Ako ste se bavili mehaničkim dizajnom nekoliko godina ili više od deset godina, pažljivo pročitajte ovaj članak, sažetak iskustva koji želite napisati već je ovdje.
Mehanički dizajn (strojni dizajn), prema zahtjevima uporabe, smišlja, analizira i izračunava princip rada, strukturu, način kretanja, način prijenosa sile i energije, materijal, oblik i veličinu svakog dijela, način podmazivanja itd. stroj i pretvara ih u Specifičan opis koristi se kao proizvodna osnova za radni proces.
Strojarski dizajn važan je dio strojarstva, prvi korak u strojarskoj proizvodnji i najvažniji čimbenik koji određuje mehaničku izvedbu.
Cilj mehaničkog projektiranja je projektirati najbolje strojeve pod različitim ograničenim uvjetima (kao što su materijali, mogućnosti obrade, teoretsko znanje i metode proračuna itd.), odnosno napraviti optimalne dizajne.
Optimalni dizajn treba sveobuhvatno razmotriti mnoge zahtjeve, općenito uključujući: najbolju radnu izvedbu, najniži trošak proizvodnje, najmanju veličinu i težinu, najpouzdaniji u uporabi, najmanju potrošnju i najmanje zagađenje okoliša. Ovi zahtjevi su često kontradiktorni, a njihova relativna važnost varira ovisno o vrsti i primjeni strojeva. Zadatak projektanta je odvagnuti važnost prema konkretnoj situaciji i napraviti cjelokupne planove kako bi projektirani strojevi imali najbolji sveobuhvatni tehnički i ekonomski učinak.
U prošlosti se optimizacija dizajna uglavnom oslanjala na znanje, iskustvo i predviđanje dizajnera. S razvojem novih disciplina kao što su osnovna teorija strojarstva, inženjerstvo vrijednosti i analiza sustava, prikupljanje tehničkih i ekonomskih podataka za proizvodnju i upotrebu te popularizacija i primjena računala, optimizacija postupno napušta subjektivne prosudbe i oslanja se na znanstvene kalkulacije. (Napomena urednika: "Stari" inženjeri trebaju obratiti pozornost, ako ne napreduju bit će eliminirani)
Projektiranje raznih industrijskih strojeva, posebno mehaničko projektiranje cjeline i cjelokupnog sustava, mora biti vezano uz različite povezane industrijske tehnologije i teško je formirati neovisnu disciplinu. Stoga su se pojavile stručne poddiscipline mehaničkog dizajna kao što su projektiranje poljoprivrednih strojeva, dizajn rudarskih strojeva, dizajn pumpi, dizajn kompresora, dizajn parnih turbina, dizajn motora s unutarnjim izgaranjem i dizajn alatnih strojeva. (Napomena urednika: stara izreka kaže da je "preplitanje poput planine", ali sada se "slaže kao planina". To je također mehanički dizajn. Vi ste stručnjak u ovom području. Ako prijeđete na drugo polje , možda si laik)
1
Klasifikacija dizajna
Mehanički dizajn može se podijeliti u tri kategorije: novi dizajn, naslijeđeni dizajn i varijanti dizajna.
1. Novi dizajn
Primijenite zrelu znanost i tehnologiju ili nove tehnologije za koje je dokazano da su izvedive kroz eksperimente za dizajniranje novih vrsta strojeva koji nikada prije nisu viđeni.
2. Dizajn nasljeđivanja
Prema iskustvu korištenja i tehnološkom razvoju, postojeći strojevi su dizajnirani i ažurirani kako bi se poboljšala njihova izvedba, smanjili troškovi proizvodnje ili operativni troškovi.
3. Varijanta dizajna
Kako bi se zadovoljile nove potrebe, napravljene su neke izmjene ili dodaci i brisanja postojećih strojeva kako bi se razvili varijanti proizvoda koji se razlikuju od standardnog tipa.
2
glavni proces
1. Formulirati projektne zadatke prema potrebama kupaca, potrebama tržišta i novim rezultatima znanstvenih istraživanja.
2. Idejni projekt. Uključujući određivanje principa rada i osnovnog strukturnog oblika stroja, izvođenje dizajna kretanja, konstrukcijskog dizajna i crtanje preliminarnog općeg crteža i preliminarnog pregleda.
3. Tehnički dizajn. Uključujući izmjene dizajna (prema mišljenju prvog pregleda), crtanje svih dijelova i nove opće nacrte i drugi pregled.
4. Dizajn radnog crteža. Uključujući konačnu modifikaciju (prema mišljenjima drugog pregleda), crtanje svih radnih crteža (kao što su crteži dijelova, crteži sklopova komponenti i crteži općih sklopova itd.) i formuliranje svih tehničkih dokumenata (kao što su popis dijelova, popis potrošnih dijelova, upute za uporabu itd.).
5. Dovršite dizajn. Strojevi za serijsku ili masovnu proizvodnju. Za strojarski dizajn s relativno jednostavnim zadacima projektiranja (kao što je novi dizajn jednostavnih strojeva, naslijeđeni dizajn ili varijanti dizajna općih strojeva, itd.), postupak preliminarnog projektiranja može se izostaviti.
3
faza projektiranja
Kvaliteta stroja u osnovi ovisi o kvaliteti dizajna. Uloga koju proizvodni proces igra na kvalitetu stroja u biti je postići kvalitetu specificiranu u vrijeme projektiranja. Stoga je faza projektiranja stroja ključna za određivanje je li stroj dobar ili loš.
Proces dizajna o kojem se raspravlja odnosi se samo na proces tehničkog dizajna u užem smislu. To je kreativan radni proces, ali i rad koji u najvećoj mogućoj mjeri koristi postojeće uspješno iskustvo. Samo dobrim kombiniranjem nasljeđa i inovacija možemo dizajnirati strojeve visoke kvalitete. Kao kompletan stroj, to je složen sustav. Kako bi se poboljšala kvaliteta dizajna, mora postojati znanstveni postupak dizajna. Iako je nemoguće navesti jedinstveni program koji je učinkovit u svakoj situaciji, na temelju dugogodišnjeg iskustva ljudi u projektiranju strojeva, program dizajna stroja može u osnovi biti onakav kakav je prikazan u tablici.
slika
Svaka faza je ukratko opisana u nastavku.
(1) Planiranje
U fazi planiranja potrebno je provesti odgovarajuću istragu, istraživanje i analizu na zahtjev dizajniranog stroja (napomena urednika: kao što je pažljivo proučavanje potražnje kupca i pružanje relevantnih informacija, opetovana komunikacija s kupcem kako bi se razjasnile ideje i namjere kupca, itd.), putem analize, kako bi se dodatno razjasnile funkcije koje bi stroj trebao imati i iznijela ograničenja određena okolišem, ekonomijom, obradom i vremenskim ograničenjem za buduće donošenje odluka. Na temelju toga jasno napišite sveukupne zahtjeve i detalje projektantskog zadatka, te na kraju formirajte projektantsku knjigu zadataka kao sažetak ove faze.
Knjiga projektnih zadataka općenito bi trebala sadržavati: funkciju stroja, procjenu ekonomičnosti i zaštite okoliša, grubu procjenu proizvodnih zahtjeva, osnovne zahtjeve uporabe i očekivano vremensko ograničenje za dovršenje projektnog zadatka, itd. U ovom trenutku , općenito se može dati samo razuman raspon za te zahtjeve i uvjete, a ne točne brojke. Na primjer, može se odrediti zahtjevima koji se moraju ispuniti, minimalnim zahtjevima i zahtjevima za koje se očekuje da će biti ispunjeni.
(2) Dizajn sheme
U skladu s različitim načelima rada, mogu se sastaviti različite specifične sheme za provedbene agencije. Na primjer, u smislu rezanja navoja, obradak se može samo okretati, a alat se može pomicati linearno da bi se izrezao navoj (kao što je rezanje navoja na običnom strugu), ili se obradak može držati mirnim dok se alat okreće i pomiče za rezanje navoja (kao što je obrada navoja s matricama). Odnosno, čak i za isti princip rada može postojati više različitih konstrukcijskih rješenja.
Shema glavnog pokretača (napomena urednika: energetski dio) također može imati mnogo izbora. Zbog univerzalnosti napajanja i razvoja tehnologije električnog pogona, može se reći da velika većina stacionarnih strojeva sada preferira elektromotor kao glavni pogon. Toplinski pogoni se uglavnom koriste u transportnim zrakoplovima, građevinskim strojevima ili poljoprivrednim strojevima. Čak i ako se motor koristi kao glavni pokretač, također postoje opcije za AC i DC, veliku i malu brzinu, itd.
Shema prijenosnog dijela je složenija i raznolikija. Za isti prijenosni zadatak, može se izvršiti različitim mehanizmima i kombinacijama različitih mehanizama. Stoga, ako se IV koristi za predstavljanje broja mogućih rješenja glavnog pokretača, a N2 i N3 predstavljaju mogući broj rješenja prijenosnog i izvršnog dijela, tada je broj mogućih rješenja IV stroja kao cjelina je Ni×N2×N3. (Napomena urednika: Učinkovita rješenja samo su funkcionalno izvediva, a zatim pregledana iz tehničke i ekonomske perspektive)
Gore se govori samo u smislu tri glavna dijela koji čine stroj. Ponekad je potrebno razmotriti konfiguraciju pomoćnih sustava.
Među tolikim rješenjima samo su neka tehnički izvediva. Ovih nekoliko izvedivih shema treba sveobuhvatno ocijeniti s aspekta tehnologije, ekonomije i zaštite okoliša. Postoje mnoge metode ocjenjivanja, a ekonomska procjena uzeta je kao primjer za kratku ilustraciju.
Pri ocjenjivanju u smislu ekonomičnosti potrebno je uzeti u obzir ne samo ekonomičnost dizajna i proizvodnje, već i ekonomičnost korištenja. Ako je strukturna shema stroja kompliciranija, njegov dizajn i trošak proizvodnje bit će relativno povećani, ali će njegove funkcije biti potpunije, a produktivnost veća, pa je i ekonomičnost korištenja bolja. Nasuprot tome, za stroj s relativno jednostavnom strukturom i nedovoljno funkcija, iako su troškovi dizajna i proizvodnje niski, operativni troškovi će se povećati. Kada se ocjenjuje ekonomičnost dizajna i proizvodnje strukturnih shema, ona se također može izraziti cijenom jedinične učinkovitosti. Na primjer, trošak po jedinici izlazne snage, trošak jednog proizvoda itd.
Prilikom ocjenjivanja stroja potrebno je analizirati pouzdanost stroja, a pouzdanost uzeti kao pokazatelj procjene. Sa stajališta pouzdanosti, često nije mudro slijepo slijediti složene strukture. Općenito govoreći, što je sustav složeniji, to je manja pouzdanost sustava. Kako bi se poboljšala pouzdanost složenog sustava, potrebno je povećati paralelni rezervni sustav, što će neizbježno povećati cijenu stroja.
Zaštita okoliša također je važan aspekt koji se mora pažljivo razmotriti pri projektiranju. Tehnička rješenja koja imaju negativan utjecaj na okoliš potrebno je detaljno analizirati i predložiti tehnički zrela rješenja.
Kroz evaluaciju programa donosi se konačna odluka da se odredi shematski dijagram ili shematski dijagram gibanja mehanizma za sljedeći korak tehničkog projektiranja.
U fazi dizajna sheme, odnos između reference i inovacije mora se pravilno tretirati. Uspješne prethodnike sličnih strojeva treba koristiti kao referencu, a izvorne slabe karike i dijelove koji ne udovoljavaju zahtjevima postojećih zadataka treba poboljšati ili temeljito promijeniti. Potrebno je aktivno inovirati i suprotstaviti se konzervativizmu i kopiranju izvornog dizajna, te se također suprotstaviti dvjema pogrešnim tendencijama slijepog traganja za inovacijama i odbacivanja razumnog izvornog iskustva. (Napomena urednika: Ključ učenja je pronaći nedostatke izvornog izračuna)
(3) Tehnički dizajn
Cilj faze tehničkog projektiranja je izrada skice glavnog sklopa i skice sklopa komponente. Odrediti oblik i osnovnu veličinu svakog sastavnog dijela i njegovih dijelova kroz izradu skice, uključujući vezu između dijelova, oblik i osnovnu veličinu dijelova i sastavnih dijelova. Na kraju nacrtajte radne nacrte, nacrte sklopa komponenti i nacrte općeg sklopa dijelova.
Da bi se odredila osnovna veličina glavnih dijelova, potrebno je obaviti sljedeće radove:
(1) Kinematički dizajn stroja.
Prema utvrđenoj konstrukcijskoj shemi odrediti parametre izvornog pomičnog dijela (snaga, brzina vrtnje, linearna brzina itd.). Zatim napravite kinematičke izračune kako biste odredili parametre gibanja (brzina, brzina, ubrzanje itd.) svake pokretne komponente.
(2) Dinamički proračun stroja.
U kombinaciji sa strukturom i parametrima gibanja svakog dijela, izračunavaju se veličina i karakteristike opterećenja na svakom glavnom dijelu. Opterećenje dobiveno u ovom trenutku samo je nazivno (ili nazivno) opterećenje koje djeluje na dio jer dio nije projektiran.
(3) Dizajn radne sposobnosti dijelova.
Idejni projekt dijelova i komponenti može se napraviti ako su poznati veličina i karakteristike nazivnog opterećenja na glavnim dijelovima. Kriteriji radne sposobnosti na kojima se temelji dizajn moraju biti razumno sastavljeni s obzirom na opće uvjete kvara, radne karakteristike i uvjete okoline dijelova i komponenti. Općenito, postoje kriteriji kao što su čvrstoća, krutost, stabilnost vibracija i vijek trajanja. Proračunom ili analogijom mogu se odrediti osnovne dimenzije dijelova i sastavnih dijelova.
(4) Izrada skica sklopova komponenti i skica generalnih sklopova.
Prema utvrđenim osnovnim dimenzijama glavnih dijelova i sastavnih dijelova izrađuje se skica sastavnog dijela i skica glavnog sklopa. Nacrt i dimenzije svih dijelova potrebno je konstrukcijski osmisliti na skici. U ovom koraku potrebno je dobro uskladiti strukturu i veličinu svakog dijela, te u potpunosti razmotriti strukturnu proizvodnost dizajniranih dijelova i komponenti, tako da svi dijelovi imaju najrazumniju konfiguraciju.
(5) Provjera glavnih dijelova.
Za neke dijelove, u koraku (3) iznad, zbog neodređene specifične strukture, teško je izvršiti detaljan proračun radne sposobnosti, tako da se mogu napraviti samo preliminarni proračun i projektiranje. Nakon nacrtane skice sklopa komponente i skice općeg sklopa poznata je struktura i veličina svih dijelova, a poznat je i odnos između susjednih dijelova. Samo u ovom trenutku može se točnije odrediti opterećenje koje djeluje na dio i mogu se odrediti različiti detaljni čimbenici koji utječu na radnu sposobnost dijela. Samo pod tim uvjetom moguće je i potrebno izvršiti točne provjerne proračune za neke važne dijelove ili dijelove složenih oblika i stanja naprezanja. Prema rezultatima provjere, struktura i veličina dijelova se više puta mijenjaju dok ne budu zadovoljni.
U svakom koraku tehničkog dizajna, tehnologija optimizacijskog dizajna razvijena u posljednjih 30 do 40 godina sve je više pokazala svoju sposobnost optimiziranja odabira strukturnih parametara. Neke nove numeričke metode proračuna, kao što je metoda konačnih elemenata, mogu dobiti izvrsne približne kvantitativne rezultate proračuna za probleme koje je prije bilo teško kvantitativno izračunati. Za mali broj vrlo važnih, složenih i skupih dijelova potrebno je projektirati metodom ispitivanja modela kada je to potrebno, odnosno model se izrađuje prema idejnim nacrtima, a konstrukcijski slabi dijelovi ili suvišni dijelovi se pronalaze kroz testovi. Veličina, prema kojoj se pojačava ili smanjuje kako bi se modificirao izvorni dizajn i konačno dosegla razina savršenstva. Teorija mehaničke pouzdanosti koristi se u fazi tehničkog projektiranja. Iz perspektive pouzdanosti, može procijeniti zadovoljavaju li projektirani dijelovi i strukture komponenti i njihovi parametri zahtjeve pouzdanosti, te dati prijedloge za poboljšanje dizajna, čime se dodatno poboljšava kvaliteta dizajna stroja. . Gore navedene nove metode i koncepte dizajna treba primijeniti i promicati u dizajnu, tako da se mogu razvijati u skladu s tim.
Nakon izrade skice može se izraditi radni crtež dijela prema osnovnoj veličini dijela koja je određena na skici. U ovom trenutku još uvijek postoji veliki broj strukturnih detalja dijelova koje treba doraditi i odrediti. Prilikom projektiranja radnih crteža potrebno je u potpunosti razmotriti proces obrade i montaže dijelova, zahtjeve pregleda i metode izvedbe dijelova tijekom i nakon obrade. Ako neki detaljni aranžmani imaju značajan utjecaj na radnu sposobnost dijelova, potrebno je vratiti se na ponovnu provjeru radne sposobnosti. Na kraju nacrtajte radne nacrte svih dijelova osim standardnih dijelova.
Ponovno nacrtajte crtež sklopa komponente i crtež općeg sklopa prema strukturi i veličini na konačnom radnom crtežu dijela. Kroz ovaj rad mogu se provjeriti dimenzionalne i konstrukcijske pogreške koje mogu biti skrivene u radnom crtežu dijela. Ljudi ovaj rad kolokvijalno nazivaju montaža na papiru. (Napomena urednika: sada koristeći 3D dizajn softvera, vrlo je prikladno modificirati, tako da se koraci tehničkog dizajna mogu križati, ali je neizostavan. Naravno, neke provjere mogu koristiti vlastite funkcije softvera.)
(4) Sastavljanje tehničke dokumentacije
Postoje mnoge vrste tehničkih dokumenata, a oni koji se najčešće koriste uključuju upute za dizajn stroja i proračune, upute za rad i standardni popis dijelova (BOM).
Pri izradi projektnog zadatka potrebno je obuhvatiti sve zaključne sadržaje izbora sheme i tehničkog projekta.
Prilikom sastavljanja priručnika za uporabu stroja za korisnike, korisnicima treba predstaviti niz parametara rada, metode rada, svakodnevno održavanje i metode jednostavnih popravaka, katalog rezervnih dijelova itd. stroja.
Ostala tehnička dokumentacija, kao što je potvrda o pregledu, popis kupljenih dijelova, uvjeti prihvaćanja itd., prema potrebi će se izraditi posebno.
(5) Primjena računala u strojarskom projektiranju
S razvojem računalne tehnologije, računala su naširoko korištena u mehaničkom dizajnu, a pojavili su se i mnogi visokoučinkoviti softveri za dizajn i analizu. Ovi se softveri mogu koristiti za usporedbu više shema u fazi projektiranja i mogu točno analizirati strukturnu snagu, krutost i dinamičke karakteristike različitih shema, uključujući velike i složene sheme. U isto vrijeme, također je moguće izgraditi virtualni prototip na računalu i koristiti simulaciju virtualnog prototipa za provjeru dizajna, kako bi se u potpunosti procijenila izvedivost dizajna u fazi projektiranja. Može se reći da promicanje i korištenje računalne tehnologije u strojarskom projektiranju ima i mijenja proces strojarskog projektiranja, a njegove prednosti u poboljšanju kvalitete dizajna i učinkovitosti teško je predvidjeti.
Gore navedeno ukratko predstavlja postupak projektiranja stroja. Općenito govoreći, u procesu proizvodnje stroja moguće je u bilo kojem trenutku modificirati dizajn zbog procesa. Ako je potrebna izmjena, potrebno je slijediti određene postupke odobrenja (Napomena urednika: Inženjerska promjena, Inženjerski Chan
ge, EC). Nakon što stroj napusti tvornicu, naknadna ispitivanja treba provesti na planiran način; osim toga, korisnici će također prijaviti probleme odjelu za proizvodnju ili dizajn tijekom korištenja. Na temelju tih informacija odjel dizajna može modificirati ili čak preoblikovati izvorni dizajn nakon analize. Ti su zadaci, iako općenito dio procesa dizajna, druga razina problema. Kao dizajner, treba imati snažan osjećaj društvene odgovornosti, proširiti svoju viziju rada na cijeli proces proizvodnje, uporabe, pa čak i rashodovanja, te stalno poboljšavati dizajn, kako bi se kontinuirano poboljšavala kvaliteta stroja i bolje zadovoljili potrebe proizvodnje i života.
opis faze
(1) Faza planiranja
Nakon izdavanja projektnih zadataka, faza planiranja je samo pripremna faza. U ovom trenutku postoji samo nejasna ideja o stroju koji treba dizajnirati.
(2) Faza izrade sheme
Ova faza igra ključnu ulogu u uspjehu ili neuspjehu dizajna. U ovoj fazi također u potpunosti pokazuje karakteristike višestrukih rješenja (shema) u projektiranju.
Funkcijska analiza stroja je provesti sveobuhvatnu analizu zahtjeva, minimalnih zahtjeva i očekivanih zahtjeva funkcija stroja predloženih u knjizi projektnih zadataka, odnosno mogu li se te funkcije realizirati, postoje li proturječja među višestrukim funkcijama, te mogu li se međusobno zamijeniti. Na kraju se utvrđuju funkcionalni parametri kao temelj za daljnje projektiranje. U ovom koraku treba pravilno riješiti moguće sukobe između potreba i mogućnosti, ideala i stvarnosti, razvojnih ciljeva i trenutnih ciljeva.
Nakon utvrđivanja funkcionalnih parametara mogu se predložiti moguća rješenja, odnosno predložiti moguća rješenja. Kada se traži rješenje, može se raspravljati odvojeno prema dijelu vožnje, dijelu prijenosa i dijelu izvedbe. Češće je započeti raspravu s operativnim dijelom.
Kada se govori o izvedbenom dijelu stroja, prvo se radi o izboru principa rada (op. ur., odnosno načina izvedbe). Na primjer, kod projektiranja stroja za izradu vijaka, njegov princip rada može biti ili metoda tokarenja navoja tokarilom na cilindričnom obrascu ili metoda valjanja navoja pomoću matrice za valjanje na cilindričnom obrascu. Ovo predstavlja dva različita principa rada. Principi rada su različiti, i naravno, dizajnirani strojevi bit će bitno drugačiji. Posebno treba naglasiti da se novi principi rada moraju kontinuirano istraživati i razvijati. Ovo je važan način za projektiranje razvoja tehnologije.
4
koraci dizajna
Prije početka projektiranja formuliraju se projektni zadaci.
Kada je zadatak projektiranja složeniji, općenito se prihvaća projektiranje u tri faze, i to idejni projekt, tehnički projekt i projekt radnog crteža; kada je zadatak relativno jednostavan, kao što je novi dizajn jednostavnih strojeva, naslijeđeni dizajn ili varijanti dizajna općih strojeva, dizajn će biti dizajniran do dubine tehničkog dizajna na početku, a radni crtež crteža će se napraviti nakon pregled, izmjena i odobrenje, što postaje projektiranje u dvije faze.
U fazi idejnog projektiranja trostupanjskog dizajna, glavni koraci projektiranja su: određivanje principa rada i osnovnog konstrukcijskog tipa, dizajn gibanja, projektiranje glavnih dijelova i komponenti, crtanje preliminarnog općeg crteža i pregled idejnog projekta.
U fazi tehničkog dizajna, glavni koraci su: modificirati dizajn prema mišljenjima pregleda, projektirati sve dijelove i komponente, nacrtati novi opći crtež i pregledati tehnički dizajn.
U fazi izrade radnog crteža izvršiti izmjene projekta prema recenzentskim mišljenjima, nacrtati sve radne nacrte i formulirati svu tehničku dokumentaciju. Za serijske ili masovno proizvedene proizvode također je potreban finalizirani dizajn.
U svakom koraku dizajna moguće je otkriti da su neke odluke u prethodnim koracima nerazumne, što zahtijeva povratak na prethodni korak, revidiranje nerazumnih odluka i ponovno izvođenje naknadnog rada na dizajnu.
(1) Formulirajte zadatke dizajna
Ovo je preliminarni rad na dizajnu. Zadaci projektiranja temelje se na narudžbama korisnika, potrebama tržišta i novim rezultatima znanstvenih istraživanja. Odjel dizajna koristi različite tehnologije i tržišnu inteligenciju, izrađuje moguće planove, uspoređuje njihove prednosti i mane, raspravlja s poslovnim odjelom i korisnicima te formulira razumne ciljeve zadatka dizajna. Ovo je posebno važno za nove dizajne. Pogreške u ciljevima misije rezultirat će ozbiljnim ekonomskim gubicima, pa čak i potpunim neuspjehom.
(2) Odredite princip rada i tip osnovne konstrukcije
Ako zadatak projektiranja nije jasno definiran, prvi korak u projektiranju je određivanje cjelokupnog plana, odnosno određivanje principa rada koji će se primijeniti i odgovarajuće vrste konstrukcije.
Na primjer, da bi se projektirao brodski dizelski motor velike snage, prvo je potrebno odrediti hoće li se koristiti dvotaktni dizelski motor s dvostrukim djelovanjem, križnom glavom i malim brojem okretaja, ili četverotaktni, jednoradni, srednji -brzinski dizel motor.
Drugi primjer su strojevi za drobljenje dizajnirani za grubo drobljenje stijena. Najprije se mora odlučiti hoće li se koristiti čeljusna ili kružna drobilica s istiskivanjem i savijanjem kao glavnim djelovanjem drobljenja ili udarna drobilica s jednim ili dva rotora s udarnim djelovanjem kao glavnim djelovanjem.
(3) Dizajn pokreta
Nakon što se utvrdi cjelokupni plan dizajna, potrebno je upotrijebiti znanje o mehanizmu za odabir odgovarajućeg mehanizma za dobivanje potrebnog plana kretanja. Gore spomenuta čeljusna drobilica oslanja se na zamah svoje pomične čeljusti kako bi gnječenjem, savijanjem i cijepanjem drobila stijenu koja ulazi u šupljinu drobljenja, dok zamah pomične čeljusti može biti jednostavan zamah dvostrukog preklopnog mehanizma ili složeni zamah jednog preklopnog mehanizma. U novim dizajnima može biti potrebno sintetizirati novi mehanizam da se dobije potrebna shema gibanja, što je često težak zadatak. Stoga dizajneri općenito pokušavaju primijeniti sheme gibanja predložene postojećim i zrelim mehanizmima.
(4) Projekt konstrukcije i idejni generalni crtež
Nakon projektiranja gibanja, dizajner započinje projektiranje konstrukcije, izračunava snagu, čvrstoću, oblik, veličinu i težinu glavnih dijelova stroja te crta skice glavnih dijelova i komponenti. U ovom trenutku, ako se ustanovi da izvorno odabrana struktura nije izvediva, struktura se mora prilagoditi ili modificirati. Također treba uzeti u obzir mogućnost pregrijavanja, prekomjernog trošenja ili vibracija.
U ovom koraku, dizajner će pronaći kontradikcije u obliku, veličini, proporciji itd. svakog dijela crtanjem skice. Jačanje ili poboljšanje jednog aspekta može oslabiti ili pogoršati drugi. U ovom trenutku potrebno je odvagnuti važnost i uskladiti se kako bi se postigao najbolji sveobuhvatni učinak. (Napomena urednika: Bit dizajna je proces stalnog vaganja izbora). Nakon što se skica više puta revidira i smatra se u početku zadovoljavajućom, može se nacrtati preliminarni opći nacrt i procijenjeni trošak (troškovnik). Preliminarni opći crtež nacrtan je strogo u mjerilu, a odabrani su dovoljni pogledi i presjeci.
(5) Preliminarni pregled
Nakon izrade preliminarnog glavnog crteža, potrebno je pozvati iskusno projektantsko, proizvođačko i korisničko osoblje ove vrste strojeva, kao i predstavnike korisnika ili povjerene projektantske jedinice da izvrše preliminarni pregled. Ako rezultati pregleda pokažu da dizajn nije primjenjiv (kao što je prevelika težina i volumen, previsoka cijena, sumnje u pouzdanost strukture itd.), dizajn gibanja mora se ponovno dizajnirati ili čak zamijeniti drugim principi rada i osnovni strukturni tipovi. U većini slučajeva napravljena su neka poboljšanja dizajna.
(6) Tehnički dizajn
Prema komentarima preliminarnog pregleda, dizajn je izmijenjen i nacrtani su svi dijelovi i crteži sklopa. Izvršite točnu analizu naprezanja na glavnim dijelovima i komponentama, ispravite oblik, veličinu i druge detalje dijelova prema rezultatima analize te odredite materijal i toplinsku obradu. Odrediti točnost obrade dijelova i uvjete montaže komponenti i završnih sklopova. Kompletan dizajn podmazivanja, električni dizajn (pogon i upravljanje). Opći crtež se ponovno crta, a neki važni i masovno proizvedeni strojevi ponekad moraju izraditi modele. Predajte dovršeni tehnički dizajn na drugi pregled.
(7) Nacrtajte radni dijagram
the
Nakon što se izvrši konačna izmjena prema mišljenjima drugog pregleda, mogu se nacrtati formalni nacrti dijelova, nacrti sklopa komponenti i nacrti općeg sklopa, te se mogu pripremiti tehnički dokumenti kao što su popis dijelova, popis ranjivih dijelova i korisnički priručnik. Osoba zadužena za projektiranje treba obratiti pozornost na usklađivanje dimenzija između dijelova, provjeru tolerancije nalijeganja između dijelova spojke i provjeru čvrstoće i krutosti nekih dijelova.
Nakon što je crtež dijela završen, pristupa se provjeri crteža, što je vrlo važan posao. Pažljivo lektorirani crteži mogu osigurati glatku montažu nakon obrade. Najpouzdanija metoda korekture je ponovno nacrtati crtež općeg sklopa na temelju nacrtanog crteža dijelova (napomena urednika: nacrtajte projektirane dijelove u računalu prema metodi spajanja sklopa kako biste ponovno nacrtali opći sklop), i sve kontradikcije će biti prikazane.
Tijekom crtanja crteža dijela potrebno je izvršiti dva zadatka: jedan je tehnički pregled kako bi se dijelovi učinili jednostavnim za obradu i smanjili troškovi proizvodnje; drugi je standardni pregled kako bi konstrukcijski elementi, dimenzije, tolerancija odgovarali, tehnički uvjeti toplinske obrade, standardi i opći dijelovi dijelova ispunjavali zahtjeve standarda.
(8) Probna proizvodnja i finalizirani dizajn
Za proizvodnju strojeva u jednom komadu ili u malim serijama, projektni crteži dovršeni kroz gore navedene korake mogu se staviti u službenu proizvodnju. Za strojeve koji se proizvode u serijama ili u velikim količinama, prototipovi moraju biti probno proizvedeni prije formalne proizvodnje, a moraju se provesti funkcionalna ispitivanja i procjene. Nakon prolaska, serijska probna proizvodnja će se provesti prema procesu masovne proizvodnje. Problemi koji se javljaju tijekom serijske probne proizvodnje mogu zahtijevati odgovarajuće izmjene dizajna prije nego što on postane finalizirani dizajn koji se može koristiti u formalnoj proizvodnji.
5
Ograničenja (kriteriji dizajna)
Dizajn mehaničkih dijelova ima mnoga ograničenja, a kriteriji dizajna su ograničenja koja dizajn treba zadovoljiti.
(1) Kriteriji tehničke izvedbe
Tehnička izvedba uključuje sve izvedbe uključujući funkciju proizvoda, uvjete proizvodnje i rada, a odnosi se i na statičku izvedbu i na dinamičku izvedbu. Na primjer, snaga, učinkovitost, vijek trajanja, čvrstoća, krutost, otpornost na trenje, performanse trošenja, stabilnost vibracija i toplinske karakteristike koje proizvod može prenijeti.
Kriterij tehničke izvedbe znači da relevantna tehnička izvedba mora ispunjavati navedene zahtjeve. Na primjer, vibracija će generirati dodatno dinamičko opterećenje i promjenjivi stres, posebno kada je njena frekvencija blizu prirodne frekvencije mehaničkog sustava ili dijelova, doći će do rezonancije, a amplituda će se naglo povećati, što može dovesti do brzog oštećenja dijelova ili čak i cijeli sustav. Kriterij stabilnosti vibracija je ograničavanje relevantnih parametara vibracija mehaničkog sustava ili dijelova, kao što su vlastita frekvencija, amplituda, buka itd., unutar navedenog dopuštenog raspona. Drugi primjer je toplina koja se stvara dok stroj radi, što može uzrokovati toplinski stres, toplinsko naprezanje, pa čak i toplinsko oštećenje. Kriterij toplinskih karakteristika je ograničavanje različitih povezanih toplinskih parametara (kao što su toplinsko naprezanje, toplinska deformacija, porast temperature itd.) unutar navedenog raspona.
(2) Kriteriji standardizacije
Glavni standardi koji se odnose na dizajn mehaničkih proizvoda su otprilike sljedeći:
Standardizacija koncepta: pojmovi, simboli, mjerne jedinice itd. koji su uključeni u proces projektiranja trebaju zadovoljiti standarde;
Standardizacija fizičkog oblika: Strukturni oblik, veličina, izvedba itd. dijelova, sirovina, opreme i izvora energije treba odabrati prema jedinstvenim propisima.
Standardizacija metoda: metode rada, metode mjerenja, metode ispitivanja itd. treba provoditi u skladu s odgovarajućim propisima.
Kriterij standardizacije znači da sva ponašanja u cijelom procesu projektiranja moraju zadovoljiti gore navedene zahtjeve standardizacije. Objavljene norme koje se odnose na dizajn mehaničkih dijelova mogu se podijeliti u tri razine: nacionalne norme, industrijske standarde i standarde poduzeća u smislu opsega primjene. U pogledu obvezne uporabe može se podijeliti na obveznu i preporučenu.
(3) Kriteriji pouzdanosti
Pouzdanost: Vjerojatnost da proizvod ili komponenta može izvršiti određenu funkciju unutar očekivanog životnog vijeka pod određenim uvjetima uporabe. Kriterij pouzdanosti znači da projektirani proizvod, komponenta ili dio treba zadovoljiti navedene zahtjeve pouzdanosti.
(4) Sigurnosne smjernice
Sigurnost stroja uključuje:
Sigurnost dijelova: odnosi se na činjenicu da se dijelovi ne događaju poput loma, prekomjerne deformacije, prekomjernog trošenja i gubitka stabilnosti pod određenim vanjskim opterećenjem i unutar određenog vremena.
Sigurnost cijelog stroja: odnosi se na zahtjev da stroj jamči da neće biti kvarova pod navedenim uvjetima i da se opće funkcije mogu normalno realizirati.
Sigurnost na radu: odnosi se na zaštitu operatera, osiguravanje osobne sigurnosti te fizičkog i mentalnog zdravlja itd.
Sigurnost okoliša: odnosi se na nezagađivanje i štetno djelovanje na okoliš i ljude oko stroja.
6
metodologija projektiranja
Svrha metodologije dizajna je uzdizanje dizajnerskog razmišljanja u racionalan proces, tako da se dizajn može provoditi prema određenoj logici, tako da više dizajnera može napraviti dobar dizajn. Općenito uključuje sljedeće sadržaje:
(1) Podijelite faze dizajna u vrlo fine korake, čineći svaku fazu misaonom aktivnošću s pravilima koja treba slijediti i dokazima koje treba slijediti.
(2) Pohraniti uspješne ili dobre dizajne i uspostaviti bazu podataka dizajna za referencu ili usvajanje u budućim dizajnima.
(3) Uvesti koncept i metodu vrijednosnog inženjeringa u rad na dizajnu i uravnotežiti funkciju i cijenu kontradikcije u dizajnu kako bi se postigao učinak dobre upotrebe.
(4) Koristiti znanje novih disciplina kao što su tribologija, vibracija, mehanika loma, metoda konačnih elemenata, projektiranje pouzdanosti, optimizacijski dizajn, sistemsko inženjerstvo i ergonomija u dizajnu kako bi se poboljšala znanstvena priroda dizajna i smanjilo sljepilo.
(5) Proširite opseg rada na dizajnu, proširujući se naprijed na prognozu tržišta i unatrag na usluge nakon prodaje.
(6) Koristite računalno potpomognuti dizajn kako biste smanjili rad na projektiranju, poboljšali brzinu dizajna i kvalitetu dizajna.
7
izgledi
U budućnosti će mehanički dizajn prodrijeti u industrije kao što su proizvodnja poluvodiča, bioinženjering, nanotehnologija i robotika. Dok daje doprinos društvenom razvoju, nastavit će se usavršavati i dalje inovirati svoju teoriju.
(1) Dalje provoditi sistematizaciju
To jest, polazeći sa sustavnog gledišta, mehanički se proizvod smatra sustavom ili cjelinom, oslanjajući se na računalnu tehnologiju za ostvarivanje koordinacije između čovjeka, stroja i okoliša. Konkretno, razlaže cjelokupni sustav na nekoliko podsustava, usvaja različite moderne teorije i metode dizajna i slijedi optimizaciju sustava kao cilj koordiniranja dizajna i usklađivanja svakog podsustava.
(2) Produbiti inteligentni dizajn
S napretkom i razvojem znanosti i tehnologije, sve više čimbenika inteligencije treba uzeti u obzir u dizajnu. Velika količina sadržaja dizajna može se opisati uspostavom modela za opisivanje ponašanja različitih radnih uvjeta mehaničkih proizvoda, a rješavanjem modela mogu se predvidjeti performanse proizvoda, racionalnost i optimalnost dizajna. Na primjer, inteligentni sustavi donošenja odluka za razne procjene performansi vozila, ekspertni sustavi za dizajn mjenjača i sustavi za dijagnostiku kvarova primijenjeni su u razvoju i dizajnu novih vozila.
(3) Obratite više pozornosti na zeleno razmišljanje
Tehnologija zelenog dizajna je tehnologija dizajniranja proizvoda u njihovom životnom ciklusu prema zahtjevima zaštite okoliša, najvećeg iskorištenja resursa i najmanje potrošnje energije. Dizajneri su dužni uzeti u obzir ekološka svojstva i osnovna svojstva proizvoda iz cijelog ciklusa, te uvijek temeljiti svoj dizajn na fizičkom i mentalnom zdravlju ljudi i zaštiti okoliša. U isto vrijeme, dizajnirani proizvodi moraju biti reciklirani i uzrokovati minimalnu štetu okolišu.
8
moderna metoda projektiranja
1. Profesionalno i moderno
Računalni softver koji su zajednički razvili inženjerski dizajn i računalni profesionalci mogu prikazati i opisati različite mehanizme oštećenja, kvarova i uništenja mehaničkih proizvoda u stvarnim radnim uvjetima. Može kvantitativno analizirati i izračunati dinamičko ponašanje mehaničkih dijelova i strojeva te formirati fiksni program dizajna. Ovo je profesionalna moderna metoda projektiranja, kao što je analiza i dizajn vibracija, tribološki dizajn, termodinamički dizajn prijenosa topline, dizajn čvrstoće, krutosti, analiza temperaturnog polja itd. Svi su ovi softveri razvijeni na temelju tradicionalnih metoda projektiranja i korištenjem računalne tehnologije . Na primjer: korištenje softvera Pro/M za analizu dinamičkih karakteristika mehaničkih uređaja i korištenje softvera ANSYS za analizu naprezanja dobri su primjeri u tom smislu, postavljajući temelje za točnu procjenu pouzdanosti uređaja i odabir parametara dizajna.
2. Univerzalna moderna
Kako bi se zadovoljili visoki zahtjevi mehaničkih performansi proizvoda, računalna tehnologija se široko koristi u mehaničkom projektiranju za potpomognuto projektiranje i analizu sustava, što je uobičajena moderna metoda dizajna. Uobičajene metode uključuju optimizaciju, konačni element, pouzdanost, simulaciju, ekspertne sustave i CAD. Ove metode nisu samo za istraživanje mehaničkih proizvoda, već imaju i vlastite znanstvene teorije i metode.
1) Optimizirani dizajn
Mehanički optimizacijski dizajn je transplantacija i primjena optimizacijske tehnologije u području mehaničkog dizajna. Njegova osnovna ideja temelji se na teoriji mehaničkog dizajna.
