¿Qué funciones se deben lograr en el diseño de estructuras mecánicas?
La tarea del diseño de estructuras mecánicas
La tarea del diseño de estructuras mecánicas es determinar y dibujar dibujos estructurales específicos basados en el diseño general y el esquema principal determinado para reflejar la funcionalidad solicitada. Consiste en concretar el principio de funcionamiento abstracto en un determinado tipo de componentes o piezas. El contenido específico es determinar el material, la forma, el tamaño, la tolerancia, el método de tratamiento térmico y el estado de la superficie de la pieza estructural, su tecnología de procesamiento, su resistencia y su resistencia. También se debe considerar la rigidez, la precisión y la relación con otras partes y otras cuestiones. Por lo tanto, aunque el producto directo del diseño estructural son los dibujos técnicos, el trabajo de diseño estructural no son simples dibujos mecánicos. Los dibujos son solo el lenguaje para expresar el plan de diseño. La incorporación de la tecnología integral es el contenido básico del diseño estructural.
5.1.2 Características del diseño de estructuras mecánicas
Las principales características del diseño de estructuras mecánicas son: (1) Integra pensamiento, dibujo y cálculo (a veces experimentos necesarios) El proceso de diseño es La etapa del diseño mecánico que involucra más problemas, es la más específica y tiene la mayor carga de trabajo. Durante todo el proceso de diseño mecánico, un promedio de alrededor del 80% del tiempo se dedica al diseño estructural, que juega un papel decisivo. El éxito o el fracaso del diseño mecánico. (2) La naturaleza de múltiples soluciones de los problemas de diseño de estructuras mecánicas significa que no existe una única estructura mecánica que cumpla con los mismos requisitos de diseño. (3) La etapa de diseño de la estructura mecánica es un vínculo de diseño muy activo y, a menudo, debe realizarse repetidamente. Por esta razón, al diseñar la estructura mecánica, es necesario comprender los requisitos básicos de la estructura mecánica desde la perspectiva de toda la máquina
5.2 Elementos estructurales y métodos de diseño de piezas estructurales mecánicas
5.2.1 Elementos geométricos de piezas estructurales
Las funciones de las estructuras mecánicas se realizan principalmente mediante las formas geométricas de las piezas mecánicas y las relaciones posicionales relativas entre varias piezas. La geometría de una pieza se compone de su superficie. Una pieza suele tener múltiples superficies, algunas de las cuales están en contacto directo con las superficies de otras piezas. Esta parte de la superficie se denomina superficie funcional. Las partes de conexión entre superficies funcionales se denominan superficies de conexión.
La superficie funcional de una pieza es un factor importante para determinar la función mecánica. El diseño de la superficie funcional es la cuestión central en el diseño estructural de las piezas. Los principales parámetros geométricos que describen las superficies funcionales incluyen la geometría de la superficie, el tamaño, el número de la superficie, la ubicación, el orden, etc. Mediante el diseño variante de superficies funcionales se pueden obtener múltiples soluciones estructurales para lograr la misma función técnica.
5.2.2 Conexiones entre piezas estructurales
En una máquina o maquinaria ninguna pieza existe de forma aislada. Por tanto, además de estudiar las funciones y otras características de las propias piezas, en el diseño estructural también es necesario estudiar las relaciones mutuas entre las piezas.
La correlación de partes se divide en dos categorías: correlación directa y correlación indirecta. Si dos piezas tienen una relación de ensamblaje directa, pasan a estar directamente relacionadas. La correlación sin relación de ensamblaje directo se convierte en correlación indirecta. La correlación indirecta se divide en dos categorías: correlación de posición y correlación de movimiento. La dependencia posicional significa que dos partes tienen requisitos para su posición mutua. Por ejemplo, dos ejes de transmisión adyacentes en un reductor, su distancia entre centros debe garantizar una cierta precisión y los dos ejes deben ser paralelos. "Beak Jue invadió a Huan descuidadamente". ? 旒S 肓灪涣浵?氕倀? Fei Dang Pi son todos 艿unaoshuo? 旒1妦诫 llamado título póstumo de Xingmo Maojiao Nao Xingnanlu mira a Caimiao cresta Jing Zhang嵯yo aullido llamado Xin Zhuang V さ? ¿Yu? Mao Sheng 氲 cresta 瘘? ¿Aniquilación Meng Beak Wu Huan? Du Yi Shan Mao Zhang? ¿Anni? Beak 亍;
¿La mayoría de las partes tienen dos o más partes directamente relacionadas, por lo que cada parte en su mayoría? Tiene dos o más partes que están relacionadas estructuralmente con otras partes. Al realizar el diseño estructural, se deben considerar al mismo tiempo las partes directamente relacionadas de las dos partes para seleccionar razonablemente el método de tratamiento térmico, la forma, el tamaño, la precisión y la calidad de la superficie del material. Al mismo tiempo, también se deben considerar condiciones indirectas relacionadas, como la cadena de dimensiones y los cálculos de precisión. En términos generales, cuantas más partes directamente relacionadas tenga una pieza, más compleja será su estructura; cuantas más partes indirectamente relacionadas tenga una pieza, mayores serán sus requisitos de precisión. Por ejemplo, la conexión eje-cubo se muestra en la Figura 5.1.
5.2.3 Cuestiones de diseño estructural a las que se debe prestar atención en función del material y tratamiento térmico de las piezas estructurales
Existen muchos materiales que se pueden seleccionar en diseño mecánico. tienen diferentes propiedades y diferentes materiales corresponden a diferentes técnicas de procesamiento. En el diseño estructural, es necesario seleccionar razonablemente los materiales apropiados de acuerdo con los requisitos funcionales, determinar las técnicas de procesamiento apropiadas según el tipo de materiales y determinar las estructuras apropiadas de acuerdo con los requisitos de procesamiento. Sólo a través del diseño de estructuras adecuadas se puede lograr que los materiales seleccionados aprovechen al máximo sus ventajas.
Para realizar la elección correcta de materiales, los diseñadores deben comprender completamente las propiedades mecánicas, el rendimiento del procesamiento, los costos de uso y otra información de los materiales seleccionados. En el diseño estructural se deben seguir diferentes principios de diseño en función de las características de los materiales seleccionados y sus correspondientes técnicas de procesamiento.
Por ejemplo: las propiedades mecánicas del acero bajo tensión y compresión son básicamente las mismas, por lo que las estructuras de vigas de acero son en su mayoría estructuras simétricas. La resistencia a la compresión de los materiales de hierro fundido es mucho mayor que la resistencia a la tracción, por lo que las secciones transversales de las estructuras de hierro fundido que soportan momentos de flexión son en su mayoría asimétricas, de modo que la tensión de compresión máxima es mayor que la tensión de tracción máxima durante la carga. La Figura 5.2 muestra una comparación de dos soportes de hierro fundido. En el diseño de estructuras de acero, la resistencia y rigidez de la estructura generalmente aumentan al aumentar el tamaño de la sección transversal. Sin embargo, si el espesor de la pared de la estructura fundida es demasiado grande, es difícil garantizar la calidad de la fundición, por lo que la calidad de la fundición es mayor. La estructura fundida generalmente se refuerza mediante placas de refuerzo y tabiques. Rigidez y resistencia estructural. Debido a la escasa rigidez de los materiales plásticos, la tensión interna causada por el enfriamiento desigual después de la fundición puede fácilmente causar deformación de la estructura. Por lo tanto, las nervaduras y el espesor de la pared de la estructura plástica son similares, uniformes y simétricos.
Para piezas que requieren tratamiento térmico, los requisitos de diseño estructural son los siguientes: (1) La forma geométrica de la pieza debe ser simple y simétrica, y la forma ideal es esférica. (2) Para piezas con secciones transversales desiguales, los cambios en su tamaño y sección transversal deben ser suaves para evitar cambios repentinos. Si los cambios en las partes adyacentes son demasiado grandes, el enfriamiento desigual de las secciones transversales grandes y pequeñas inevitablemente generará tensión interna. (3) Evite estructuras con bordes y esquinas afilados Para evitar que los bordes y esquinas afilados se derritan o se sobrecalienten, generalmente se corta un chaflán de 2 a 3 mm en el borde de la ranura o agujero. (4) Evite secciones con espesores muy variables. Las secciones con espesores muy variables son propensas a deformarse y agrietarse durante el templado y el enfriamiento.
5.3.1 Requisitos básicos para el diseño de estructuras mecánicas
Los productos mecánicos se utilizan en todos los ámbitos de la vida y el contenido y los requisitos del diseño estructural también son muy diferentes, pero todos tienen la misma parte fundamental. A continuación se describen los requisitos para el diseño estructural en tres niveles diferentes de diseño de estructuras mecánicas.
1. Diseño funcional: cumplir con los principales requisitos funcionales mecánicos y ser técnicamente específico. Como la realización de principios de funcionamiento, fiabilidad del trabajo, tecnología, materiales y montaje, etc.
2. El diseño de calidad tiene en cuenta diversos requisitos y restricciones y mejora la relación calidad y precio de los productos. Es una característica del diseño de ingeniería moderno. En concreto, existen muchos otros requisitos y restricciones como funcionamiento, estética, coste, seguridad, protección medioambiental, etc. En el diseño moderno, la calidad del diseño es muy importante y, a menudo, determina la competitividad de los productos. La era del diseño mecánico que solo cumple con los principales requisitos técnicos funcionales ha pasado. Tener en cuenta diversos requisitos y mejorar la calidad del producto es la clave del diseño mecánico moderno. En comparación con considerar el principio de funcionamiento, tener en cuenta varios requisitos parece ser solo una cuestión de detalles de diseño. Sin embargo, la suma de los detalles es la calidad. Los problemas de calidad del producto no son solo una cuestión de proceso y materiales. diseño.
3． Diseño óptimo y diseño innovador: utilice variables de diseño estructural y otros métodos para construir sistemáticamente un espacio de diseño optimizado, y utilice métodos de pensamiento de diseño creativo y otros métodos científicos para optimizar e innovar.
La mejora de la calidad del producto no tiene fin, la competencia en el mercado es cada vez más feroz y la demanda se está desarrollando en la dirección de la personalización. Por lo tanto, el diseño optimizado y el diseño innovador desempeñan un papel cada vez más importante en el diseño mecánico moderno y serán el foco de la competencia en el futuro desarrollo de productos tecnológicos.
Por lo general, no es difícil obtener un plan estructural factible en el diseño estructural. La tarea del diseño mecánico es encontrar una solución mejor o mejor entre muchas soluciones factibles. La premisa del diseño de optimización estructural es poder construir una gran cantidad de opciones posibles de optimización, es decir, construir una gran cantidad de espacio de solución de optimización, que también es el aspecto más creativo del diseño estructural.
Actualmente, el diseño de optimización estructural todavía se limita básicamente al tipo de problemas descritos por los modelos matemáticos. El diseño de optimización estructural con mayor potencial y efectividad debe basarse en el espacio de solución de diseño estructural compuesto por proceso, materiales, métodos de conexión, forma, secuencia, orientación, cantidad, tamaño y otras variables de diseño estructural. 5.3.2 Criterios básicos de diseño de estructuras mecánicas
El resultado final del diseño mecánico se expresa en una determinada forma estructural, la cual se procesa y ensambla según la estructura diseñada para fabricar el producto final. Por lo tanto, el diseño de la estructura mecánica debe cumplir con los diversos requisitos del producto. Los requisitos básicos incluyen función, confiabilidad, artesanía, economía y apariencia. Además, se debe mejorar la tensión de las piezas para aumentar la resistencia, la rigidez, la precisión y la vida útil. Por tanto, el diseño de estructuras mecánicas es un trabajo técnico integral. Debido a errores o diseño estructural irrazonable, pueden ocurrir fallas indebidas de las piezas, lo que hace que la máquina no cumpla con los requisitos de precisión del diseño, lo que genera grandes inconvenientes para el montaje y el mantenimiento. Los siguientes criterios de diseño estructural deben considerarse durante el proceso de diseño de la estructura mecánica.
1. Criterios de diseño para alcanzar las funciones esperadas
2. Criterios de diseño para cumplir los requisitos de resistencia
3. p>4. Considerar los criterios de diseño de la tecnología de procesamiento
5. Considerar los criterios de diseño de ensamblaje.
6. Considerar los criterios de diseño de modelado.
5.3. 2 Estructura mecánica Criterios básicos de diseño
1. Criterios de diseño para lograr las funciones esperadas
El objetivo principal del diseño del producto es lograr requisitos funcionales predeterminados, por lo que los criterios de diseño para lograr las funciones esperadas son la primera consideración en el problema de diseño estructural. Para cumplir con los requisitos funcionales, se debe hacer lo siguiente.
(1) Aclarar la función: el diseño estructural consiste en determinar el tamaño del parámetro y la forma estructural en función de su función en la máquina y su relación de conexión con otras partes. Las funciones principales de las piezas son soportar cargas, transmitir movimiento y potencia, y asegurar o mantener la posición relativa o trayectoria del movimiento entre piezas o componentes relacionados. La estructura diseñada debe poder cumplir con los requisitos funcionales de la máquina en su conjunto.
(2) Asignación razonable de funciones: al diseñar productos, de acuerdo con circunstancias específicas, generalmente es necesario asignar tareas de manera razonable, es decir, descomponer una función en múltiples subfunciones. Cada subfunción debe tener una cierta responsabilidad estructural y debe haber una conexión razonable y coordinada entre las distintas partes de la estructura para lograr la realización de la función general. Múltiples piezas estructurales que llevan la misma función pueden reducir la carga sobre las piezas y extender su vida útil. La estructura de la sección de correas trapezoidales es un ejemplo de distribución racional de tareas. La cuerda de fibra se utiliza para resistir la fuerza de tracción; la capa de relleno de caucho soporta la tensión y la compresión cuando se dobla la correa; la capa de tela interactúa con la ranura de la polea para generar la fricción necesaria para la transmisión. Por ejemplo, si solo confía en la fricción generada por el preapriete del perno para soportar la carga lateral, el tamaño del perno será demasiado grande. Se pueden agregar elementos resistentes al corte, como pasadores, manguitos y chavetas, para compartir. la carga lateral para resolver este problema.
(3) Concentración funcional: para simplificar la estructura de los productos mecánicos, reducir los costos de procesamiento y facilitar la instalación, en algunos casos, una pieza o componente puede asumir múltiples funciones. La concentración de funciones hará que la forma de las piezas sea más compleja, pero debe hacerse de manera moderada, de lo contrario afectará la tecnología de procesamiento y aumentará los costos de procesamiento. El diseño debe basarse en la situación específica.
5.3.2 Criterios básicos de diseño de estructuras mecánicas
2. Criterios de diseño para cumplir los requisitos de resistencia
(1) Criterios de igualdad de resistencia
Los cambios en las dimensiones de la sección transversal de las piezas deben adaptarse a los cambios en la tensión interna para que la resistencia de cada sección sea igual. Con una estructura diseñada según el principio de igual resistencia, los materiales se pueden aprovechar al máximo, reduciendo así el peso y el coste. Como el diseño de soportes voladizos y ejes escalonados, etc. Ver Figura 5.3.
Figura 5.3
(2) Estructura de flujo de fuerza razonable
Para expresar intuitivamente cómo se transmite la fuerza en los componentes mecánicos, la fuerza se considera como agua. Fluyen en el componente, estas líneas de fuerza se fusionan en un flujo de fuerza. Representar el flujo de esta fuerza juega un papel importante en las investigaciones de diseño estructural.
El flujo de fuerza no se interrumpirá en el componente, y cualquier línea de fuerza no desaparecerá repentinamente. Debe transmitirse de un lugar a otro. Otra característica del flujo de fuerza es que tiende a transmitirse a lo largo de la ruta más corta, de modo que el flujo de fuerza es denso cerca de la ruta más corta, formando una zona de alta tensión. El flujo de fuerza en otras partes es escaso o incluso inexistente desde el punto de vista de la tensión, el material no se aprovecha plenamente. Por lo tanto, para mejorar la rigidez del componente, la forma de la pieza debe diseñarse de acuerdo con la ruta más corta de flujo de fuerza tanto como sea posible para reducir el área de carga, de modo que la deformación acumulada sea menor, la rigidez Se mejora el aspecto de todo el componente y se aprovecha al máximo el material.
Por ejemplo, si un engranaje cónico pequeño está en voladizo, el engranaje cónico debe estar lo más cerca posible del rodamiento para reducir la longitud del voladizo y mejorar la resistencia a la flexión del eje. La figura 5.4 ilustra varios ejemplos típicos.
(3) Reducir la estructura de concentración de tensión
Cuando la dirección del flujo de fuerza gira bruscamente, el flujo de fuerza será demasiado denso en el punto de giro, lo que provocará la concentración de tensión. diseñado de tal manera que tome medidas para suavizar el flujo de fuerza. La concentración de tensiones es un factor importante que afecta la resistencia a la fatiga de las piezas. Durante el diseño estructural, se debe evitar o reducir la concentración de tensiones tanto como sea posible. Los métodos se introducirán en los capítulos correspondientes, como aumentar los filetes excesivos, adoptar estructuras de descarga, etc. Como se muestra en la Figura 5.5.
(4) Equilibrar la estructura de carga
Cuando la máquina está funcionando, a menudo se generan algunas fuerzas inútiles, como la fuerza de inercia, la fuerza axial del engranaje helicoidal, etc. Estas fuerzas no solo aumentar la carga sobre el eje La carga sobre piezas como cojinetes y casquillos reduce su precisión y vida útil, y también reduce la eficiencia de transmisión de la máquina. El llamado equilibrio de carga se refiere a la adopción de medidas estructurales para equilibrar parcial o totalmente la carga sin fuerza para reducir o eliminar sus efectos adversos. Estas medidas estructurales adoptan principalmente elementos equilibrados, disposiciones simétricas, etc.
Por ejemplo, la fuerza axial generada por dos engranajes cilíndricos helicoidales en el mismo eje se puede compensar seleccionando razonablemente la dirección de rotación de los dientes del engranaje y el tamaño del ángulo de la hélice, de modo que la carga del rodamiento disminuya. . Como se muestra en la Figura 5.6.
5.3.2 Criterios básicos de diseño de estructuras mecánicas
3. Criterios de diseño que cumplan con la rigidez estructural
Con el fin de garantizar que las piezas puedan cumplir adecuadamente sus funciones. Durante su vida útil, debe ser lo suficientemente rígido.
5.3.2 Criterios básicos de diseño de estructuras mecánicas
4. Criterios de diseño considerando la tecnología de procesamiento
El objetivo principal del diseño estructural de piezas mecánicas es: asegurar Realización funcional, para que el producto alcance el rendimiento requerido. Sin embargo, los resultados del diseño estructural tienen un impacto que no puede subestimarse en el costo de producción y la calidad de las piezas del producto. Por lo tanto, en el diseño estructural, debemos esforzarnos por garantizar que el producto tenga una buena tecnología de procesamiento.
La llamada buena tecnología de procesamiento significa que la estructura de las piezas es fácil de procesar y fabricar con cualquier método de procesamiento. Es posible que no pueda fabricar ciertas piezas. Para algunas piezas estructurales, el costo de producción es muy alto o la calidad se ve afectada. Por lo tanto, es muy importante que los diseñadores comprendan las características de un método de procesamiento para poder maximizar sus fortalezas y evitar las debilidades al diseñar la estructura. En la práctica, la capacidad de fabricación estructural de las piezas está restringida por muchos factores. Por ejemplo, el tamaño del lote de producción afectará el método de generación de piezas en bruto; las condiciones del equipo de producción pueden limitar el tamaño de la pieza de trabajo; ya que la forma, la precisión, el tratamiento térmico y el costo se ven afectados, puede tener un efecto restrictivo en la artesanía de la estructura del componente. Por lo tanto, el impacto de los factores anteriores sobre la procesabilidad debe considerarse plenamente en el diseño estructural.
5.3.2 Criterios básicos de diseño de estructuras mecánicas
5. Criterios de diseño considerando el montaje
El montaje es un proceso importante en el proceso de fabricación del producto. piezas Tiene un impacto directo en la calidad y el coste del montaje. Las pautas de diseño estructural para el ensamblaje se describen brevemente a continuación
(1) División razonable de las unidades de ensamblaje
La máquina completa debe poder descomponerse en varias unidades (componentes o componentes) que se pueden ensamblar individualmente para lograr operaciones de ensamblaje paralelas y especializadas que acortan el ciclo de ensamblaje y facilitan la inspección técnica y el mantenimiento paso a paso.
(2) Asegúrese de que las piezas estén instaladas correctamente
-Asegúrese del posicionamiento preciso de las piezas. Las dos bridas que se muestran en la Figura 5.7 están conectadas con pernos comunes.
La estructura que se muestra en la Figura (a) no tiene un punto de referencia de posicionamiento radial y la coaxialidad de los dos orificios no se puede garantizar durante el montaje; la Figura (b) utiliza una superficie cilíndrica coincidente como punto de referencia de posicionamiento y la estructura es razonable.
-Evitar la doble coordinación. La parte A en la Figura 5.8(a) tiene dos caras extremas que coinciden con la parte B. Debido a errores de fabricación, no se puede garantizar la posición correcta de la parte A. La figura 5.8(b) tiene una estructura razonable.
-Evita errores de montaje. El asiento del rodamiento que se muestra en la Figura 5.9 se coloca con dos pasadores. En la Figura (a), los dos pasadores están dispuestos en direcciones opuestas y la distancia al perno es la misma. Es probable que el soporte gire 180° durante el montaje, lo que resulta en un aumento en la desviación de posición entre los centros. línea del orificio del asiento y la línea central del eje. Por lo tanto, los dos pasadores de posicionamiento deben estar dispuestos en el mismo lado, o la distancia desde los dos pasadores de posicionamiento a los pernos debe ser diferente.
Figura 5.9
(2) Fabricación de las piezas fácil de montar y desmontar
En el diseño estructural, se debe garantizar suficiente espacio de montaje, como espacio para llaves, evitar un ajuste demasiado largo para evitar aumentar la dificultad de montaje y provocar arañazos en la superficie de contacto, como por ejemplo; como el diseño de algunos ejes escalonados para facilitar el desmontaje de piezas, proporcionar ubicaciones para herramientas de desmontaje, tales como desmontaje de cojinetes. Consulte la Figura 5-10.
5.3.2 Criterios básicos de diseño de estructuras mecánicas
6. Criterios para considerar el diseño de estilismo
El diseño del producto no sólo debe cumplir con los requisitos funcionales, pero también considere el producto. El valor estético de la forma lo hace atractivo para las personas. Desde un punto de vista psicológico, las decisiones de las personas dependen de las primeras impresiones. Los atributos sociales de los productos técnicos son productos básicos. En la era del mercado del comprador, diseñar una apariencia para el producto que pueda atraer a los clientes es un requisito de diseño importante. Al mismo tiempo, los productos de apariencia hermosa pueden reducir las malas operaciones de los operadores causadas por la fatiga. .
El diseño de apariencia incluye tres aspectos: forma, color y tratamiento superficial.
Al considerar la forma, debes prestar atención a las tres cuestiones siguientes:
(1) Coordinación de las proporciones de tamaño
Al diseñar la estructura, se debe prestar atención Se debe prestar atención al mantenimiento de las diversas formas y contornos. La relación proporcional entre los tamaños de las piezas debe ser uniforme y coordinada, y se debe aplicar conscientemente el "método de la sección áurea" para determinar el tamaño y hacer que la forma del producto sea más estética.
(2) Forma simple y unificada
La apariencia de los productos mecánicos suele estar compuesta por varias formas geométricas básicas (cuboide, cilindro, cono, etc.). Al diseñar la estructura, estas formas deben combinarse adecuadamente y las formas básicas deben estar visualmente equilibradas. Las formas que son cercanas a la simetría pero no completamente simétricas pueden causar fácilmente una sensación de caída y los cambios de posición deben evitarse; desorden excesivo y se debe mejorar la tecnología de procesamiento
(3) Color, soporte de patrones y adornos
La pintura en la superficie de productos mecánicos no solo tiene la función de prevenir la corrosión, sino que también También mejora el efecto visual. Los colores apropiados pueden reducir la fatiga ocular del operador y mejorar la capacidad de distinguir la información mostrada en el equipo.
El color único sólo se utiliza para componentes pequeños. Los componentes grandes, especialmente en movimiento, parecerán monótonos y sin capas si se utiliza solo un color. Un pequeño bloque de color adicional animará todo el tono. Cuando coexisten varios colores, debe haber un color de fondo dominante y el color correspondiente al color de fondo se denomina color de contraste. Pero en un producto, la cantidad de tonos diferentes no debe ser demasiada. Demasiados colores darán a las personas una sensación llamativa.
Los colores cómodos se encuentran aproximadamente en la zona que va del amarillo claro, del amarillo verdoso al marrón. Esta tendencia es cada vez más cálida: el amarillo y el verde a menudo resultan incómodos; los tonos grises intensos parecen deprimentes. Para ambientes fríos utilice colores cálidos como el amarillo, naranja y rojo. Para ambientes calurosos utilice colores fríos como el azul claro. Todos los colores deben
estar atenuados. Además, determinadas configuraciones de color pueden hacer que el producto parezca seguro y estable. Los planos con pequeños cambios de forma y áreas grandes deben disponerse en colores claros, mientras que los componentes con contornos móviles y activos deben disponerse en colores oscuros en la parte inferior de la máquina y los colores claros en la parte superior;
5.4 Pasos de trabajo del diseño de estructuras mecánicas
Las situaciones específicas en diferentes tipos de diseño de estructuras mecánicas son muy diferentes y no es necesario proceder paso a paso en un paso determinado. Por lo general, determina la forma, el tamaño y la disposición de las piezas para completar una función determinada.
El proceso de diseño estructural es un proceso que combina análisis, dibujo y cálculo integrales. El proceso es aproximadamente el siguiente:
1. Clasificar las prioridades y hacer arreglos generales: aclarar las principales tareas y limitaciones. Partes estructurales a diseñar. Dividir la funcionalidad que logra su propósito en varias funciones. Luego comience con las partes que realizan las funciones principales de la máquina (refiriéndose a las funciones básicas de la máquina que desempeñan un papel clave en la conversión de energía o material. Por lo general, comenzamos desde la superficie estructural que realiza la función y consideramos). la posición mutua y la relación de conexión con otras partes relacionadas se conecta gradualmente con otras superficies para formar una pieza, y luego esta parte se conecta con otras partes para formar componentes y finalmente se combina en una máquina que realiza la función principal. Luego, determine los componentes secundarios que complementan o soportan los componentes principales, como sellado, lubricación y mantenimiento.
2. Dibujar un boceto: mientras analiza y determina la estructura, estime aproximadamente las dimensiones principales de las partes estructurales y dibuje un boceto de acuerdo con una cierta proporción para determinar inicialmente la estructura de las partes. El dibujo debe mostrar la forma básica, las dimensiones principales, las posiciones extremas de los componentes móviles, las limitaciones de espacio, las dimensiones de instalación, etc. de los componentes. Al mismo tiempo, se debe prestar total atención a la aplicación de piezas estándar, piezas de uso común y piezas generales en el diseño estructural para reducir la carga de trabajo de diseño y fabricación.
3. Realizar un análisis integral de la estructura inicialmente determinada y determinar el plan estructural final: El proceso integral se refiere a todo el trabajo de encontrar diversas estructuras alternativas para lograr propósitos funcionales. El proceso de análisis es el trabajo de evaluar, comparar y, en última instancia, determinar estructuras. Se pueden generar nuevas soluciones cambiando el tamaño, la orientación, la cantidad, los materiales de los componentes, las propiedades de la superficie y los métodos de conexión de la superficie de trabajo. Además, las características de pensamiento del análisis integral son más intuitivas, es decir, no se llevan a cabo de forma sistemática. Los sentimientos y la intuición de las personas no son descabellados. Los años de experiencia acumulada en la vida y la producción han producido inconscientemente diversas capacidades de juicio. Este tipo de sentimiento e intuición desempeñan un papel importante en el diseño.
4. Cálculo y mejora del diseño estructural: Realizar análisis de carga sobre las partes portantes de la estructura, y calcular su resistencia portante, rigidez, resistencia al desgaste, etc. cuando sea necesario. Y al mejorar la estructura, la estructura puede soportar la carga de manera más razonable, mejorar la capacidad de carga y la precisión del trabajo. Al mismo tiempo, se tienen en cuenta los requisitos de montaje y desmontaje de piezas, materiales y técnicas de procesamiento para mejorar la estructura. En el diseño estructural real, los diseñadores deben imaginar y simular el contenido del diseño, considerar mentalmente los problemas desde varios ángulos e imaginar posibles problemas. La profundidad y amplitud de esta ilusión juega un papel muy importante en la calidad del efecto del diseño estructural.
5. Mejora del diseño estructural: Mejora continua según indicadores técnicos, económicos y sociales, encontrando defectos y eslabones débiles en el plan seleccionado, comparando diversos requisitos y restricciones, y realizando mejoras repetidas. Considere la generalización y estandarización de piezas, reduzca la variedad de piezas y reduzca los costos de producción. Indique las piezas estándar y las piezas compradas en el croquis estructural. Preste atención a la seguridad y la protección laboral (es decir, las condiciones de trabajo: si la operación, la observación y el ajuste son convenientes y ahorran mano de obra, si la resolución de problemas es fácil, si hay ruido, etc.) y mejore la estructura.
6. Equilibrio y belleza de la forma: Considerar si el objeto es simétrico y bello visualmente. El desperdicio de material o mecanismo se produce cuando la apariencia es desigual. Cuando se produce una fuerza de inercia, perderá el equilibrio, puede volverse inestable bajo la influencia de una pequeña fuerza de perturbación externa y su resistencia a la concentración de estrés y la fatiga también es débil.
En resumen, el proceso de diseño de estructuras mecánicas es de adentro hacia afuera, de importante a secundario, de local a general, de aproximado a fino, sopesando los pros y los contras, verificando repetidamente y gradualmente mejorando.
Resumen
El diseño de estructuras mecánicas juega un papel decisivo en el diseño mecánico. Este capítulo analiza principalmente las características, pasos y métodos de pensamiento del diseño de estructuras mecánicas. El principio de funcionamiento de la máquina y los requisitos de diseño para el ensamblaje son los principales factores que determinan la estructura y forma de las piezas, seguidos de la selección de materiales y los requisitos del proceso de fabricación para garantizar una buena artesanía (procesamiento y ensamblaje). Además, la mejora de la estructura y forma de las piezas tiene un gran impacto en la mejora de la resistencia y la rigidez.