Принципи конструювання з'єднань механічних і оптичних деталей

Визначимо, яке значення має взаємне орієнтування базуючих елементів контактних пар різних типів на прикладі деяких схем базування. Для обмеження кожного із зсувів досить накласти один точковий зв'язок класу Р1. Розглянемо дію такого зв'язку у випадку, коли  обмежується зсув по осі Х деякого призматичного тіла.

 

Рис. 4.22. Орієнтування елементів контактних пар зв'язків,

що обмежують зсуви

При базуванні деталі за схемою а) для точної її установки, тобто виключення похибок положення  і , досить мати 3 точкових опори. В результаті похибки виготовлення деталі , при ідеальній перпендикулярності граней деталі, похибка її положення уздовж осі  рівна:

                                           (4.5)

В разі відхилення від перпендикулярності на кут похибка положення деталі уздовж осі  рівна:

                                        (4.6)

Це ж положення стосується і сил, що діють на опору в першому і другому випадках:

;                                     (4.7)

За відсутності нахилу похибка положення має мінімальне значення. Отже базуючи поверхні, що обмежують зсув деталі, що базується, слід орієнтувати нормально до напряму що обмежує зсув – це фундаментальний принцип для конструювання базуючих з'єднань.

Отже в реальних конструкціях перевагу треба віддавати варіантам представленим на рис. 4.22б,в при  =0. Точність гвинтового механізму з трапецеїдальним різьбленням з тих же міркувань на  вище, ніж з гострокутним різьбленням. Для обмеження поворотів в будь-якому напрямі, необхідно і досить накласти на деталь, що базується, два зв'язки класу  або зв'язок класу Р2 у вигляді прямої лінії.

За наявності похибки виготовлення опори або деталі, що базується, на величину , як це показано на рис.4.23, можливий поворот деталі, що базується, на кут , який рівний:

                                   (4.8)

Для обмеження поворотів деталі, що базується, відповідно до рисунка 4.23, зв'язки необхідно розташовувати на можливо великому базисі. Цей принцип носить назву принципу обмеження поворотів і має фундаментальне значення при конструюванні базуючих з'єднань.

Рис. 4.23. Орієнтування елементів контактних пар, що обмежують повороти

На рисунку в): 1 – вал; 2 – тіло довільної форми; 3 – шпонка.

Якщо до деталі, що базується, прикладений осьовий момент, наприклад в з'єднанні шпонки як показано на рис. 4.23 в), то збільшення базису покращує силовий режим з'єднання.

При конструюванні з'єднань оптичних деталей з механічними, слід враховувати деякі особливості:

1. Вихідною умовою є нерухомість з'єднання.

2. Конструкція оптичної деталі відома заздалегідь, тому конструювання з'єднання зводиться до розробки базової механічної деталі.

3. У зв'язку з жорсткими вимогами по точності взаємного розташування в таких з'єднаннях широко застосовуються регулювання.

Принципи орієнтування і базування оптичних деталей круглої і плоскої форми пояснює рис.4.24.

 

Рис. 4.24. Базування оптичних деталей

Для позбавлення круглої оптичної деталі п'яти ступенів свободи використовують два базуючи елементи деталі:

1. Опорний, у напрямі осі деталі - зв'язок  позбавляє переміщень ).

2. Вузький центруючий поясочок - зв'язок  позбавляє переміщень .

Якщо необхідно забазувати склеєний оптичний блок, коли висота блоку сорозмірна з діаметром, то не можна всі склеяні оптичні деталі робити одного діаметру, оскільки циліндр перетворюється в зв'язок класу  . Більший діаметр робиться для тієї деталі, яка чутливіша до децентрувань.

Особливої ролі для точності базування лінз набуває спосіб її закріплення, оскільки в певних умовах притиску виникає поперечне зрушення лінзи або її нахил. На рис. 4.24 г) видно, що внаслідок децентрувань різьбового кільця, виникає зусилля у напрямі осі, що приводить до зрушення лінзи в межах зазору. Якщо лінза стримується в оправі лише за рахунок тертя, то поперечне зрушення лінзи завжди неминуче, отже, вимога до точності виготовлення і базування притискного кільця повинні відповідати вимогам точності центрування лінзи. Виходячи з цих міркувань, кріплення лінз завальцовкою, переважніше. В ході завальцовки лінза додатково центрується.

Базування плоских оптичних деталей проводиться по поверхнях і для виключення невизначеності базування дзеркала і призми переважно, кріпляться на 3 крапки, а в місцях кріплення дзеркал встановлюють прокладки з фольги.