Scharnierpunt tussen frame en achterbrug
De acht onderdelen van het scharnierpunt van een motorfietsachterbrug moeten ook passen en werken als elk onderdeel op de grens van zijn tolerantie ligt: een worstcase-maatketenanalyse laat zien dat alle vijf functionele eisen vervuld blijven. De krapste, het uitsteken van de bout voorbij de moer, komt uit op 0,6 mm tegenover een minimum van 0,5 mm; de analyse loopt van CAD-doorsneden tot een vrijgegeven maatketen.
- Project
- Eigen casestudy
- Mijn rol
- CAD-doorsneden, maatketenanalyse en ontwerpreview
- Software
- SolidWorks
- Methode
- Worstcase (rekenkundige) maatketen
- 5/5functionele eisen vervuld bij worstcase-toleranties
- 0,6mmkrapste marge: minimaal uitsteken van de bout voorbij de moer (streefwaarde ≥ 0,5)
- 3,4mmruimste marge: maximaal uitsteken van de bout
- 8gecatalogiseerde onderdelen in de axiale maatketen
Aangetoonde vaardigheden
Aanpak
Vaststellen dat het scharnierpunt bij de ongunstigste combinaties van onderdeeltoleranties aan vijf functionele eisen voldoet, met een conservatieve eendimensionale rekenkundige maatketen, zodat het resultaat geldt voor 100% van de samenstellingen die binnen de specificatie worden gebouwd, en niet alleen voor een statistische meerderheid.
- De achterbrug draait vrij zonder het frame te raken.
- De schroefdraad van de bout biedt voldoende ingrijplengte om tot het voorgeschreven moment te worden aangehaald.
- De bout steekt ver genoeg voorbij de moer uit voor volledige draadingrijping, zonder een ergonomisch of esthetisch probleem te veroorzaken.
- De stelmoer raakt de moer niet, zodat haar functie als onafhankelijk stelelement behouden blijft.
- De stelmoer raakt het frame niet, zodat spanningsconcentratie en slijtage op het raakvlak worden vermeden.
-
De samenstelling
SolidWorks · acht gecatalogiseerde onderdelen
Acht gecatalogiseerde onderdelen, concentrisch rond één bout geplaatst. De bout klemt de framewanden tussen de moer en de boutkop, terwijl de achterbrug op twee lagers rond een afstandsbus draait, met aan elk uiteinde een stofkap die het smeermiddel vasthoudt en vuil buitensluit.
- Gecatalogiseerde onderdelen
- 8
- Getoetste functionele eisen
- 5
- Elk één
- boutverbinding, afstandsbus, stelmoer, achterbrug, moer
- Elk twee
- lagers, stofkappen, framedelen
Isometrisch aanzicht van de achterbrugsamenstelling. 
Vooraanzicht van de achterbrugsamenstelling. 
Gemaatvoerde referentietekening, in overeenstemming met de stuklijst en de maatketenvergelijkingen in de technische details. Selecteer om te vergroten. -
Methode
Worstcase (rekenkundige) eendimensionale maatketen
Elke functionele eis wordt gemodelleerd als een lineaire maatketen: de afmetingen van de onderdelen worden met hun teken opgeteld tot een speling of ingrijplengte. Door bij elke schakel de uiterste tolerantiewaarde in te vullen, wordt de ongunstigste fysiek mogelijke toestand begrensd.
Speling = Σ (maten die de spleet vergroten, worstcase) − Σ (maten die de spleet verkleinen, worstcase)
- Alle CAD-modellering, parametrische schetsen en doorsneden voor deze studie zijn in SolidWorks gemaakt.
- De analyse beperkt zich tot de zijdelingse (axiale) maatketen langs de scharnierboring. Radiale en torsiebelastingspaden vallen buiten de scope.
- Worstcase (rekenkundige) maatketen: conservatiever dan de statistische RSS-methode, maar het resultaat is gegarandeerd voor elke samenstelling binnen de specificatie.
- De geometrie van de boutkop is buiten beschouwing gelaten, omdat die niet in de zijdelingse maatketen meetelt.
- Acceptatiecriterium: een berekende speling of ingrijplengte die gelijk is aan of groter is dan de minimaal aanvaardbare positieve waarde, vervult de functionele eis. Bij het geval van maximaal uitsteken is het criterium gebaseerd op de geldende bovengrens.
Controle van de resultaten
Alle vijf maatketencontroles zijn vervuld bij worstcase-toleranties. De marges lopen van ruime 3,4 mm tot relatief krappe 0,6 mm.
5/5
functionele eisen vervuld bij worstcase-toleranties
Elke maatgevende vergelijking levert een aanvaardbare speling of ingrijplengte op. De eis geldt dus voor 100% van de samenstellingen die zijn gebouwd uit onderdelen binnen de toleranties in de technische details, en niet alleen voor de statistische meerderheid die een kwadratische sommatie (RSS) zou garanderen.
Worstcase-marge per analyse
Berekende speling / ingrijplengte in mm. Beweeg over een balk voor details.
| Functionele eis | Streefwaarde [mm] | Resultaat [mm] | Status |
|---|---|---|---|
| Achterbrug raakt het frame niet | ≥ 0,5 | 1,0 | Vervuld |
| Bout heeft voldoende draadingrijping | ≥ 1,5 | 2,5 | Vervuld |
| Uitsteken van de bout voorbij de moer is aanvaardbaar | ≥ 0,5 | 0,6 (min) | Vervuld, krappe marge |
| Stelmoer raakt de moer niet | ≥ 0,5 | 1,4 | Vervuld |
| Stelmoer raakt het frame niet | ≥ 1 | 2,2 | Vervuld |
Elk van de vijf maatketens, met de maatketen zelf, de worstcase-vergelijking en het schema, staat in de technische details.
Technisch oordeel en aanbevelingen
Naast het oordeel voldoet/voldoet niet laat de maatketenanalyse zien waar het ontwerp ruimte heeft en waar niet.
-
Aandachtspunt
Let op de marge van 0,6 mm bij het uitsteken van de bout
Het krapste resultaat in het rapport laat weinig ruimte voor effecten die hier niet zijn gemodelleerd, zoals de draaduitloop, het zetten van sluitring en bevestigingsmiddel, en de oppervlakteruwheid. Aanbevolen wordt dit in de productie te bewaken, of de tolerantie op de boutlengte (E) of de moerhoogte (H) te verkleinen als inspectiegegevens daar aanleiding toe geven.
-
Kans: de tolerantie van de afstandsbus is ruimer dan gebruikelijk
De lengte van de afstandsbus (J: ±0,5 mm) is ruim in vergelijking met wat bij een verspaand onderdeel gebruikelijk haalbaar is. Met 1,0 mm marge in analyse 1 is er mogelijk ruimte om die tolerantie te verkleinen; dat verdient een gezamenlijke beoordeling met de leverancier van kosten en procesvermogen.
-
Maten van lagers en stofkappen gereserveerd voor vervolgwerk
De wanddikte van het lager (M) en de hoogte van de stofkap (N) staan in de stuklijst, maar komen in geen van de vijf analyses van de zijdelingse maatketen voor. Ze worden bewaard voor toekomstige analyses van radiale maatketens of voorspanning.
-
Opnieuw doorrekenen zodra Cpk-gegevens beschikbaar zijn
De gebruikte toleranties zijn representatieve productieaannames en niet afgeleid van gemeten procesvermogen. De analyse moet opnieuw worden doorgerekend met werkelijke Cpk-gegevens zodra die er zijn, om te bevestigen dat de conclusies ook voor de werkelijke productiespreiding gelden.
Technische details
De tolerantietabel en elke maatketen volledig uitgewerkt, voor wie zich verder wil verdiepen.
Stuklijst en toleranties Maten A–O van de acht onderdelen: nominaal, minimum, maximum en tolerantie
Representatieve productietoleranties
Zestien maten van acht onderdelen voeden de zes maatgevende vergelijkingen in de details van de analyse. De waarden zijn representatieve productietoleranties, hier gebruikt om de methode van de maatketenanalyse te demonstreren.
| Kenmerk | Label | Nominaal [mm] | Min. [mm] | Max. [mm] | Tol. [mm] |
|---|---|---|---|---|---|
| Frame | |||||
| Binnenmaat | A | 254,0 | 254,0 | 255,0 | 1,0 |
| Wanddikte rechts | B | 8,0 | 8,0 | 8,5 | 0,5 |
| Wanddikte links | C | 16,0 | 16,0 | 16,5 | 0,5 |
| Diepte uitsparing | D | 2,0 | 1,8 | 2,2 | 0,4 |
| Bout | |||||
| Boutlengte | E | 297,0 | 296,8 | 297,2 | 0,4 |
| Lengte schroefdraad | F | 22,5 | 22,5 | 23,0 | 0,5 |
| Lengte draadloze schacht | G | 274,5 | 274,0 | 275,5 | 1,5 |
| Moer | |||||
| Hoogte | H | 16,0 | 15,8 | 16,2 | 0,4 |
| Achterbrug | |||||
| Breedte buis | I | 243,0 | 243,0 | 243,5 | 0,5 |
| Afstandsbus | |||||
| Lengte | J | 245,0 | 244,5 | 245,5 | 1,0 |
| Stelmoer | |||||
| Hoogte | K | 18,5 | 18,3 | 18,7 | 0,4 |
| Uitsparing | L | 3,5 | 3,3 | 3,7 | 0,4 |
| Lager | |||||
| Wanddikte | M | 2,0 | 1,8 | 2,2 | 0,4 |
| Stofkap | |||||
| Hoogte | N | 4,54 | 4,54 | 4,94 | 0,4 |
| Hoogte voet | O | 2,0 | 1,8 | 2,2 | 0,4 |
Details van de analyse: de vijf maatketens A1–A5: maatketen, worstcase-vergelijking en resultaat per eis
Elke analyse isoleert één maatketen, vult bij elke schakel de ongunstigste tolerantiegrens in en toetst de resulterende speling aan het acceptatiecriterium.
A1. Draaispeling tussen achterbrug en frame
Eis
De afstandsbus moet onder alle tolerantiecombinaties langer zijn dan de buis van de achterbrug breed is, zodat de achterbrug draait zonder het frame te raken. Kritiek geval: afstandsbus op minimale lengte, buis van de achterbrug op maximale breedte.
Speling = Jmin − Imax
Positief resultaat: de afstandsbus blijft in elke combinatie langer dan de buis van de achterbrug breed is, zodat 1,0 mm loopspeling behouden blijft.
A2. Draadingrijping van de bout
Eis
Het van schroefdraad voorziene deel van de schacht moet voorbij het buitenvlak van het frame reiken, zodat de moer op volledige draad grijpt in plaats van op de draadloze overgang en tot het voorgeschreven moment kan worden aangehaald. Kritiek geval: omhullende van het frame op minimum, draadloze schacht op maximum.
Speling = (Amin + Bmin + Cmin) − Gmax
Bij worstcase-omstandigheden blijft ten minste 2,5 mm schroefdraad voorbij het wandvlak beschikbaar.
A3. Uitsteken van de bout voorbij de moer
Eis
De bout moet ver genoeg uitsteken voor volledige draadingrijping en klemkracht, maar niet zo ver dat een ergonomisch of esthetisch probleem ontstaat. Er worden twee worstcase-situaties beoordeeld: de langste bout met het dunste pakket (maximaal uitsteken) en de kortste bout met het dikste pakket (minimaal uitsteken).
Uitsteken = E − (A + B + C + H)
De bout steekt over het volledige tolerantiebereik 0,6–3,4 mm voorbij de moer uit. Volledige draadingrijping is in elk geval gewaarborgd, maar het minimum van 0,6 mm laat weinig ruimte voor effecten die hier niet zijn meegenomen. Zie de aanbevelingen.
A4. Speling tussen stelmoer en moer
Eis
De stelmoer mag de moer niet raken, zodat onafhankelijk instellen mogelijk blijft. Kritiek geval: omhullende van het frame aan de kant van de stelmoer op minimum, terwijl de lengte van de afstandsbus, beide voethoogtes van de stofkappen en de hoogte van de stelmoer op maximum staan.
Speling = (Amin + Cmin) − (Jmax + Omax,R + Omax,L + Kmax)
Bij worstcase-omstandigheden blijft 1,4 mm speling over tussen de stelmoer en de moer.
A5. Speling tussen stelmoer en frame
Eis
De stelmoer mag het frame bij de uitsparing niet raken, zodat spanningsconcentratie en slijtage worden vermeden. Kritiek geval: binnenmaat van het frame en diepte van de uitsparing op minimum, terwijl de lengte van de afstandsbus, de voethoogtes van de stofkappen en de uitsparing van de stelmoer op maximum staan.
Speling = (Amin + Dmin) − (Jmax + Omax,R + Omax,L + Lmax)
Bij worstcase-omstandigheden blijft 2,2 mm speling over tussen de stelmoer en het frame.
