Соединения деталей

Глава 2. Соединения деталей

Соединение двух или нескольких деталей через непосредственный механический контакт их поверхностей представляет элементарную сборочную единицу, в которой осуществляется взаимодействие деталей в соответствии с их функциональным назначением. Соединяемые детали образуют контактную пару.

Обращаем внимание читателя на то, что слово “соединение” не означает процесс надевания одной детали на другую, а означает – состояние.

Различают соединения неподвижные, служащие для образования несущих систем узлов и устройств прибора, и подвижные, представляющие собой конструктивную реализацию кинематических пар подвижных систем прибора. Чтобы сопряжение контактной пары не нарушалось в процессе работы, оно подвергается замыканию: силой, формой, креплением.

2.1. Характеристика соединений деталей

Характеризующие признаки, по которым различают конструкции соединений, следующие: степень относительной подвижности деталей; вид контакта в сопряжении контактной пары; способ замыкания сопряжения.

Неподвижные соединения всегда являются базирующими. В их образовании участвуют базовый элемент присоединяемой детали и рабочий элемент базовой (несущей) детали (структурная формула БЭ₁+РЭ₂). Контактирующие поверхности преимущественно плоскости и цилиндры, реже сферы; специальные поверхности для этих целей применять не следует. Влияние на функциональную точность прибора, узла неподвижные соединения оказывают через неточности базирования, т.е. неточности расположения РЭ₁ относительно БЭ₂ см. рис. 2.1, а (подробнее см. п.  принципы конструир. с…).

Неподвижные соединения наиболее многочисленны в общей конструкции прибора, поэтому главным образом они определяют объем сборочных работ.

Рекомендуемые материалы

Относительная неподвижность соединяемых деталей достигается скреплением с помощью крепежных средств, примеры неподвижных соединений приведены на рис. 2.1.

Подвижные соединения (кинематические пары) бывают базирующими и рабочими, первые служат для поддержания подвижных элементов кинематических пар и направления их движения (направляющие вращательного и поступательного движения), а вторые – для преобразования и передачи движения; в образовании первых участвует базовый элемент присоединяемой подвижной детали и рабочий элемент базовой несущей детали (структурная схема БЭ₂+РЭ₁), в образовании вторых участвуют только рабочие элементы соединяемых деталей (структурная схема РЭ₂+РЭ₁). Примеры подвижных соединений приведены на рис. 2.2 - 2.3. Укажите самостоятельно РЭ и БЭ там, где они не указаны.

Назначение замыкания сопряжения состоит в ограничении смещений присоединяемой детали относительно базовой по ограничиваемому направлению; замыкание обеспечивает существование соединения. Схематичное изображение трех способов замыкания – силой, поверхностью (формой) и креплением, - применяемых на практике, приведено на рис. 2.4.; примеры конструкции см. рис. 2.1 - 2.3.

Рис. 2.1. Неподвижные соединения деталей: а – зубчатое колесо с валиком; б – кронштейн с плоской поверхностью базовой детали; в – объектив с оправой; г – зеркало с оправой.

Рис. 2.2. Подвижные соединения для вращательного движения -  опоры: а – цилиндрическая; б – центровая; в – сферическая; г – шарикоподшипниковая.

Рис. 2.3. Подвижные соединения для поступательного движения: а – призматические V-образные с замыканием силой; б – призматические с замыканием формой (типа “ласточкина хвоста”); в – цилиндрические с замыканием силой; г – цилиндрические с замыканием формой; д – шариковые с силой; е – шариковые с формой; ж – цилиндрические направляющие с замыканием формой.

Замыкание силой (силовое замыкание) встречается в основном в двух вариантах: когда замыкающая сила создается искусственно с помощью пружин и когда этой силой является сила тяжести присоединяемой детали (рис. 2.3, a, b, d). Замыкание силой означает, что соединение существует, пока действует замыкающая сила. При использовании силы тяжести ориентирование конструкции в пространстве не произвольное. Необходимая замыкающая сила в случае применения пружин определяется по динамическому режиму работы прибора с учетом массы присоединяемой детали.

Достоинствами силового замыкания являются: нечувствительность к колебаниям температуры среды и отсутствие зазоров; недостатки – ухудшение силового режима работы и усложнение конструкции соединения.

Рис. 2.4. Способы замыканий соединений деталей: а – силой; б – формой; в – креплением.

Замыкание формой (рис. 2.1, а, в; 2.2; 2.3, б, г) для подвижных соединений называют также кинематическим замыканием, замыкающая поверхность либо принадлежит одной из соединяемых деталей, либо создается дополнительной деталью. Положение замыкающей поверхности определяется расчетом и регламентируется допуском или регулируется при сборке. Достоинство этого способа – в его надежности при любых условиях эксплуатации. Существенным недостатком для подвижных соединений является неизбежность зазора.

Замыкание креплением (рис. 2.1, б, в) применяется только для неподвижных соединений.

Замыкание формой – наиболее широко применяемый и универсальный способ.

2.2. Показатели качества

Различают три группы показателей качества конструкций соединений: эксплутационные (точность, надежность, износостойкость и др.), конструктивные (габаритные размеры, компактность и др.) и технологические. Конкретное их сочетание и уровень значимости каждого зависят от постановки задачи, требований и ограничений, диктуемых техническим заданием. Здесь мы рассмотрим лишь важнейшие из показателей, прямо или косвенно связанных с функциональной точностью соединений.

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.

2.3. Задачи конструирования соединений

Выше отмечалось, что целенаправленным соединением деталей в соответствии с чертежом обеспечивается определенность их взаимного ориентирования и возможность выполнения конструкцией ее функционального назначения. Очевидно, что достижение определенности взаимного ориентирования деталей есть одна из задач конструирования соединений.

Уточним, что следует понимать под данным термином. С этой целью обратимся к наиболее общей постановке вопроса об ориентировании материальных тел в пространстве. Оно, как известно, определяется шестью степенями свободы, которые представляют собой три возможных смещения тела вдоль трех осей прямоугольной системы координат, соединенной с телом, и три возможных поворота вокруг этих осей. Таким образом, абсолютно свободное тело имело бы шесть степеней свободы, реальные же тела всегда имеют ограниченное их число. Детали конструкций машин и приборов либо не имеют ни одной степени свободы (относительно корпусной детали), либо имеют одну степень свободы и очень редко – более одной; первые являются неподвижными деталями конструкций, вторые представляют подвижные элементы кинематических пар.

После введения деталей в соединение какие-то из шести степеней свободы будут ограничены, поэтому при конструировании соединений следует наперед знать, во-первых, сколько степеней свободы нужно ограничить, и, во-вторых, сколько их может ограничить та или иная конструкция. Ограничиваемые степени свободы называют лишними. В теории базирования ограничиваемые степени свободы называют «лишенные степени свободы». Таким образом, основная задача конструирования соединений деталей в обобщенном виде состоит в разработке конструкций материальных связей, накладываемых на соединяемые детали, с целью лишения необходимого числа степеней свободы деталей. Решение этой основной задачи связано с решением следующих частных задач: определением необходимого и достаточного числа накладываемых на детали связей; выбором предпочтительных форм связей; оптимизацией конструкций связей, ограничивающих смещения и повороты. Из дальнейшего будет видно, что оптимизация этих частных решений подчинена определенным общим принципам конструирования соединений.

2.4. Классификация и свойства контактных пар

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 разнообрази

Таблица 2.

Классификация элементарных контактных пар

Рис. 5 Классификация элементарных контактных пар

2.5. Основы базирования деталей

Выше указывалось, что основную массу соединений составляют соединения базирующие: неподвижные в несущих системах и подвижные в базирующих кинематических парах. Рассмотрим методы и принципы базирования деталей, выполняемого при конструировании соединений.

Базированием называют придание материальным телам определенного и строго фиксированного положения в пространстве (ГОСТ 21495-76). Применительно к конструированию соединений деталей под базированием будем понимать придание определенного заданного чертежом положения присоединяемой детали относительно детали базовой.

Модель процесса конструирования базирующих соединений следующая:

формулируется задача, которую нужно решить (например, требуется осуществить вращательное или поступательное движение или разработать неподвижную несущую систему и т.п.);

определяется тип базируемой детали (призма, цилиндр и т.д.);

выявляются виды и число лишних степеней свободы базируемой детали;

устанавливаются ограничения (по исходным данным, условиям компоновки конструкции в целом и т.д.);

выбираются схема базирования и  виды контактных пар.

Рис. 2.6. Исходные схемы базирования призматических тел со связями: а – Р₃, Р₂ и Р₁, б – Р₃ и Р₁, в - Р₁.

Схема базирования показывает сочетание контактных пар и их взаимное расположение, необходимые для ограничения лишних степеней свободы у детали данного типа. Составление конкретных схем базирования основано на выборе оптимального сочетания элементарных контактных пар в соответствии с числом ограничиваемых степеней свободы [21]. Условиями оптимизации являются показатели качества, указанные в п. 2.2. Существуют исходные (обобщенные) схемы базирования для типовых форм базируемых тел; рассмотрим эти схемы.

На рис. 2.6 изображены обобщенные схемы базирования призматического тела, составленные с учетом свойства эквивалентности контактных пар [21]. Из рисунка видно, что для призматического тела возможно принудительное ограничение всех шести степеней свободы несколькими способами. Так, нетрудно придать ему поступательное движение, убрав, например, контактную пару, препятствующую смещению по оси Oy, но невозможно осуществить неограниченное вращательное движение. Выбор конкретного варианта схемы зависит от силового и динамического режимов работы соединения; наиболее употребительны схемы на рис. 2.6, а, б, наивысшую геометрическую определенность обеспечивает схема на рис. 2.6, в.

Рис. 2.7. Исходные схемы базирования цилиндрических тел со связями: а – Р₄ и Р₁; б – Р₄ и Р₁; в – Р₄  и Р₁.

На рис. 2.7 приведены три исходные схемы базирования тела цилиндрической формы с тремя видами контакта (по поверхности, линиям и точкам), эквивалентные по числу отнимаемых степеней свободы (из них наиболее употребительны первые две). Из рисунка видно, что у цилиндра можно принудительно ограничить лишь пять степеней свободы. С помощью элементарных контактных пар нельзя устранить поворот цилиндра вокруг его оси. Для этого используют шпонку или силовую связь. Этим объясняется преимущественное применение цилиндрических тел для осуществления вращательного движения.

Рис. 2.8. Исходные схемы базирования тел шаровой формы: а – с одной связью Р₃; б – по конической поверхности (связь Р₃ ); в – по кромке цилиндрического отверстия (связь Р₃ ); г – по призматической канавке (связь Р₂ ).

На рис. 2.8 приведены схемы базирования тела шаровой формы также с тремя эквивалентными видами контакта: по поверхности, кольцевой линии и трем точкам. У шара можно отнять с помощью элементарных контактных пар только три степени свободы (смещения); для ограничения трех других степеней свободы (поворотов) необходимы дополнительные конструктивные средства. Отмеченное свойство тел шаровой формы обусловило широкое их применение в устройствах юстировки и настройки, когда требуется самоустановка (или регулировка) по трем угловым координатам.

Разработка конкретных схем базирования с учетом заданных форм деталей и чисел отнимаемых степеней свободы производится на основе обобщенных схем. При выборе определенного сочетания конкретных пар всегда широко используется свойство их эквивалентности (п. 2.5).

2.6. Геометрическая неопределенность контактных пар

При конструктивной реализации конкретных схем базирования встречаются ограничения, которые принуждают учитывать отклонения от исходных схем базирования и допускать ряд условностей в определении классов конкретных пар. Рассмотрим ограничения, связанные с геометрической неопределенностью типовых контактных пар.

Реальные контуры и размеры площадок контакта в сопряжениях контактных пар отличаются от номинальных контуров и размеров вследствие погрешностей формы сопрягаемых поверхностей деталей. Контакт по точке в действительности из-за погрешностей микроформы (шероховатости) сопрягаемых поверхностей представляют собой малого размера l_n пятно неопределенной конфигурации, а контакт по линии имеет некоторую ширину и, вследствие погрешностей макроформы и волнистости, имеет разрывы по длине и обращается в ряд вытянутых пятен неопределенной длины; контакт поверхностей распадается на пятна, форма, размеры и положение которых неопределенны (рис. 2.9). Представление о контакте в реальных сопряжениях можно получить при контроле качества контакта с помощью красящих паст.

Рис. 2.9. Геометрическая неопределенность контакта реальных поверхностей при контакте; а – по точке; б – по линии; в – по плоскости.

Таким образом, все виды контакта имеют геометрическую неопределенность в сопряжении контактной пары, наибольшую для контакта поверхностей и наименьшую для контакта по точкам. Эта неопределенность снижает несущую способность сопряжения, а также точность соединения. Если, например, длина ползуна в направляющих (рис. 2.10) определена из условия ограничения поворотов его при движении вокруг оси Oy по формуле , где  - погрешность, вызывающая поворот ползуна;  - его длина, то вследствие неопределенности положения пятен контакта действительная ошибка положения ползуна  будет в  раз превышать расчетную.

Очевидно, для несущей способности всегда будет более опасной неопределенность размеров пятен, а для точности – неопределенность их положения. Таким образом, наиболее благоприятным для точности соединений является контакт по точкам и наименее благоприятным – контакт по поверхностям. С этим связано представление о методах конструирования: кинематическом – с контактом по точкам, полукинематическом – с контактом по линиям, машиностроительном – с контактом по поверхностям [14, 28]. Предпочтительны для точного приборостроения первых два метода, однако использование их на практике ограничивается лишь малонагруженными соединениями лабораторных приборов при отсутствии динамического режима; более широко в точном приборостроении применяются контактные пары с контактом по поверхностям.

Рис. 2.10. Геометрическая неопределенность контакта в цилиндрических направляющих.

Размеры естественно образуемых пятен зависят от качества сопрягаемых поверхностей. Таким образом, ослабление вредного влияния геометрической неопределенности контактных пар связано с ужесточением требований (и с повышением стоимости соответственно) к качеству поверхностей по всем показателям.

Для повышения геометрической неопределенности положения пятен контакта применяется “управление” их положением с помощью системы выборок (рис. 2.11) на сопрягаемых поверхностях деталей. Размеры выступов l_n делают равными размерам пятен контакта, чтобы в пределах выступа не было разрыва контактирующих поверхностей; эти размеры в то же время должны соответствовать силовому режиму прибора и обеспечивать требуемую несущую способность сопряжения [6, 30]. Вопрос о том, где именно следует делать выборки – на базовой или базируемой детали, - решается на основе общих соображений технологичности изготовления деталей.

Рис. 2.11. Повышение геометрической определенности контакта с помощью конструктивных выборок: а – во вращательной цилиндрической паре; б – в цилиндрических направляющих.

2.7. Преобразование классов контактных пар

Основным видом ограничений, встречающихся при реализации исходных схем базирования, являются допущения в определении классов контактных пар, связанные с технологическими погрешностями размеров, форм и положений сопрягаемых поверхностей реальных контактных пар. Рассмотрим допущения, принимаемые в связи с использованием выборок на сопрягаемых поверхностях контактных пар (п. 2.6).

Выборка на цилиндрической оси (рис. 2.11, а), очевидно, не изменяет класс контактной пары (Р₄), а две образовавшиеся кольцевые поверхности естественно теперь считать парами класса Р₂, подобные паре N 8, а не N 22 в  рис 5. Это дает нам право рассматривать независимые опоры валика (рис. 2.12, а), как связи класса Р₂, если они расположены далеко друг от друга ().

Аналогично действие выборок в ползуне (рис. 2.11, б), где каждый из образовавшихся выступов, несмотря на конечную длину, можно считать слева парой класса Р₂, а справа – парой класса Р₁; вместе же все три выступа образуют сочетание из двух пар класса Р₂ и одной пары класса Р₁, что и требуется для ограничения пяти лишних степеней свободы ползуна.

На том же основании при базировании валика на узкой стенке (рис. 2.12, б) радиальную кольцевую опору следует рассматривать как пару класса Р₂ и для достаточной определенности базирования (ограничения еще трех лишних степеней свободы валика) увеличивает диаметр буртика (в этом случае его называют фланцем), опорная плоскость которого образует пару класса Р₃. При  повороты валика вокруг осей y и z , будут ограничиваться фланцем, а не цилиндрическим пояском. Применение буртиков для ограничения осевых смещений валиков является типовым и наиболее распространенным решением данной задачи.

Рис. 2.12. Базирование валиков: а – по цилиндру (связь Р₄) и буртику (связь Р₁); б – по цилиндрическому пояску (связь Р₂) и фланцу (связь Р₃).

Рассмотрим допущения, встречающиеся при базировании деталей призматической формы; наиболее характерно для них базирование по плоскостям. Оптимальной по геометрической определенности и несущей способности для призматических тел является схема базирования по рис. 2.13, в, у которой точечные связи заменены выступами, образующими регламентированные пятна контакта, как показано на рис. 2.13, а (базируемая деталь изображена условно штрихами в виде призмы).

Наибольшим приближением к оптимальной схеме могут служить конструкции призматических направляющих поступательного движения, приведены на рис. 2.13, б, в, у которых высота ползуна  мала по сравнению с шириной . На опорной плоскости ползуна делают обычно продольную выборку (в целях повышения геометрической определенности пары), создающую по бокам две плоскости; вместе с опорной плоскостью они выполняют функцию связи класса Р₃. Одно из допущений при определении класса состоит в том, что эти полости не рассматривают как независимые связи класса Р₃ в соответствии с рис. 5; другое допущение относится к боковой грани ползуна, ограничивающей поперечные его смещения: ее  считают связью класса Р₂, хотя по рис. 5 она, как плоскость, относится к классу Р₃. Объясняется это тем, что ввиду малой ее ширины по сравнению с шириной ползуна () она не может дублировать опорную плоскость в ограничении поворотов ползуна вокруг оси x.

Аналогичные допущения принимаются в отношении призматических V-образных направляющих (рис. 2.13, г), где боковые грани призмы считают связями класса Р₂ (вместо Р₃ по табл. 2.5) ввиду малой их ширины по сравнению с шириной направляющих . Призму в целом обычно рассматривают как связь класса Р₄, а призму вместе с узкой площадкой – связью класса Р₅.

               

Рис. 2.13. Базирование деталей призматической формы: а – замена точечных связей Р₁ площадками выступов на сопрягаемых поверхностях; б – г – типы призматических направляющих поступательного движения.

При базировании призматических тел в неподвижных соединениях оптимальную схему по рис. 2.13, а применяют весьма редко из-за сложности ее конструктивной реализации и нетехнологичности при изготовлении и сборке. На практике используют упрощенные схемы базирования. Рассмотрим два примера базирования неподвижного кронштейна 2 на плоской поверхности некоторой базовой детали 1 (рис. 2.14). В соответствии с исходной схемой (рис. 2.6, б) оставляют нижнюю опорную плоскость, представляющую связь класса Р₃, остальные же три степени свободы ограничивают цилиндрическими штифтами. На опорной плоскости базируемой детали делают выборку в целях повышения геометрической определенности ее контакта, но обе образовавшиеся площадки рассматривают совместно как связь класса Р₃ (первое допущение). Роль штифтов различна: один из них выполняет функцию связи класса Р₂, второй – функцию связи класса Р₁ (второе допущение). Остановимся на этих допущениях более подробно. Принятие как первого, так и второго допущений основано на предположении о совместной обработке и малых размерах базирующих элементов, а также отсутствии смещений одного элемента относительно другого, что возможно только в случае зависимой обработки отверстий под штифты в обеих деталях.

Отметим еще одно широко распространенное допущение в отношении использования конических штифтов для ограничения степеней свободы тел вращения (шкал, зубчатых колес, кулачков и т.д.), базируемых на валиках при замыкании соединений формой (рис. 2.1, а). Штифт выполняет функции класса Р₂, ограничивая смещение вдоль валика и поворот вокруг оси, хотя по рис. 5 он представляет собой связь класса Р₅. Противоречия с этим рисунком в данном случае не возникает только потому, что обработка отверстий под штифт выполняется одновременно в обеих деталях – валике и базируемой детали и никакого базирования не происходит!!!

Рис. 2.14. Неподвижное базирование кронштейна на плоскости.

Таким образом, ввиду неизбежности технологических погрешностей размеров, форм и положений базирующих элементов, соединяемых деталей действительные схемы базирования могут отличаться от исходных (теоретических) схем, приведенных в п. 2.6. Поводом к отступлениям от них служит стремление к упрощению конструкции и к ее технологичности.

2.8. Геометрическая неопределенность базирования

Базирование является геометрически неопределенным (или недостаточным), когда выбранные схема базирование и сочетание контактных пар для ее реализации не обеспечивают однозначное (принудительное) ограничение лишних степеней свободы базируемых деталей. Характерным признаком такого базирования является необходимость выполнения комплекса регулировок положения базируемой детали и применение дополнительных средств для фиксации этого положения (рис. 2.14 и 2.1, а).

Для конструирования соединений характерно противоречие между технологичностью конструкций базируемых деталей и технологичностью сборки соединений. Возникает задача, чему отдать предпочтение. Не существует способа получения однозначных решений подобных задач, каждая из них требует анализа. Критериями выбора являются требования к точности базирования и соответствие технологичности заданному типу производства.

Известно, что производственный уровень точности для сборки с регулировками выше, чем для изготовления деталей, поэтому, если точность базирования такова, что при сборке без регулировок требуется технический уровень точности для изготовления базирующих элементов деталей, то следует конструировать соединения с регулировками; в противном случае их необходимо избегать (допустимы лишь для грубых согласований).

Сборочные процессы малопроизводительны, так как с трудом поддаются механизации и автоматизации и выполняются преимущественно вручную. Поэтому объем специальных регулировок при сборке должен быть тем меньше, чем выше тип производства. Особенно важно, чтобы мал был объем так называемых избыточных регулировок, не требующихся по условиям точности, а выполняемых лишь из-за недостаточного исходного базирования. Рассмотрим примеры.

Рис. 2.15. Варианты конструкции призматических направляющих.

Люди также интересуются этой лекцией: 1 Введение.

На рис. 2.15 приведены конструкции призматических направляющих поступательного движения с различной определенностью исходного базирования. Конструкция (рис. 2.15, а) с наименьшей определенностью характерна для мелкосерийного и штучного производства и недопустима для серийного и особенно крупносерийного, так как содержит значительный объем избыточных и специальных регулировок. Конструкция (рис. 2.15, б) предназначена для серийного производства при требованиях к зазору на техническом уровне точности. При менее жестких требованиях и при крупносерийном производстве во всех случаях должна применяться конструкция на рис. 2.15, в. Данный пример можно считать характерным для иллюстрaции связи степени определенности исходного базирования с требованиями к точности и технологичности в зависимости от типа и, с фиксацией призмы тремя ограничительными планками (хотя достаточно двух) см. рис. 2.17.производства.

Рис. 2.16. Усложненные способы базирования: а – тел вращения; б – стоек и кронштейнов на плоскости.

Известны конструкции соединений, ставшие типовыми, у которых, несмотря на наличие избыточных регулировок, предпочтение отдается технологичности конструкций деталей. Примерами могут служить базирование со штифтовкой тел вращения на валиках (рис. 2.1, а) и различных кронштейнов и стоек на плоскости (рис. 2.14), применяемое в приборах при любом типе производства. Объясняется это тем, что в подобного рода случаях другие возможные варианты базирования существенно сложнее конструктивно или технологически (рис. 2.16).

Для элементов оптических систем, ввиду высоких требований к точности их согласования, характерно широкое применение недостаточного исходного базирования, допускающего юстировки в виде весьма малых смещений элементов с последующей фиксацией достигнутого положения; подобные регулировки нельзя считать избыточными, так как без них не может быть обеспечена требуемая функциональная точность системы. Примером может служить приведенное на рис. 2.17, б базирование на плоскости прямоугольной отражательной призмы, где юстировки производятся по степеням свободы x, y