещение – линейное перемещение толкателей.

3. Функция преобразования и выражение для чувствительности винтового ПМ подробно рассматривались в лекциях.