Если вы занимаетесь механическим проектированием в течение нескольких лет или более десяти лет, внимательно прочитайте эту статью, поскольку сводка опыта, которую вы хотите написать, уже здесь.
Механический дизайн (конструкция машины) в соответствии с требованиями использования предполагает, анализирует и рассчитывает принцип работы, структуру, режим движения, режим передачи силы и энергии, материал, форму и размер каждой части, метод смазки и т. д. машина и преобразует их в конкретное описание, используемое в качестве производственной основы для рабочего процесса.
Механический дизайн является важной частью машиностроения, первым шагом в механическом производстве и наиболее важным фактором, определяющим механические характеристики.
Целью механического проектирования является проектирование наилучшего оборудования при различных ограниченных условиях (таких как материалы, возможности обработки, теоретические знания и методы расчета и т. д.), то есть создание оптимальных конструкций.
Оптимальная конструкция должна всесторонне учитывать многие требования, в том числе: наилучшие рабочие характеристики, наименьшие производственные затраты, наименьшие размеры и вес, наибольшая надежность в использовании, наименьшее потребление и наименьшее загрязнение окружающей среды. Эти требования часто противоречивы, и их относительная важность зависит от типа и области применения машин. Задача конструктора – взвесить важность в зависимости от конкретной ситуации и составить общие планы, чтобы проектируемая техника имела наилучший комплексный технико-экономический эффект.
В прошлом оптимизация дизайна в основном зависела от знаний, опыта и дальновидности дизайнера. С развитием новых дисциплин, таких как базовая теория машиностроения, оптимизация стоимости и системный анализ, накоплением технических и экономических данных для производства и использования, а также популяризацией и применением компьютеров оптимизация постепенно отказывается от субъективных суждений и опирается на научные расчеты. (Примечание редактора: «Старым» инженерам следует обратить внимание, если они не будут продвигаться вперед, они будут устранены)
Проектирование различных промышленных машин, особенно механического проектирования в целом и всей системы, должно быть привязано к различным родственным промышленным технологиям, и его трудно сформировать в самостоятельную дисциплину. Таким образом, появились профессиональные дисциплины механического проектирования, такие как проектирование сельскохозяйственной техники, проектирование горнодобывающего оборудования, проектирование насосов, проектирование компрессоров, проектирование паровых турбин, проектирование двигателей внутреннего сгорания и проектирование станков. (Примечание редактора: старая поговорка гласит, что «переплетение похоже на гору», но теперь оно «собирается вместе, как гора». Это также механический дизайн. Вы являетесь экспертом в этой области. Если вы переключитесь на другую область , вы наверное дилетант)
1
Классификация дизайна
Механический дизайн можно разделить на три категории: новый дизайн, унаследованный дизайн и вариантный дизайн.
1. Новый дизайн
Применяйте зрелую науку и технологии или новые технологии, доказавшие свою пригодность в ходе экспериментов, для разработки новых типов машин, которых раньше не было.
2. Дизайн наследования
В соответствии с опытом использования и технологическим развитием существующее оборудование проектируется и обновляется для повышения его производительности, снижения производственных затрат или снижения эксплуатационных расходов.
3. Вариант дизайна
Чтобы удовлетворить новые потребности, в существующее оборудование вносятся некоторые модификации, дополнения и исключения для разработки вариантов продукции, отличных от стандартного типа.
2
основной процесс
1. Формулировать задачи проектирования в соответствии с потребностями заказчика, потребностями рынка и новыми результатами научных исследований.
2. Эскизный проект. В том числе определение принципа работы и основной конструктивной формы машины, выполнение проектирования движения, конструктивного проектирования и составления предварительного общего чертежа и предварительного обзора.
3. Технический проект. Включая доработку конструкции (по мнению первого обзора), прорисовку всех деталей и новые общие чертежи и второй обзор.
4. Оформление рабочего чертежа. Включая окончательную модификацию (в соответствии с мнениями второго обзора), чертежи всех рабочих чертежей (таких как чертежи деталей, сборочные чертежи компонентов и общие сборочные чертежи и т. д.) и формулирование всех технических документов (таких как список деталей, список быстроизнашивающихся деталей, инструкции по эксплуатации и т. д.).
5. Завершите дизайн. Оборудование для серийного или массового производства. Для механического проектирования с относительно простыми задачами проектирования (такими как новый дизайн простого оборудования, проектирование наследования или вариантный дизайн общего оборудования и т. д.) процедура предварительного проектирования может быть опущена.
3
этап проектирования
Качество машины в основном зависит от качества конструкции. Роль, которую производственный процесс играет в качестве машины, заключается в достижении качества, указанного во время проектирования. Таким образом, стадия проектирования машины является ключом к определению того, хороша она или плоха.
Обсуждаемый процесс проектирования относится только к процессу технического проектирования в узком смысле. Это творческий рабочий процесс, но также и работа, максимально использующая имеющийся успешный опыт. Только удачно сочетая наследственность и инновации, мы можем создавать высококачественные машины. Как целостная машина, это сложная система. Чтобы улучшить качество дизайна, должна быть научная процедура проектирования. Хотя невозможно перечислить уникальную программу, которая эффективна в любой ситуации, основываясь на многолетнем опыте людей в проектировании машин, программа проектирования машины может в основном быть такой, как показано в таблице.
картина
Каждый этап кратко описан ниже.
(1) Планирование
На этапе планирования должны быть проведены адекватные исследования, исследования и анализ требований к проектируемой машине (Примечание редактора: например, тщательное изучение спроса клиента и предоставление соответствующей информации, неоднократное общение с клиентом для уточнения его идей и намерений, и т. д.), посредством анализа, для дальнейшего уточнения функций, которые должна иметь машина, и выдвижения ограничений, определяемых окружающей средой, экономикой, обработкой и ограничением времени для принятия решений в будущем. На этой основе четко выпишите общие требования и детали задания на проектирование и, наконец, сформируйте книгу заданий на проектирование как резюме этого этапа.
Книга задач проектирования, как правило, должна включать: функцию машины, оценку экономии и защиты окружающей среды, приблизительную оценку производственных требований, основные требования к использованию и ожидаемый срок выполнения задачи проектирования и т. д. В настоящее время , как правило, для этих требований и условий может быть указан только разумный диапазон, а не точные цифры. Например, это может быть определено требованиями, которые должны быть выполнены, минимальными требованиями и требованиями, которые, как ожидается, будут выполнены.
(2) Дизайн схемы
В соответствии с различными принципами работы могут быть составлены различные конкретные схемы для агентств-исполнителей. Например, при нарезании резьбы заготовку можно только вращать, а инструмент можно перемещать линейно для нарезания резьбы (например, нарезание резьбы на обычном токарном станке), или заготовку можно удерживать неподвижно, пока инструмент вращается и движется, чтобы нарезать резьбу (например, обработка резьбы плашками). То есть даже для одного и того же принципа работы может быть несколько различных конструктивных решений.
Схема первично-двигательной части (прим. ред.: силовая часть), конечно, тоже может иметь множество вариантов. Благодаря универсальности источника питания и развитию технологии электропривода можно сказать, что подавляющее большинство стационарных машин в настоящее время предпочитает электродвигатель в качестве первичного двигателя. Тепловые первичные двигатели в основном используются в транспортных самолетах, строительных машинах или сельскохозяйственных машинах. Даже если двигатель используется в качестве первичного двигателя, существуют также варианты для переменного и постоянного тока, высокой скорости и низкой скорости и т. д.
Схема трансмиссионной части более сложная и разнообразная. Одна и та же задача передачи может выполняться различными механизмами и комбинациями различных механизмов. Следовательно, если IV используется для представления количества возможных решений части первичного двигателя, а N2 и N3 представляют возможные количества решений трансмиссионной части и исполнительной части соответственно, то количество возможных решений IV машины как в целом это Ni×N2×N3. (Примечание редактора: эффективные решения осуществимы только функционально, а затем проверены с технической и экономической точек зрения)
Вышеизложенное обсуждается только с точки зрения трех основных частей, составляющих машину. Иногда необходимо учитывать конфигурацию вспомогательных систем.
Среди стольких решений только несколько технически осуществимы. Эти несколько осуществимых схем должны быть всесторонне оценены с точки зрения технологии, экономики и защиты окружающей среды. Существует много методов оценки, и экономическая оценка взята в качестве примера для краткой иллюстрации.
При оценке с точки зрения экономии необходимо учитывать не только экономичность конструкции и изготовления, но и экономичность использования. Если структурная схема машины будет более сложной, ее конструкция и стоимость изготовления будут относительно увеличены, но ее функции будут более полными, а ее производительность будет выше, поэтому экономичность использования также будет выше. И наоборот, для машины с относительно простой конструкцией и недостаточными функциями, несмотря на низкие затраты на проектирование и производство, эксплуатационные расходы возрастут. При оценке экономичности проектирования и производства конструктивных схем ее также можно выразить стоимостью единицы эффективности. Например, стоимость единицы выходной мощности, стоимость одного изделия и т.д.
При оценке машины необходимо проанализировать надежность машины и принять надежность за показатель оценки. С точки зрения надежности зачастую неразумно слепо следовать сложным структурам. Вообще говоря, чем сложнее система, тем ниже ее надежность. Для повышения надежности сложной системы необходимо увеличить параллельную резервную систему, что неизбежно повысит стоимость машины.
Защита окружающей среды также является важным аспектом, который необходимо тщательно учитывать при проектировании. Технические решения, оказывающие неблагоприятное воздействие на окружающую среду, должны быть детально проанализированы, и должны быть предложены технически зрелые решения.
Посредством оценки программы принимается окончательное решение об определении принципиальной схемы или принципиальной схемы движения механизма для следующего этапа технического проектирования.
На этапе разработки схемы необходимо правильно урегулировать взаимосвязь между эталоном и инновацией. В качестве эталона следует использовать удачные прецеденты подобных машин, а исходные слабые звенья и детали, не отвечающие требованиям существующих задач, дорабатывать или коренным образом изменять. Необходимо активно вводить новшества и противостоять консерватизму и копированию оригинального дизайна, а также противостоять двум неправильным тенденциям слепого стремления к инновациям и отказа от разумного оригинального опыта. (Примечание редактора: ключом к обучению является выявление недостатков исходного расчета)
(3) Технический проект
Целью этапа технического проектирования является создание эскиза общей сборки и эскиза сборки компонента. Определите форму и основные размеры каждого компонента и его частей с помощью эскизного проектирования, включая соединение между частями, форму и основные размеры деталей и компонентов. Наконец, нарисуйте рабочие чертежи, сборочные чертежи компонентов и общие сборочные чертежи деталей.
Для того чтобы определить основные размеры основных деталей, необходимо выполнить следующие работы:
(1) Кинематическая конструкция машины.
По определенной структурной схеме определить параметры исходной подвижной части (мощность, скорость вращения, линейную скорость и т.д.). Затем выполните кинематические расчеты, чтобы определить параметры движения (скорость, скорость, ускорение и т. д.) каждого движущегося компонента.
(2) Динамический расчет машины.
В сочетании со структурой и параметрами движения каждой части рассчитываются величина и характеристики нагрузки на каждую основную часть. Нагрузка, полученная в это время, является только номинальной (или номинальной) нагрузкой, действующей на деталь, поскольку деталь не была спроектирована.
(3) Конструкция работоспособности деталей.
Эскизный расчет деталей и узлов может быть выполнен, если известны величина и характеристики номинальной нагрузки на основные детали. Критерии работоспособности, на которых основан проект, должны быть разумно составлены со ссылкой на общие условия отказа, рабочие характеристики и условия окружающей среды частей и компонентов. Как правило, существуют такие критерии, как прочность, жесткость, виброустойчивость и срок службы. Расчетным путем или по аналогии можно определить основные размеры деталей и узлов.
(4) Разработка эскизов сборки компонентов и эскизов общей сборки.
По определенным основным размерам основных деталей и узлов проектируют сборочный эскиз детали и общий сборочный эскиз. Контур и размеры всех деталей необходимо конструктивно оформить на эскизе. На этом этапе необходимо хорошо согласовать структуру и размер каждой детали и полностью учитывать структурную технологичность спроектированных деталей и компонентов, чтобы все детали имели наиболее разумную конфигурацию.
(5) Проверка основных частей.
Для некоторых деталей на шаге (3) выше из-за неопределенной конкретной конструкции сложно провести подробный расчет работоспособности, поэтому можно сделать только предварительный расчет и проектирование. После построения эскиза сборки компонента и эскиза общей сборки известны структура и размеры всех деталей, а также известна взаимосвязь между соседними деталями. Только в это время можно более точно определить нагрузку, действующую на деталь, и определить различные детализированные факторы, влияющие на работоспособность детали. Только при этом условии можно и нужно проводить точные поверочные расчеты для некоторых ответственных деталей или деталей сложной формы и напряженного состояния. По результатам проверки структура и размеры деталей неоднократно дорабатываются до тех пор, пока они не будут удовлетворены.
На каждом этапе технического проектирования технология оптимизации проектирования, разработанная за последние 30–40 лет, все чаще демонстрирует свою способность оптимизировать выбор параметров конструкции. Некоторые новые численные методы расчета, такие как метод конечных элементов, позволяют получить превосходные результаты приблизительных количественных расчетов для задач, которые ранее было сложно рассчитать количественно. Для небольшого количества очень ответственных, сложных и дорогостоящих деталей при проектировании при необходимости должен применяться метод модельных испытаний, то есть модель изготавливается по эскизным чертежам, а конструктивные слабые места или лишние участки находятся путем тесты. Размер, в соответствии с которым можно усилить или уменьшить, изменить первоначальный дизайн и, наконец, достичь уровня совершенства. Теория механической надежности используется на этапе технического проектирования. С точки зрения надежности он может оценить, соответствуют ли спроектированные детали и конструкции узлов и их параметры требованиям надежности, и выдвинуть предложения по улучшению конструкции, тем самым еще больше улучшив качество конструкции машины. . Вышеупомянутые новые методы и концепции дизайна должны применяться и продвигаться в дизайне, чтобы их можно было соответствующим образом развивать.
После того, как эскизный проект завершен, рабочий чертеж детали может быть разработан в соответствии с базовым размером детали, который был определен в эскизе. На данный момент еще предстоит уточнить и определить большое количество конструктивных деталей деталей. При разработке рабочих чертежей необходимо полностью учитывать процесс обработки и сборки деталей, требования к контролю и способы выполнения деталей во время и после обработки. Если какие-то детальные расстановки оказывают достойное влияние на работоспособность деталей, необходимо вернуться для перепроверки работоспособности. Наконец, нарисуйте рабочие чертежи всех деталей, кроме стандартных деталей.
Перерисуйте сборочный чертеж компонента и общий сборочный чертеж в соответствии со структурой и размером на окончательном рабочем чертеже детали. Благодаря этой работе могут быть проверены размерные и структурные ошибки, которые могут быть скрыты в рабочем чертеже детали. В просторечии эту работу называют сборкой на бумаге. (Примечание редактора: теперь, используя 3D-дизайн программного обеспечения, его очень удобно модифицировать, поэтому этапы технического проектирования могут пересекаться, но это необходимо. Конечно, некоторые проверки могут использовать собственные функции программного обеспечения.)
(4) Составление технических документов
Существует много типов технических документов, и наиболее часто используемые из них включают инструкции по проектированию и расчетам машин, инструкции по эксплуатации и перечень стандартных деталей (BOM).
При составлении проектно-сметной документации она должна включать в себя все окончательное содержание выбора схемы и технического проекта.
При составлении инструкции по эксплуатации машины для пользователей следует ознакомить пользователей с диапазоном рабочих параметров, методами эксплуатации, ежедневным техническим обслуживанием и простыми способами ремонта, каталогом запасных частей и т. д. машины.
Другие технические документы, такие как акт осмотра, список закупленных деталей, условия приемки и т. д., должны быть подготовлены отдельно по мере необходимости.
(5) Применение компьютера в механическом проектировании
С развитием компьютерных технологий компьютеры стали широко использоваться в механическом проектировании, и появилось множество высокоэффективных программ для проектирования и анализа. Эти программы могут использоваться для сравнения нескольких схем на этапе проектирования и могут точно анализировать структурную прочность, жесткость и динамические характеристики различных схем, включая большие и сложные схемы. В то же время также можно создать виртуальный прототип на компьютере и использовать моделирование виртуального прототипа для проверки проекта, чтобы полностью оценить осуществимость проекта на этапе проектирования. Можно сказать, что продвижение и использование компьютерных технологий в механическом проектировании меняет и меняет процесс механического проектирования, и его преимущества в улучшении качества и эффективности проектирования трудно предсказать.
Вышеизложенное кратко представляет процедуру проектирования машины. Вообще говоря, в процессе производства машины можно в любое время изменить конструкцию по технологическим причинам. Если требуется модификация, следует следовать определенным процедурам утверждения (Примечание редактора: Технические изменения, Технические изменения).
гэ, ЕС). После того, как машина покинет завод, должны быть проведены последующие исследования в плановом порядке; кроме того, пользователи также будут сообщать о проблемах в производственный или конструкторский отдел во время использования. Основываясь на этой информации, отдел проектирования может изменить или даже переделать первоначальный проект после анализа. Эти задачи, хотя и являются частью процесса проектирования, представляют собой проблемы другого уровня. Как дизайнер, вы должны иметь сильное чувство социальной ответственности, расширять свое видение работы на весь процесс производства, использования и даже утилизации, а также неоднократно улучшать дизайн, чтобы постоянно улучшать качество машины и лучше соответствовать требованиям. потребности производства и быта.
описание этапа
(1) Этап планирования
После выдачи проектных заданий этап планирования является лишь подготовительным этапом. На данный момент существует лишь смутное представление о машине, которую предстоит разработать.
(2) Этап разработки схемы
Этот этап играет ключевую роль в успехе или провале проекта. На данном этапе также в полной мере демонстрируются характеристики множественных решений (схем) в проектной работе.
Функциональный анализ машины заключается в проведении всестороннего анализа требований, минимальных требований и ожидаемых требований к функциям машины, предложенным в книге задач проектирования, то есть, могут ли эти функции быть реализованы, есть ли противоречия между несколькими функциями, и могут ли они быть заменены друг другом. Наконец, функциональные параметры определяются как основа для дальнейшего проектирования. На этом этапе должны быть должным образом урегулированы возможные конфликты между потребностями и возможностями, идеалами и реальностью, целями развития и текущими целями.
После определения функциональных параметров могут быть предложены возможные решения, то есть могут быть предложены возможные решения. При поиске решения его можно обсудить отдельно по приводной части, трансмиссионной части и исполнительной части. Чаще всего обсуждение начинают с рабочей части.
При обсуждении исполнительной части машины речь в первую очередь идет о выборе принципа работы (прим. ред.: то есть способа реализации). Например, при проектировании станка для изготовления винтов принципом его работы может быть либо способ натачивания резьбы токарным резцом на цилиндрической заготовке, либо способ накатки резьбы накатным штампом на цилиндрической заготовке. Это представляет два разных принципа работы. Принципы работы другие, и, конечно, спроектированные машины будут принципиально другими. В частности, следует подчеркнуть, что необходимо постоянно исследовать и разрабатывать новые принципы работы. Это важный способ разработки технологии проектирования.
4
этапы проектирования
Перед началом проектирования формулируются задачи проектирования.
Когда задача проектирования более сложна, обычно применяется трехэтапное проектирование, а именно эскизный проект, технический проект и рабочий чертеж; когда задача относительно проста, например, новый дизайн простого оборудования, дизайн наследования или вариантный дизайн общего оборудования, дизайн будет разработан до глубины технического проекта в начале, а рабочий чертеж будет выполнен после рассмотрение, изменение и утверждение, которое становится двухэтапным проектом.
На этапе предварительного проектирования трехэтапного проектирования основными этапами проектирования являются: определение принципа работы и основного типа конструкции, проектирование движения, проектирование основных частей и компонентов, составление предварительного общего чертежа и рассмотрение предварительного проекта.
На этапе технического проектирования основными этапами являются: изменение проекта в соответствии с отзывами, проектирование всех деталей и компонентов, создание нового общего чертежа и рассмотрение технического проекта.
На этапе разработки рабочего чертежа внесите изменения в проект в соответствии с отзывами, начертите все рабочие чертежи и сформулируйте всю техническую документацию. Для серийной или серийной продукции также требуется окончательный дизайн.
На каждом этапе проектирования можно обнаружить, что некоторые решения на предыдущих этапах являются необоснованными, что требует возврата к предыдущему этапу, пересмотра необоснованных решений и повторного выполнения последующей работы по проектированию.
(1) Сформулировать задачи проектирования
Это предварительная работа над дизайном. Задачи проектирования основаны на заказах пользователей, потребностях рынка и новых результатах научных исследований. Отдел дизайна использует различные технологии и информацию о рынке, составляет возможные планы, сравнивает их плюсы и минусы, обсуждает с бизнес-отделом и пользователями и формулирует обоснованные цели задач проектирования. Это особенно важно для новых моделей. Ошибки в целях миссии приведут к серьезным экономическим потерям и даже полному провалу.
(2) Определите принцип работы и тип базовой конструкции
Если задача проектирования четко не определена, первым шагом в проектировании является определение общего плана, то есть определение применяемого принципа работы и соответствующего типа конструкции.
Например, для проектирования судового дизельного двигателя большой мощности необходимо сначала определить, следует ли использовать двухтактный низкоскоростной дизельный двигатель двойного действия с крейцкопфом или четырехтактный среднескоростной дизель одностороннего действия. скоростной дизельный двигатель.
Другим примером являются дробильные машины, предназначенные для грубого дробления горных пород. Во-первых, необходимо определить, следует ли использовать щековую или гирационную дробилку с выдавливанием и изгибом в качестве основного действия дробления или однороторную или двухроторную ударную дробилку с ударным действием в качестве основного действия.
(3) Моушн-дизайн
После того, как общий план конструкции определен, необходимо использовать знания о механизме, чтобы выбрать соответствующий механизм для получения требуемого плана движения. Вышеупомянутая щековая дробилка опирается на качание подвижной щеки для дробления породы, поступающей в дробильную полость, путем сдавливания, изгиба и дробления, при этом качание подвижной щеки может быть простым качанием двойного рычажного механизма или сложным качанием. с одним переключающим механизмом. В новых конструкциях может потребоваться синтез нового механизма для получения требуемой схемы движения, что зачастую является сложной задачей. Поэтому конструкторы обычно стараются применять схемы движения, предлагаемые существующими и отработанными механизмами.
(4) Структурный проект и предварительный общий чертеж
После моушн-дизайна конструктор приступает к конструктивному проектированию, рассчитывает усилие, прочность, форму, размер и вес основных частей машины и рисует эскизы основных частей и узлов. В это время, если обнаруживается, что первоначально выбранная структура неосуществима, ее необходимо скорректировать или изменить. Следует также учитывать возможность перегрева, чрезмерного износа или вибрации.
На этом этапе дизайнер найдет противоречия в форме, размере, пропорциях и т. д. каждой детали, нарисовав эскиз. Усиление или улучшение одного аспекта может ослабить или ухудшить другой. В это время необходимо взвесить важность и согласовать для достижения наилучшего комплексного эффекта. (Примечание редактора: суть дизайна — это процесс постоянного взвешивания вариантов). После неоднократного пересмотра эскиза и признания его изначально удовлетворительным можно составить предварительный генеральный чертеж и сметную стоимость (см. смету). Предварительный общий чертеж вычерчивается строго в масштабе, выбираются достаточные виды и разрезы.
(5) Предварительный обзор
После составления предварительного общего чертежа необходимо пригласить опытный персонал, занимающийся проектированием, изготовлением и эксплуатацией данного типа машин, а также представителей пользователя или доверенного конструкторского подразделения для проведения предварительного ознакомления. Если результаты рассмотрения показывают, что проект неприменим (например, слишком большой вес и объем, слишком высокая стоимость, сомнения в надежности конструкции и т. д.), то проект движения необходимо перепроектировать или даже заменить другим. Принципы работы и основные типы конструкций. В большинстве случаев в конструкцию вносятся некоторые улучшения.
(6) Технический проект
По предварительным отзывам в конструкцию вносятся изменения и вычерчиваются все детали и сборочные чертежи. Провести точный анализ напряжений на основных деталях и узлах, скорректировать форму, размеры и другие детали деталей по результатам анализа, указать материал и термообработку. Определить точность обработки деталей и условия сборки узлов и конечных узлов. Полная схема смазки, электрическая схема (привод и управление). Общий чертеж перерисовывается, и некоторые важные и серийно выпускаемые машины иногда приходится делать модели. Отправьте готовый технический проект на повторное рассмотрение.
(7) Нарисуйте рабочую схему
в
После внесения окончательной модификации в соответствии с мнениями второго обзора могут быть нарисованы формальные чертежи деталей, чертежи сборки компонентов и чертежи общей сборки, а также могут быть подготовлены технические документы, такие как список деталей, список уязвимых частей и руководство пользователя. Лицо, отвечающее за проектирование, должно обратить внимание на согласование размеров между деталями, проверку допусков между частями муфты и проверку прочности и жесткости некоторых деталей.
После завершения чертежа детали начинается проверка чертежа, что является очень важной работой. Тщательно выверенные чертежи могут обеспечить плавную сборку после обработки. Самый надежный метод корректуры — перечертить чертеж общей сборки на основе чертежа вычерченных деталей (примечание редактора: начертить спроектированные детали в компьютере в соответствии с методом соединения сборки, чтобы снова вычертить общую сборку), и все противоречия будут отображены.
При рисовании чертежа детали необходимо выполнить две задачи: первая - технический обзор, чтобы упростить обработку деталей и снизить стоимость производства; другой - стандартный обзор, чтобы элементы конструкции, размеры, допуски, технические условия термообработки, стандарты и общие части деталей соответствовали требованиям стандарта.
(8) Пробное производство и окончательный дизайн
Для штучного или мелкосерийного производства машин проектные чертежи, выполненные на вышеуказанных этапах, могут быть запущены в формальное производство. Для машин, выпускаемых партиями или в больших количествах, перед официальным производством должны быть изготовлены прототипы, а также должны быть проведены функциональные испытания и оценки. После прохождения будет осуществляться серийное пробное производство в соответствии с процессом массового производства. Проблемы, возникающие во время серийного пробного производства, могут потребовать соответствующих модификаций конструкции, прежде чем она станет окончательной конструкцией, которую можно будет использовать в официальном производстве.
5
Ограничения (критерии проектирования)
Конструкция механических деталей имеет множество ограничений, а критерии проектирования — это ограничения, которым должна соответствовать конструкция.
(1) Критерии технических характеристик
Технические характеристики включают в себя все характеристики, включая функцию продукта, производственные и эксплуатационные условия, и относятся как к статическим, так и к динамическим характеристикам. Например, мощность, эффективность, срок службы, прочность, жесткость, сопротивление трению, износостойкость, виброустойчивость и тепловые характеристики, которые может передавать изделие.
Критерий технических характеристик означает, что соответствующие технические характеристики должны соответствовать установленным требованиям. Например, вибрация будет генерировать дополнительную динамическую нагрузку и переменное напряжение, особенно когда ее частота близка к собственной частоте механической системы или деталей, возникнет резонанс, а амплитуда резко возрастет, что может привести к быстрому повреждению деталей или даже всю систему. Критерий виброустойчивости заключается в ограничении соответствующих параметров вибрации механической системы или ее частей, таких как собственная частота, амплитуда, шум и т. д., в заданном допустимом диапазоне. Другим примером является выделение тепла во время работы машины, которое может вызвать термическое напряжение, термическую деформацию и даже термическое повреждение. Критерием тепловых характеристик является ограничение различных связанных тепловых параметров (таких как термическое напряжение, термическая деформация, повышение температуры и т. д.) в заданном диапазоне.
(2) Критерии стандартизации
Основные стандарты, связанные с проектированием механических изделий, примерно следующие:
Стандартизация концепции: термины, символы, единицы измерения и т. д., задействованные в процессе проектирования, должны соответствовать стандартам;
Стандартизация физической формы: конструктивная форма, размер, производительность и т. д. деталей, сырья, оборудования и источников энергии должны выбираться в соответствии с едиными правилами.
Стандартизация методов: методы работы, методы измерения, методы испытаний и т. д. должны быть реализованы в соответствии с соответствующими правилами.
Критерий стандартизации означает, что все действия во всем процессе проектирования должны соответствовать вышеупомянутым требованиям стандартизации. Опубликованные стандарты, относящиеся к конструкции механических деталей, можно разделить на три уровня: национальные стандарты, отраслевые стандарты и стандарты предприятий с точки зрения области применения. По обязательному использованию его можно разделить на обязательное и рекомендуемое.
(3) Критерии надежности
Надежность: Вероятность того, что продукт или компонент могут выполнять указанную функцию в течение ожидаемого срока службы при определенных условиях использования. Критерий надежности означает, что проектируемое изделие, узел или деталь должны соответствовать заданным требованиям надежности.
(4) Правила безопасности
Безопасность машины включает в себя:
Безопасность деталей: относится к тому факту, что в деталях не происходит разрушения, чрезмерной деформации, чрезмерного износа и потери устойчивости при указанной внешней нагрузке и в течение указанного времени.
Безопасность всей машины: относится к требованию, чтобы машина гарантировала отсутствие отказов при определенных условиях и нормальное выполнение основных функций.
Безопасность труда: относится к защите операторов, обеспечению личной безопасности, физического и психического здоровья и т. д.
Экологическая безопасность: относится к незагрязнению и вреду для окружающей среды и людей вокруг машины.
6
методология проектирования
Цель методологии дизайна — превратить дизайн-мышление в рациональный процесс, чтобы дизайн можно было выполнять в соответствии с определенной логикой, чтобы больше дизайнеров могли создавать хорошие проекты. Обычно он включает в себя следующее содержание:
(1) Разделите этапы проектирования на очень мелкие шаги, превратив каждый этап в мыслительную деятельность с правилами, которым нужно следовать, и доказательствами, которым нужно следовать.
(2) Хранить успешные или хорошие проекты и создавать базу данных проектов для справки или использования в будущих проектах.
(3) Внедрить концепцию и метод оптимизации стоимости в проектные работы и сбалансировать функцию и стоимость противоречия в дизайне для получения хорошего эффекта использования.
(4) Использовать знания новых дисциплин, таких как трибология, вибрация, механика разрушения, метод конечных элементов, проектирование надежности, оптимизационное проектирование, системная инженерия и эргономика при проектировании, чтобы улучшить научный характер проектирования и уменьшить слепоту.
(5) Расширить объем проектных работ, распространяясь вперед на прогноз рынка и обратно на послепродажное обслуживание.
(6) Используйте автоматизированное проектирование, чтобы сократить трудозатраты на проектирование, повысить скорость проектирования и качество проектирования.
7
перспективы
В будущем механическое проектирование проникнет в такие отрасли, как производство полупроводников, биоинженерия, нанотехнологии и робототехника. Внося свой вклад в социальное развитие, он будет продолжать самосовершенствоваться и совершенствовать свою теорию.
(1) Дальнейшая систематизация
То есть, начиная с системной точки зрения, механический продукт рассматривается как система или целое, полагаясь на компьютерные технологии для реализации координации между человеком, машиной и окружающей средой. В частности, он разбивает всю систему на несколько подсистем, принимает различные современные теории и методы проектирования и преследует цель оптимизации системы для координации проектирования и согласования каждой подсистемы.
(2) Углубить интеллектуальный дизайн
С продвижением и развитием науки и техники при проектировании следует учитывать все больше и больше факторов интеллекта. Большое количество содержания дизайна может быть описано путем создания моделей для описания поведения различных условий работы механических изделий, а решение моделей может предсказать производительность продукта, рациональность и оптимальность конструкции. Например, при разработке и проектировании новых автомобилей применялись интеллектуальные системы принятия решений для оценки различных характеристик транспортных средств, экспертные системы проектирования коробок передач и системы диагностики неисправностей.
(3) Уделите больше внимания зеленому мышлению
Технология зеленого дизайна — это технология проектирования продуктов в их жизненном цикле в соответствии с требованиями защиты окружающей среды, максимального использования ресурсов и минимального энергопотребления. От дизайнеров требуется учитывать экологические характеристики и основные характеристики продуктов всего цикла и всегда основывать свои проекты на физическом и психическом здоровье людей и защите окружающей среды. В то же время, разработанная продукция должна поддаваться вторичной переработке и наносить минимальный ущерб окружающей среде.
8
современный метод проектирования
1. Профессионально и современно
Программное обеспечение для ЭВМ, совместно разработанное специалистами в области машиностроения и компьютерной техники, может отражать и описывать различные механизмы повреждения, выхода из строя и разрушения механических изделий в реальных условиях работы. Он может количественно анализировать и рассчитывать динамическое поведение механических частей и механизмов, а также формировать фиксированную программу проектирования. Это профессиональный современный метод проектирования, такой как анализ и проектирование вибрации, проектирование трибологии, проектирование термодинамической теплопередачи, проектирование прочности, жесткости, анализ температурного поля и т. д. Все эти программы разработаны на основе традиционных методов проектирования и с использованием компьютерных технологий. . Например: использование программного обеспечения Pro/M для анализа динамических характеристик механических устройств и использование программного обеспечения ANSYS для анализа напряжения являются хорошими примерами в этом отношении, закладывая основу для точной оценки надежности устройства и выбора параметров конструкции.
2. Универсальный модерн
Чтобы соответствовать высоким требованиям к механическим характеристикам изделия, компьютерные технологии широко используются в механическом проектировании для автоматизированного проектирования и системного анализа, что является распространенным современным методом проектирования. Общие методы включают оптимизацию, метод конечных элементов, надежность, моделирование, экспертные системы и САПР. Эти методы предназначены не только для исследования механических изделий, но и имеют свои собственные научные теории и методы.
1) Оптимизированный дизайн
Механический оптимизационный дизайн - это трансплантация и применение технологии оптимизации в области механического проектирования. Его основная идея основана на теории механического дизайна.
