Si heu fet disseny mecànic durant diversos anys o més de deu anys, llegiu atentament aquest article, el resum de l'experiència que voleu escriure ja és aquí.
El disseny mecànic (disseny de la màquina), segons els requisits d'ús, concep, analitza i calcula el principi de funcionament, l'estructura, el mode de moviment, el mode de transmissió de força i energia, el material, la forma i la mida de cada peça, el mètode de lubricació, etc. màquina i els converteix en una descripció específica s'utilitza com a base de fabricació per al procés de treball.
El disseny mecànic és una part important de l'enginyeria mecànica, el primer pas en la producció mecànica i el factor més important que determina el rendiment mecànic.
L'objectiu del disseny mecànic és dissenyar la millor maquinària sota diverses condicions limitades (com ara materials, capacitats de processament, coneixements teòrics i mètodes de càlcul, etc.), és a dir, fer dissenys òptims.
El disseny òptim ha de tenir en compte de manera exhaustiva molts requisits, que inclouen generalment: el millor rendiment de treball, el menor cost de fabricació, la mida i el pes més petits, el més fiable d'ús, el menor consum i la menor contaminació ambiental. Aquests requisits sovint són contradictoris i la seva importància relativa varia segons el tipus i aplicació de la maquinària. La tasca del dissenyador és ponderar la importància segons la situació concreta i fer plans globals perquè la maquinària dissenyada tingui el millor efecte tècnic i econòmic integral.
En el passat, l'optimització del disseny es basava principalment en el coneixement, l'experiència i la previsió del dissenyador. Amb el desenvolupament de noves disciplines com la teoria bàsica de l'enginyeria mecànica, l'enginyeria de valors i l'anàlisi de sistemes, l'acumulació de dades tècniques i econòmiques per a la fabricació i l'ús, i la popularització i aplicació d'ordinadors, l'optimització gradualment abandona els judicis subjectius i es basa en càlculs científics. (Nota de l'editor: els enginyers "vells" haurien de parar atenció, si no avancen, seran eliminats)
El disseny de diverses maquinàries industrials, especialment el disseny mecànic del conjunt i de tot el sistema, s'ha d'adjuntar a diverses tecnologies industrials relacionades i és difícil formar una disciplina independent. Per tant, han sorgit subdisciplines de disseny mecànic professional com ara el disseny de maquinària agrícola, el disseny de maquinària minera, el disseny de bombes, el disseny de compressors, el disseny de turbines de vapor, el disseny de motors de combustió interna i el disseny de màquines-eina. (Nota de l'editor: el vell refrany diu que "entrellaçar és com una muntanya", però ara és "anar junts com una muntanya". També és un disseny mecànic. Ets un expert en aquest camp. Si canvies a un altre camp , pots ser un profà)
1
Classificació del disseny
El disseny mecànic es pot dividir en tres categories: disseny nou, disseny heretat i disseny variant.
1. Nou disseny
Aplicar ciència i tecnologia madura o noves tecnologies que s'hagi demostrat que són factibles mitjançant experiments per dissenyar nous tipus de maquinària que mai s'havien vist abans.
2. Disseny de l'herència
D'acord amb l'experiència d'ús i el desenvolupament tecnològic, la maquinària existent està dissenyada i actualitzada per millorar el seu rendiment, reduir el seu cost de fabricació o reduir el seu cost d'explotació.
3. Disseny de variants
Per tal de cobrir les noves necessitats, es fan algunes modificacions o addicions i supressions a la maquinària existent per desenvolupar productes variants diferents del tipus estàndard.
2
procés principal
1. Formular tasques de disseny segons les necessitats del client, les necessitats del mercat i els nous resultats de la recerca científica.
2. Projecte preliminar. Incloent la determinació del principi de funcionament i la forma estructural bàsica de la màquina, la realització del disseny de moviment, el disseny estructural i el dibuix d'un dibuix general preliminar i una revisió preliminar.
3. Disseny tècnic. Incloent la modificació del disseny (segons l'opinió de la primera revisió), dibuix de totes les parts i nous dibuixos generals i la segona revisió.
4. Disseny de dibuix d'obra. Incloent la modificació final (segons les opinions de la segona revisió), el dibuix de tots els dibuixos de treball (com ara els dibuixos de peces, els dibuixos de conjunt de components i els dibuixos de conjunt general, etc.) i la formulació de tots els documents tècnics (com ara la llista de peces, la llista de peces). de peces de desgast, instruccions d'ús, etc.).
5. Finalitzar el disseny. Maquinària per a producció en lots o en sèrie. Per al disseny mecànic amb tasques de disseny relativament senzilles (com ara el nou disseny de maquinària simple, el disseny d'herència o el disseny de variants de maquinària general, etc.), es pot ometre el procediment de disseny preliminar.
3
fase de disseny
La qualitat d'una màquina depèn bàsicament de la qualitat del disseny. El paper que juga el procés de fabricació en la qualitat de la màquina és essencialment aconseguir la qualitat especificada en el moment del disseny. Per tant, l'etapa de disseny de la màquina és la clau per determinar si la màquina és bona o dolenta.
El procés de disseny comentat només es refereix al procés de disseny tècnic en un sentit estricte. És un procés de treball creatiu, però també un treball que utilitza al màxim l'experiència d'èxit existent. Només combinant bé l'herència i la innovació podem dissenyar màquines d'alta qualitat. Com a màquina completa, és un sistema complex. Per millorar la qualitat del disseny, cal que hi hagi un procediment de disseny científic. Tot i que és impossible enumerar un programa únic que sigui eficaç en totes les situacions, basant-se en l'experiència a llarg termini de la gent en el disseny de màquines, el programa de disseny d'una màquina bàsicament pot ser com es mostra a la taula.
imatge
A continuació es descriu breument cada etapa.
(1) Planificació
En l'etapa de planificació, s'ha de fer una investigació, investigació i anàlisi adequades a la demanda de la màquina dissenyada (Nota de l'editor: com estudiar acuradament la demanda del client i proporcionar informació rellevant, comunicar-se repetidament amb el client per aclarir les idees i intencions del client, etc.), a través d'Anàlisi, per aclarir encara més les funcions que hauria de tenir la màquina, i plantejar les limitacions determinades per l'entorn, l'economia, el processament i el termini per a la presa de decisions futures. Sobre aquesta base, escriviu clarament els requisits generals i els detalls de la tasca de disseny i, finalment, formeu un llibre de tasques de disseny com a resum d'aquesta etapa.
En general, el llibre de tasques de disseny hauria d'incloure: la funció de la màquina, l'estimació de l'economia i la protecció del medi ambient, l'estimació aproximada dels requisits de fabricació, els requisits bàsics d'ús i el límit de temps previst per completar la tasca de disseny, etc. En aquest moment , generalment només es pot donar un rang raonable per a aquests requisits i condicions, en lloc de xifres exactes. Per exemple, es pot determinar pels requisits que s'han de complir, els requisits mínims i els requisits que s'espera assolir.
(2) Disseny d'esquemes
D'acord amb diferents principis de treball, es poden elaborar una varietat d'esquemes específics per a les agències d'execució. Per exemple, pel que fa al tall de fil, la peça només es pot girar i l'eina es pot moure linealment per tallar el fil (com tallar el fil en un torn normal), o la peça es pot mantenir quieta mentre l'eina gira i es mou per tallar el fil (com ara processar fils amb matrius). És a dir, fins i tot per al mateix principi de funcionament, hi pot haver diverses solucions estructurals diferents.
L'esquema de la part del motor principal (nota de l'editor: part de potència) també pot tenir moltes opcions. A causa de la universalitat de l'alimentació i el desenvolupament de la tecnologia d'accionament elèctric, es pot dir que la gran majoria de la maquinària estacionària prefereix ara el motor elèctric com a motor principal. Els motors primaris tèrmics s'utilitzen principalment en avions de transport, maquinària de construcció o maquinària agrícola. Fins i tot si el motor s'utilitza com a motor principal, també hi ha opcions per a AC i DC, alta i baixa velocitat, etc.
L'esquema de la part de transmissió és més complex i divers. Per a la mateixa tasca de transmissió, es pot completar amb una varietat de mecanismes i combinacions de diferents mecanismes. Per tant, si s'utilitza IV per representar el nombre de solucions possibles de la part del motor principal, i N2 i N3 representen el nombre possible de solucions de la part de transmissió i la part d'execució respectivament, llavors el nombre de solucions possibles IV de la màquina com a un tot és Ni×N2×N3. (Nota de l'editor: les solucions efectives només són funcionalment factibles i després s'examinen des de les perspectives tècniques i econòmiques)
L'anterior només es parla en termes de les tres parts principals que componen la màquina. De vegades cal tenir en compte la configuració dels sistemes auxiliars.
Entre tantes solucions, només algunes són tècnicament viables. Aquests diversos esquemes factibles s'han d'avaluar exhaustivament des dels aspectes de tecnologia, economia i protecció del medi ambient. Hi ha molts mètodes d'avaluació, i l'avaluació econòmica es pren com a exemple per il·lustrar breument.
Quan s'avalua en termes d'economia, cal tenir en compte no només l'economia de disseny i fabricació, sinó també l'economia d'ús. Si l'esquema estructural de la màquina és més complicat, el seu cost de disseny i fabricació augmentarà relativament, però les seves funcions seran més completes i la seva productivitat serà més alta, de manera que l'economia d'ús també és millor. Per contra, per a una màquina amb una estructura relativament senzilla i funcions insuficients, tot i que els costos de disseny i fabricació són baixos, el cost operatiu augmentarà. Quan s'avalua l'economia de disseny i fabricació d'esquemes estructurals, també es pot expressar pel cost de l'eficàcia de la unitat. Per exemple, el cost per unitat de potència de sortida, el cost d'un sol producte, etc.
En avaluar la màquina, cal analitzar la fiabilitat de la màquina i prendre la fiabilitat com a índex d'avaluació. Des del punt de vista de la fiabilitat, sovint no és prudent perseguir cegament estructures complexes. En termes generals, com més complex sigui el sistema, menor serà la fiabilitat del sistema. Per millorar la fiabilitat del sistema complex, cal augmentar el sistema de còpia de seguretat paral·lel, que inevitablement augmentarà el cost de la màquina.
La protecció del medi ambient també és un aspecte important que s'ha de tenir en compte en el disseny. Les solucions tècniques que tenen efectes adversos sobre el medi ambient s'han d'analitzar amb detall i proposar solucions tècnicament madures.
Mitjançant l'avaluació del programa, es pren la decisió final de determinar un diagrama esquemàtic o un diagrama esquemàtic del moviment del mecanisme per al següent pas del disseny tècnic.
En l'etapa de disseny de l'esquema, la relació entre referència i innovació s'ha de gestionar adequadament. Els precedents d'èxit de màquines similars s'han d'utilitzar com a referència, i els enllaços febles originals i les peces que no compleixen els requisits de les tasques existents s'han de millorar o canviar fonamentalment. Cal innovar activament i oposar-se al conservadorisme i a copiar el disseny original, i també oposar-se a les dues tendències equivocades de perseguir cegament la innovació i descartar l'experiència original raonable. (Nota de l'editor: la clau per aprendre és esbrinar les deficiències del càlcul original)
(3) Disseny tècnic
L'objectiu de la fase de disseny tècnic és produir un esbós de conjunt general i un esbós de muntatge de components. Determinar la forma i la mida bàsica de cada component i les seves parts mitjançant el disseny d'esbós, inclosa la connexió entre peces, la forma i la mida bàsica de les peces i components. Finalment, dibuixeu els dibuixos de treball, els dibuixos de conjunt de components i els dibuixos de conjunt general de les peces.
Per determinar la mida bàsica de les peces principals, s'ha de fer el treball següent:
(1) Disseny cinemàtic de la màquina.
Segons l'esquema estructural determinat, determineu els paràmetres de la part mòbil original (potència, velocitat de rotació, velocitat lineal, etc.). A continuació, feu càlculs cinemàtics per determinar els paràmetres de moviment (velocitat, velocitat, acceleració, etc.) de cada component en moviment.
(2) Càlcul dinàmic de la màquina.
Combinat amb els paràmetres d'estructura i moviment de cada part, es calculen la magnitud i les característiques de la càrrega de cada part principal. La càrrega obtinguda en aquest moment és només la càrrega nominal (o nominal) que actua sobre la peça perquè la peça no ha estat dissenyada.
(3) El disseny de la capacitat de treball de les peces.
El disseny preliminar de peces i components es pot fer si es coneixen la mida i les característiques de la càrrega nominal de les peces principals. Els criteris de capacitat de treball en què es basa el disseny s'han d'elaborar de manera raonable tenint en compte les condicions generals de fallada, les característiques de treball i les condicions ambientals de les peces i components. En general, hi ha criteris com la força, la rigidesa, l'estabilitat a les vibracions i la vida útil. Per càlcul o analogia, es poden determinar les dimensions bàsiques de peces i components.
(4) Disseny d'esbossos de muntatge de components i croquis de conjunt general.
D'acord amb les dimensions bàsiques de les peces i components principals que s'han determinat, es dissenya l'esbós de muntatge de components i l'esbós de conjunt general. El contorn i les dimensions de totes les peces s'han de dissenyar estructuralment a l'esbós. En aquest pas, cal coordinar bé l'estructura i la mida de cada peça i tenir en compte plenament la fabricabilitat estructural de les peces i components dissenyats, de manera que totes les peces tinguin la configuració més raonable.
(5) Comprovació de les peces principals.
Per a algunes parts, al pas (3) anterior, a causa de l'estructura específica indecisa, és difícil realitzar un càlcul detallat de la capacitat de treball, de manera que només es poden fer càlculs i dissenys preliminars. Després de dibuixar l'esbós del conjunt de components i l'esbós del conjunt general, es coneix l'estructura i la mida de totes les peces i també es coneix la relació entre les peces adjacents. Només en aquest moment es pot determinar amb més precisió la càrrega que actua sobre la peça i es poden determinar diversos factors detallats que afecten la capacitat de treball de la peça. Només sota aquesta condició, és possible i necessari realitzar càlculs de verificació precisos per a algunes peces importants o peces amb formes complexes i condicions de tensió. Segons els resultats de la comprovació, l'estructura i la mida de les peces es modifiquen repetidament fins que queden satisfetes.
En cada pas del disseny tècnic, la tecnologia de disseny d'optimització desenvolupada en els últims 30 a 40 anys ha demostrat cada cop més la seva capacitat per optimitzar la selecció de paràmetres estructurals. Alguns nous mètodes de càlcul numèric, com el mètode dels elements finits, poden obtenir excel·lents resultats de càlcul quantitatiu aproximat per a problemes que abans eren difícils de calcular quantitativament. Per a un nombre reduït de peces molt importants, complexes i cares, s'ha d'utilitzar el mètode de prova del model per dissenyar quan sigui necessari, és a dir, el model es fabrica segons els plànols de disseny preliminars i les parts estructurals febles o les seccions redundants es troben a través de proves. Mida, segons la qual reforçar o reduir per modificar el disseny original i, finalment, arribar al nivell de perfecció. La teoria de la fiabilitat mecànica s'utilitza en l'etapa de disseny tècnic. Des de la perspectiva de la fiabilitat, pot avaluar si les peces dissenyades i les estructures de components i els seus paràmetres compleixen els requisits de fiabilitat, i presentar suggeriments per millorar el disseny, millorant així encara més la qualitat del disseny de la màquina. . Els nous mètodes i conceptes de disseny esmentats anteriorment s'han d'aplicar i promoure en el disseny, de manera que es puguin desenvolupar en conseqüència.
Un cop finalitzat el disseny de l'esbós, el dibuix de treball de la peça es pot dissenyar segons la mida bàsica de la peça que s'ha determinat a l'esbós. En aquest punt, encara hi ha un gran nombre de detalls estructurals de les peces per refinar i determinar. Quan es dissenyen dibuixos de treball, cal tenir en compte completament el procés de processament i muntatge de peces, els requisits d'inspecció i els mètodes d'implementació de les peces durant i després del processament. Si alguns arranjaments detallats tenen un impacte digne en la capacitat de treball de les peces, cal tornar enrere per comprovar la capacitat de treball. Finalment, dibuixeu els dibuixos de treball de totes les peces excepte les peces estàndard.
Torneu a dibuixar el dibuix de conjunt de components i el dibuix de conjunt general segons l'estructura i la mida del dibuix de treball de la peça finalitzada. Mitjançant aquest treball, es poden comprovar els errors dimensionals i estructurals que es poden amagar al dibuix de la peça. La gent anomena col·loquialment a aquesta obra muntatge sobre paper. (Nota de l'editor: ara utilitzant el disseny de programari 3D, és molt convenient modificar-lo, de manera que es poden creuar els passos del disseny tècnic, però és indispensable. Per descomptat, algunes comprovacions poden utilitzar les funcions pròpies del programari.)
(4) Recull de documents tècnics
Hi ha molts tipus de documents tècnics, i els que s'utilitzen habitualment inclouen instruccions de disseny i càlcul de la màquina, instruccions d'operació i llista de peces estàndard (BOM).
Quan s'elabori l'especificació de càlcul del disseny, ha d'incloure tots els continguts concloents de la selecció de l'esquema i del disseny tècnic.
Quan es compila el manual d'instruccions de la màquina per als usuaris, s'ha d'introduir als usuaris la gamma de paràmetres de rendiment, mètodes d'operació, manteniment diari i mètodes de reparació senzills, catàleg de peces de recanvi, etc. de la màquina.
Altres documents tècnics, com ara el certificat d'inspecció, la llista de peces adquirides i les condicions d'acceptació, etc., s'han d'elaborar per separat segons sigui necessari.
(5) Aplicació de l'ordinador al disseny mecànic
Amb el desenvolupament de la tecnologia informàtica, els ordinadors s'han utilitzat àmpliament en el disseny mecànic i han sorgit molts programaris de disseny i anàlisi d'alta eficiència. Aquests programes es poden utilitzar per comparar múltiples esquemes en l'etapa de disseny i poden analitzar amb precisió la resistència estructural, la rigidesa i les característiques dinàmiques de diferents esquemes, inclosos esquemes grans i complexos. Al mateix temps, també és possible construir un prototip virtual a l'ordinador i utilitzar la simulació de prototip virtual per verificar el disseny, per tal d'avaluar completament la viabilitat del disseny en l'etapa de disseny. Es pot dir que la promoció i l'ús de la tecnologia informàtica en el disseny mecànic ha canviat i està canviant el procés de disseny mecànic, i els seus avantatges per millorar la qualitat i l'eficiència del disseny són difícils de predir.
L'anterior introdueix breument el procediment de disseny de la màquina. A grans trets, en el procés de fabricació de la màquina, és possible modificar el disseny per motius de procés en qualsevol moment. Si es requereix una modificació, s'han de seguir determinats procediments d'aprovació (Nota de l'editor: canvi d'enginyeria, enginyeria Chan
ge, EC). Després que la màquina surti de la fàbrica, les investigacions de seguiment s'han de dur a terme de manera planificada; a més, els usuaris també comunicaran problemes al departament de fabricació o disseny durant l'ús. A partir d'aquesta informació, el departament de disseny pot modificar o fins i tot remodelar el disseny original després de l'anàlisi. Aquestes tasques, tot i que formen part del procés de disseny, són un altre nivell de problema. Com a dissenyador, cal tenir un fort sentit de la responsabilitat social, estendre la visió del treball a tot el procés de fabricació, ús i fins i tot desballestament, i millorar el disseny repetidament, per millorar contínuament la qualitat de la màquina i complir millor. necessitats de producció i vida.
descripció de l'etapa
(1) Fase de planificació
Després de l'emissió de les tasques del projecte, l'etapa de planificació és només una etapa preparatòria. En aquest punt, només hi ha una idea vaga de la màquina a dissenyar.
(2) Fase de disseny de l'esquema
Aquesta etapa juga un paper clau en l'èxit o el fracàs del disseny. En aquesta etapa, també demostra completament les característiques de múltiples solucions (esquemes) en el treball de disseny.
L'anàlisi de funcions de la màquina consisteix a realitzar una anàlisi exhaustiva dels requisits, requisits mínims i requisits esperats de les funcions de la màquina proposades al llibre de tasques de disseny, és a dir, si aquestes funcions es poden realitzar, si hi ha contradiccions entre múltiples funcions, i si es poden substituir entre si. Finalment, es determinen els paràmetres funcionals com a base per al disseny posterior. En aquest pas, els possibles conflictes entre necessitats i possibilitats, ideals i realitat, objectius de desenvolupament i objectius actuals s'han de tractar adequadament.
Un cop determinats els paràmetres funcionals, es poden proposar possibles solucions, és a dir, es poden proposar possibles solucions. Quan es busca una solució, es pot discutir per separat segons la part de conducció, la part de transmissió i la part d'execució. És més habitual començar la discussió primer amb la part operativa.
Quan es parla de la part d'execució de la màquina, primer es tracta de l'elecció del principi de funcionament (nota de l'editor: és a dir, el mètode d'implementació). Per exemple, quan es dissenya una màquina per fabricar cargols, el seu principi de funcionament pot ser el mètode de girar fils amb una eina de tornejat en un blanc cilíndric o el mètode de rodar fils amb una matriu de laminació en un blanc cilíndric. Això presenta dos principis de funcionament diferents. Els principis de funcionament són diferents i, per descomptat, les màquines dissenyades seran fonamentalment diferents. En particular, cal subratllar que els nous principis de treball s'han d'investigar i desenvolupar contínuament. Aquesta és una manera important de dissenyar el desenvolupament tecnològic.
4
passos de disseny
Abans de començar el disseny, es formulen les tasques de disseny.
Quan la tasca de disseny és més complicada, generalment s'adopta el disseny en tres etapes, és a dir, el disseny preliminar, el disseny tècnic i el disseny del dibuix de treball; Quan la tasca sigui relativament senzilla, com ara el nou disseny de maquinària simple, el disseny d'herència o el disseny de variants de maquinària general, el disseny es dissenyarà a la profunditat del disseny tècnic al principi i el disseny del dibuix de treball es farà després revisió, modificació i aprovació, que esdevé un disseny en dues etapes.
En l'etapa de disseny preliminar del disseny de tres etapes, els passos principals del disseny són: determinar el principi de funcionament i el tipus estructural bàsic, disseny de moviment, dissenyar peces i components principals, dibuixar un dibuix general preliminar i revisar el disseny preliminar.
En l'etapa de disseny tècnic, els passos principals són: modificar el disseny segons les opinions de revisió, dissenyar totes les peces i components, dibuixar un nou dibuix general i revisar el disseny tècnic.
En l'etapa de disseny del dibuix de treball, modifiqueu el disseny d'acord amb les opinions de revisió, dibuixeu tots els dibuixos de treball i formuleu tots els documents tècnics. Per a productes per lots o fabricats en massa, també es requereix un disseny final.
En cada pas del disseny, és possible trobar que algunes decisions en els passos anteriors no són raonables, la qual cosa requereix tornar al pas anterior, revisar les decisions no raonables i tornar a fer el treball de disseny posterior.
(1) Formular tasques de disseny
Aquest és el treball preliminar del disseny. Les tasques de disseny es basen en les comandes dels usuaris, les necessitats del mercat i els nous resultats de la investigació científica. El departament de disseny utilitza diverses tecnologies i intel·ligència de mercat, elabora possibles plans, compara els seus pros i contres, discuteix amb el departament empresarial i els usuaris i formula objectius raonables per a les tasques de disseny. Això és especialment important per als nous dissenys. Els errors en els objectius de la missió provocaran greus pèrdues econòmiques i fins i tot un fracàs total.
(2) Determineu el principi de funcionament i el tipus d'estructura bàsica
Si la tasca de disseny no està clarament definida, el primer pas del disseny és determinar el pla general, és a dir, determinar el principi de funcionament que s'ha d'aplicar i el tipus d'estructura corresponent.
Per exemple, per dissenyar un motor dièsel marí d'alta potència, primer cal determinar si s'ha d'utilitzar un motor dièsel de dos temps, de doble efecte, creuat i de baixa velocitat, o un de quatre temps, d'efecte simple i mitjà. - Motor dièsel de velocitat.
Un altre exemple és la maquinària de trituració dissenyada per a la trituració gruixuda de roques. En primer lloc, s'ha de determinar si s'utilitza una trituradora de mandíbula o giratòria amb extrusió i flexió com a acció principal de trituració, o una trituradora d'impacte d'un sol rotor o de doble rotor amb l'impacte com a acció principal.
(3) Disseny de moviment
Després de determinar el pla general del disseny, cal utilitzar el coneixement del mecanisme per seleccionar el mecanisme adequat per obtenir el pla de moviment necessari. La trituradora de mandíbules esmentada es basa en l'oscil·lació de la seva mandíbula mòbil per aixafar la roca que entra a la cavitat de trituració apretant, doblegant i dividint, mentre que l'oscil·lació de la mandíbula mòbil pot ser un simple gir d'un mecanisme de doble palanca o un swing complex. d'un únic mecanisme de commutació. En els nous dissenys, pot ser necessari sintetitzar un nou mecanisme per obtenir l'esquema de moviment requerit, que sovint és una tasca difícil. Per tant, els dissenyadors generalment intenten aplicar els esquemes de moviment proposats pels mecanismes existents i madurs.
(4) Disseny estructural i dibuix general previ
Després del disseny del moviment, el dissenyador comença el disseny estructural, calcula la força, la força, la forma, la mida i el pes de les parts principals de la màquina i dibuixa esbossos de les parts i components principals. En aquest moment, si es constata que l'estructura seleccionada originalment no és viable, l'estructura s'ha d'ajustar o modificar. També s'ha de tenir en compte la possibilitat de sobreescalfament, desgast excessiu o vibració.
En aquest pas, el dissenyador trobarà contradiccions en la forma, mida, proporció, etc. de cada part dibuixant un esbós. Enfortir o millorar un aspecte pot debilitar o empitjorar un altre. En aquest moment, cal ponderar la importància i coordinar-se per aconseguir el millor efecte integral. (Nota de l'editor: l'essència del disseny és el procés de sospesar constantment les opcions). Després que l'esbós hagi estat revisat repetidament i es consideri inicialment satisfactori, es pot dibuixar el dibuix general preliminar i el cost estimat (estimació de costos). El dibuix general preliminar es dibuixa estrictament a escala i es seleccionen suficients vistes i seccions.
(5) Revisió preliminar
Després de dibuixar el dibuix general preliminar, cal convidar personal experimentat en disseny, fabricació i usuari d'aquest tipus de maquinària, així com representants de l'usuari o unitat de disseny confiada per dur a terme una revisió preliminar. Si els resultats de la revisió indiquen que el disseny no és aplicable (com ara massa pes i volum, cost massa elevat, dubtes sobre la fiabilitat de l'estructura, etc.), el disseny de moviment s'ha de redissenyar, o fins i tot substituir-lo per altres. principis de funcionament i tipus estructurals bàsics. En la majoria dels casos, es fan algunes millores en el disseny.
(6) Disseny tècnic
Segons els comentaris de la revisió preliminar, es modifica el disseny i es dibuixen totes les peces i dibuixos de conjunt. Realitzar una anàlisi precisa de tensions de les peces i components principals, corregir la forma, la mida i altres detalls de les peces d'acord amb els resultats de l'anàlisi, i especificar el material i el tractament tèrmic. Determinar la precisió de mecanitzat de les peces i les condicions de muntatge de components i conjunts finals. Disseny complet de lubricació, disseny elèctric (accionament i control). Es torna a dibuixar el dibuix general, i alguna maquinària important i de producció massiva de vegades ha de fer maquetes. Envieu el disseny tècnic completat per a una segona revisió.
(7) Dibuixa un diagrama de treball
el
Després de fer la modificació final d'acord amb les opinions de la segona revisió, es poden dibuixar dibuixos de peces formals, dibuixos de conjunt de components i dibuixos de conjunt general i es poden preparar documents tècnics com ara llista de peces, llista de peces vulnerables i guia d'usuari. La persona encarregada del disseny ha de prestar atenció a la coordinació de les dimensions entre les peces, a comprovar l'ajust de tolerància entre les peces d'acoblament i a revisar la resistència i rigidesa d'algunes peces.
Un cop finalitzat el dibuix de la peça, s'inicia la comprovació del dibuix, que és una feina molt important. Els dibuixos revisats amb cura poden garantir un muntatge suau després del processament. El mètode de correcció més fiable és tornar a dibuixar un dibuix de conjunt general basat en el dibuix de les peces dibuixades (nota de l'editor: dibuixeu les peces dissenyades a l'ordinador segons el mètode de connexió de muntatge per tornar a dibuixar el conjunt general) i es mostraran totes les contradiccions.
S'han de realitzar dues tasques mentre es dibuixa el dibuix de la peça: una és la revisió tècnica per facilitar el processament de les peces i reduir el cost de fabricació; l'altra és la revisió estàndard per fer que els elements estructurals, les dimensions, l'ajust de la tolerància, les condicions tècniques del tractament tèrmic, les normes i les parts generals de les peces compleixin els requisits de la norma.
(8) Producció de prova i disseny final
Per a la producció de maquinària d'una sola peça o per lots petits, els dibuixos de disseny realitzats mitjançant els passos anteriors es poden posar en producció formal. Per a les màquines produïdes en lots o en grans quantitats, els prototips s'han de produir a prova abans de la producció formal, i s'han de realitzar proves i avaluacions funcionals. Després de passar, la producció de prova per lots es realitzarà segons el procés de producció en massa. Els problemes que sorgeixen durant la producció d'assaig per lots poden requerir les modificacions corresponents al disseny abans que es converteixi en un disseny finalitzat que es pugui utilitzar en la producció formal.
5
Restriccions (criteris de disseny)
El disseny de peces mecàniques té moltes limitacions, i els criteris de disseny són les limitacions que ha de complir el disseny.
(1) Criteris de rendiment tècnic
El rendiment tècnic inclou tot el rendiment, inclosa la funció del producte, les condicions de fabricació i operació, i fa referència tant al rendiment estàtic com al rendiment dinàmic. Per exemple, la potència, l'eficiència, la vida útil, la força, la rigidesa, la resistència a la fricció, el rendiment al desgast, l'estabilitat a la vibració i les característiques tèrmiques que pot transmetre el producte.
El criteri de rendiment tècnic significa que el rendiment tècnic rellevant ha de complir els requisits especificats. Per exemple, la vibració generarà una càrrega dinàmica addicional i una tensió variable, especialment quan la seva freqüència s'aproxima a la freqüència natural del sistema o peces mecàniques, es produirà una ressonància i l'amplitud augmentarà bruscament, cosa que pot provocar danys ràpids a les peces o peces. fins i tot tot el sistema. El criteri d'estabilitat de la vibració és limitar els paràmetres de vibració rellevants del sistema mecànic o de les peces, com ara la freqüència natural, l'amplitud, el soroll, etc., dins del rang permès especificat. Un altre exemple és la calor generada quan la màquina està funcionant, que pot provocar estrès tèrmic, tensió tèrmica i fins i tot danys tèrmics. El criteri de les característiques tèrmiques és limitar diversos paràmetres tèrmics relacionats (com ara estrès tèrmic, deformació tèrmica, augment de temperatura, etc.) dins del rang especificat.
(2) Criteris d'estandardització
Els principals estàndards relacionats amb el disseny de productes mecànics són aproximadament els següents:
Normalització de conceptes: els termes, símbols, unitats de mesura, etc. implicats en el procés de disseny han de complir els estàndards;
Estandardització de la forma física: la forma estructural, la mida, el rendiment, etc. de les peces, matèries primeres, equips i fonts d'energia s'han de seleccionar d'acord amb una normativa uniforme.
Normalització de mètodes: els mètodes d'operació, els mètodes de mesura, els mètodes d'assaig, etc. s'han d'implementar d'acord amb la normativa corresponent.
El criteri d'estandardització significa que tots els comportaments de tot el procés de disseny han de complir els requisits d'estandardització esmentats anteriorment. Els estàndards publicats relacionats amb el disseny de peces mecàniques es poden dividir en tres nivells: estàndards nacionals, estàndards de la indústria i estàndards empresarials pel que fa a l'àmbit d'aplicació. Pel que fa a l'ús obligatori, es pot dividir en obligatori i recomanat.
(3) Criteris de fiabilitat
Fiabilitat: la probabilitat que un producte o component pugui completar la funció especificada dins de la vida esperada en condicions d'ús especificades. El criteri de fiabilitat significa que el producte, component o peça dissenyat ha de complir els requisits de fiabilitat especificats.
(4) Directrius de seguretat
La seguretat de la màquina inclou:
Seguretat de les peces: es refereix al fet que les peces no es produeixen, com ara fractura, deformació excessiva, desgast excessiu i pèrdua d'estabilitat sota la càrrega externa especificada i en el temps especificat.
La seguretat de tota la màquina: es refereix al requisit que la màquina garanteixi que no hi haurà fallades en les condicions especificades i que les funcions generals es puguin realitzar amb normalitat.
Seguretat laboral: fa referència a la protecció dels operaris, vetllant per la seguretat personal i la salut física i mental, etc.
Seguretat mediambiental: es refereix a la no contaminació i el dany al medi ambient i a les persones al voltant de la màquina.
6
metodologia de disseny
El propòsit de la metodologia de disseny és elevar el pensament del disseny en un procés racional, de manera que el disseny es pugui dur a terme segons una lògica determinada, de manera que més dissenyadors puguin fer bons dissenys. Generalment inclou els següents continguts:
(1) Dividiu les etapes del disseny en passos molt fins, fent de cada etapa una activitat de pensament amb regles a seguir i proves a seguir.
(2) Emmagatzemar dissenys reeixits o bons i establir una base de dades de disseny per a la referència o l'adopció en dissenys futurs.
(3) Introduïu el concepte i el mètode d'enginyeria de valors en el treball de disseny i equilibreu la funció i el cost de la contradicció en el disseny per obtenir un bon efecte d'ús.
(4) Utilitzar els coneixements de disciplines emergents com ara la tribologia, la vibració, la mecànica de fractures, el mètode d'elements finits, el disseny de fiabilitat, el disseny d'optimització, l'enginyeria de sistemes i l'ergonomia en el disseny per millorar la naturalesa científica del disseny i reduir la ceguesa.
(5) Amplieu l'abast del treball de disseny, estenent-se cap a la previsió del mercat i cap enrere al servei postvenda.
(6) Utilitzeu el disseny assistit per ordinador per reduir el treball de disseny, millorar la velocitat i la qualitat del disseny.
7
perspectiva
En el futur, el disseny mecànic penetrarà en indústries com la fabricació de semiconductors, la bioenginyeria, la nanotecnologia i la robòtica. Tot i que contribueix al desenvolupament social, continuarà millorant-se i innovant encara més la seva teoria.
(1) Per dur a terme més la sistematització
És a dir, a partir del punt de vista del sistema, el producte mecànic es considera com un sistema o un tot, basant-se en la tecnologia informàtica per realitzar la coordinació entre l'home, la màquina i el medi ambient. Concretament, descompon el sistema total en diversos subsistemes, adopta diverses teories i mètodes de disseny moderns i persegueix l'optimització del sistema com a objectiu per coordinar el disseny i la concordança de cada subsistema.
(2) Aprofundir en el disseny intel·ligent
Amb l'avenç i el desenvolupament de la ciència i la tecnologia, cada cop s'han de tenir en compte més factors d'intel·ligència en el disseny. Es pot descriure una gran quantitat de contingut de disseny mitjançant l'establiment de models per descriure el comportament de diverses condicions de treball dels productes mecànics, i la resolució dels models pot predir el rendiment del producte, la racionalitat i l'optimitat del disseny. Per exemple, en el desenvolupament i disseny de nous vehicles s'han aplicat sistemes intel·ligents de presa de decisions per a diverses avaluacions de rendiment dels vehicles, sistemes experts en disseny de caixes de canvis i sistemes de diagnòstic d'avaries.
(3) Presteu més atenció al pensament verd
La tecnologia de disseny verd és una tecnologia per dissenyar productes en el seu cicle de vida d'acord amb els requisits de protecció del medi ambient, la màxima utilització dels recursos i el menor consum d'energia. Els dissenyadors han de tenir en compte els atributs ambientals i els atributs bàsics dels productes de tot el cicle, i sempre basar els seus dissenys en la salut física i mental de les persones i la protecció del medi ambient. Al mateix temps, els productes dissenyats han de ser reciclables i causar un dany mínim al medi ambient.
8
mètode de disseny modern
1. Professional i modern
El programari informàtic desenvolupat conjuntament per professionals del disseny mecànic i informàtica pot reflectir i descriure diversos mecanismes de dany, fallada i destrucció de productes mecànics en condicions de treball reals. Pot analitzar i calcular quantitativament el comportament dinàmic de peces mecàniques i maquinària, i formar un programa de disseny fix. Aquest és un mètode de disseny modern professional, com ara anàlisi i disseny de vibracions, disseny de tribologia, disseny de transferència de calor termodinàmica, disseny de resistència, rigidesa, anàlisi de camp de temperatura, etc. Tots aquests programaris es desenvolupen sobre la base de mètodes de disseny tradicionals i utilitzant tecnologia informàtica. . Per exemple: utilitzar el programari Pro/M per analitzar les característiques dinàmiques dels dispositius mecànics i utilitzar el programari ANSYS per analitzar l'estrès són bons exemples en aquest sentit, establint les bases per jutjar amb precisió la fiabilitat del dispositiu i seleccionar els paràmetres de disseny.
2. Modern universal
Per tal de satisfer els alts requisits de rendiment del producte mecànic, la tecnologia informàtica s'utilitza àmpliament en el disseny mecànic per al disseny assistit i l'anàlisi del sistema, que és un mètode de disseny modern comú. Els mètodes comuns inclouen optimització, elements finits, fiabilitat, simulació, sistemes experts i CAD. Aquests mètodes no només són per a la investigació de productes mecànics, sinó que també tenen les seves pròpies teories i mètodes científics.
1) Disseny optimitzat
El disseny d'optimització mecànica és el trasplantament i aplicació de la tecnologia d'optimització en el camp del disseny mecànic. La seva idea bàsica es basa en la teoria del disseny mecànic.
