Принцип кратчайщей цепи преобразования.
Так же, как и кратчайшая размерная цепь (позволяющая получить более высокую точность размера замыкающего звена), кратчайшая цепь преобразования, содержащая минимальное число преобразователей, позволяет получить более высокую точность функционирования устройства, благодаря меньшему числу источников погрешностей. Сравним, например, теодолит и стереотрубу, функциональные схемы которых изображены на
Горизонтальные углы на местности измеряются теодолитом при наведении зрительной трубы на объект наблюдения (рейку) ее разворотом вокруг вертикальной оси с помощью лимба и индекса (отсчетной системы) . Измерения горизонтальных углов стереотрубой осуществляются наведением зрительных труб на объект их разворотом вокруг вертикальной оси с помощью отсчетной червячной передачи и лимба с индексом .
Теодолит, содержащий всего одну кинематическую пару (осевую систему), существенно превосходит по точности (погрешность измерения углов точными и грубыми теодолитами: DY=2 І -30І) стереотрубу, кинематическая цепь которой содержит две осевые системы и отсчетную червячную передачу. Точность стереотруб не превосходит одной-двух минут и обуславливается, главным образом, кинематической погрешностью червячной передачи. Типовыми примерами могут служить также известные конструкции окулярных микрометров
обычного винтового окулярного микрометра. Оператор, наблюдая в окуляр , совмещает с изображением объекта наблюдения марку (косой крест или би-штрих) подвижной сетки , перемещая ее с помощью отсчетного винтового механизма 4-6. Отсчет формируется с помощью точной и грубой шкал. Точность работы окулярного микрометра в существенной степени зависит от погрешности винтового механизма и обычно не превосходит 8-10m.
|
|
|
В спиральном окулярном микрометре измерения производят при совмещении изображения с маркой (в виде двойной би-спирали) сетки , путем ее разворота с помощью зубчатой передачи.
Благодаря тому, что точная шкала расположена на самой сетке информационная цепь уменьшается и погрешность зубчатой передачи не влияет на точность измерений, достигаемой, примерно, 5-6 m.
Более высокую точность измерений можно получить с помощью фотоэлектрического окулярного микрометра. Здесь винтовой механизм также является только приводом перемещения сетки с маркой и измерительным растром, находящимся в оптическом сопряжении с индикаторным растром . При перемещении сетки происходит модуляция светового потока, проходящего от источника света через конденсор 6, измерительный и индикаторный растры на фотоприемники 8, сигналы с которых позволяют определить искомую величину перемещения марки сетки. Информационная цепь преобразования по сравнению с винтовым окулярным микрометром здесь также уменьшена.
|
|
|
30.принцип наибольших масштабов преобразования.
Согласно этому принципу функциональные элементы, осуществляющие наибольший масштаб преобразования, следует ставить в конце (для устройств, работающих на редукцию) либо в начале (для устройств, работающих на мультипликацию)цепи элементарных преобразователей. В этом случае суммарная погрешность устройства будет ниже.
На рис. 51,а,б показаны две схемы отсчетных приборов углоизмерительной бабки (стола). Оба привода состоят из одинаковых червячных 1, 2 и зубчатых 3, 4 пар, но переставленных местами. Червячные пары имеют передаточные отношения i1=1:120, зубчатые - i 2=1:3. Выходная координата Y 
связана с входной X соотношением Максимальную погрешность угла поворота ведомого звена привода, изображенного на рис. 51, а, определим из выражения 
где DY1, DY2, DY3 , DY4 - кинематические погрешности червячного колеса, червяка, зубчатого колеса 3 и 4, соответственно. Максимальная погрешность другого привода из-за этих причин
. 
Если для упрощения анализа примем, что D Y1 > DY2 > D Y3 = D Y4 , получим
|
|
|
Таким образом, привод, в котором элементарный преобразователь, имеющий наибольший масштаб преобразования, установлен в конце цепи преобразования, обладает точностью работы примерно в 1,6 раза выше, чем привод, где рассматриваемый принцип не выполняется.
Проанализируем кинематический привод поворота диспергирующей кварцевой призмы 6 спектрофотометра СФ-16 Угол Y поворота призмы, установленной на столе, связан с углом X поворота задающего устройства (шкалы, шагового двигателя, углового датчика и т.п.) прибора зависимостью
где Z1, Z2 - числа зубьев зубчатых колес 3 и 2; К,Р - число заходов и шаг резьбы винтового механизма 4; R - длина рычага 5; l - перемещение гайки винтового механизма.
31.Принцип отсутствия избыточных связей и местных подвижностей в механизмах приборов
Избыточные связи в механизмах приборов приводят к объемным деформациям звеньев, увеличению трения в кинематических парах, затрудняют сборку и регулировку механизмов. В результате ухудшается точность, надежность и технологичность сборки последних. Местные подвижности менее опасны и обусловлены дополнительной рабочей подвижностью некоторых звеньев. Наличие избыточных связей и местных подвижностей в механизмах можно определить на основании анализа их структуры [55]*, используя выражение, аналогичное выражению (3):
|
|
|
(6)
где n - число ведущих звеньев механизма; PK - класс кинематической пары; K - число пар данного класса; w - число подвижных звеньев.
Проанализируем выполнение принципа для винтового механизма, изображенного на рис. 53, а. Соединение винта с подшипником представляет собой пару пятого класса, соединение винта с гайкой и гайки с направляющими типа "ласточкин хвост" - также пары пятого класса. В результате из выражения (6) получим
q = 1 + 5× 3 - 6×2 = +4.
Следовательно, механизм имеет четыре избыточных связи. Для соблюдения принципа следует изменить, например, конструкцию направляющих гайки, как показано на рис. 53, б, превратив ее в пару первого класса (отнять только разворот вокруг оси Х), тогда q = 1 + 5Ч2+1 Ч1-6Ч2 = 0.
На рис. 54 изображена схема параллелограммного механизма. Если все его шарниры выполнить в виде пар пятого класса, то q = 1 + 5× 4 - 6× 3 = +3.
Рис. 54Такой механизм будет иметь деформации и проблемы при сборке. Выполнив соединение шатуна с кривошипом и коромыслом в виде сферических шарниров (т.е. пар третьего класса), получим q = 1 + 5× 2 + 3× 2 - 6× 3 = -1.
Это означает, что одно из звеньев, а именно - шатун, имеет местную подвижность - возможность разворота вокруг собственной оси. Данное обстоятельство не приводит к возникновению деформации или усложнению сборки параллелограмма, однако требует, например, точного изготовления сфер сферических наконечников.
Выполнив соединение шатуна с кривошипом в виде пары третьего, а с коромыслом - четвертого класса, получаем q = 1 + 5Ч2 + 4 Ч1 + 3Ч1 - 6Ч3 = 0, т.е. конструкцию без избыточных связей и местных подвижностей.Весьма интересно сравнить два типовых привода, широко используемых в приборостроении: червячный и червячно-зубчатый
Если соединения осей вращения червяка и червячного колеса представляют собой кинематические пары пятого класса, то, учитывая, что сопряжение червяка с червячным колесом представляет собой пару третьего класса, имеем q = 1 + 5Ч 2 + 3Ч 1 - 6Ч 2 = +2.
Эти избыточные связи приводят к известным на практике необходимым регулировкам или прикаткам данного механизма при сборке, если требуется получить высокую точность, чувствительность и плавность его работы.
Сопряжение червяка с косозубым колесом создает пару первого класса, поэтому для привода, изображенного на рис. 55, б, имеем q=1+5Ч2+1 Ч1-6Ч2=0. Этот результат подтверждает известное в практике преимущество подобного механизма по сравнению с обычным червячным при создании приводов, обладающих высокой плавностью и чувствительностью движения. Например, при создании фирмой ЛОМО шестиметрового телескопа привод его наведения был основан именно на таком механизме.
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 210; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!