Методы менеджмента качества
.pdf270 ПРИЛОЖЕНИЯ
Первичные неопределенности — функционально зависимые пара
метры: |
|
Г * ^ = 0; |
(19) |
T f* = 0; |
(20) |
ей#™ = Е С, ■(ет, +а,Т,) -с ^ Г Т ^ Г . |
(21) |
|_функ |
|
Вал рассматриваем как балку, закрепленную на двух опорах. Сила, изгибающая вал, действует на середину вала, следовательно, уравнение прогиба имеет вид:
F x l
У = 48 x E x J p
где£=2,15105Н/мм2_модуль упругости; I — расстояние между опорами;
г |
nd4 |
|
Jр = — ---- полярный момент инерции круга; |
||
d - диаметр вала; |
||
r, _ 2 M ,tg 20° |
|
|
|
d, |
' |
d. - делительный диаметр зубчатого колеса
Под моментом М, следует понимать приведенный момент, завися щий от силы (момента) полезного сопротивления, действующего на рабочее звено. Для упрощения задачи рассматриваем наихудший слу чай, когда двигатель развивает максимальный по паспорту момент.
Крутящий момент на ведущем валу:
ч ~ £ - .
Крутящий момент на ведомом валу:
м 2 = м,
Исходные данные для расчета прогибов валов и полученные резуль таты представим в виде таблицы (табл. 15).
Первичные неопределенности, вызванные деформациями (прогиба ми) валов Г3и Г19,относим к неопределенностям второго порядка ма лости и в дальнейших расчетах не учитываем.
Приложение 1 |
|
271 |
|
|
Таблица 15. Расчет функционально зависимых первичных |
||
|
неопределенностей |
|
|
Кинематические и конструктивные |
Ведущий вал |
Ведомый вал |
|
|
параметры |
||
|
|
|
|
Мощность двигателя Р —120 Вт |
|
|
|
Угловая скорость о)дп=144,2 рад/с |
|
|
|
Изгибающий момент |
А/, = 832 Н мм |
М2 - 2247 Н-мм |
|
Делительный диаметр зубчатого колеса |
dx= 68 мм |
d? = 182 мм |
|
Сила, изгибающая вал |
F, - 8,90 Н |
F2= 8,99 Н |
|
Диаметр вала |
= 18 мм |
d2= 27 мм |
|
Полярный момент инерции |
/ о1=10301мм4 |
/ в2=52148 мм4 |
|
Прогиб вала |
у, = 0,015 мкм |
у2=0,003 мкм |
|
Коэффициент влияния |
Ся= 0,342 |
С2 =0,342 |
|
Приведенная неопределенность, ет'}'*"* |
С^у= 0,005 мкм |
С2Л -0,001 мкм |
|
Расчет замыкающего звена параметрической цепи: |
|
||
Г О |
= кал = 1 2 5 м м . |
|
|
е т ъ = е т £°°р = 5,7 мкм; |
|
|
|
|
+7’“" г + 7’1вюрг = -у/75,62 + 25,52 + 5,82 = 80 мкм; |
||
|
140 |
|
|
3 |
= ---- = 1,75. |
|
|
80 |
|
|
Коэффициентзапасаприемлемый. Результаты ПНТ представим ввиде табл. 16 и рис. 14.
Таблица 16. Результаты ПНТ конструктивной цепи «отклонение межосевого расстояния зубчатой передачи»
Па |
Коэф |
Но |
Среднее от |
Допуск, |
|
Место |
ра |
фициент |
ми |
клонение, |
Примечание |
фикси |
|
метр |
влияния |
нал, |
мкм |
мкм |
|
рования |
мм |
|
|
||||
|
|
|
|
Допуск ради |
Чертеж |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
ального биения |
детали |
Гз |
1 |
0 |
0 |
20 |
(7-я степень |
|
|
|
|
|
|
точности), |
|
|
|
|
|
|
ГОСТ 24643-81 |
|
272
Па |
Коэф |
Но |
|
ми |
|||
ра |
фициент |
||
нал, |
|||
метр |
влияния |
||
мм |
|||
|
|
||
Л |
0,17 |
0 |
|
|
|
||
г. |
0,5 |
0 |
|
|
|
||
|
0,5 |
0 |
|
г, |
0,17 |
0 |
|
Гэ |
0,17 |
0 |
|
|
1 |
125 |
|
Г» |
0,17 |
0 |
|
Га |
0,17 |
0 |
|
|
|
||
Лз |
0,5 |
0 |
|
|
|
||
|
0,5 |
0 |
|
Г,5 |
0,17 |
0 |
|
^.7 |
1 |
0 |
ПРИЛОЖЕНИЯ
Окончание табл. 16
Среднее от |
Допуск, |
|
Место |
|
клонение, |
Примечание |
фикси |
||
|
мкм |
мкм |
|
рования |
|
|
|
||
|
|
|
Нормальная |
|
|
2,8 |
5,7 |
группа зазора |
|
|
|
|
ГОСТ 24810-81 |
|
|
|
|
Kki (класс |
|
|
0 |
10 |
точности 0) |
|
|
|
|
(ГОСТ 520-2002) |
|
|
|
|
Kh (класс |
|
|
0 |
10 |
точности 0) |
|
|
|
|
(ГОСТ 520-2002) |
|
В |
-5,5 |
И |
04ОД7//О |
Чертеж |
О |
12,5 |
25 |
|
общего |
04ОЯ7//О |
вида |
|||
В |
-5,5 |
11 |
Чертеж |
|
О |
12,5 |
25 |
|
общего |
|
вида |
|||
|
0 |
63 |
125 (+0,031) |
Чертеж |
|
детали |
|||
|
|
|
|
|
В |
-5,5 |
11 |
047Я7//О |
Чертеж |
О |
12,5 |
25 |
|
общего |
|
вида |
|||
В |
-5,5 |
И |
047Я7//О |
Чертеж |
О |
12,5 |
25 |
|
общего |
Кш(класс точнос |
вида |
|||
|
0 |
|
|
|
|
13 |
ти 0) |
|
|
|
|
|
ГОСТ 520-2002 |
|
|
0 |
|
Кш(класс точнос |
|
|
13 |
ти 0) |
" |
|
|
|
|
ГОСТ 520-2002 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нормальная |
|
|
2,5 |
5 |
группа зазора |
|
|
|
|
ГОСТ 24810-81 |
|
|
|
|
Допуск сооснос |
Чертеж |
|
0 |
25 |
ти (7-я степень |
детали |
|
точности), |
|
||
|
|
|
|
ГОСТ 24643-81
Приложение 1 |
|
273 |
|
Допускаемое |
Ожидаемое |
|
+70 |
+45,7 |
|
|
|
|
|
______ _______ . = |
|
__________ - - - - |
+5,7 |
+ |
|
|
, 1 |
|
|
__ |
|
|
|
---- |
|
|
|
1 |
1 |
|
-34,3 |
1Г> |
_______ |
(N
-70
в» Ч*
Рис. 14. Схема расположения полей допусков диапазонов рассеяния межосевого
расстояния зубчатой передачи
2.5. Проектирование нормточности конструктивной цепи «перекос осей зубчатых колес»
Исходные данные:
♦степень точности зубчатой передачи 10-10-115 ГОСТ 1643-81;
♦чертеж общего вида эскизного проекта (приложение 2);
♦структурная схема изделия (приложение 3);
♦конструктивные параметры: модуль т=2 мм, число зубьев ведо
мого колеса ^=91, число зубьев шестерни zm=34;
♦ допускаемый перекос осей зубчатых колес f = 36 мкм (табл. 8). Задача. Обеспечить допускаемый перекос осей зубчатых колес
(Дожидаемое < Коэффициент запаса точности /С >1,3.
Решение задачи.
1. Анализ исходных данных
ГОСТ 1643-81 нормирует предельные отклонения f j 2 на перекос рабочих осей вращения зубчатых колес на половине ширины колеса Ь/2 (черт.15 приложения 1 ГОСТ 1643-81). Для расчетов этот допуск удоб нее отнести к ширине колеса. Учитывая, что перекос возможен как в одну, так и в другую сторону, принимаем в качестве исходных данных поле допуска ± f .
Объектом проектирования конструктивной цепи «перекос осей зуб чатых колес» является допускаемая комплексная неопределенность щ г, взаимного поворота зубчатых колес вокруг оси 0z (рис. 7), норми рованная полем допуска ±/\(глава 12).
274 ПРИЛОЖЕНИЯ
Обеспечение заданного показателя качества сводится к решению за дачи параметрической цепи, составляющие звенья которой являются геометрическими параметрами деталей «сдвоенной» конструктивной цепи (рис. 12).
Используем следующие обозначения:
Д - параметрическая цепь «перекос рабочих осей зубчатых колес»; Д. - наименование первичной неопределенности (линейный размер,
отклонения формы и расположения и др.); Д.° - номинальное значение;
emi - среднее отклонение; Т. - допуск;
А(. - отклонение действительного значения i-го параметра (i-ro со ставляющего звена) от его номинального значения;
дожидаемое _ приведенное значение первичной неопределенности
(Д ож идаемое = |
С |
Д ) ; |
Д ш ™ |
~ |
- перекос рабочих осей зубчатых колес из-за действия |
г-й первичной неопределенности.
Характеристика замыкающего звена параметрической цепи Д вклю чает три параметра:
номинальное значение Д ^О ; допуск Тг =72мкм; среднее отклонение етп1 =0.
Порядок проектирования норм точности параметрической цепиД та кой же, как и в п. 2.4.
2. Выявление и анализ источников первичных неопределенностей
Найденные первичные неопределенности, являющиеся составляю щими звеньями параметрической цепиД, и определение их влияния на качественном уровне представим в виде табл. 17.
Таблица 17. Первичные неопределенности перекоса осей зубчатых колес
Обо
значе
ние
д.
д 2
Д.
д,
Наименование первичной неопре |
Оцен |
Кате |
Обозначение |
ка |
гория |
в связанной |
|
деленности |
влия |
неопреде |
размерной |
|
ния |
ленности |
цепи |
Смещение в зазоре между шестер ней и ведущим валом Прогиб ведущего вала
Смещение в зазоре верхнего под шипника ведущего вала Смещение в зазоре нижнего под шипника ведущего вала
- |
Z |
Л |
|
|
|
- |
/ |
Г, |
+ |
Z |
Г, |
|
|
|
- |
Z |
Г 5 |
|
|
Приложение 1 |
275 |
Окончание табл. 17
Обо
значе
ние
Л
Д1
Л
Л,
Д,0
Ди
ДХ1
Аз
Д)4
^16
Наименование первичной неопре деленности
Отклонение от соосности поса дочных поверхностей нижнего подшипника ведущего вала при выбранном зазоре в подшипнике Отклонение от соосности поса дочных поверхностей верхнего подшипника ведущего вала при выбранном зазоре в подшипнике Зазор в посадке «нижний под шипник ведущего вала - корпус» Зазор в посадке «верхний под шипник ведущего вала - корпус» Перекос общих осей двух пар отверстий в корпусе под подшип ники ведущего и ведомого валов Зазор в посадке «нижний под шипник ведомого вала - корпус» Зазор в посадке «верхний под шипник ведомого вала - корпус» Отклонение от соосности поса дочных поверхностей нижнего подшипника ведомого вала при выбранном зазоре в подшипнике Отклонение от соосности поса дочных поверхностей верхнего подшипника ведомого вала при выбранном зазоре в подшипнике Смещение в зазоре нижнего под шипника ведомого вала Смещение в зазоре верхнего под шипника ведомого вала Прогиб ведомого вала
Оцен |
Кате |
Обозначение |
ка |
гория |
в связанной |
влия |
неопреде |
размерной |
ния |
ленности |
цепи |
+ |
V |
Ге |
|
|
|
+ |
V |
Г1 |
|
|
|
+ |
Z |
Гь |
|
|
+Z
+ |
V |
- |
+ |
Z |
г н |
|
|
|
+ |
Z |
Гп |
|
|
+V
+ |
V |
Ги |
|
|
+Z
- |
Z |
Лб |
|
|
-f
Д.7 |
Зазор между зубчатым колесом |
- |
Z |
г 19 |
и ведомым валом |
Примечание 1. Приняты обозначения: «+» —влияет; «-» —не влияет; «s» —скалярные; «»» —векторные; «г» —сопряжения сзазором;«/» —функ ционально зависимые.
276 |
ПРИЛОЖЕНИЯ |
Примечание 2. Неопределенности Д, и Дъсчитаем недействующими, так как по действием осевой силы зазоры в верхних или нижних подшипниках выбираются.
Примечание3. На основании расчетов параметрической цепи Гнеопределенности Ду Д2,Д6 иД7не учитываем как второго порядка малости.
3. Оценка коэффициентов влияния первичных неопределенностей па раметров
Для определения коэффициентов влияния используем геометричес кий метод и принцип суперпозиции неопределенностей. Расчеты пред ставим в форме таблицы (табл. 18).
Таблица 18. Оценка влияния первичных неопределенностей на перекос осей зубчатых венцов колес
Схема влияния |
|
|
Расчетные |
|
зависимости |
||
|
|
||
Д., —смещение в зазоре нижнего подшипника ведущего вала |
|||
\-f>L| I |
Влияние зазора в подшипнике |
||
\ п 1 Д£Г“ |
на перекос осей зубчатого колеса |
||
|
зависит от расположения передачи |
||
|
относительно опор: |
||
|
С3А3 |
Д3 |
Ь |
|
Ъ |
L |
3 L |
|
Зазор выбирается в направле |
||
1у 1 |
нии действия силы в зацеплении |
||
111 |
(а=20°) |
|
|
|
|
|
Коэф
фициент
влияния
С3=0,54
С3 = —cos 20°, 3 L
Ь=32 мм; L -56 мм
Д5—отклонение от соосности внутренней и наружной посадочных по верхностей нижнего подшипника ведущего вала при выбранном зазоре в подшипнике
АналогичноД3 |
С5=0,57 |
Приложение 1 |
277 |
|
|
Продолжение табл. 18 |
|
|
Расчетные |
Коэф |
|
Схема влияния |
фициент |
||
зависимости |
|||
|
влияния |
||
|
|
Д6 —отклонение от соосности внутренней и наружной посадочных по верхностей верхнего подшипника ведущего вала при выбранном зазоре в подшипнике
АналогичноД5 |
С6=0,57 |
|
Q6 = -L |
|
6=32 мм; I - 56 мм |
Д7 —зазор в посадке «нижний подшипник ведущего вала - корпус»
АналогичноД3 |
С7=0,54 |
С7 = —cos 20° |
|
7 |
L |
6=32 мм; 1=56 мм |
|
Д8 —зазор в посадке «верхний подшипник ведущего вала - корпус» |
|
АналогичноД3 |
Cg=0,54 |
С. = —cos 20° |
|
8 |
L |
6=32 мм; 1=56 мм Д9—перекос общих осей двух пар отверстий в корпусе под подшипники ведущего и ведомого валов АналогичноД5
6=32 мм; 1=56 мм Д,0 —зазор в посадке «нижний подшипник ведомого вала - корпус» АналогичноД3
С10 - |
— cos 20° |
С1()=0,59 |
10 |
L |
|
6=35 мм; 1=56 мм |
|
|
Д,, —зазор в посадке «верхний подшипник ведомого вала - корпус» |
||
АналогичноД3 |
|
|
С., = —cos20° |
С,,=0,59 |
|
" |
L |
|
6=35 мм; 1=56 мм Д —отклонение от соосности внутренней и наружной посадочных поверх
ностей нижнего подшипника ведомого вала при выбранном зазоре в под шипнике
278 |
|
ПРИЛОЖЕНИЯ |
|
|
|
Окончание табл. 18 |
|
Схема влияния |
Расчетные |
Коэф |
|
фициент |
|||
зависимости |
|||
|
влияния |
||
|
|
||
АналогичноД5 |
|
С12=0,63 |
|
|
С'г = ~1 |
|
|
|
Ъ=35 мм; /=56 мм |
|
Д п —отклонение от соосности внутренней и наружной посадочных по верхностей верхнего подшипника ведомого вала при выбранном зазоре в подшипнике
АналогичноД5 |
С)3=0,63 |
Ь=35 мм; 1=56 мм |
|
Д ы —смещение в зазоре нижнего подшипника ведомого вала |
|
АналогичноД3 |
|
С14 = —cos 20° |
С14=0,59 |
L |
|
6=35 мм; L=56 мм
4. Комплексирование первичных неопределенностей параметров
Зависимости для комплексирования те же, что и в предыдущей гла ве. Результаты нормирования первичных неопределенностей предста вим в виде таблиц (табл. 19-20).
Первичные неопределенности — векторные размеры:
Таблица 19. Результаты нормирования векторных первичных неопределенностей
Коэффи |
Значения характеристик первич |
Значения характеристик |
|
циент |
ных неопределенностей |
приведенных |
|
влияния |
неопределенностей |
||
|
Д5 —отклонение от соосности внутренней и наружной посадочных поверх ностей верхнего подшипника ведущего вала при выбранном зазоре в подшипнике
С5=0,57 Соответствует Г6 Д°5=0; ет5=0; 7’5=10 мкм
Д6—отклонение от соосности внутренней и наружной посадочных поверх ностей нижнего подшипника ведущего вала при выбранном зазоре в подшипнике
Приложение Л |
279 |
||
|
|
Окончание табл. 19 |
|
Коэффи |
Значения характеристик первич |
Значения характеристик |
|
циент |
ных неопределенностей |
приведенных |
|
влияния |
неопределенностей |
||
|
|||
С6=0,57 |
Соответствует Г1 |
С(.7’=5,7 мкм |
|
|
|
О О |
Д°6=0; етп6=0; Г(.=10 мкм
Д9 —перекос общих осей двух пар отверстий в корпусе под подшипники ведущего и ведомого валов
С,-0,57 Нормируем допуском параллель Cqrg=9,l мкм ности осей в диаметральном выражении по 7-й степени точности (ГОСТ 24643-81), 1=56 мм: Д°9=0; етпч=0; 7^=16 мкм
Дп —отклонение от соосности внутренней и наружной посадочных поверх ностей нижнего подшипника ведомого вала при выбранном зазоре в под шипнике
С12=0,63 Соответствует |
Г,3 |
С,2Г12=8,2 м к м |
Д°12=0; ет)2=0; |
Г12_ 13 мкм |
|
Дп —отклонение от соосности внутренней и наружной посадочных поверх ностей верхнего подшипника ведомого вала при выбранном зазоре в подшипнике
С)3=0,63 Соответствует Ги C7i37’13=8,2 мкм Д°13=0; ет]3=0; 7'13=13 мкм
По формулам (13)—(15):
Г ” = 0; Т = 0,75^2 х 5,72 + 9,12 + 2 х 8,22 =12,6 мкм; « я” = 0.
Первичные неопределенности — сопряжения с зазором:
Таблица 20. Результаты нормирования первичных неопределенностей,
|
возникающих в сопряжениях с зазором |
||
Коэффи |
|
Значения характе |
|
Значения характеристик первичных |
ристик приведен |
||
циент |
|||
неопределенностей |
ных неопределен |
||
влияния |
|||
|
ностей |
||
|
|
||
Д, —смещение в зазоре нижнего подшипника ведущего вала |
|||
С3=0,54 Соответствует Г4 |
С3Г3=3 мкм |
||
|
ет.=2,8 мкм; 7'3=5,7 мкм |
Счет. = \,5 мкм |
Д1 —зазор в посадке «нижний подшипник ведущего вала - корпус»