Mekaniska produkter används i alla samhällsskikt, och innehållet och kraven på strukturell design varierar kraftigt. Utformningen av mekaniska strukturer i olika branscher har dock fortfarande samma gemensamma delar.
Det slutliga resultatet av mekanisk design uttrycks i en viss strukturell form, som bearbetas och monteras enligt den designade strukturen för att tillverka slutprodukten.
Därför bör den mekaniska strukturdesignen uppfylla de mångfacetterade kraven för produkten. Grundkraven är bland annat funktion, pålitlighet, hantverk, ekonomi och utseende.
Dessutom bör spänningen hos delar förbättras för att öka styrka, styvhet, noggrannhet och livslängd.
bild
Därför är mekanisk strukturkonstruktion ett omfattande tekniskt arbete.
Om den strukturella designen är felaktig eller orimlig, kan det orsaka otillbörligt fel på delar och komponenter, vilket gör att maskinen inte uppfyller konstruktionsnoggrannhetskraven, vilket orsakar stora olägenheter för montering och underhåll.
Följande åtta konstruktionskriterier bör beaktas under den mekaniska konstruktionsprocessen.
01Designriktlinjer för att uppnå förväntade funktioner
Huvudsyftet med produktdesign är att uppnå förutbestämda funktionskrav, så designkriterierna för att uppnå förväntade funktioner är det första övervägandet i strukturell design.
För att uppfylla funktionskraven måste följande göras:
(1) Förtydliga funktionen: Strukturell design är att bestämma parameterstorlek och strukturell form baserat på dess funktion i maskinen och dess anslutningsförhållande med andra delar.
bild
Delarnas huvudsakliga funktioner är att bära belastningar, överföra rörelse och kraft och säkerställa eller bibehålla den relativa positionen eller rörelsebanan mellan relaterade delar eller komponenter.
Den designade strukturen ska kunna uppfylla de funktionella kraven för maskinen som helhet.
(2) Rimlig fördelning av funktioner: När man designar produkter, enligt specifika omständigheter, är det vanligtvis nödvändigt att rimligt fördela uppgifter, det vill säga att dela upp en funktion i flera underfunktioner.
Varje delfunktion ska ha ett visst strukturellt ansvar och det bör finnas en rimlig och samordnad koppling mellan strukturens olika delar för att uppnå förverkligandet av den övergripande funktionen.
Flera strukturella delar som har samma funktion kan minska belastningen på delarna och förlänga deras livslängd.
bild
Uppbyggnaden av kilremsdelen är ett exempel på en rationell fördelning av uppgifter.
Fiberrepet används för att motstå dragkraften; gummifyllningsskiktet bär spänningen och kompressionen när remmen är böjd; tygskiktet samverkar med remskivans spår för att generera den friktion som krävs för transmissionen.
Om du till exempel bara litar på friktionen som genereras av bultförspänningen för att bära sidobelastningen, blir bultens storlek för stor. Skjuvbeständiga element, såsom stift, hylsor och nycklar, kan läggas till för att dela sidobelastningen för att lösa detta problem. .
(3) Funktionskoncentration: För att förenkla strukturen hos mekaniska produkter, minska bearbetningskostnaderna och underlätta installationen kan en del eller komponent i vissa fall ha flera funktioner.
Koncentration av funktioner kommer att göra formen på delarna mer komplex, men det måste göras på ett måttligt sätt, annars kommer det att påverka bearbetningstekniken och öka bearbetningskostnaderna. Designen bör baseras på den specifika situationen.
02Designkriterier för att möta hållfasthetskrav
(1) Lika hållfasthetskriterium: Ändringar i delarnas tvärsnittsdimensioner bör anpassas till förändringar i inre spänningar så att hållfastheten för varje tvärsnitt är lika.
bild
Med en struktur utformad enligt principen om lika hållfasthet kan material utnyttjas fullt ut, vilket minskar vikt och kostnad. Såsom utformningen av fribärande konsoler och stegade axlar, etc.
(2) Rimlig kraftflödesstruktur: För att intuitivt uttrycka tillståndet för hur kraft överförs i mekaniska komponenter, betraktas kraften som likt vatten som strömmar i komponenten, och dessa kraftlinjer konvergerar till kraftflöde.
Att representera flödet av denna kraft spelar en viktig roll i konstruktionsutredningar.
Kraftflödet kommer inte att avbrytas i komponenten, och någon kraftlinje kommer inte plötsligt att försvinna. Det måste överföras från en plats till en annan.
Ett annat kännetecken för kraftflöde är att det tenderar att överföras längs den kortaste vägen, så att kraftflödet är tätt nära den kortaste vägen, vilket bildar en högspänningszon.
bild
Kraftflödet i andra delar är sparsamt eller till och med obefintligt. Ur ett stressperspektiv är materialet inte fullt utnyttjat.
Därför, för att förbättra styvheten hos komponenten, bör delens form utformas enligt den kortaste vägen för kraftflöde så mycket som möjligt för att minska den bärande ytan, så att den kumulativa deformationen är mindre, styvheten av hela komponenten förbättras och materialet utnyttjas fullt ut.
(3) Minska spänningskoncentrationsstrukturen: När kraftflödets riktning vrids skarpt kommer kraftflödet att vara för tätt vid vändpunkten, vilket orsakar spänningskoncentration. Vid konstruktionen bör strukturella åtgärder vidtas för att få kraftflödet att vända smidigt.
Spänningskoncentration är en viktig faktor som påverkar utmattningshållfastheten hos delar.
Vid konstruktionskonstruktion bör spänningskoncentration undvikas eller minskas så mycket som möjligt.
Metoderna kommer att introduceras i motsvarande kapitel, som att öka för mycket filéer, anta lossningsstrukturer etc.
(4) Balansera laststrukturen: När maskinen arbetar genereras ofta några onödiga krafter, såsom tröghetskraft, axialkraft av spiralkugghjul, etc. Dessa krafter ökar inte bara belastningen på delar som axlar och bussningar, utan också minska deras noggrannhet och livslängd. , och minskar också maskinens transmissionseffektivitet.
bild
Den så kallade lastbalanseringen avser att vidta strukturella åtgärder för att helt eller delvis balansera lasten utan kraft för att minska eller eliminera dess negativa effekter.
Dessa strukturella åtgärder antar huvudsakligen balanserade element, symmetriska arrangemang, etc.
03 Uppfyll designkriterier för strukturell styvhet
För att säkerställa att delarna kan utföra sina funktioner korrekt under sin livslängd måste de ha tillräcklig styvhet.
04Tänk på designkriterier för processteknik
Huvudsyftet med den strukturella designen av mekaniska delar är att säkerställa förverkligandet av funktioner och göra det möjligt för produkten att uppnå önskad prestanda.
Resultaten av strukturell design har dock en inverkan som inte kan underskattas på produktionskostnaden och kvaliteten på produktdelar.
Därför bör vi i den strukturella designen sträva efter att säkerställa att produkten har bra bearbetningsteknik.
bild
Den så kallade goda bearbetningstekniken gör att delarnas struktur är lätt att bearbeta och tillverka. Någon bearbetningsmetod kanske inte kan tillverka delar med vissa strukturer, eller så kommer produktionskostnaden att bli hög eller kvaliteten påverkas.
Därför är det mycket viktigt för designers att förstå egenskaperna hos en bearbetningsmetod så att de kan maximera sina styrkor och undvika svagheter när de utformar strukturen.
I praktiken begränsas den strukturella tillverkningsbarheten av delar av många faktorer. Till exempel kommer storleken på produktionspartiet att påverka metoden för att generera ämnen; villkoren för produktionsutrustningen kan begränsa arbetsstyckets storlek; Dessutom påverkas aspekter som form, noggrannhet, värmebehandling och kostnad. Det kan ha en begränsande effekt på komponentstrukturens hantverk.
Därför bör effekterna av ovanstående faktorer på bearbetbarheten beaktas fullt ut vid strukturell design.
05Tänk på designriktlinjer för montering
Montering är en viktig process i produkttillverkningsprocessen. Delarnas struktur har en direkt inverkan på kvaliteten och kostnaden för montering.
bild
Riktlinjerna för konstruktionsdesign för montering sammanfattas kort nedan:
(1) Rimlig uppdelning av monteringsenheter: Hela maskinen bör kunna delas upp i flera enheter (komponenter eller sammansättningar) som kan monteras individuellt för att uppnå parallella och specialiserade monteringsoperationer, förkorta monteringscykeln och underlätta nivå-för- nivå teknisk inspektion och underhåll.
(2) Se till att delarna är korrekt installerade: säkerställ korrekt placering av delarna, undvik dubbelkoordination och förhindra monteringsfel.
(3) Gör delar lätta att montera och demontera: I strukturell design bör tillräckligt monteringsutrymme säkerställas, såsom skiftnyckelutrymme; undvik alltför långa passningar för att undvika ökande monteringssvårigheter och orsaka repor på de passande ytorna, såsom utformningen av vissa stegformade axlar; för För att underlätta demonteringen av delar bör platsen för demonteringsverktyg anges, såsom demontering av lager.
06Tänk på designkriterier för underhåll och reparationer
(1) Produktens konfiguration bör ordnas efter dess felfrekvens, lätt underhåll, storlek och kvalitet samt installationsegenskaper. Alla delar och komponenter som behöver repareras bör ha god tillgänglighet; felfrekvensen Högsta delar som kräver frekvent underhåll och nödbrytare ska ge optimal tillgänglighet.
bild
(2) Demontering och montering av produkten, särskilt slitdelar, ofta demonterade delar och ytterligare utrustning, bör vara enkel. Delarnas in- och utgångsväg under demontering och montering bör vara en rak linje eller en mjuk kurva.
(3) Produktinspektionspunkter, testpunkter och andra systemunderhållspunkter bör anordnas på lättillgängliga platser.
(4) Produkter som kräver underhåll och demontering måste ha tillräckligt med driftsutrymme runt sig.
(5) Intern verksamhet bör i allmänhet vara synlig under underhåll. Utöver att kunna ta emot underhållspersonalens händer eller armar bör passagen även lämna ett lämpligt mellanrum för observation.
07Tänk på riktlinjerna för stylingdesign
Utformningen av produkten måste inte bara uppfylla de funktionella kraven, utan också beakta det estetiska värdet av produktformen för att göra den attraktiv för människor.
Ur ett psykologiskt perspektiv beror 60 % av människors beslut på första intryck.
De sociala egenskaperna hos tekniska produkter är varor. I köparens marknad är det ett viktigt designkrav att designa ett utseende för produkten som kan locka kunder; samtidigt kan vackra produkter minska operatörernas feloperationer orsakade av trötthet.
bild
Utseendedesign omfattar tre aspekter: form, färg och ytbehandling.
När du överväger styling bör uppmärksamhet ägnas åt samordnade storleksproportioner, enkla och enhetliga former och stöd och utsmyckning av färger och mönster. .
Enfärgade färger används endast för små widgets.
Stora, speciellt rörliga komponenter kommer att se monotona och lagerlösa ut om bara en färg används. Ett litet extra färgblock kommer att liva upp hela tonen.
När flera färger samexisterar bör det finnas en dominerande bakgrundsfärg, och färgen som motsvarar bakgrundsfärgen kallas en kontrastfärg.
Men på en produkt bör antalet olika toner inte vara för många. För många färger kommer att ge människor en flashig känsla.
Bekväma färger sträcker sig från ljusgul, gröngul till brun.
Denna trend blir varmare, gult och grönt ser ofta obekväma ut; starka gråtoner ser deprimerande ut.
bild
För kalla miljöer använd varma färger som gult, orange och rött.
För varma miljöer använd svala färger som ljusblått.
Alla färger ska vara nedtonade.
Dessutom kan vissa färgkonfigurationer få produkten att framstå som säker och stabil. Plan med små formförändringar och stora ytor bör arrangeras i ljusa färger, medan komponenter med rörliga och aktiva konturer bör arrangeras i mörka färger; mörka färger ska placeras i den nedre delen av maskinen och ljusa färger i den övre delen.
08Designriktlinjer som tar hänsyn till kostnad
Produkt- och underhållsoperationer bör förenklas under konstruktionen:
(1) När du designar, analyserar och väger produktfunktioner, slå samman identiska eller liknande funktioner och eliminera onödiga funktioner för att förenkla produkt- och underhållsoperationer.
(2) Vid design bör strukturen vara enkel, antalet produktnivåer och komponentenheter bör minskas så mycket som möjligt och formen på delarna ska förenklas samtidigt som de specificerade funktionskraven uppfylls.
bild
(3) Produkterna bör utformas med enkla och pålitliga justeringsmekanismer så mycket som möjligt för att eliminera vanliga fel som orsakas av slitage eller drift.
Värdefulla delar som är utsatta för lokalt slitage bör utformas som justerbara eller löstagbara enheter för att underlätta lokalt utbyte eller reparation. Undvik eller minska upprepade justeringar som involverar varandra.
(4) Rimligt ordna positionerna för varje komponent, minska antalet anslutande delar och fixeringsdelar och göra underhållsoperationer som inspektion och utbyte av delar enkla och bekväma. När du reparerar någon del, försök att säkerställa att ingen demontering, ingen rörelse eller mindre demontering, Flytta andra delar mindre för att minska kompetensnivåkraven och arbetsbelastningen för underhållspersonal.
