Jos olet tehnyt mekaanista suunnittelua useita vuosia tai yli kymmenen vuotta, lue tämä artikkeli huolellisesti, kokemusyhteenveto, jonka haluat kirjoittaa, on jo täällä.
Mekaaninen suunnittelu (konesuunnittelu) käyttövaatimusten mukaan suunnittelee, analysoi ja laskee osan toimintaperiaatteen, rakenteen, liiketavan, voiman ja energian siirtotavan, materiaalin, kunkin osan muodon ja koon, voitelutavan jne. kone ja muuntaa ne Työprosessin valmistusperustana käytetään erityistä kuvausta.
Mekaaninen suunnittelu on tärkeä osa koneenrakennusta, ensimmäinen askel mekaanisessa tuotannossa ja tärkein mekaanista suorituskykyä määräävä tekijä.
Mekaanisen suunnittelun tavoitteena on suunnitella parhaat koneet erilaisissa rajoitetuissa olosuhteissa (kuten materiaalit, prosessointiominaisuudet, teoreettinen tieto ja laskentamenetelmät jne.), eli tehdä optimaaliset suunnitelmat.
Optimaalisen suunnittelun on otettava kattavasti huomioon monet vaatimukset, mukaan lukien: paras toimintakyky, alhaisimmat valmistuskustannukset, pienin koko ja paino, luotettavin käytössä, pienin kulutus ja vähiten ympäristön saastuminen. Nämä vaatimukset ovat usein ristiriitaisia, ja niiden suhteellinen merkitys vaihtelee koneen tyypin ja käyttötarkoituksen mukaan. Suunnittelijan tehtävänä on punnita tärkeys tilanteen mukaan ja tehdä kokonaissuunnitelmat niin, että suunnitellun koneiston kokonaisvaltainen tekninen ja taloudellinen vaikutus on paras.
Aiemmin suunnittelun optimointi perustui pääasiassa suunnittelijan tietoon, kokemukseen ja ennakointiin. Uusien tieteenalojen, kuten koneenrakennuksen perusteorian, arvosuunnittelun ja järjestelmäanalyysin, kehittyessä, teknisten ja taloudellisten tietojen kertyminen valmistusta ja käyttöä varten sekä tietokoneiden popularisoituminen ja soveltaminen, optimointi luopuu vähitellen subjektiivisista arvioista ja luottaa tieteellisiä laskelmia. (Toimittajan huomautus: "Vanhojen" insinöörien tulisi kiinnittää huomiota, jos he eivät edisty, heidät poistetaan)
Erilaisten teollisten koneiden suunnittelu, erityisesti koko ja koko järjestelmän mekaaninen suunnittelu, on liitettävä erilaisiin niihin liittyviin teollisiin teknologioihin ja itsenäisen tieteenalan muodostaminen on vaikeaa. Siksi on syntynyt ammattimaisia mekaanisen suunnittelun ala-aloja, kuten maatalouskoneiden suunnittelu, kaivoskoneiden suunnittelu, pumppujen suunnittelu, kompressorien suunnittelu, höyryturbiinien suunnittelu, polttomoottorien suunnittelu ja työstökoneiden suunnittelu. (Toimittajan huomautus: Vanha sanonta kuuluu, että "lomitus on kuin vuori", mutta nyt se on "yhdessä kuin vuori". Se on myös mekaanista suunnittelua. Olet tämän alan asiantuntija. Jos vaihdat toiselle alalle , saatat olla maallikko)
1
Suunnitteluluokitus
Mekaaninen suunnittelu voidaan jakaa kolmeen kategoriaan: uusi muotoilu, perinnöllinen muotoilu ja varianttisuunnittelu.
1. Uusi muotoilu
Käytä kypsää tiedettä ja teknologiaa tai uusia teknologioita, jotka on todistettu toteuttamiskelpoisiksi kokeiluissa, suunnitellaksesi uudentyyppisiä koneita, joita ei ole ennen nähty.
2. Perinnön suunnittelu
Käyttökokemuksen ja teknologisen kehityksen mukaan olemassa olevat koneet on suunniteltu ja päivitetty parantamaan sen suorituskykyä, alentamaan valmistuskustannuksia tai alentamaan käyttökustannuksia.
3. Varianttisuunnittelu
Uusien tarpeiden täyttämiseksi olemassa olevaan koneistoon tehdään joitain muutoksia tai lisäyksiä ja poistoja, jotta voidaan kehittää vakiotyypistä poikkeavia tuotteita.
2
pääprosessi
1. Muotoile suunnittelutehtävät asiakkaiden tarpeiden, markkinoiden tarpeiden ja uusien tieteellisten tutkimustulosten mukaan.
2. Esisuunnittelu. Mukaan lukien koneen toimintaperiaatteen ja perusrakennemuodon määrittäminen, liikesuunnittelun, rakennesuunnittelun ja alustavan yleispiirustuksen ja esikatsauksen piirtäminen.
3. Tekninen suunnittelu. Mukaan lukien suunnitelman muuttaminen (ensimmäisen katsauksen lausunnon mukaan), kaikkien osien piirustus ja uudet yleispiirustukset ja toinen tarkistus.
4. Työpiirustussuunnittelu. Mukaan lukien lopullinen muutos (toisen katsauksen mielipiteiden mukaan), kaikkien työpiirustusten piirtäminen (kuten osapiirustukset, komponenttien kokoonpanopiirustukset ja yleiset kokoonpanopiirustukset jne.) ja kaikkien teknisten asiakirjojen laatiminen (kuten osaluettelo, luettelo) kuluvista osista, käyttöohjeista jne.).
5. Viimeistele suunnittelu. Koneet erä- tai massatuotantoon. Mekaanisessa suunnittelussa, jossa on suhteellisen yksinkertaisia suunnittelutehtäviä (kuten yksinkertaisen koneiston uusi suunnittelu, yleisen koneiston perinnöllinen suunnittelu tai muunnelma jne.), alustava suunnittelumenettely voidaan jättää pois.
3
suunnitteluvaihe
Koneen laatu riippuu pohjimmiltaan suunnittelun laadusta. Valmistusprosessin rooli koneen laadussa on olennaisesti suunnitteluhetkellä määritellyn laadun saavuttaminen. Siksi koneen suunnitteluvaihe on avain sen määrittämiseen, onko kone hyvä vai huono.
Käsitelty suunnitteluprosessi viittaa vain tekniseen suunnitteluprosessiin suppeassa merkityksessä. Se on luova työprosessi, mutta myös työ, jossa hyödynnetään mahdollisimman paljon olemassa olevaa onnistunutta kokemusta. Vain perinnön ja innovaation hyvin yhdistämällä voimme suunnitella laadukkaita koneita. Täydellisenä koneena se on monimutkainen järjestelmä. Suunnittelun laadun parantamiseksi on oltava tieteellinen suunnittelumenettely. Vaikka yksilöllistä, joka tilanteessa toimivaa ohjelmaa on mahdotonta listata ihmisten pitkäaikaisen koneiden suunnittelukokemuksen perusteella, koneen suunnitteluohjelma voi periaatteessa olla taulukon mukainen.
kuva
Jokainen vaihe on kuvattu lyhyesti alla.
(1) Suunnittelu
Suunnitteluvaiheessa on tehtävä riittävä selvitys, tutkimus ja analyysi suunnitellun koneen vaatimuksesta (Toimittajan huomautus: esim. asiakkaan kysynnän huolellinen tutkiminen ja asiaankuuluvien tietojen antaminen, toistuva kommunikointi asiakkaan kanssa asiakkaan ideoiden ja aikomusten selventämiseksi, jne.) Analyysin avulla selventääkseen edelleen toimintoja, jotka koneella tulisi olla, ja esittääkseen ympäristön, talouden, käsittelyn ja aikarajan määrittämät rajoitukset tulevaa päätöksentekoa varten. Kirjoita tältä pohjalta selkeästi suunnittelutehtävän yleiset vaatimukset ja yksityiskohdat ja muodosta lopuksi suunnittelutehtäväkirja tiivistelmänä tästä vaiheesta.
Suunnittelutehtäväkirjaan tulee yleensä sisältyä: koneen toiminta, arvio taloudellisuudesta ja ympäristönsuojelusta, karkea arvio valmistusvaatimuksista, peruskäytön vaatimukset ja suunniteltu aikaraja suunnittelutehtävän suorittamiselle jne. Tällä hetkellä , näille vaatimuksille ja olosuhteille voidaan yleensä antaa vain kohtuullinen vaihteluväli tarkkojen lukujen sijaan. Se voidaan määrittää esimerkiksi vaatimuksilla, jotka on täytettävä, vähimmäisvaatimuksilla ja vaatimuksilla, jotka odotetaan saavutettavan.
(2) Kaaviosuunnittelu
Erilaisten toimintaperiaatteiden mukaan täytäntöönpanovirastoille voidaan laatia erilaisia erityisiä suunnitelmia. Esimerkiksi kierteen katkaisussa työkappaletta voidaan vain pyörittää ja työkalua voidaan liikuttaa lineaarisesti kierteen katkaisemiseksi (kuten katkaista kierre tavallisella sorvilla), tai työkappale voidaan pitää paikallaan työkalun pyöriessä ja liikkuu langan katkaisemiseksi (kuten kierteiden käsittely meistillä). Eli jopa samalla toimintaperiaatteella voi olla useita erilaisia rakenteellisia ratkaisuja.
Pääliikkujan osan kaaviossa (toimittajan huomautus: teho-osa) voi tietysti myös olla monia vaihtoehtoja. Tehonsyötön universaalisuuden ja sähkökäyttötekniikan kehityksen vuoksi voidaan sanoa, että valtaosa paikallaan olevista koneista suosii nyt sähkömoottoria voimanlähteenä. Lämpövoimalaitteita käytetään pääasiassa kuljetuskoneissa, rakennuskoneissa tai maatalouskoneissa. Vaikka moottoria käytettäisiin voimanlähteenä, on myös vaihtoehtoja AC- ja DC-, suuri- ja pieninopeuksille jne.
Lähetysosan järjestelmä on monimutkaisempi ja monipuolisempi. Samaa lähetystehtävää varten se voidaan suorittaa useilla eri mekanismeilla ja eri mekanismien yhdistelmillä. Siksi, jos IV käytetään edustamaan voimansiirto-osan mahdollisten ratkaisujen lukumäärää ja N2 ja N3 edustavat vastaavasti siirto-osan ja suoritusosan mahdollisten ratkaisujen lukumäärää, niin koneen mahdollisten ratkaisujen lukumäärä IV kokonaisuus on Ni×N2×N3. (Toimittajan huomautus: Tehokkaat ratkaisut ovat vain toiminnallisesti toteutettavissa, ja ne on sitten tarkasteltu teknisestä ja taloudellisesta näkökulmasta)
Yllä olevaa käsitellään vain koneen kolmen pääosan kannalta. Joskus on tarpeen harkita apujärjestelmien kokoonpanoa.
Monien ratkaisujen joukossa vain muutama on teknisesti toteutettavissa. Näitä useita toteuttamiskelpoisia järjestelmiä tulisi arvioida kattavasti tekniikan, talouden ja ympäristönsuojelun näkökulmista. Arviointimenetelmiä on monia, ja taloudellinen arviointi on otettu esimerkkinä lyhyesti havainnollistamaan.
Taloudellisuuden kannalta arvioitaessa on otettava huomioon suunnittelun ja valmistuksen taloudellisuuden lisäksi myös käytön taloudellisuus. Jos koneen rakenne on monimutkaisempi, sen suunnittelu- ja valmistuskustannukset nousevat suhteellisesti, mutta sen toiminnot ovat täydellisempiä ja tuottavuus suurempi, joten käyttötalous on myös parempi. Päinvastoin, jos koneessa on suhteellisen yksinkertainen rakenne ja riittämättömät toiminnot, vaikka suunnittelu- ja valmistuskustannukset ovat alhaiset, käyttökustannukset nousevat. Rakennesuunnitelmien suunnittelun ja valmistuksen taloudellisuutta arvioitaessa se voidaan ilmaista myös yksikkötehokkuuden kustannuksilla. Esimerkiksi hinta yksikkötehoa kohti, yksittäisen tuotteen hinta jne.
Konetta arvioitaessa on tarpeen analysoida koneen luotettavuus ja ottaa luotettavuus arviointiindeksinä. Luotettavuuden näkökulmasta ei useinkaan ole viisasta etsiä sokeasti monimutkaisia rakenteita. Yleisesti ottaen mitä monimutkaisempi järjestelmä on, sitä heikompi on järjestelmän luotettavuus. Monimutkaisen järjestelmän luotettavuuden parantamiseksi on tarpeen lisätä rinnakkaisvarajärjestelmää, mikä väistämättä lisää koneen kustannuksia.
Ympäristönsuojelu on myös tärkeä näkökohta, joka on otettava huolellisesti huomioon suunnittelussa. Ympäristölle haitallisia teknisiä ratkaisuja on analysoitava yksityiskohtaisesti ja ehdotettava teknisesti kypsiä ratkaisuja.
Ohjelman arvioinnin kautta tehdään lopullinen päätös kaavion tai mekanismin liikkeen kaavion määrittämisestä teknisen suunnittelun seuraavaa vaihetta varten.
Suunnitteluvaiheessa referenssin ja innovaation välinen suhde on käsiteltävä oikein. Vastaavien koneiden onnistuneita ennakkotapauksia tulee käyttää referenssinä ja alkuperäisiä heikkoja lenkkejä ja osia, jotka eivät täytä olemassa olevien tehtävien vaatimuksia, tulisi parantaa tai muuttaa perusteellisesti. On välttämätöntä aktiivisesti innovoida ja vastustaa konservatiivisuutta ja alkuperäisen suunnittelun kopioimista sekä vastustaa kahta väärää suuntausta, jotka ovat sokeasti innovaation tavoittelu ja järkevän alkuperäisen kokemuksen hylkääminen. (Toimittajan huomautus: Avain oppimiseen on selvittää alkuperäisen laskelman puutteet)
(3) Tekninen suunnittelu
Teknisen suunnitteluvaiheen tavoitteena on tuottaa yleiskokoonpanoluonnos ja komponenttien kokoonpanoluonnos. Määritä kunkin komponentin ja sen osien muoto ja peruskoko luonnossuunnittelulla, mukaan lukien osien välinen yhteys, osien ja komponenttien muoto ja peruskoko. Piirrä lopuksi työpiirustukset, komponenttien kokoonpanopiirustukset ja osien yleiset kokoonpanopiirustukset.
Pääosien peruskoon määrittämiseksi on suoritettava seuraavat työt:
(1) Koneen kinemaattinen suunnittelu.
Määritä määritetyn rakennekaavion mukaisesti alkuperäisen liikkuvan osan parametrit (teho, pyörimisnopeus, lineaarinen nopeus jne.). Tee sitten kinemaattiset laskelmat määrittääksesi kunkin liikkuvan komponentin liikeparametrit (nopeus, nopeus, kiihtyvyys jne.).
(2) Koneen dynaaminen laskenta.
Yhdessä kunkin osan rakenteen ja liikeparametrien kanssa lasketaan kunkin pääosan kuormituksen suuruus ja ominaisuudet. Tällä hetkellä saatu kuorma on vain osaan vaikuttava nimellinen (tai nimellinen) kuorma, koska osaa ei ole suunniteltu.
(3) Osien työkykysuunnittelu.
Osien ja komponenttien esisuunnittelu voidaan tehdä, jos tunnetaan pääosien nimelliskuorman koko ja ominaisuudet. Suunnittelun perustana olevat työkykykriteerit on laadittava kohtuullisesti ottaen huomioon osien ja komponenttien yleiset vikaolosuhteet, käyttöominaisuudet sekä ympäristöolosuhteet. Yleensä kriteerit ovat lujuus, jäykkyys, tärinänvakaus ja käyttöikä. Laskemalla tai analogisesti voidaan määrittää osien ja komponenttien perusmitat.
(4) Komponenttien kokoonpanoluonnokset ja yleiskokoonpanoluonnokset.
Pääosien ja komponenttien päämittojen mukaan, jotka on määritetty, suunnitellaan komponenttien kokoonpanoluonnos ja yleiskokoonpanopiirros. Kaikkien osien ääriviivat ja mitat on suunniteltava rakenteellisesti luonnoksessa. Tässä vaiheessa on tarpeen koordinoida kunkin osan rakenne ja koko hyvin ja ottaa täysin huomioon suunniteltujen osien ja komponenttien rakenteellinen valmistettavuus, jotta kaikilla osilla on järkevin konfiguraatio.
(5) Pääosien tarkastus.
Joillekin osille yllä olevassa vaiheessa (3) on epäselvän ominaisrakenteen vuoksi vaikea suorittaa yksityiskohtaista työkykylaskentaa, joten vain alustava laskenta ja suunnittelu voidaan tehdä. Komponenttien kokoonpanoluonnoksen ja yleisen kokoonpanoluonnoksen piirtämisen jälkeen tiedetään kaikkien osien rakenne ja koko sekä vierekkäisten osien välinen suhde. Vain tässä vaiheessa osaan vaikuttava kuorma voidaan määrittää tarkemmin ja määrittää erilaisia yksityiskohtaisia osan työkykyyn vaikuttavia tekijöitä. Vain näissä olosuhteissa on mahdollista ja välttämätöntä suorittaa tarkkoja tarkistuslaskelmia joillekin tärkeille osille tai osille, joilla on monimutkainen muoto ja jännitysolosuhteet. Tarkastuksen tulosten mukaan osien rakennetta ja kokoa muutetaan toistuvasti, kunnes ne ovat tyydyttäviä.
Kuluneiden 30-40 vuoden aikana kehitetty optimointisuunnitteluteknologia on jokaisessa teknisen suunnittelun vaiheessa osoittanut kykynsä optimoida rakenteellisten parametrien valintaa. Joillakin uusilla numeerisilla laskentamenetelmillä, kuten elementtimenetelmällä, voidaan saada erinomaiset likimääräiset kvantitatiiviset laskentatulokset ongelmiin, joita aiemmin oli vaikea laskea kvantitatiivisesti. Pienelle määrälle erittäin tärkeitä, monimutkaisia ja kalliita osia on tarpeen vaatiessa suunnitella mallitestimenetelmällä, eli malli valmistetaan alustavien suunnittelupiirustusten mukaan ja rakenteelliset heikot osat tai ylimääräiset osat löydetään läpi. testit. Koko, jonka mukaan vahvistaa tai pienentää muuttaa alkuperäistä suunnittelua, ja lopulta saavuttaa täydellisyyden taso. Teknisessä suunnitteluvaiheessa käytetään mekaanista luotettavuusteoriaa. Luotettavuuden näkökulmasta se voi arvioida, täyttävätkö suunnitellut osat ja komponenttirakenteet ja niiden parametrit luotettavuusvaatimukset, ja esittää ehdotuksia suunnittelun parantamiseksi, mikä parantaa edelleen koneen suunnittelun laatua. . Edellä mainittuja uusia suunnittelumenetelmiä ja -konsepteja tulee soveltaa ja edistää suunnittelussa, jotta niitä voidaan kehittää vastaavasti.
Luonnossuunnitelman valmistumisen jälkeen osan työpiirustus voidaan suunnitella luonnoksessa määritellyn kappaleen peruskoon mukaan. Tässä vaiheessa on vielä paljon osien rakenteellisia yksityiskohtia jalostettavana ja määritettävänä. Työpiirustuksia suunniteltaessa on otettava täysin huomioon osien käsittely- ja kokoonpanoprosessi, osien tarkastusvaatimukset ja toteutustavat käsittelyn aikana ja sen jälkeen. Jos joillakin yksityiskohtaisilla järjestelyillä on arvokas vaikutus osien työskentelykykyyn, on palattava uudelleen tarkastamaan työkyky. Piirrä lopuksi työpiirustukset kaikista osista paitsi vakioosista.
Piirrä uudelleen komponentin kokoonpanopiirustus ja yleinen kokoonpanopiirustus rakenteen ja koon mukaan lopulliseen osan työpiirustukseen. Tämän työn avulla voidaan tarkistaa mitta- ja rakennevirheet, jotka voivat olla piilossa osatyöpiirustuksessa. Ihmiset kutsuvat tätä työtä puhekielessä kokoonpanoksi paperille. (Toimittajan huomautus: Nyt 3D-ohjelmistosuunnittelua käytettäessä sitä on erittäin kätevä muokata, joten teknisen suunnittelun vaiheet voidaan ylittää, mutta se on välttämätöntä. Tietysti joissakin tarkistuksissa voidaan käyttää ohjelmiston omia toimintoja.)
(4) Teknisten asiakirjojen kokoaminen
Teknisiä asiakirjoja on monenlaisia, ja yleisesti käytettyjä ovat mm. koneen suunnittelu- ja laskentaohjeet, käyttöohjeet ja vakioosaluettelo (BOM).
Suunnittelulaskentaspesifikaatiota laadittaessa sen tulee sisältää kaikki kaavion valinnan ja teknisen suunnittelun ratkaiseva sisältö.
Käyttäjille tarkoitettua koneen käyttöohjetta laadittaessa tulee käyttäjille esitellä koneen suorituskykyparametrit, toimintatavat, päivittäiset huolto- ja yksinkertaiset korjausmenetelmät, varaosaluettelo jne.
Muut tekniset asiakirjat, kuten tarkastustodistus, ostettujen osien luettelo ja vastaanottoehdot jne., laaditaan tarvittaessa erikseen.
(5) Tietokoneen käyttö mekaanisessa suunnittelussa
Tietotekniikan kehityksen myötä tietokoneita on käytetty laajalti mekaanisessa suunnittelussa, ja monia tehokkaita suunnittelu- ja analysointiohjelmistoja on syntynyt. Näitä ohjelmistoja voidaan käyttää useiden kaavioiden vertaamiseen suunnitteluvaiheessa, ja ne voivat tarkasti analysoida eri kaavioiden, mukaan lukien suuret ja monimutkaiset kaaviot, rakenteellista lujuutta, jäykkyyttä ja dynaamisia ominaisuuksia. Samanaikaisesti on myös mahdollista rakentaa tietokoneelle virtuaalinen prototyyppi ja käyttää virtuaalisen prototyyppisimulaatiota suunnittelun varmentamiseen, jotta suunnittelun toteutettavuus voidaan täysin arvioida suunnitteluvaiheessa. Voidaan sanoa, että tietotekniikan edistäminen ja käyttö mekaniikkasuunnittelussa on muuttamassa ja muuttamassa mekaniikkasuunnittelun prosessia ja sen etuja suunnittelun laadun ja tehokkuuden parantamisessa on vaikea ennustaa.
Yllä oleva esittelee lyhyesti koneen suunnitteluprosessin. Yleisesti ottaen koneen valmistusprosessissa on mahdollista muuttaa suunnittelua prosessisyistä milloin tahansa. Jos muutoksia tarvitaan, tiettyjä hyväksymismenettelyjä tulee noudattaa (Toimittajan huomautus: Engineering Change, Engineering Chan
ge, EC). Kun kone on lähtenyt tehtaalta, seurantatutkimukset tulee tehdä suunnitelmallisesti; Lisäksi käyttäjät ilmoittavat ongelmista käytön aikana valmistus- tai suunnitteluosastolle. Näiden tietojen perusteella suunnitteluosasto voi muuttaa tai jopa muokata alkuperäistä suunnittelua analyysin jälkeen. Vaikka nämä tehtävät ovat laajalti osa suunnitteluprosessia, ne ovat toinen ongelma. Suunnittelijana tulee olla vahva sosiaalinen vastuuntunto, ulottaa visio työstä koko valmistus-, käyttö- ja jopa romutusprosessiin ja parantaa suunnittelua toistuvasti, jotta koneen laatu jatkuvasti paranee ja kohdataan paremmin. tuotannon ja elämän tarpeisiin.
vaiheen kuvaus
(1) Suunnitteluvaihe
Kun hanketehtävät on julkaistu, suunnitteluvaihe on vasta valmisteluvaihe. Tässä vaiheessa on vain epämääräinen käsitys suunniteltavasta koneesta.
(2) Suunnitelman suunnitteluvaihe
Tämä vaihe on avainasemassa suunnittelun onnistumisessa tai epäonnistumisessa. Tässä vaiheessa se myös havainnollistaa täydellisesti useiden ratkaisujen (kaavioiden) ominaisuudet suunnittelutyössä.
Koneen toimintoanalyysin tarkoituksena on tehdä kattava analyysi suunnittelutehtäväkirjassa ehdotetuista koneen toimintojen vaatimuksista, vähimmäisvaatimuksista ja odotettavissa olevista vaatimuksista, eli voidaanko nämä toiminnot toteuttaa, onko useiden toimintojen välillä ristiriitoja, ja voidaanko ne korvata toisillaan. Lopuksi määritetään toiminnalliset parametrit jatkosuunnittelun perustaksi. Tässä vaiheessa mahdolliset ristiriidat tarpeiden ja mahdollisuuksien, ihanteiden ja todellisuuden, kehitystavoitteiden ja nykyisten tavoitteiden välillä tulee käsitellä oikein.
Kun toiminnalliset parametrit on määritetty, voidaan ehdottaa mahdollisia ratkaisuja eli mahdollisia ratkaisuja. Ratkaisua etsittäessä siitä voidaan keskustella erikseen ajo-osan, voimansiirto-osan ja suoritusosan mukaan. On yleisempää aloittaa keskustelu ensin operatiivisesta osasta.
Koneen suoritusosasta puhuttaessa on ensinnäkin kyse toimintaperiaatteen valinnasta (toimittajan huomautus: eli toteutustapa). Esimerkiksi suunniteltaessa konetta ruuvien valmistusta varten sen toimintaperiaate voi olla joko menetelmä kierteiden kääntämiseksi kääntötyökalulla lieriömäiselle aihiolle tai menetelmä kierteiden valssaamiseksi valssaimella sylinterimäiselle aihiolle. Tämä esittelee kaksi erilaista toimintaperiaatetta. Toimintaperiaatteet ovat erilaiset, ja tietysti suunnitellut koneet ovat täysin erilaisia. Erityisesti tulee korostaa, että uusia toimintaperiaatteita tulee jatkuvasti tutkia ja kehittää. Tämä on tärkeä tapa suunnitella teknologian kehitystä.
4
suunnitteluvaiheet
Ennen suunnittelun aloittamista muotoillaan suunnittelutehtävät.
Kun suunnittelutehtävä on monimutkaisempi, käytetään yleensä kolmivaiheista suunnittelua, eli esisuunnittelua, teknistä suunnittelua ja työpiirustussuunnittelua; kun tehtävä on suhteellisen yksinkertainen, kuten yksinkertaisen koneiston uusi suunnittelu, yleisen koneiston perintösuunnittelu tai muunnelma, suunnittelu suunnitellaan alussa teknisen suunnittelun syvyyteen ja työpiirustussuunnittelu tehdään sen jälkeen. tarkistus, muutos ja hyväksyntä, josta tulee kaksivaiheinen suunnittelu.
Kolmivaiheisen suunnittelun esisuunnitteluvaiheessa suunnittelun päävaiheet ovat: toimintaperiaatteen ja perusrakennetyypin määrittäminen, liikesuunnittelu, pääosien ja komponenttien suunnittelu, alustavan yleispiirustuksen piirtäminen ja esisuunnitelman tarkistaminen.
Teknisessä suunnitteluvaiheessa päävaiheet ovat: suunnitelman muuttaminen tarkastuslausuntojen mukaan, kaikki osat ja komponentit suunnitellaan, uusi yleispiirustus ja tekninen suunnittelu tarkistetaan.
Työpiirustuksen suunnitteluvaiheessa suunnitelmaa muokataan katsastuslausuntojen mukaisesti, piirretään kaikki työpiirustukset ja laaditaan kaikki tekniset asiakirjat. Erä- tai massatuotetuista tuotteista vaaditaan myös viimeistelty suunnittelu.
Suunnittelun jokaisessa vaiheessa on mahdollista havaita, että osa edellisissä vaiheissa tehdyistä päätöksistä on kohtuuttomia, mikä vaatii paluuta edelliseen vaiheeseen, järjettömien päätösten tarkistamista ja myöhemmän suunnittelutyön uudelleen tekemistä.
(1) Muotoile suunnittelutehtävät
Tämä on suunnittelun esityö. Suunnittelutehtävät perustuvat käyttäjien tilauksiin, markkinoiden tarpeisiin ja uusiin tieteellisiin tutkimustuloksiin. Suunnitteluosasto käyttää erilaisia teknologioita ja markkinatietoa, laatii mahdollisia suunnitelmia, vertailee niiden hyvät ja huonot puolet, keskustelee yritysosaston ja käyttäjien kanssa sekä muotoilee järkevät suunnittelutehtävän tavoitteet. Tämä on erityisen tärkeää uusille malleille. Virheet tehtävän tavoitteissa johtavat vakaviin taloudellisiin tappioihin ja jopa täydelliseen epäonnistumiseen.
(2) Määritä toimintaperiaate ja perusrakennetyyppi
Jos suunnittelutehtävää ei ole selkeästi määritelty, suunnittelun ensimmäinen vaihe on kokonaissuunnitelman määrittely eli sovellettavan toimintaperiaatteen ja sitä vastaavan rakennetyypin määrittely.
Esimerkiksi suuritehoisen laivojen dieselmoottorin suunnittelussa on ensin määritettävä, käytetäänkö kaksitahtista, kaksitoimista, ristipäätä, hidaskäyntistä dieselmoottoria vai nelitahtista, yksitoimista, keskikokoista dieselmoottoria. -nopeus dieselmoottori.
Toinen esimerkki on kiven karkeamurskaamiseen suunniteltu murskauskoneisto. Ensin on päätettävä, käytetäänkö päämurskaustoimintona leuka- tai pyörivä murskain, jossa on ekstruusio ja taivutus, vai yksiroottorista tai kaksiroottorista iskumurskainta, jonka päätoimintona on isku.
(3) Liikesuunnittelu
Kun suunnittelun kokonaissuunnitelma on määritetty, on tarpeen käyttää mekanismin tuntemusta sopivan mekanismin valitsemiseksi vaaditun liikesuunnitelman saamiseksi. Yllä mainittu leukamurskain luottaa liikkuvan leuansa heilahdukseen murskaamaan murskausonteloon tulevan kiven puristamalla, taivuttamalla ja halkaisemalla, kun taas liikkuvan leuan keinu voi olla yksinkertainen kaksoiskytkinmekanismin keinu tai monimutkainen keinu. yhdestä vaihtomekanismista. Uusissa malleissa saattaa olla tarpeen syntetisoida uusi mekanismi vaaditun liikekaavion saamiseksi, mikä on usein vaikea tehtävä. Siksi suunnittelijat yrittävät yleensä soveltaa olemassa olevien ja kypsien mekanismien ehdottamia liikemalleja.
(4) Rakennesuunnittelu ja alustava yleispiirustus
Liikesuunnittelun jälkeen suunnittelija aloittaa rakennesuunnittelun, laskee koneen pääosien voiman, lujuuden, muodon, koon ja painon sekä piirtää pääosien ja komponenttien luonnokset. Jos tällä hetkellä havaitaan, että alun perin valittu rakenne ei ole käyttökelpoinen, rakennetta on mukautettava tai muutettava. On myös otettava huomioon ylikuumenemisen, liiallisen kulumisen tai tärinän mahdollisuus.
Tässä vaiheessa suunnittelija löytää ristiriidat kunkin osan muodosta, koosta, suhteesta jne. piirtämällä luonnoksen. Yhden näkökohdan vahvistaminen tai parantaminen voi heikentää tai huonontaa toista. Tällä hetkellä on tarpeen punnita tärkeyttä ja koordinoida parhaan kokonaisvaikutuksen saavuttamiseksi. (Toimittajan huomautus: Suunnittelun ydin on prosessi, jossa valintoja punnitaan jatkuvasti). Kun luonnosta on tarkistettu toistuvasti ja se on todettu alun perin tyydyttäväksi, voidaan tehdä alustava yleispiirustus ja kustannusarvio (kustannusarvio). Alustava yleispiirustus piirretään tiukasti mittakaavassa ja siitä valitaan riittävästi näkymiä ja poikkileikkauksia.
(5) Alustava tarkastelu
Alustavan yleispiirustuksen piirtämisen jälkeen on tarpeen kutsua tämäntyyppisten koneiden kokenut suunnittelu-, valmistus- ja käyttäjähenkilöstö sekä käyttäjän tai valtuutetun suunnitteluyksikön edustajat suorittamaan alustava tarkastus. Jos tarkistuksen tulokset osoittavat, että suunnittelu ei sovellu (esimerkiksi liian suuri paino ja tilavuus, liian korkeat kustannukset, epäilykset rakenteen luotettavuudesta jne.), liikesuunnitelma on suunniteltava uudelleen tai jopa korvattava muulla. toimintaperiaatteet ja perusrakennetyypit. Useimmissa tapauksissa suunnitteluun tehdään joitain parannuksia.
(6) Tekninen suunnittelu
Esikatsauksen mukaan suunnittelua muutetaan ja kaikki osat ja kokoonpanopiirustukset piirretään. Suorita pääosien ja komponenttien tarkka jännitysanalyysi, korjaa osien muoto, koko ja muut yksityiskohdat analyysitulosten mukaan sekä määritä materiaali ja lämpökäsittely. Selvitä osien koneistustarkkuus sekä komponenttien ja lopullisten kokoonpanojen kokoonpanoolosuhteet. Täydellinen voitelusuunnittelu, sähkösuunnittelu (käyttö ja ohjaus). Yleispiirros piirretään uudelleen, ja joistakin tärkeistä ja massatuotettavista koneista on joskus tehtävä malleja. Lähetä valmis tekninen suunnittelu toista tarkistusta varten.
(7) Piirrä työkaavio
the
Kun lopullinen muutos on tehty toisen katsauksen mielipiteiden mukaisesti, voidaan tehdä muodolliset osapiirustukset, komponenttien kokoonpanopiirustukset ja yleiset kokoonpanopiirustukset sekä laatia tekniset asiakirjat, kuten osaluettelo, haavoittuvien osien luettelo ja käyttöopas. Suunnitteluvastaavan tulee kiinnittää huomiota osien välisten mittojen yhteensovittamiseen, kytkinosien välisen toleranssisovituksen tarkistamiseen sekä joidenkin osien lujuuden ja jäykkyyden tarkistamiseen.
Kun osapiirustus on valmis, aloitetaan piirustusten tarkistus, joka on erittäin tärkeä työ. Huolellisesti oikoluetut piirustukset voivat varmistaa sujuvan kokoamisen käsittelyn jälkeen. Luotettavin oikolukutapa on piirtää uudelleen kokoonpanopiirustus piirretyn osapiirustuksen perusteella (toimittajan huomautus: piirrä suunnitellut osat tietokoneeseen kokoonpanon kytkentämenetelmän mukaisesti, jotta kokoonpano piirretään uudelleen), ja kaikki ristiriidat tulevat näkyviin.
Osapiirustuksen piirtämisen aikana on suoritettava kaksi tehtävää: yksi on tekninen tarkastelu, jotta osat olisi helppo käsitellä ja alentaa valmistuskustannuksia; toinen on standarditarkastus, jotta rakenneosat, mitat, toleranssit, lämpökäsittelyn tekniset olosuhteet, standardit ja osien yleiset osat täyttävät standardin vaatimukset.
(8) Koetuotanto ja viimeistelty suunnittelu
Koneiden yksittäis- tai pienierätuotannossa yllä olevien vaiheiden kautta valmistetut suunnittelupiirustukset voidaan viedä muodolliseen tuotantoon. Erissä tai suurissa määrissä valmistetuista koneista on koevalmistettava prototyypit ennen muodollista tuotantoa ja suoritettava toimintatestit ja -arvioinnit. Läpimenon jälkeen eräkoetuotanto suoritetaan massatuotantoprosessin mukaisesti. Eräkoetuotannon aikana ilmenevät ongelmat saattavat vaatia vastaavia muutoksia suunnitteluun, ennen kuin siitä tulee lopullinen suunnittelu, jota voidaan käyttää virallisessa tuotannossa.
5
Rajoitukset (suunnittelukriteerit)
Mekaanisten osien suunnittelussa on monia rajoituksia, ja suunnittelukriteerit ovat rajoituksia, jotka suunnittelun tulee täyttää.
(1) Teknisen suorituskyvyn kriteerit
Tekninen suorituskyky sisältää kaiken suorituskyvyn, mukaan lukien tuotteen toiminnot, valmistus- ja käyttöolosuhteet, ja viittaa sekä staattiseen että dynaamiseen suorituskykyyn. Esimerkiksi teho, hyötysuhde, käyttöikä, lujuus, jäykkyys, kitkankestävyys, kulutuskestävyys, tärinänkestävyys ja lämpöominaisuudet, jotka tuote voi siirtää.
Teknisen suorituskyvyn kriteeri tarkoittaa, että asiaankuuluvan teknisen suorituskyvyn on täytettävä määritellyt vaatimukset. Esimerkiksi tärinä synnyttää dynaamista lisäkuormaa ja vaihtelevaa jännitystä, varsinkin kun sen taajuus on lähellä mekaanisen järjestelmän tai osien luonnollista taajuutta, syntyy resonanssia ja amplitudi kasvaa jyrkästi, mikä voi johtaa osien nopeaan vaurioitumiseen tai jopa koko järjestelmä. Värähtelyn stabiilisuuskriteerinä on rajoittaa mekaanisen järjestelmän tai osien tärinäparametrit, kuten ominaistaajuus, amplitudi, kohina jne. määritellyllä sallitulla alueella. Toinen esimerkki on koneen käydessä syntyvä lämpö, joka voi aiheuttaa lämpörasitusta, lämpöjännitystä ja jopa lämpövaurioita. Lämpöominaisuuksien kriteerinä on rajoittaa erilaisia asiaan liittyviä lämpöparametreja (kuten lämpöjännitys, lämpövenymä, lämpötilan nousu jne.) määritellyllä alueella.
(2) Standardointikriteerit
Tärkeimmät mekaanisten tuotteiden suunnitteluun liittyvät standardit ovat suunnilleen seuraavat:
Käsitteiden standardointi: suunnitteluprosessiin osallistuvien termien, symbolien, mittayksiköiden jne. tulee täyttää standardit;
Fyysisen muodon standardointi: Osien, raaka-aineiden, laitteiden ja energialähteiden rakennemuoto, koko, suorituskyky jne. tulee valita yhtenäisten määräysten mukaisesti.
Menetelmien standardointi: toimintatavat, mittausmenetelmät, testausmenetelmät jne. tulee toteuttaa vastaavien määräysten mukaisesti.
Standardointikriteeri tarkoittaa, että kaiken käyttäytymisen koko suunnitteluprosessissa on täytettävä edellä mainitut standardointivaatimukset. Julkaistut mekaanisten osien suunnitteluun liittyvät standardit voidaan jakaa kolmeen tasoon: kansalliset standardit, toimialastandardit ja yritysstandardit sovellusalueen osalta. Pakollisen käytön kannalta se voidaan jakaa pakolliseen ja suositeltuun.
(3) Luotettavuuskriteerit
Luotettavuus: Todennäköisyys, että tuote tai komponentti voi suorittaa määritellyn toiminnon odotetun käyttöiän aikana tietyissä käyttöolosuhteissa. Luotettavuuskriteeri tarkoittaa, että suunnitellun tuotteen, komponentin tai osan tulee täyttää määritellyt luotettavuusvaatimukset.
(4) Turvallisuusohjeet
Koneturvallisuus sisältää:
Osien turvallisuus: viittaa siihen, että osia ei tapahdu, kuten murtumia, liiallisia muodonmuutoksia, liiallista kulumista ja vakauden menetystä määritellyn ulkoisen kuormituksen alaisena ja määritetyn ajan kuluessa.
Koko koneen turvallisuus: viittaa vaatimukseen, jonka mukaan kone takaa, että määritellyissä olosuhteissa ei esiinny vikoja ja että yleiset toiminnot voidaan toteuttaa normaalisti.
Työturvallisuus: tarkoittaa käyttäjien suojelua, henkilökohtaisen turvallisuuden sekä fyysisen ja henkisen terveyden varmistamista jne.
Ympäristöturvallisuus: viittaa saastuttamattomuuteen ja haitattomuuteen ympäristölle ja ihmisille koneen ympärillä.
6
suunnittelumetodologia
Suunnittelumetodologian tarkoituksena on nostaa suunnitteluajattelu rationaaliseksi prosessiksi, jotta suunnittelu voidaan toteuttaa tietyn logiikan mukaan, jotta useampi suunnittelija voi tehdä hyviä suunnitelmia. Se sisältää yleensä seuraavan sisällön:
(1) Jaa suunnittelun vaiheet erittäin hienoihin vaiheisiin, jolloin jokaisesta vaiheesta tulee ajatustoiminta, jossa on noudatettavat säännöt ja todisteet.
(2) Säilytä onnistuneita tai hyviä malleja ja luo suunnittelutietokanta viitettä tai käyttöä varten tulevissa malleissa.
(3) Ota käyttöön arvosuunnittelun käsite ja menetelmä suunnittelutyössä ja tasapainota suunnittelussa olevan ristiriidan toiminta ja kustannukset hyvän käyttövaikutuksen saavuttamiseksi.
(4) Käytä suunnittelussa nousevien tieteenalojen, kuten tribologian, tärinän, murtumismekaniikan, elementtimenetelmän, luotettavuuden suunnittelun, optimointisuunnittelun, järjestelmäsuunnittelun ja ergonomian tietämystä parantaaksesi suunnittelun tieteellistä luonnetta ja vähentääksesi sokeutta.
(5) Laajenna suunnittelutyötä eteenpäin markkinaennusteeseen ja taaksepäin huoltopalveluun.
(6) Käytä tietokoneavusteista suunnittelua vähentääksesi suunnittelutyötä, parantaaksesi suunnittelunopeutta ja suunnittelun laatua.
7
näkymät
Tulevaisuudessa mekaaninen suunnittelu tunkeutuu sellaisille aloille kuin puolijohdevalmistus, biotekniikka, nanoteknologia ja robotiikka. Samalla kun se edistää yhteiskunnallista kehitystä, se jatkaa itsensä parantamista ja teoriansa uudistamista.
(1) Toteuttaa systematisointi edelleen
Toisin sanoen järjestelmän näkökulmasta mekaanista tuotetta pidetään järjestelmänä tai kokonaisuutena, joka luottaa tietotekniikkaan ihmisen, koneen ja ympäristön välisen koordinaation toteuttamiseksi. Tarkemmin sanottuna se hajottaa koko järjestelmän useisiin osajärjestelmiin, ottaa käyttöön erilaisia moderneja suunnitteluteorioita ja -menetelmiä ja pyrkii järjestelmän optimointiin tavoitteena koordinoida kunkin osajärjestelmän suunnittelua ja sovittamista.
(2) Syventää älykästä suunnittelua
Tieteen ja tekniikan edistymisen ja kehityksen myötä suunnittelussa tulee ottaa huomioon yhä useampi älykkyystekijä. Suuri määrä suunnittelusisältöä voidaan kuvata muodostamalla malleja kuvaamaan mekaanisten tuotteiden erilaisten käyttöolosuhteiden käyttäytymistä, ja malleja ratkaisemalla voidaan ennustaa tuotteen suorituskykyä, suunnittelun rationaalisuutta ja optimaalisuutta. Uusien ajoneuvojen kehityksessä ja suunnittelussa on sovellettu esimerkiksi älykkäitä päätöksentekojärjestelmiä erilaisiin ajoneuvojen suorituskyvyn arviointeihin, vaihteistosuunnittelun asiantuntijajärjestelmiä ja vianmääritysjärjestelmiä.
(3) Kiinnitä enemmän huomiota vihreään ajatteluun
Vihreä suunnitteluteknologia on teknologiaa, jolla tuotteet suunnitellaan niiden elinkaaren aikana ympäristönsuojelun, korkeimman resurssien käytön ja pienimmän energiankulutuksen vaatimusten mukaisesti. Suunnittelijat ovat velvollisia ottamaan huomioon tuotteiden ympäristö- ja perusominaisuudet koko syklin ajalta ja perustamaan suunnittelussaan aina ihmisten fyysisen ja henkisen terveyden sekä ympäristönsuojelun. Suunniteltujen tuotteiden on samalla oltava kierrätettäviä ja ympäristölle mahdollisimman vähän haitallisia.
8
moderni suunnittelumenetelmä
1. Ammattimainen ja moderni
Mekaanisen suunnittelun ja tietokoneammattilaisten yhdessä kehittämät tietokoneohjelmistot voivat heijastaa ja kuvata mekaanisten tuotteiden erilaisia vaurioita, vikoja ja tuhoutumismekanismeja todellisissa työolosuhteissa. Se osaa kvantitatiivisesti analysoida ja laskea mekaanisten osien ja koneiden dynaamista käyttäytymistä ja muodostaa kiinteän suunnitteluohjelman. Tämä on ammattimainen moderni suunnittelumenetelmä, kuten värähtelyanalyysi ja -suunnittelu, tribologiasuunnittelu, termodynaaminen lämmönsiirtosuunnittelu, lujuus-, jäykkyyssuunnittelu, lämpötilakenttäanalyysi jne. Nämä ohjelmistot on kehitetty perinteisten suunnittelumenetelmien pohjalta ja tietotekniikkaa käyttäen. . Esimerkiksi: Pro/M-ohjelmiston käyttäminen mekaanisten laitteiden dynaamisten ominaisuuksien analysointiin ja ANSYS-ohjelmiston käyttö rasituksen analysointiin ovat tästä hyviä esimerkkejä, jotka luovat pohjan laitteen luotettavuuden tarkalle arvioinnille ja suunnitteluparametrien valinnalle.
2. Universaali moderni
Mekaanisen tuotteen suorituskyvyn korkeiden vaatimusten täyttämiseksi tietokonetekniikkaa käytetään laajalti mekaanisessa suunnittelussa avustavaan suunnitteluun ja järjestelmäanalyysiin, mikä on yleinen nykyaikainen suunnittelumenetelmä. Yleisiä menetelmiä ovat optimointi, elementti, luotettavuus, simulointi, asiantuntijajärjestelmät ja CAD. Nämä menetelmät eivät ole vain mekaanisten tuotteiden tutkimukseen, vaan niillä on myös omat tieteelliset teoriansa ja menetelmänsä.
1) Optimoitu suunnittelu
Mekaaninen optimointisuunnittelu on optimointiteknologian siirtämistä ja soveltamista mekaanisen suunnittelun alalla. Sen perusidea perustuu mekaanisen suunnittelun teoriaan.
