Моделирование точности угловой размерной цепи фланцевых соединений кратко

Обновлено: 02.07.2024

Машины, механизмы и создаваемые человеком сооружения образованы множеством соединений деталей, которые образуют узлы, агрегаты и прочие элементы конструкций. Каждая деталь имеет свои линейные, угловые и диаметральные размеры, которые, как нам уже известно, не могут соответствовать идеалу, называемому номинальным размером – всегда присутствуют погрешности размеров, обусловленные несовершенством технологий производства, средств измерений и другими факторами.

По этой причине каждая сопрягаемая деталь механизма имеет по замыслу конструкторов определенные отклонения от номинала и допуски на те или иные размеры, формы и т. п.
А когда все эти детали в механизме или машине образуют взаимосвязанную цепочку, допуски размеров каждого составляющего звена этой цепи оказывают влияние на размеры и допуски размеров всех остальных звеньев.
Поэтому обеспечение правильной работы всей машины или какого-либо элемента ее конструкции может быть достигнуто рациональным подбором предельных отклонений каждой детали.

Для определения оптимального соотношения предельных взаимосвязанных размеров одной или нескольких деталей, входящих в этот сборочный узел, проводят размерный анализ, предварительно построив размерные цепи.

Если в такую совокупность входят размеры одной детали, то такую цепь называют подетальной размерной цепью (рис. 2), а если участвуют размеры нескольких деталей, то сборочной размерной цепью (рис. 3).
Для анализа размерной цепи необходимым условием является замкнутость размерного контура, т. е. цепь должна замкнуться.

Виды размерных цепей

По взаимному расположению размеров и их характеру размерные цепи делятся на линейные, угловые, плоские и пространственные.

Линейными называют размерные цепи, звеньями которых являются линейные размеры. Соответственно, угловыми называют размерные цепи, звеньями которых являются угловые размеры.

Если все звенья цепи лежат в одной или в нескольких параллельных плоскостях, такую цепь называют плоской , а если звенья цепи не параллельны одно другому и лежат в непараллельных плоскостях, то такую цепь называют пространственной .

По назначению размерные цепи подразделяют на следующие виды:

конструкторские – обеспечивают точность изделия на этапе его проектирования;
технологические – выражают связь размеров обрабатываемой детали с технологическим процессом;
измерительные – решают задачу измерения определенных звеньев, характеризующих точность изделия.

Звенья размерных цепей

Исходным называют звено, к которому предъявляются основные требования – точность в соответствии с техническими условиями, от которого зависит работоспособность узла. При сборке исходное звено, как правило, получается последним, поэтому оно также называется замыкающим .

Составляющие звенья обозначаются на схемах или чертежах прописными буквами русского алфавита ( А , Б , В и т. д.) или строчными буквами греческого алфавита (кроме букв α , β , ω , ξ , λ ) с соответствующим порядковым номером 1, 2, 3, …. m . При этом замыкающее звено обозначается соответствующей буквой с индексом Δ (например, А_Δ ).

Размерную цепь удобно представлять в виде замкнутого векторного контура, в котором векторы направлены либо по часовой стрелке, либо против нее (рис. 5).
Звенья цепи, по отношению к замыкающему звену, могут быть увеличивающими и уменьшающими . Увеличение размеров увеличивающих звеньшев приводит к увеличению и замыкающего звена при неизменном исходном звене.
И наоборот - увеличение размеров уменьшающих звеньев приводит к уменьшению размеров замыкающего звена.

На схемах уменьшающие звенья имеют направления, одинаковые с направлением замыкающего звена (←), а увеличивающие – противоположное (→).

Анализ размерных цепей

Анализ размерных цепей и их расчет проводят с целью:

определения числовой взаимосвязи размеров, обеспечивающих эксплуатационные требования и экономически целесообразную точность выполнения этих размеров;
экономически выгодного вида взаимозаменяемости (полной или неполной);
допусков размеров и рационального порядка их простановки на чертежах.

Задачи размерного анализа делятся на два вида:

Методы расчета размерных цепей

Существует несколько методов решения прямой и обратной задачи в условиях полной и неполной взаимозаменяемости. Наиболее распространены следующие методы:

расчет на максимум – минимум (обеспечивает полную взаимозаменяемость);
теоретико-вероятностный (обеспечивает полную или частичную взаимозаменяемость);
групповой взаимозаменяемости;
равных допусков;
регулирования;
пригонки и др.

Рассмотрим некоторые из них на примере расчета размерной цепи подшипникового узла (рис. 4).

Метод расчета на максимум – минимум (обратная задача)

Расчет осуществляется в следующем порядке.

1 . Составляется схема размерной цепи, определяется m – общее число звеньев цепи (рис. 5).

2 . Определяется характер звеньев: A_Δ – замыкающее звено; А₁ – увеличивающее звено; А₂ ; А₃ ; А₄ – уменьшающие звенья. При этом n – число увеличивающих звеньев; p – число уменьшающих звеньев; m - общее число звеньев, включая замыкающее.
Тогда n + p = m - 1 .

3 . Составляется уравнение номинальных размеров для частного случая:

в общем случае это уравнение будет иметь вид: А_Δ = ∑ А_i ув - ∑ A_i ум .

4 . Определяется допуск замыкающего звена, для чего составляется уравнение допусков:

а предельные размеры замыкающего звена равны:
А_Δmax = ∑ А_i ув max - ∑ A_i ум min ;
А_Δmin = ∑ А_i ув min - ∑ A_i ум max .

Поскольку разность между предельными размерами звеньев есть их допуск, можно записать:
ТА_Δ = ∑ ТА_i ув - ∑ ТA_i ум , (1)
а так как сумма увеличивающих и уменьшающих звеньев равна n + p = m - 1 , то
ТА_Δ = ∑ТА_i ,
т. е. допуск замыкающего или исходного звена равен сумме допусков составляющих звеньев.

5 . Находятся предельные размеры замыкающего звена, т. е. определяются его верхнее и нижнее отклонение:
ESА_Δ = ∑ ESА_i ув - ∑ ESA_i ум ;
EIА_Δ = ∑ EIА_i ув - ∑ EIA_i ум .

6 . По предельным отклонениям определяются предельные размеры замыкающего или исходного звена:
А_Δmax = А_Δ + ESA_Δ ;
А_Δmin = А_Δ + EIA_Δ .

Поскольку расчеты показали, что допуск замыкающего звена равен сумме допусков всех составляющих звеньев (формула 1), необходимо стремиться, чтобы число звеньев в цепи было минимальным, тогда минимальной будет и погрешность.

При решении прямой задачи размерного анализа можно воспользоваться методом равных допусков, основанный на предположении, что допуски всех составляющих звеньев равны, или методом одинаковой точности (метод допусков одного квалитета точности).

В условиях массового и крупносерийного производства расчет размерных цепей изложенными выше методами часто не дает экономически выгодного результата. Поэтому в этих видах производства целесообразно использовать теоретико-вероятностные методы расчета, которые основаны на суммировании средних размеров, определенных с учетом случайных погрешностей. При этом замыкающее звено размерной цепи принимается за случайную величину, являющуюся суммой независимых случайных переменных размеров составляющих звеньев.

Знания дисциплины важны специалистам разных профилей, но прежде всего ими должны овладеть работники производственной сферы, которые могут использовать возможности и преимущества метрологии, стандартизации и сертификации в качестве составляющих конкурентоспособности продукции.

Вложенные файлы: 1 файл

Дистанц по метрологии.doc

в электрических цепях - пассивные элементы (сопротивление, емкость, индуктивность), активные элементы (источники тока и напряжения);

в механических комплексах — пассивные элементы (сопротивление, масса, упругость элементов комплексов с поступательным и вращательным движениями), активные элементы (источники силы и скорости).

Идя по пути обобщения в использовании аналогии, принимают методологию электрических цепей. Отсюда возникли электромеханические, электрогидравлические и другие аналогии. Особенно обращает на себя внимание аналогия анализа информационных комплексов с механическими и электрическими свойствами.

. Моделирование размерных цепей

Размерные цепи отражают объективные размерные связи в конструкции машины, в технологических процессах изготовления ее деталей и сборки, при измерении.

Основные положения, термины и определения. Размерной цепью называется совокупность размеров, непосредственно участвующих в решении поставленной задачи и образующих замкнутый контур.

Замкнутость размерного контура — необходимое условие для анализа и синтеза размерной цепи. Размерные цепи для детали и сборочной единицы показаны на рис. 2.10, а, б. Один из размеров, образующих размерную цепь, называется звеном размерной цепи. Оно обозначается прописной буквой русского или строчной буквой греческого алфавита с индексом. На схеме размерных цепей звенья условно обозначаются:

линейные размеры—двусторонней стрелкой ( рис. 2..2, а-1);

параллельность — односторонней стрелкой с направлением острия к базе ( рис 2. 2, а-2) ;

перпендикулярность — односторонней стрелкой с направлением острия к базе (рис 2..2, а-3 ).

Графическое изображение размерной цепи называют схемой размерной цепи.

3вёно размерных цепей бывает замыкающим и составляющие. Замыкающее звено - звено размерной цепи, являющееся исходным при постановке задачи или получающееся последним в результате ее решения. Составляющее звено - звено размерной цепи, функционально связанное с замыкающим звеном. По характеру воздействия на замыкающее звено составляющие звенья векторные и делятся на увеличивающее и уменьшающее звенья. Увеличивающее звено - составляющее звено размерной цепи, с увеличением которого замыкающее звено увеличивается. Уменьшающее звено - составляющее звено размерной цепи. с увеличением которого замыкающее звено уменьшается. Составляющее звено размерной цепи, изменением значения которого достигается требуемая точность замыкающего звена, является компенсирующим звеном.

Звено, одновременно принадлежащее нескольким размерным цепям, становится общим в связанных цепях.

Линейная размерная цепь - размерная цепь, звеньями которой являются линейные размеры.

Угловая размерная цепь - размерная цепь, звеньями которой являются угловые размеры

Параллельно связанные размерные цепи - размерные цепи, имеющие одно или несколько общих звеньев.

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

Пространственная размерная цепь- звенья которой расположены в не параллельных плоскостях.

Моделирование точности угловой размерной цепи фланцевых соединений.

При сборке составные части изделия часто соединяются между собой с помощью круглых фланцевых соединений. Отверстия располагаются по окружности, причем взаимное их расположение координируется одновременно угловыми размерами, проставленными на чертеже цепочкой или лесенкой в радиальном направлении и межосевом расстоянии..

Моделирование электронных цепей

Моделирование электронных цепей осуществляется с использованием математических методов, как путем расчета (вычисления) или графическим методом. Наиболее эффективными считаются методы моделирования, использующие вычислительную технику.

Целью применения моделирования электронных схем, устройств может являться:

-разработка правильной или наиболее эффективной схемы;

-получение заданных (необходимых) характеристик;

-определение надежности работы схемы или ее отдельных элементов и т.д.

При моделировании может определяться функция цепи с учетом характеристик элементов этой цепи, для сложных цепей обычно используются методы оптимального расчета и такие методы как: - максимума и минимума (определение функции цепи определяется для наихудшего случая); теоретико-вероятностный метод ( в этом случае частные отклонения рассматриваются как случайные переменные и допускается определенная вероятность риска , т.е. отбраковка); и разные машинные методы в соответствии с разработанной программой.

Раздел 3 СИСТЕМА СТАНДАРТИЗАЦИИ В ОТРАСЛИ

Тема 3.1 Г.С.С. и научно - технический прогресс

Задача стандартизации в управлении качеством

Стандартизация и научно-технический прогресс взаимосвязаны: в стандартах концентрированно выражается уровень развития науки и техники и в то же время от уровня требования стандартов в значительной степени зависит дальнейшее развитие научно - технического прогресса.

Главной задачей стандартизации является создание прогрессивной системы нормативной документации, и ее применение при разработке, производстве и эксплуатации продукции.

Требования, устанавливаемые в государственных стандартах, направлены на выпуск самой современной высококачественной продукции, соответствующей мировому уровню по всем потребительским показателям: надежности и точности, материала и энергоемкости, трудоемкости, требованиям эргономики и технической эстетики. Необходимое условие решения задачи стандартизации - решительный переход к созданию принципиально новых нормативных документов - государственных стандартов с перспективными требованиями и дифференцированными сроками введения их в действие.

Фактор стандартизации в функции управляющих процессов.

С 1970 г. введена в действие (с последующей корректировкой) Государственная система стандартизации (ТСС). Она представляет собой комплекс взаимоувязанных правил и положений, определяющих цели и задачи стандартизации, структуру органов и служб стандартизации, их права и обязанности, организацию и методику проведения работ по стандартизации во всех отраслях экономики, порядок разработки, оформления, согласования, утверждения, издания, внедрения стандартов, а также контроля за их внедрением и соблюдением.

Конечным результатом стандартизации являются внедрение и выпуск продукции в строгом соответствии с требованиями стандартов. В целях укрепления технологической и производственной дисциплины соблюдают меры правового и экономического воздействия на предприятия и организации, нарушающие требования стандартов и технических условий при изготовлении и реализации продукции, а также метрологических правил. Государственный надзор за стандартами и средствами измерения охватывает все стадии жизненного цикла продукции - от проектирования до хранения и эксплуатации.

Наряду с аттестацией, сертификацией и другими регуляторами механизма управления техническим уровнем и качеством продукции создается система государственных испытаний с целью предотвращения попадания к потребителю технически несовершенных, конструктивно и технологически неотработанных изделий, а также систематического контроля за стабильностью качества выпускаемой продукции.

Интеграция управления качеством на базе стандартизации.

Особая роль стандартизации в обеспечении качества изделии на современном этапе заключается в усилении органической связи стандартов с качеством по объединению усилий предприятий независимо от их ведомственной принадлежности, по целенаправленному воздействию на качество на всех стадиях жизненного цикла изделий и уровнях управления. В этих условиях в методологии стандартизации как процесса управления особое значение приобретают:

системный анализ в решении проблем стандартизации;

оптимизация требования стандартов

разработка рядов предпочтительных чисел и параметрических, и их оптимизация;

унификация и агрегатированне;

комплексная и опережающая стандартизация;

стандартизация основных норм взаимозаменяемости;

комплексные системы общетехнических стандартов.

Стандартизация своими методами и возможностями позволяет практически осуществлять обеспечение качества изделий.

Тема 3.2 Методы стандартизации как процесс управления

Системный анализ в решении проблем стандартизации. Системный анализ можно рассматривать как некоторый процесс, в результате которого путем последовательного приближения решаются задачи управления.

Системный анализ применяется для исследования систем, представляющих собой взаимоувязанное множество объектов стандартизации и требующих предварительного определения целей, задач и направлении действия.

Основными принципами системного анализа являются:

направленность на выявление целей системы;

определение и исследование всех существенных взаимосвязей как внутри системы, так и между системной и внешней средой, а также выбор частных решений с учетом их влияния на систему в целом;

поиск вариантов решения и выбор наилучшего из них;

нахождение оптимальных решений на основе сравнения эффекта и затрат;

изучение динамического характера процессов, протекающих в системах их функционирования и развития;

учет случайно действующих факторов.

Системный анализ имеет следующий перечень типовых стандартных элементов: цели. пути достижения поставленных целей, определение требуемых ресурсов и их распределение модель и критерий.

Ряды предпочтительных чисел и параметрические.

Ряды предпочтительных чисел. Стандартизуемые показатели промышленных объектов обычно имеют числовое выражение и образуют в определенных диапазонах последовательность чисел. В результате стандартизации всю совокупность показателей представляют в виде математических рядов, что способствует сокращению номенклатуры типоразмеров, выбору рациональных режимов работы машин, экономии ресурсов.

В соответствии с рекомендациями ИСО установлены следующие четыре основных десятичных ряда предпочтительных чисел

1,6 ;1,25; 1,12 ; 1, 06 .

Параметрические ряды. Стандарты данного вида направлены на сокращение до целесообразного минимума конкретных типов, видов и моделей изделий. Параметрические ряды строятся по основным параметрам. При их выборе следует руководствоваться следующими принципами:

-номенклатура основных параметров должна быть минимальна;

-параметры, включаемые в номенклатуру основных, должны быть стабильными, т.е. оставаться неизменными при конструктивных модификациях и техническом усовершенствовании;

-основные параметры не должны зависеть от часто изменяемых факторов.

Систематизация и классификация – как предшественники унификации. Унификации могут предшествовать систематизация и классификация объектов. Систематизация предметов, явлений или понятий преследует цель расположить их в определенном порядке и последовательности, образующей четкую систему, удобную для использования. Наиболее простой формой систематизации является алфавитная система расположения объектов.

Разновидностью систематизации является классификация. Она преследует цель расположить предметы, явления или понятия по классам, подклассам и рядам в зависимости от их общих признаков, т.е. создать системы соподчиненных объектов. Методы кодирования регистрационный. классификационный , последовательный (с иерархической классификацией), параллельный (с фасетной классификацией).

Унификация. Для рационального сокращения номенклатуры изготавливаемых изделий проводят их унификацию и разрабатывают стандарты на параметрические ряды изделий, что повышает серийность, способствует специализации производства и улучшению качества.

Унификация - это научно-технический метод отбора и регламентации оптимальной и сокращенной номенклатуры объектов одинакового функционального назначения

При унификации устанавливается минимальное, но достаточное число видов, типов и типоразмеров, обладающих высокими показателями качества. Различают следующие виды унификации:

Внутриразмерная- это унификация всех модификаций определенного изделия с базовой моделью или между собой внутри одного типоразмера.

Межразмерная унификация - это унификация базовых моделей или их модификаций (между разными размерами параметрического ряда изделий, но внутри одного типа).

Межтиповая унификация—это унификация изделий, относящихся к различным параметрическим рядам и различным типам, например в один межтиповой ряд могут быть унифицированы продольно-фрезерные, продольно-строгальные, продольно-шлифовальные станки на основе стандартной ширины обрабатываемых заготовок, установленных по ряд иу 10 (800. 1000. 1250 и 1600 мм). Это позволяет применять для всех указанных станках 45% унифицированных узлов (стойки, станины, поперечины и др.).

Пожалуйста, помогите найти ответ на вопрос в контрольной работе!

Деление окружности на равные части. Разметка по чертежу. Пример. Требуется разделить на 13 равных частей окружность, радиус которой равен 200 мм.
По таблице число, соответствующее 13 делениям, составляет 0,4786. Умножая 0,4786 на 200 мм, получаем: 0,4786X200 = 95,72 мм.
Откладывая циркулем полученное расстояние на размечаемой окружности, разделим ее на 13 равных частей.

В Компас-е (3D) моделируется с бешеной точностью. "Разбить кривую на N-равных частей". И измеряется в чем хочется.

– о функциональных структурах стандартной промышленной продукции, классифицированной по физическим процессам, с выделением функциональных свойств (метрические, механические, кинематические, динамические, энергетические) для материальных и информационных (абстрактных) комплексов;

Студент должен уметь:

– рассчитывать размерные цепи методом полной взаимозаменяемости (максимум-минимум)

Научно-методический подход стандартизации в моделировании функциональных структур. Моделирование размерных цепей. Моделирование точности размерных цепей фланцевых соединений. Моделирование электронных цепей.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что называется размерной цепью?

2. Какие звенья цепи называются увеличивающимися, какие уменьшающими?

3. Охарактеризуйте принцип расчета обратной задачи.

Методические указания

В изделии, изготовленном на предприятии, детали занимают одна относительно другой определенное положение в соответствии с их функциональным назначением. Поэтому размеры деталей в изделии находятся во взаимосвязи. Размерные связи детали или изделия анализируются с помощью теории размерных цепей.

Размерная цепь – совокупность размеров, образующих замкнутый контур. С помощью размерных цепей определяют операционные допуски, пересчитывают конструкторскую базу на технологическую, выбирают измерительную базу.

Размеры, входящие в размерную цепь, называются звеньями (замыкающие, составляющие).

Замыкающее звено (А_О) – размер не обрабатываемый, получающийся в порядке выполнения технологических операций изготовления или сборке узла, на чертеже обозначается без допуска, в сборочных цепях определяет размер зазора, натяга или расстояния до какой-либо поверхности от базы в сборочной цепи.

Составляющие звенья по отношению к замыкающему звену делятся на увеличивающие (А) (при увеличении которых замыкающий размер увеличивается) и уменьшающие (А¯) (при увеличении которых замыкающий размер уменьшается).

В теории размерных цепей решаются два типа задач:

Первая задача (обратная). Определение предельных размеров (отклонений) замыкающего размера по заданным предельным размерам (отклонениям) составляющих размеров. Это в основном проверочный расчет методом максимум-минимум.

Вторая задача (прямая). Определение предельных размеров (отклонений) всех составляющих размеров размерной цепи по заданным предельным размерам (отклонениям) замыкающего размера. Эта задача относится к проектному расчету размерной цепи.

Пример. По заданным размерам и полям допусков составляющих звеньев детали (рисунок 2.3.1) рассчитать замыкающее звено.

Решение. Составляем схему размерной цепи (рисунок 2.3.2) из нее устанавливаем, что звенья А₂ и А₃ являются уменьшающими, а звено А₁ – увеличивающее.

Рисунок 2.3.2 – Схема размерной цепи

Расчет производим методом максимум-минимум.

Допуски звеньев выписываем из таблицы предельных отклонений полей допусков гладких соединений.

Читайте также: