Основные принципы конструирования
Garant-vl.ru

Строительный портал

Основные принципы конструирования

Правила конструирования современного прогрессивного оборудования

Важнейшими условиями создания современного оборудования, позволяющего эффективно решать проблему комплексного производства пищевых продуктов, являются:

— всемирное снижение стоимости новых конструкций машин на единицу производительности (мощности);

— повышение в оптимальных пределах единичной мощности машин при одновременном уменьшении их габаритов;

— снижение энергопотребления, удельной металлоёмкости;

— обеспечение экономичности в эксплуатации, надежности и безопасности конструкций машин.

Прогнозирование конструкций машин

Перед конструированием машин производят прогнозирование, т.е. предварительное моделирование. Наиболее распространенные методы прогнозирования:

— метод экстраполяции, основанный на использовании накопленного опыта, применяется при краткосрочном прогнозировании;

— метод экспертных оценок, заключающийся в рассмотрении идеи конструкции группой специалистов-экспертов — этот метод носит субъективный характер;

— метод подобного моделирования, основанный на анализе подобных или похожих инженерных решений существующего оборудования;

— метод аналогий, позволяющий переносить ряд свойств одних объектов на другие.

Прогнозирование конструкций машин может включать рассмотрение функционального назначения машин, основные технические и экономические параметры, возможные компоновочные схемы, новые материалы и виды заготовок, новую технологию изготовления деталей, узлов и д.р.

Основные принципы оптимального конструирования

  1. Оптимальность — принимаемые решения должны быть оптимальными, т.е. наилучшими для заданных условий и времени — выбирается из возможных вариантов тот, который может дать наибольший эффект при наименьших затратах.
  2. Системный подход — необходимо учитывать наибольшее число определяющих качество факторов, их взаимосвязь, а иногда и противоречивость.
  3. Творческий подход — конструктор должен творчески подходить к решению всех возникающих перед ним технических задач, не копировать бездумно импортные образцы, использовать не только опыт прошлого, свою эрудицию, но и изобретательность.
  4. Нормализационный подход — сущность заключается в максимальном использовании существующих стандартов, модулей, параметрических рядов (секционирование и агрегатирование).
  5. Приоритет технологии — новая технологическая машина создается для выполнения определенных технологических процессов (учитывать особенности технологии) и с наименьшими энергетическими затратами. Она должна соответствовать современному уровню науки и техники и обеспечивать высокое качество выпускаемой продукции.
  6. Учет социальных последствий — обеспечить выполнение требований санитарии и гигиены, безопасности, безвредности не только для человека, но и для окружающей среды, учитывать эргономические и эстетические требования.

Общие правила конструирования оборудования

При создании технологического оборудования следует придерживаться следующих правил:

  • создавать увеличение экономического эффекта, определяемого полезной отдачей машины, ее долговечностью и эксплуатационными расходами за весь период использования машины;
  • добиваться максимального повышения полезной отдачи за счет увеличения производительности машин и объема выполняемых операций;
  • добиваться снижения расходов на эксплуатацию машин, путем уменьшения энергопотребления, стоимости обслуживания и ремонта;
  • максимально увеличивать степень автоматизации машин с целью увеличения производительности, повышения качества продукции и сокращения расходов на ручной труд;
  • стремиться к удовлетворению потребностей промышленности минимальным выпуском машин путем увеличения полезной отдачи и долговечности машин;
  • конструировать машины с расчетом на безремонтную эксплуатацию с полным устранением капитального ремонта и с заменой восстановительных ремонтов комплектацией машин сменными узлами;
  • предупреждать техническое устаревание машин, обеспечивая их длительную применяемость, закладывая в них высокие исходные параметры и предусматривая резервы развития и последовательного совершенствования;
  • предусматривать возможность создания производных машин с максимальным использованием конструктивных элементов базовой машины;
  • стремиться к сокращению числа типоразмеров машин, добиваясь удовлетворения потребностей народного хозяйства минимальным числом моделей путем рационального выбора их параметров и повышения эксплуатационной гибкости;
  • исключать подбор и пригонку деталей при сборке, обеспечивать полную взаимозаменяемость деталей;

  • обеспечивать высокую прочность деталей и машины в целом способами, не требующими увеличения массы (придание деталям рациональных форм с наилучшим использованием материала, применение материалов повышенной прочности, введение упрочняющей обработки);
  • в узлы и механизмы, работающие при циклических и динамических нагрузках, вводить упругие элементы, смягчающие толчки колебания нагрузки;
  • делать машины простыми в обслуживании; сокращать объем операций обслуживания, устранять периодические регулировки, выполнять механизмы в виде самообслуживающихся агрегатов;
  • предупреждать возможность перенапряжения машины в эксплуатации; вводить автоматические регуляторы, предохранительные и предельные устройства, исключающие возможность эксплуатации машины в опасных режимах;
  • устранять возможность поломок и аварий в результате неумелого или небрежного обращения с машиной, вводить блокировки, предупреждающие возможность неправильного манипулирования органами управления;
  • исключать возможность неправильной сборки узлов, нуждающихся в точной координации одного относительно другого;
  • устранять периодическую смазку, обеспечивать непрерывную автоматическую подачу смазочного материала к трущимся соединениям;
  • избегать открытых механизмов и передач, заключать их в корпуса, кожухи;
  • обеспечивать надежную страховку резьбовых соединений от самораскручивания;
  • предупреждать коррозию деталей, в особенности у машин, работающих на открытом воздухе или соприкасающихся с химически активными средами, применяя стойкие лакокрасочные покрытия и изготавливая детали из коррозионно-стойких материалов;
  • уменьшать стоимость изготовления машин путем придания конструкциям технологичности, унификации, стандартизации;

  • уменьшать массу машин путем увеличения компактности конструкций, применения рациональных кинематических и силовых схем, устранения невыгодных видов нагружения, замены изгиба растяжением-сжатием, а так же путем применения легких сплавов и неметаллических материалов;
  • всемерно упрощать конструкцию машины, избегать сложных многодетальных конструкций;
  • заменять во всех случаях, где это возможно, механизмы с прямолинейным поступательным-возвратным движением более выгодными механизмами с вращательным движением;
  • сокращать объем механической обработки, предусматривая изготовление деталей из заготовок с формой, близкой к окончательной форме изделия;
  • экономить дорогостоящие и дефицитные материалы, применяя их полноценные заменители, при необходимости применения дефицитных материалов сводить их расход к минимуму;
  • стремясь, как правило, к дешевизне изготовления, не ограничивать затраты на изготовление деталей, ключевых для надежности машины, выполнять такие детали из качественных материалов, применять для их изготовления технологические процессы, обеспечивающие высокую надежность и долгий срок службы;
  • придавать машине простые и гладкие внешние формы, облегчающие уход за машиной и ее содержание;
  • соблюдать требования технической эстетики, придавая машинам стройные архитектурные формы, улучшать внешнюю отделку машин;
  • располагать органы управления и контроля по возможности в одном месте, удобном для обзора и манипулирования;
  • делать доступными и удобными для осмотра узлы и механизмы, нуждающиеся в периодической проверке;
  • тщательно изучать опыт эксплуатации машин и оперативно вводить в конструкцию исправления недочетов, обнаруживающихся при эксплуатации;
  • изучать тенденции развития отраслей народного хозяйства, использующих проектируемые машины, вести перспективное проектирование, рассчитанное на удовлетворение запросов потребителей;
  • при проектировании новых конструкций, а так же машин, предназначенных для новых технологических процессов, проверять все новые элементы с помощью эксперимента, моделирования, заблаговременного изготовления и испытания узлов;
  • шире использовать опыт исполненных конструкций, опыт смежных, а в нужных случаях и отдаленных по профилю отраслей машиностроения.

Основные принципы и правила конструирования

10.1 Общие сведения

Конструкция изделия должна максимально удовлетворять по­требности пользователя, т. е. при низкой цене должна иметь высокое качество. Технические характеристики должны быть на уровне мировых достижений и иметь резерв развития. Основ­ными требованиями к конструкции механизмов узлов и деталей являются:

— выбор наиболее рациональной схемы конструкции и ее эле­ментов;

— обеспечение показателей, записанных в техническом зада­нии (ТЗ), определяющих назначение, технические и экономиче­ские характеристики объекта: производительность, мощность, скорость движения, стоимость и др.;

— повышение надежности и ресурса, обусловленных свойством изделия выполнять в течение заданного времени свои функции, сохраняя эксплутационные показатели. У детали надежность обеспечивается прочностью, жесткостью и стойкостью к воздей­ствиям вибрации, износу, температуре, давлению, влажности и др. В зависимости от назначения и условий эксплуатации тре­бования могут быть различными. Например, при воздействии на резьбовые детали вибрации они должны стопориться;

— уменьшение материалоемкости, что выполняется при созда­нии компактных конструкций и изготовлении деталей из материала с высокой удельной прочностью, включая металлы, неметаллы и композиты; выбор размеров и формы детали, обес­печивающей выравнивание напряжений. Возможно также уп­рочнение материала различными методами (термическими, хи­мико-термическими, физическим воздействием высоких энер­гий и др.);

— малое энергопотребление при эксплуатации, что реализует­ся при минимальных потерях на трение и высоком КПД. Например, использование в передачах подшипников качения вме­сто подшипников скольжения;

— обоснованное назначение точности и шероховатости деталей и обеспечение их взаимозаменяемости; использование стандар­тизации и унификации деталей и их элементов;

Читать еще:  Обзор клея для плитки от производителя Bergauf

— исключение попадания грязи, пыли и влаги на подвижные де­тали изделий, используя герметичные корпуса, кожухи и другие элементы конструкций, а на ряд поверхностей нанесения анти­коррозионных или антифрикционных покрытий. В результате устраняется коррозия, а в узлах трения уменьшается износ;

— включение элементов (лючков, регулировочных устройств и т. п.) для обеспечения технического обслуживания, ремонта и контроля;

— создание безопасности и комфорта оператору или исключе­ние его присутствия (автоматизированный процесс), устранение вредного воздействия на человека и окружающую среду;

— учет производственно-технологических требований. Конструктивные решения будут более совершенными и иск­лючат ошибки при использовании принципов, сформировав­шихся на основании многолетнего опыта создания изделий.

10.2 Стандартизация и унификация

Использование стандартизации и унификации деталей и узлов улучшает качество изделий, делает конструкцию более техноло­гичной и экономичной ее производство.

Стандартизация — регламентирование типоразмеров и конст­рукций, широко применяемых машиностроительных деталей, узлов, агрегатов. Стандартизация ускоряет проектирование, об­легчает изготовление, эксплуатацию, ремонт машин и механиз­мов, способствует увеличению надежности машин.

В зависимости от сферы действия предусматриваются сле­дующие категорий стандартов: государственные (ГОСТ), отрас­левые (ОСТ), стандарты предприятий (объединений) (СТП).

Государственные стандарты включают требования преиму­щественно к продукции массового и крупносерийного производ­ства широкого и межотраслевого применения, например ряды нормальных линейных размеров, нормы точности зубчатых пе­редач, допуски и посадки, размеры и допуски резьбы и др.

Отраслевые стандарты устанавливают требования к продук­ции, технической оснастке, инструменту, специфическим для отрасли. Их разрабатывают также для ограничения количества вариантов, например, типоразмеров крепежных деталей, полей допусков и посадок.

Стандарт предприятия распространяется на нормы, прави­ла, методы, составные части изделий, имеющие применение только на данном предприятии.

Унификация — приведение объектов одинакового функцио­нального назначения к единообразию по установленному призна­ку и рациональное, сокращение числа этих объектов на основе данных об их эффективной применяемости. Унификация состо­ит в многократном применении в конструкции одних и тех же элементов и деталей. Это наиболее распространенная и эффек­тивная форма улучшения технологичности изделий.

Стандартизация изделий, их составных частей и деталей обязательно предполагает их унификацию. В результате этих мероприятий сокращается номенклатура стандартного рабочего и мерительного инструмента, что особенно важно при использо­вании сложных инструментов (фрез, метчиков, плашек и др.), стоимость которых значительно увеличивается при индивиду­альном производстве нестандартных образцов. Пример конст­рукции до унификации приведен на рис. 10.1, а, после унифика­ции (т — модуль) — на рис. 10.1, б.

10.3 Прочность и жесткость

Прочная и жесткая деталь при эксплуатации не должна разру­шаться и подвергаться недопустимым упругим и пластическим деформациям. Например, нельзя допускать за счет прогибов большие перекосы валов с зубчатыми колесами, образование отдействия нагрузок ямок на дорожках подшипников качения. Повышение прочности и жесткости детали наиболее просто можно добиться увеличением размеров в опасных сечениях или заменой материала на более качественный. Обычно такое реше­ние приводит к увеличению массы, габаритных размеров и стои­мости. Поэтому конструктору нужно использовать способы обес­печения прочности при минимальных затратах массы, которые позволяют получить деталь с минимальной материалоемкостью.

Прочность узлов и деталей. Конструирование прочных уз­лов и деталей минимальной массы сводится к выбору раци­ональной схемы конструкции, формы, размеров и материала де­талей. Возможно и упрочнение материала. Минимальная масса конструкции обеспечивается способами: создания изделия с ра­циональной конструктивно-силовой схемой; конструированием деталей минимальной массы; уменьшением нагрузки, концент­рации напряжений; применением композиционных материа­лов; упрочнением материала деталей в наиболее напряженных местах; удалением материала с участков, где напряжения малы.

Уменьшение нагрузки. Снижение нагрузок на детали мож­но реализовать, увеличивая число элементов, передающих силы и моменты. Например, замена однопоточной схемы редуктора на многопоточную обычно приводит к снижению нагрузок и массы.

Уменьшение концентрации напряжений. Это важно для увеличения прочности и долговечности при циклическом нагружении. Снижение концентрации напряжений можно выпол­нить двумя способами: конструктивным и технологическим. При конструктивном способе не рекомендуется делать резких переходов формы (галтели с малым радиусом, пазы под шпон­ки) и скачков нагрузки (сосредоточенные силы, прессовые посадки). При технологическом способе прочность детали уве­личивается за счет создания в поверхностном слое остаточ­ных напряжений сжатия и (или) повышения прочности по­верхностного слоя. Это осуществляется дробеструйной обработ­кой, обкаткой роликами, химико-термическими способами (цементация, азотирование), методами физического воздейст­вия высокой энергией (лазерная, ионно-плазменная обработка) и др.

Применение композиционных материалов (КМ). Детали из КМ можно придать свойства, согласованные с действующими нагрузками (где больше нагрузка, там в материале матрицы больше высокопрочных волокон, направленных вдоль дейст­вующих сил).

Упрочнение материала детали в наиболее напряженных местах. Упрочнение выполняется технологическими способа­ми. Например, рабочую поверхность зуба колеса делают более твердой по сравнению с сердцевиной. В результате зуб выдер­живает большие контактные напряжения, а пластичная сердце­вина не дает ему разрушаться при ударах.

Удаление материала с участков, где напряжения малы.

На рис. 10.2 показано, как нужно в этом случае изменить форму детали для

уменьшения ее массы (конструкции на рис. 10.2, а заменить на другие конструкции (рис. 10.2, б)). В улучшенных конструкциях у зубчатого колеса сделаны дополнительные про­точки, а в шестерне, консольно расположенной на валу, расто­чено отверстие.

Жесткость деталей и узлов. Жесткость определяет способ­ность детали сопротивляться деформации при нагружении. На­ряду с деталями, где деформация ограничена и жесткость долж­на быть достаточно высокой (валы, балки), имеются элементы с регламентированной и(или) малой жесткостью (пружины, сильфоны, гибкие колеса волновых передач). Для обеспечения необ­ходимой жесткости балок целесообразно использовать раци­ональные сечения, выбранные из условия прочности. Такие се­чения также будут иметь минимальную массу. Нельзя допускать потерю устойчивости, как местной, так и общей. Об­щая устойчивость балки, нагруженной сжимающими силами, связана с жесткостью. Действующая сила должна быть меньше критической силы, которую определяют по формуле Эйлера

При конструировании длинных стержней, которые могут потерять общую устойчивость, их рациональным сечением, обеспечивающим минимальную массу, будет кольцевое. Ис­пользуются детали в виде трубы с законцовками.

Повышение жесткости возможно путем:

— использования материала с более высоким модулем упругос­ти (например, вместо алюминиевых сплавов Е = 0,72 • 10 5 МПа бериллиевых Е = 1,35 • 10 5 , которые имеют более высокую удельную жесткость Е/р;

— замены деформации изгиба на растяжение—сжатие;

— использования ребер жесткости или перегородок;

— увеличения площади контакта;

— увеличения жесткости наиболее податливого элемента сжа­тию (например, упругой прокладки) и др.

10.4 Точность взаимного положения деталей

Точность деталей и их взаимного положения определяется на­значенными допусками и посадками. Рассмотрим лишь общие подходы к точности положения деталей. В конст­рукции должны быть предусмотрены элементы, обеспечи­вающие заданную точность относительного расположения ее частей — центрирующие, фиксирующие, компенсирующие и другие части. Они должны иметь простую конструкцию и сво­бодный подход для режущего и мерительного инструмента.

Базирование деталей. Базирование — предание детали тре­буемого положения, относительно выбранной системы коорди­нат. База — поверхность, ось, точка, принадлежащие детали и используемые для базирования. Погрешность базирования — от­клонение фактически полученного положения детали от тре­буемого. Чаще всего базирование деталей производят по пло­ским и цилиндрическим поверхностям или их комбинациям. При соединении двух деталей вследствие погрешностей формы сопрягаемых поверхностей и некоторых других факторов воз­можны перекосы деталей на валах, особенно при установке уз­ких деталей. Детали с относительно большой длиной (l/d > 0,8) базируются по цилиндрической поверхности между торцом де­тали 2 и упорным буртиком вала 1 образуется клиновой зазор k (рис. 10.3, а). При малом отношении длина детали к диаметру вала (l/d 9 1011Следующая

Дата добавления: 2017-02-13 ; просмотров: 5783 ;

Основные принципы конструирования

В природе не существует машин, механизмов и их частей, даже самых простых. Их нужно сделать из материалов, которые требуют предварительной обработки.

Прежде, чем изготовить ту или иную деталь, её необходимо мысленно представить, а затем изобразить на чертеже – иначе говоря, её нужно сконструировать.

Невозможно изложить правила конструирования, которые были бы пригодны для создания всех машин. Но можно привести основные принципы, в большей или меньшей степени применимые ко всем случаям проектирования машин и деталей.

Читать еще:  Потолок из гипсокартона: правила шпаклёвки и штукатурки

При конструировании машин особенно важен опыт, а также прирождённое и развитое практикой чувство соразмерности отдельных деталей и их элементов. Этим чувством обладает практически каждый человек, но оно развивается вместе с опытом. Конструируя деталь, нельзя забывать о неразрывной связи почти каждой линии чертежа с воспроизведением в натуре соответствующих поверхностей из материала.

В общем виде задачи, стоящие перед конструктором, можно разбить на три основные группы: конструктивные, технологические и эксплуатационные.

Конструктивные задачи:
— разработка принципиальной схемы конструкции, обеспечивающей удобную компоновку изделия;
— простота конструктивных решений деталей и узлов с учётом удобства их сборки и разборки;
— расчленение изделия на части, обеспечивающие удобство доступа, монтажа и регулировки, а также возможность независимой параллельной сборки;
— рациональный выбор материала; назначение заготовок, обеспечивающих наименьший расход материалов и минимальные затраты на обработку;
— обоснованный выбор баз и системы простановки размеров;
— обоснование назначения шероховатости обрабатываемых поверхностей, допусков и посадок на сборочные размеры и размеры деталей;
— обеспечение целесообразной взаимозаменяемости деталей, узлов, агрегатов;
— унификация материалов, деталей и их элементов (резьб, отверстий, диаметров), узлов, агрегатов, приборов и т. д.

Технологические задачи:
— сокращение сроков подготовки производства и освоения изделия при заданном объёме выпуска;
— использование типовых и прогрессивных технологических процессов обработки материалов и сборки изделий;
— возможность применения новейших средств контроля;
— обеспечение высокого качества продукции в целом.

Эксплуатационные задачи:
— обеспечение надёжности и долговечности изделия;
— устойчивость эксплуатационных качеств;
— простота в обслуживании и ремонте;
— обеспечение безопасности жизнедеятельности персонала, эксплуатирующего изделие, обслуживающего персонала и работающих в непосредственной близости рабочих;
— обеспечение экологической безопасности изделия;
— эргономика изделия в целом и удобство пользования отдельными элементами управления;
— обеспечение возможно малой массы изделия.

Общие сведения по конструированию

Основой каждой вновь создаваемой машины должна быть наибольшая целесообразность, ясность и простота, оправданность форм и размеров, их полное соответствие действующим нагрузкам и материалам конструкции.

Каждая машина состоит из отдельных частей или деталей. В машинах их насчитываются сотни, тысячи, а иногда десятки тысяч. Среди огромного разнообразия частей машин нетрудно и запутаться, если не знать законов машиностроения. Почти в каждой машине имеется много одноименных деталей – болтов, гаек, шестерен, шкивов, валов, рычагов, подшипников и т. д. В то же время в любой машине есть и такие детали, которые не повторяются. Например, сложные автоматизированные металлообрабатывающие станки содержат тысячи разнообразных частей, и каждая из них имеет определённое назначение. Рамы, станины, корпуса, направляющие служат основанием, поддерживают движущие части. Столы, каретки и суппорты на только поддерживают укреплённые на них детали и инструменты, но и перемещаются вместе с изделием и инструментом. В каждой машине имеются механизмы и передачи, скрепляющие и соединяющие детали. Многие машины снабжены насосами, вентиляторами, осветительной арматурой, приборами для управления и т. д.

Двигатель автомобиля содержит много разных сборочных единиц: блок цилиндров, карбюратор, сцепление, коробка передач, электрооборудование и т. д. Каждую из них можно снять с машины, изменить и установить обратно. Такое расчленение машины на отдельные её составляющие узлы, агрегаты, блоки, называют узловой компоновкой. Из отдельных одинаковых узлов можно составить разные машины. Станкостроители, например, из готовых одинаковых агрегатов собирают различные металлообрабатывающие станки.

Обычно ряд деталей и узлов изготавливает тот завод, который выпускает машину, а многие детали и сборочные единицы он получает в порядке кооперирования от смежных предприятий. Это электродвигатели, насосы, компрессоры, подшипники, гидро- и пневмоцилиндры, детали крепежа, провода и многое другое.

Массовость производства и узкая специализация позволяют легче внедрять оборудование и материалы, резко сократить потери рабочего времени, повысить технико-экономические показатели работы предприятий.

Специализация и кооперирование производства способствуют развитию стандартизации и унификации деталей машин и агрегатов.

Методическое пособие по МДК.02.03. «Основные принципы конструирования деталей»

При пользовании «Инфоуроком» вам не нужно платить за интернет!

Минкомсвязь РФ: «Инфоурок» включен в перечень социально значимых ресурсов .

Бюджетное профессиональное общеобразовательное учреждение

«Омский Авиационный колледж имени Н.Е Жуковского»

Методическое пособие по МДК 02.03

« Основные принципы конструирования деталей»

«Производство летательных аппаратов»

Шоронова Лина Александровна

В данном методическом пособии рассмотрены основные принципы конструирования деталей да летательных аппаратов, а также рассмотрены различные конструкции и соединения. В каждом разделе выделены недостатки и преимущества конструкций, соединений и способов изготовления деталей.

Содержание

Введение

Данное учебное пособие написано на основе курса лекций по теме « Основные принципы конструирования деталей», здесь рассматриваются основные виды конструкций применяемые при проектировании и изготовлении самолета. В пособии обобщен и систематизирован опыт расчета на прочность и конструирования самолетных деталей, узлов и других конструктивных элементов.

Методы проектирования излагаются на примерах типовых конструктивных элементов самолета. Следует иметь в виду чрезвычайно быстрый процесс развития авиационных конструкций в современном самолетостроении. Рекомендуемые в книге конструктивные решения и методы расчета не следует рассматривать как единственно возможные. Совершенствование и развитие авиационных конструкций немыслимо без творческого развития методов проектной работы. Единообразие методов расчета и конструктивных решений привело бы к единообразию самолетных конструкций, что препятствовало бы развитию авиационной техники.

В то же время нельзя не изучать прошлый опыт конструирования в самолетостроении и в других областях транспортного машиностроения, накопленный несколькими поколениями инженеров. Поэтому методы конструирования излагаются с учетом их исторического развития. В процессе изложения учебного материала даются обоснования причин смены одних конструкций другими, более совершенными.

Глава l. Особенности авиационных конструкций

В самолетостроении, как и в общем машиностроении, процесс конструирования завершается разработкой чертежей деталей, узлов и частей самолета. Разработка ведется с учетом функционального назначения каждого элемента конструкции и действующих на него нагрузок, с учетом условий эксплуатации, необходимости получения наименьшей массы, физико-механических свойств материалов и применяемой технологии, В необходимых случаях конструирование может сопровождаться экспериментальными работами.

Несмотря на разнообразие форм и размеров элементов, входящих в конструкцию самолета, среди них можно выделить типовые, т. е. повторяющиеся с несущественными изменениями в различных узлах и частях конструкций.

Одним из основных требований при конструировании элементов авиационных конструкций является требование минимальной массы, разумеется, при соблюдении необходимых прочности и жесткости. Уменьшение массы конструкции может быть достигнуто разными путями. Один из них — выбор высокопрочных конструкционных материалов с малой плотностью и высоким значением удельной прочности. Этот путь дает непосредственное уменьшение массы «силовых» элементов конструкции, которые испытывают наибольшие нагрузки и сечения которых выбираются в соответствии с этими нагрузками.

Чрезвычайно важным требованием является технологичность конструкции. Нужно учитывать, что рациональная технология может способствовать повышению весового совершенства конструкции. Технологичность заключается, как известно, в пригодности конструкции для массового или крупносерийного производства наиболее простыми, дешевыми и производительными способами. Небезынтересно отметить, что именно вниманием к повышению технологичности конструкции объясняется то, что к концу Великой Отечественной войны советские самолетостроительные заводы выпускали до 40 тысяч самолетов в год.

Однако критерии технологичности конструкции являются функцией времени: то, что вчера было нетехнологично, может стать технологичным завтра. Конструкция и технология, развиваясь и совершенствуясь, взаимно влияют друг на друга. В результате этого взаимодействия в самолетостроении применяются прессованные профили, литые детали, монолитные панели, контактная электросварка, склейка металлов. На очереди, несомненно, склейка силовых элементов (в том числе узлов), крупногабаритное силовое литье, диффузионная сварка и др.

Важные требования к конструкции самолета предъявляет эксплуатация. К таким требованиям относятся: создание комфорта для пассажиров; удобство загрузки, крепления грузов и разгрузки для транспортного (грузового) самолета; удобство работы экипажа (в полете) и технического персонала, обслуживающего самолет (на земле). Выполнение таких требований нередко приводит к увеличению массы конструкции.

Важной задачей современного самолетостроения является повышение надежности конструкции. Конструктор, участвующий в проектировании современного самолета, должен выбирать такие конструктивные решения, которые могут обеспечить высокую надежность конструкции при минимуме массы и стоимости.

Читать еще:  Как сделать красивый и безопасный порог на балкон?

Кроме перечисленных требований, в зависимости от конкретных задач, поставленных проектным заданием, к конструкции самолета могут предъявляться также специальные требования, например, обеспечение необходимой компоновки, установки и крепления элементов вооружения (для военных самолетов), различных бортовых систем, систем связи и опознавания, систем слепой посадки и ориентировки и т. п.

И, наконец, выполнение всех перечисленных выше требований должно быть увязано с требованием экономичности, которая служит (в особенности для гражданских самолетов) важным критерием оценки принимаемых решений на всех этапах конструирования, производства и эксплуатации самолета.

Общие принципы конструирования и основные критерии работоспособности.

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ И СТАДИИ КОНСТРУИРОВАНИЯ

· Основной задачей проектирования и конструирования ма­ шин является разработка конструкторской документации, необ­ ходимой для изготовления, монтажа и эксплуатации создавае­ мой машины. Виды конструкторских документов на изделия всех отраслей промышленности (чертежи, схемы, расчеты, поясни­ тельные записки, технические условия и т.д.) определены в стан­ дартах Единой системы конструкторской документации — ЕСКД. Под проектированием понимают обш,ий процесс создания технического объекта, включаюш,ий разработку обш,их схем изделия и всю совокупность расчетов, графических материалов, обоснований и пояснений к ним. Проектирование представляет собой процесс решения многовариантной и — в соответствии с многочисленными и разнообразными требованиями — много­ критериальной задачи. Конструированием называют творческий процесс создания изделия в чертежах на основе технических расчетов, установ­ ленных норм и правил с учетом конструкторского, технологиче­ ского и эксплуатационного опыта. Комплекс технической доку­ ментации, разработанный в результате проектирования и кон­ струирования, называется проектом. При разработке проекта изделия необходимо в первую очередь максимально удовлетворять требования заказчика, из­ ложенные в техническом задании и определяюш,ие назначение, технические и экономические характеристики объекта, уровень надежности, ресурс и др. При этом следует стремиться к тому, чтобы технические характеристики были на уровне мировых достижений и имели резерв развития. При принятии решений необходимо помнить и руководствоваться основными обш,ими принципами конструирования [5,6], обеспечивая: — выбор наиболее рациональной схемы конструкции и её элементов, реализуюш,ей высокие скорости и производитель­ ность, низкую стоимость идр.; 16 — условие равнопрочности всех элементов конструкции, т.к. нет необходимости конструировать отдельные элементы маши­ ны с излишними запасами несуш,ей способности, которые не могут быть реализованы в связи с выходом из строя других эле­ ментов; — снижение материалоемкости, что выполняется при созда­ нии компактных конструкций и изготовлении деталей из мате- прочности, р — удельная масса; — применение в обоснованных случаях новых материалов — пластмасс, композиционных и порошковых материалов идр.; — применение упрочняюш,ей технологии и узловой сборки; — малое энергопотребление, что достигается при минималь­ ных потерях на трение в узлах машин и высоком КПД; — обоснованное назначение точности и шероховатости дета­ лей и обеспечение их взаимозаменяемости; использование стандартизации и унификации деталей и их элементов; — исключение попадания грязи, пыли и влаги на подвижные детали изделий и вовнутрь конструкций; — включение элементов (смотровых лючков, регулировочных устройств и т.п.) для технического обслуживания, контроля и ремонта; — создание безопасности и комфорта оператору или исклю­ чение его присутствия (автоматизированный процесс), устране­ ние вредного воздействия на человека и окружаюш,ую среду; — учет производственно-технологических требований (на­ пример, при конструировании деталей необходимо стремиться к тому, чтобы форма и размеры готовой детали приближались к форме и размерам заготовки, что сокраш,ает объем механиче­ ской обработки на станках и т.п.). ЕСКД устанавливает следуюш,ие стадии разработки конст­ рукторской документации: техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект и рабочий проект. риала с высокой удельной прочностью предел 17 Техническое задание — определяет основное назначение, технические и тактико-технические характеристики, показатели качества и технико-экономические требования, предъявляемые к разрабатываемому изделию, выполнение необходимых ста­ дий разработки конструкторской документации и её состав, а также специальные требования к изделию. Техническое предложение — включает совокупность конст­ рукторских документов, в которых приводятся технические и технико-экономические обоснования целесообразности разра­ ботки документации изделия по результатам анализа техниче­ ского задания. Приводятся различные варианты возможных ре­ шений изделий и сравнительная оценка этих решений с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей, а также па­ тентных материалов. Техническое предложение является осно­ ванием для разработки эскизного или технического проекта. Эскизный проект — совокупность конструкторских докумен­ тов, которые должны содержать принципиальные конструктив­ ные решения, даюш,ие обш,ее представление об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяюш,ие на­ значение, основные параметры и габаритные размеры разраба­ тываемого изделия. Эскизный проект является основанием для разработки технического проекта или рабочей конструкторской документации. Технический проект — совокупность конструкторских доку­ ментов, которые должны содержать окончательные техниче­ ские решения, даюш,ие полное представление об устройстве разрабатываемого изделия, и исходные данные для разработки рабочей документации. Технический проект служит основанием для разработки рабочей конструкторской документации. Рабочий проект — представляет собой комплекс рабочей конструкторской документации, включаюш,ей обш,ие виды, ра­ бочие чертежи деталей, спецификации и другие документы, достаточные для изготовления, контроля, приемки и эксплуата­

КРИТЕРИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И РАСЧЕТА ДЕТАЛЕЙ МАШИН

При конструировании работоспособность деталей обеспе­ чивают выбором соответствующего материала, рациональной конструктивной формой и расчетом размеров по одному или нескольким критериям (прочность, жесткость, устойчивость, из­ носостойкость и виброустойчивость), которые отражают физи­ ческие явления при работе (характер разрушения или вид отка­ за). Выбор того или иного критерия для данной детали зависит от её функционального назначения и условий работы. Напри­ мер, для крепежных винтов главным критерием является проч­ ность, а для ходовых винтов — износостойкость, жесткость и прочность, для валов — прочность и жесткость. 3.1. Прочность Прочность — способность детали сопротивляться разруше­ нию или возникновению недопустимых остаточных деформа­ ций при воздействии внешних нагрузок. Прочность является главным критерием работоспособно­ сти для деталей машин. Поломка детали может привести к вы­ ходу из строя всей машины или даже к аварии. Разрушение де­ тали происходит либо вследствие потери статической прочно­ сти, либо в связи с потерей сопротивления усталости. Потеря статической прочности обычно связана со случай­ ными перегрузками, неучтенными при расчете, или со скрыты­ ми дефектами детали (раковины, треш,ины и т.п.), не обнару­ женными при изготовлении. Усталостные поломки вызываются длительным воздействием переменных напряжений, величина которых превышает характеристики усталостной прочности ма­ териала детали, например, предел выносливости cr_j. 19 Кроме указанных поломок деталей зачастую имеет место местное разрушение их поверхностей от воздействия контакт­ ных напряжений — так называемое явление выкрашивания по­ верхностного слоя или питтинг (например, на дорожках качения подшипников, на рабочих поверхностях зубьев колес и т.п.). Задача обеспечения необходимой прочности состоит в том, чтобы по действуюш,им нагрузкам и условиям эксплуатации определить материал, размеры, форму и технологию изготов­ ления детали, исключаюш,ие возможность возникновения преждевременных разрушений или появления недопустимых остаточных деформаций. Все расчеты на прочность производят обычно в 2 этапа: проектировочный расчет, выполняемый по номинальным (т.е. без учета эффекта концентрации и др.) эксплуатационным на­ пряжениям в качестве предварительного для получения основ­ ных размеров, необходимых при конструировании, и провероч­ ный расчет, целью которого является определение действую- ш,их (фактических) запасов прочности детали в опасных сечениях. Данный вид расчета учитывает в явной форме все ос­ новные факторы, влияюш,ие на прочность: концентрацию на­ пряжений, отличие размеров деталей от опытных образцов, ка­ чество поверхностей, наличие упрочнений и др., а поэтому он более точен. При проектировочном расчете оценку прочности детали проводят путем сравнения расчетных (номинальных) напряже­ ний О» и г с допускаемыми [сг]и [г]: сг

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-18; Нарушение авторского права страницы

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector