機械設計任務
❶ 機械設計課程設計任務書
目 錄
設計計劃任務書 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎1
傳動方案說明﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎2
電動機的選擇﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎3
傳動裝置的運動和動力參數﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎5
傳動件的設計計算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎6
軸的設計計算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎8
聯軸器的選擇﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎10
滾動軸承的選擇及計算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎13
鍵聯接的選擇及校核計算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎14
減速器附件的選擇﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎15
潤滑與密封﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16
設計小結﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16
參考資料﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎17
1.擬定傳動方案
為了估計傳動裝置的總傳動比范圍,以便選擇合適的傳動機構和傳動方案,可先由已知條件計算其驅動捲筒的轉速nw,即
v=1.1m/s;D=350mm;
nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350)
一般常選用同步轉速為1000r/min或1500r/min的電動機作為原動機,因此傳動裝置總傳動比約為17或25。
2.選擇電動機
1)電動機類型和結構形式
按工作要求和工作條件,選用一般用途的Y(IP44)系列三相非同步電動機。它為卧式封閉結構。
2)電動機容量
(1)捲筒軸的輸出功率Pw
F=2800r/min;
Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000
(2)電動機輸出功率Pd
Pd=Pw/t
傳動裝置的總效率 t=t1*t2^2*t3*t4*t5
式中,t1,t2,…為從電動機到捲筒之間的各傳動機構和軸承的效率。由表2-4查得:
彈性聯軸器 1個
t4=0.99;
滾動軸承 2對
t2=0.99;
圓柱齒輪閉式 1對
t3=0.97;
V帶開式傳動 1幅
t1=0.95;
捲筒軸滑動軸承潤滑良好 1對
t5=0.98;
則
t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98=0.8762
故
Pd=Pw/t=3.08/0.8762
(3)電動機額定功率Ped
由第二十章表20-1選取電動機額定功率ped=4KW。
3)電動機的轉速
為了便於選擇電動事,先推算電動機轉速的可選范圍。由表2-1查得V帶傳動常用傳動比范圍2~4,單級圓柱齒輪傳動比范圍3~6,
可選電動機的最小轉速
Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min
可選電動機的最大轉速
Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min
同步轉速為960r/min
選定電動機型號為Y132M1-6。
4)電動機的技術數據和外形、安裝尺寸
由表20-1、表20-2查出Y132M1-6型電動機的方根技術數據和
外形、安裝尺寸,並列表刻錄備用。
電機型號 額定功率 同步轉速 滿載轉速 電機質量 軸徑mm
Y132M1-6 4Kw 1000 960 73 28
大齒輪數比小齒輪數=101/19=5.3158
3.計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比
1)傳動裝置總傳動比
nm=960r/min;
i=nm/nw=960/60.0241=15.9936
2)分配各級傳動比
取V帶傳動比為
i1=3;
則單級圓柱齒輪減速器比為
i2=i/i1=15.9936/3=5.3312
所得i2值符合一般圓柱齒輪和單級圓柱齒輪減速器傳動比的常用范圍。
4.計算傳動裝置的運動和動力參數
1)各軸轉速
電動機軸為0軸,減速器高速軸為Ⅰ軸,低速軸為Ⅱ軸,各軸轉速為
n0=nm;
n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min
n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min
2)各軸輸入功率
按機器的輸出功率Pd計算各軸輸入功率,即
P0=Ped=4kw
軸I 的功率
P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw
軸II功率
P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw
3)各軸轉矩
T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm
T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm
T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm
二、設計帶輪
1、計算功率
P=Ped=4Kw
一班制,工作8小時,載荷平穩,原動機為籠型交流電動機
查課本表8-10,得KA=1.1;
計算功率
Pc=KA*P=1.1*4=4.4kw
2選擇普通V帶型號
n0 =960r/min
根據Pc=4.4Kw,n0=960r/min,由圖13-15(205頁)查得坐標點位於A型
d1=80~100
3、確定帶輪基準直徑
表8-11及推薦標准值
小輪直徑
d1=100mm;
大輪直徑
d2=d1*3.5=100*3.5=350mm
取標准件
d2=355mm;
4、驗算帶速
驗算帶速
v=∏*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s
在5~25m/s范圍內
從動輪轉速
n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s
n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s
從動輪轉速誤差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857
=-0.0141
5、V帶基準長度和中心距
初定中心距
中心距的范圍
amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm
amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm
a0=350mm;
初算帶長
Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)^2/4/a0
Lc = 1461.2mm
選定基準長度
表8-7,表8-8查得
Ld=1600mm;
定中心距
a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm
a=420mm;
amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm
amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm
6、驗算小帶輪包角
驗算包角
=180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a
145.2107 >120度 故合格
7、求V帶根數Z
由式(13-15)得
查得 n1=960r/min , d1=120mm
查表13-3 P0=0.95
由式13-9得傳動比
i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5
查表(13-4)得
由包角145.21度
查表13-5得Ka=0.92
KL=0.99
z=4.4/((0.95+0.05)*0.92*0.99)=3
8、作用在帶上的壓力F
查表13-1得q=0.10
故由13-17得單根V帶初拉力
三、軸
初做軸直徑:
軸I和軸II選用45#鋼 c=110
d1=110*(3.8/320)^(1/3)=25.096mm
取d1=28mm
d2=110*(3.65/60)^(1/3)=43.262mm
由於d2與聯軸器聯接,且聯軸器為標准件,由軸II扭矩,查162頁表
取YL10YLd10聯軸器
Tn=630>580.5878Nm 軸II直徑與聯軸器內孔一致
取d2=45mm
四、齒輪
1、齒輪強度
由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3
採用軟齒面,小齒輪40MnB調質,齒面硬度為260HBS,大齒輪用ZG35SiMn調質齒面硬度為225HBS。
因 ,
SH1=1.1, SH2=1.1
,
,
因: , ,SF=1.3
所以
2、按齒面接觸強度設計
設齒輪按9級精度製造。取載荷系數K=1.5,齒寬系數
小齒輪上的轉矩
按 計算中心距
u=i=5.333
mm
齒數z1=19,則z2=z1*5.333=101
模數m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模數m=2.5
確定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm
齒寬b=
b1=70mm,b2=60mm
3、驗算彎曲強度
齒形系數YF1=2.57,YF2=2.18
按式(11-8)輪齒彎曲強度
4、齒輪圓周速度
按162頁表11-2應選9做精度。與初選一致。
五、軸校核:
圓周力Ft=2T/d1
徑向力Fr=Ft*tan =20度 標准壓力角
d=mz=2.5*101=252.5mm
Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N
Fr=5852.5*tan20=2031.9N
1、求垂直面的支承壓力Fr1,Fr2
由Fr2*L-Fr*L/2=0
得Fr2=Fr/2=1015.9N
2、求水平平面的支承力
FH1=FH2=Ft/2=2791.2N
3、畫垂直面彎矩圖
L=40/2+40/2+90+10=140mm
Mav=Fr2*L/2=1015.9*140/2=71.113Nm
4、畫水平面彎矩圖
MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm
5、求合成彎矩圖
6、求軸傳遞轉矩
T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm
7、求危險截面的當量彎矩
從圖可見a-a截面是最危險截面,其當量彎矩為
軸的扭切應力是脈動循環應力
取摺合系數a=0.6代入上式可得
8、計算危險截面處軸的直徑
軸的材料,用45#鋼,調質處理,由表14-1查得
由表13-3查得許用彎曲應力 ,
所以
考慮到鍵槽對軸的削弱,將軸的最小危險直徑d加4%。
故d=1.04*25.4=26.42mm
由實際最小直徑d=40mm,大於危險直徑
所以此軸選d=40mm,安全
六、軸承的選擇
由於無軸向載荷,所以應選深溝球軸承6000系列
徑向載荷Fr=2031.9N,兩個軸承支撐,Fr1=2031.9/2=1015.9N
工作時間Lh=3*365*8=8760(小時)
因為大修期三年,可更換一次軸承
所以取三年
由公式
式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作環境溫度不高)
(深溝球軸承系列)
由附表選6207型軸承
七、鍵的選擇
選普通平鍵A型
由表10-9按最小直徑計算,最薄的齒輪計算
b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm
由公式
所以
選變通平鍵,鑄鐵鍵
所以齒輪與軸的聯接中可採用此平鍵。
八、減速器附件的選擇
1、通氣器:
由於在外界使用,有粉塵,選用通氣室採用M18 1.5
2、油麵指示器:
選用油標尺,規格M16
3、起吊裝置:採用箱蓋吊耳,箱座吊耳
4、放油螺塞:選用外六角細牙螺塞及墊片M16 1.5
5、窺視孔及視孔蓋
選用板結構的視孔蓋
九、潤滑與密封:
1、齒輪的潤滑:採用浸油潤滑,由於低速級大齒輪的速度為:
查《課程設計》P19表3-3大齒輪浸油深度為六分之一大齒輪半徑,所以取浸油深度為30mm。
2、滾動軸承的潤滑
採用飛濺潤滑在箱座凸緣面上開設導油溝,並設擋油盤,以防止軸承旁齒輪嚙合時,所擠出的熱油濺入軸承內部,增加軸承的阻力。
3、潤滑油的選擇
齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利,考慮到該裝置用於小型設備選用
L-AN15潤滑油
4、密封方式選取:
選用凸緣式端蓋,易於調整軸承間隙,採用端蓋安裝氈圈油封實現密封。
軸承蓋結構尺寸按用其定位的軸承外徑決定。
設計小結:
二、課程設計總結
設計中運用了Matlab科學工程計算軟體,用notebook命令調用MS—Word來完成設計說明書及設計總結,在設計過程中用了機械設計手冊2.0 軟體版輔助進行設計,翻閱了學過的各種關於力學,制圖,公差方面的書籍,綜合運用了這些知識,感覺提高許多,當然尤其是在計算機軟體CAD 方面的運用,深切感到計算機輔助設計給設計人員帶來的方便,各種設計,計算,制圖全套完成。
由於沒有經驗,第一次做整個設計工作,在設計過程中出現了一些錯誤比如線形,制圖規格,零件設計中的微小計算錯誤等都沒有更正,設計說明書的排版也比較混亂等等。對圖層,線形不熟悉甚至就不確定自己畫出的線,在出圖到圖紙上時實際上是什麼樣子都不知道 ,對於各種線寬度,沒有實際的概念。再比如標注較混亂,還是因為第一次做整個設計工作,沒有經驗,不熟悉。
這次設計的目的是掌握機械設計規律,綜合運用學過的知識,通過設計計算,繪圖以及運用技術標准,規范設計手冊等有關設計資料進行全面的機械設計技能訓練。目的已經達到,有許多要求、標准心中雖然明確理解掌握但是要全力,全面的應用在實際中,還有待於提高水平。
特別感謝—程莉老師。
參考資料目錄
[1]《機械設計基礎》,機械工業出版社,任成高主編,2006年2月第一版;
[2]《簡明機械零件設計實用手冊》,機械工業出版社,胡家秀主編,2006年1月第一版;
[3]《機械設計-課程設計圖冊》,高等教育出版社,龔桂義主編,1989年5月第三版;
[3]《設計手冊軟體》,網路上下載;
[4] 湖南工院學生論壇----機械制圖專欄---bbs.yeux.cn
Nw=60.0241r/min
Pw=3.08Kw
效率t=0.8762
Pd = 3.5150
Ped=4Kw
i=15.9936
i1=3
i2=5.3312
n0=960r/min
n1=320r/min
n2=60.0241r/min
P0=4Kw
P1=3.8Kw
P2=3.6491Kw
T0=39.7917Nm
T1=113.4063Nm
T2=589.5878Nm
KA=1.1
Pc=4.4Kw
d1=100mm
d2=355mm
初定中心距
a0=350mm
Lc=1461.3mm
Ld=1600mm
中心距
a=420mm
z=3根
預緊力
FQ=274.3N
d1=28mm
d2=45mm
YL10YLd10
T1=113.4063Nm
m=2.5
a=150mm
=20度
Ft=5582.5N
Fr=2031.9N
FH1=FH2=2791.2N
Mav=71.113Nm
MaH=195.38Nm
Ma=216.16Nm
Me=457.15Nm
Fr1=1015.9N
Lh=8760小時
6207型
b h L=14 9 80
輸送帶拉力 F=2800 N
輸送帶速度 V=1.1 m/s
滾筒直徑 D=350 mm
❷ 機械設計任務書答案
啥?
❸ 機械設計基礎課程設計任務書
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❹ 機械設計基礎任務書
你這樣的就不該上大學。這種簡單的設計說明,你還要求別人,出來你也只能適合去一線做操作工
❺ 機械設計課程設計任務書(展開式兩級斜齒圓柱齒輪減速器)
嗯,我已經把做好的圖紙發到你郵箱了,收到了採納,謝了!
❻ 機械設計師的工作流程
①根據用戶訂貨、市場需要和新科研成果制定設計任務。
②初步設計。包括確定專機械的工作原理和屬基本結構形式,進行運動設計、結構設計並繪制初步總圖以及初步審查。
③技術設計。包括修改設計(根據初審意見)、繪制全部零部件和新的總圖以及第二次審查。
④工作圖設計。包括最後的修改(根據二審意見)、繪制全部工作圖(如零件圖、部件裝配圖和總裝配圖等)、制定全部技術文件(如零件表、易損件清單、使用說明等)。
⑤定型設計。用於成批或大量生產的機械。對於某些設計任務比較簡單(如簡單機械的新型設計、一般機械的繼承設計或變型設計等)的機械設計可省去初步設計程序。
❼ 機械設計的一般程序是什麼各階段大致需完成哪些任務
機械設計一般都是圍繞產品設計進行,所以基本上就是產品的設計過程。
❽ 機械設計步驟
1、根據用戶訂貨、市場需要和新科研成果制定設計任務。
2、初步設計。包括確定機械的工作原理和基本結構形式,進行運動設計、結構設計並繪制初步總圖以及初步審查。
3、技術設計。包括修改設計(根據初審意見)、繪制全部零部件和新的總圖以及第二次審查。
4、工作圖設計。包括最後的修改(根據二審意見)、繪制全部工作圖(如零件圖、部件裝配圖和總裝配圖等)、制定全部技術文件(如零件表、易損件清單、使用說明等)。
5、定型設計。用於成批或大量生產的機械。對於某些設計任務比較簡單(如簡單機械的新型設計、一般機械的繼承設計或變型設計等)的機械設計可省去初步設計程序。
(8)機械設計任務擴展閱讀:
機械設計可分為新型設計、繼承設計和變型設計3類。
1、新型設計
應用成熟的科學技術或經過實驗證明是可行的新技術,設計過去沒有過的新型機械。
2、繼承設計
根據使用經驗和技術發展對已有的機械進行設計更新,以提高其性能、降低其製造成本或減少其運用費用。
3、變型設計
為適應新的需要對已有的機械作部分的修改或增刪而發展出不同於標准型的變型產品。
❾ 機械設計員的主要工作內容
一名機來械設計員在實際的工作全過源程的設計應包括的內容有:任務的建立、分解、合並;自動建立產品結構樹、設計過程式控制制;設計、繪圖;設計協調(尺寸協調、標題欄/明細表數據協調);明細表的處理(匯總、分類、統計、報表輸出等);設計總結(頁次編排、圖樣目錄、設計文件目錄、設計量統計等一些必要的報表);電子圖檔管理;列印出圖;任務提交。
不過現在一般企業所用到的機械設計員所做的頂多就是對現有零件尺寸調整+CAD制圖+工藝設計,更多要到實踐中總結
❿ 機械繫統設計的任務是什麼,有哪些內容
機械繫統設計的任務是為市場提供優質、高效、價廉物美的產品,在市場競爭中取得優勢,贏得用戶,並取得良好的經濟效益。產品質量和經濟效益取決於設計、製造、管理的綜合水平,而產品設計是關鍵,沒有高質量的設計,就不可能有高質量的產品;沒有經濟觀點的設計人員,絕不可能設計出經濟性好的產品。據統計,產品的質量事故中約有一半是設計不當造成的;產品成本中的60%-70%取決於設計。同時,從國民經濟支出的角度看,設計通常是產品研製的所有階段中花費最少的一個階段。但從後果看,這個階段可能是最昂貴的。例如,在科學研究中出現了及時更正只需要1元的錯誤,那麼在試驗設計時更正它的代價就會是10元,在試制階段可能增加到100元,最後在生產階段就會增加到1000元。機械繫統設計時,特別強調和重視要從系統的觀點出發,合理地確定系統功能,增強可靠性,提高經濟性,保證安全性。
1、合理確定系統功能
一項產品的推出總是以社會需求為前提,沒有需求就沒有市場,也就失去了產品存在的價值和依據。而社會需求是變化的,不同時期、不同地點、不同社會環境就會有不同的市場行情和要求。所以,設計師必須確立市場觀念,以社會需求和為用戶服務作為最基本的出發點。
所謂需求,就是對功能的需求。用戶購買產品實際就是購買產品的功能。
按功能的性質可分為基本功能和輔助功能。基本功能是用戶直接要求的功能,體現了產品存在的基本價值。輔助功能是為了實現基本功能而附加在產品上的功能,是實現基本功能的手段。而無論實現哪種功能都需要成本投入。價值工程中常用價值來評價功能與成本的統一程度,即產品的價廉物美程度。價值V(value)可用功能F(function)與成本C(cost)的比來表示:
V=F/C
從式中可以看出,為了提高產品的價值礦,可以採取下述五種措施:①增加功能F,而成本C不變;②功能F不變,降低成本C;③增加一些成本C以換取更多的功能F,即F的增加比C的增加多。④降低一些功能F以使成本C更多地降低,即F的減少小於C的減少;⑤增加功能F,降低成本C。顯然,最後一種是最理想的,但也是最困難的,這就要求我們採用一些特別的手段,如高科技手段。
因此,確定系統功能時應遵循保證基本功能、滿足使用功能、增添新穎功能、剔除多餘功能,恰到好處地利用外觀功能的原則,降低現實成本,提高功能價值,力求使產品達到更加物美價廉的境界。
2、增強可靠性
按照GB/T2900、13—2008的規定,可靠性可定義為:「產品在給定的條件下和在給定的時間區間內能完成要求的功能的能力。」
①產品是泛指的,包括零件、部件、設備、系統。
②要求的功能是指產品所應實現的使用任務的預期功能。例如,汽車的規定功能是運輸,機床的規定功能是加工零件。產品喪失要求的功能稱為失效,對可修復的產品也稱為故障。
③給定的條件是指使用條件與環境條件,含運輸、保管條件。
④給定的時間:產品的功能只有同使用時間相聯系才有實際意義,不同的產品應有不同的規定時間,如海底電纜要求使用長達三四十年,火箭只要求保證一次工作。給定的時間有的要求的是應力循環次數、轉數等相當於時間的量。
增強系統可靠性的最有效方法是進行可靠性設計,也稱概率設計。
3、提高經濟性
機械繫統的經濟性表現在設計、製造、使用、維修,乃至回收的全過程中。
(1)提高設計和製造的經濟性
產品的經濟性決定於其成本,而成本是由設計和製造兩方面的因素決定的。因此,設計師應該了解影響產品成本的設計因素和製造因素,在保證產品功能的前提下努力降低產品的成本。
提高設計和製造的經濟性,從設計角度來說主要有以下幾個方面:
1)合理地確定可靠性要求和安全系數
可靠性要求和安全系數分別是可靠性設計及傳統設計方法中描述系統工作而不失效的程度指標,但它們的含義及應用有所不同。
由於設計時使用的載荷、材料強度等數據都屬於統計量,因而可靠性要求更符合客觀實際。所以,採用可靠性設計可以使系統的設計更合理、更經濟。系統越復雜,其優越性也就越明顯,經濟性和可靠性也就越統一。
採用傳統設計方法,以安全系數作為判據時,將設計中的統計量當作確定量來處理,顯然不符合客觀實際,當安全系數大於1時,並不能排除失效的可能性。
2)貫徹標准化
標准化是組織現代化大生產的重要手段,它大大提高了產品的通用性和互換性,可以使生產技術活動獲得必要的統一協調和良好的經濟效果。它創造的經濟性體現在很多方面,如加快了產品開發速度,縮短了生產技術准備時間,節約了原材料,提高了產品質量、可靠性和勞動生產率,改善了維修性等。
標准化通常包括產品標准化、系列化和通用化。機械工業的技術標准有以下三大類:
①物品標准
它又稱為產品標准,是以產品及其生產過程中使用的物質器材為對象制定的標准,如機械設備、儀器儀表、工裝、包裝容器、原材料等標准。
②方法標准
它是以生產技術活動中的重要程序、規劃、方法為對象制定的標准,如設計計算、工藝、測試、檢驗等標准。
③基礎標准
它是以機械工業各領域的標准化工作中具有共性的一些基本要求或前提條件為對象制定的標准,如計量單位、優先數系、極限與配合、圖形符號、名詞術語等標准。
我國標准分國家標准、部頒標准(專業標准)、企業標准三級。
鑒於目前我國標准化工作的現狀和需要,積極採用國際標准和國外先進標准也是一項重要的技術經濟政策。國際標准主要是指國際標准化組織ISO和國際電工委員會IEC兩個國際性的標准化機構公布的標准。我國是ISO和IEC的成員國。
3)採用新技術
隨著科學技術的發展,各種新技術(包括新工藝、新結構和新材料等)不斷問世,在設計中採用新技術可以使產品具有更好的性能和經濟性,因而具有更強的市場競爭力。
4)改善零部件的結構工藝性
零部件的結構工藝性包括鑄造工藝性、鍛造工藝性、沖壓工藝性、焊接工藝性、熱處理工藝性、切削加工工藝性和裝配工藝性等,深入研究結構工藝性,對新產品的設計,對簡化設計、縮短生產周期、提高勞動生產率、降低成本有重大的經濟意義。良好的結構工藝性也是實現設計目標、減少差錯、減少廢品率、提高產品質量的基本保證。
影響結構工藝性的因素很多,如生產規模、設備和工藝條件、原材料的供應等。當生產條件改變時,零部件結構工藝性是否良好的評價也會隨之變化。因此,結構工藝性既有原則性和規律性,又有一定的靈活性和相對性。設計時應根據不同的情況進行具體分析後確定。
改善結構工藝性的具體措施、原則和規范可參閱有關的設計手冊和資料。
(2)提高使用和維修的經濟性
使用和維修的經濟性就是考慮使用者的經濟效益,主要可從以下幾個方面加以考慮。
1)提高產品的效率
用戶總是希望購買的產品效率高,能源消耗低,省電、省煤、省油等。機械設備的效率主要取決於傳動系統和執行系統的效率。設計人員應在方案設計和結構設計時,充分考慮提高效率的措施。
對屬於生產資料的機械設備,提高其生產率,提高原材料的利用率,降低物耗等,也是提高其效率的重要途徑。
2)合理地確定經濟壽命
一般都希望產品有長的使用壽命,但在設計中單純追求長壽命是不恰當的。
系統正常運行壽命的延長必須以相應的維修為代價。使用壽命的延長,往往伴隨著系統性能的下降,效率降低,使用費用(包括運行、維修、保養、操作、材料及能源消耗等費用)增加,使用經濟性降低,因此在適當的時候應考慮設備更新。另外,由於科學技術的進步,不斷有一些技術更先進、性能價格比更高的新設備出現,加上企業生產規模的發展、產品品種的擴大或改變等,都是要求更新設備的原因。
設備從開始使用至其主要功能喪失而報廢所經歷的時間稱為功能壽命;設備從開始使用至因技術落後而被淘汰所經歷的時間稱為技術壽命。對設備進行適時的技術改造可延長其技術壽命,在延長其技術壽命的同時,再以良好的維修為保證,可延長其經濟壽命。在科技高速發展的時代,設備的技術壽命、經濟壽命常大大短於功能壽命。按成本最低原則,設備更新的最佳時間應由其經濟壽命確定。
3)提高維修保養的經濟性
維修能延長設備的使用壽命,是保持設備良好的技術狀況及正常運行的技術措施,但必須以付出一定的維修費為代價,以盡可能少的維修費用換取盡可能多的使用經濟效益,是機械設備進行維修的原則。
目前,在機械設備中應用比較多的是定期維修方式。這種維修方式因無法准確估計影響故障的因素及故障發生的時間,因而難免出現設備失修或維修次數過多的現象。有的零件未到維修期就已經失效,而有的零件雖未失效,但因已到維修期,而不得不提前更換。因此,定期維修方式的總維修費較高。但由於能夠盡量安排在非正常生產時間進行,從而使因停機停產造成的損失減少,而且便於安排維修前的准備工作,有利於縮短維修時間,保證維修質量。
隨著故障診斷技術的不斷進步,維修技術也得到了飛速發展。按需維修的方式就是採用了故障診斷技術。它不斷地對系統中的主要零部件進行特性值的測定,當發現某種故障徵兆時就進行維修或更換。這種維修方式既能提高系統有效的運行時間,充分發揮零部件的功能潛力。又能減少維修次數,尤其是盲目維修,因而其總的經濟效益較高。但因需配備十分可靠的監控和測試裝置,所以只在重要的和價值很高的系統中採用。
對於不太重要的或價值不太高的產品,有時可設計成免修產品。它在使用期內不必維修,功能壽命終止時即行報廢。
4、保證安全性
機械繫統的安全性包括機械繫統執行預期功能的安全性和人—機—環境系統的安全性。
(1)機械繫統執行預期功能的安全性
機械繫統執行預期功能的安全性是指機械運行時系統本身的安全性,如滿足必要的強度、剛度、穩定性、耐磨性、耐腐蝕性等要求。為此,應根據機械的工作載荷特性及機械本身的要求,按有關規范和標准進行設計和計算。為了避免機械繫統由於意外原因造成故障或失效,常需配置過載保護、安全互鎖等裝置。
(2)人—機—環境的安全性
在人—機—環境的關系中,包括三個要素,即人、機與環境。這三者之間形成了三種子關系,即人與機關系、機與環境關系以及人與環境的關系。從機械繫統設計的角度討論安全性問題就是要考察以下這兩個方面的內容:人—機安全與環境保護。
1)人—機安全
人—機安全首先指的是人員的勞動安全。改善勞動條件,防止環境污染,保護勞動者在生產活動中的安全和健康,是工業技術發展的重要法規,也是企業管理的基本原則之一。
為了保障操作人員的安全,應特別注意機械繫統運行時可能對人體造成傷害的危險區,並進行切實有效的保護。
人—機安全另一方面的內容是人對機器運行安全性的影響,即由於人的操作錯誤(或稱人為差錯)造成系統的功能失靈,甚至危及人的生命安全,這往往不被人們所認識,或不能引起人們的足夠重視。實踐表明,隨著科學技術的發展,人工操縱或控制的各類機器也日趨復雜,對操作人員的要求愈來愈高,如要有準確、熟練地分析、判斷、決策和對復雜情況迅速做出反應的能力。然而,人的能力是有限的,不可能隨著機器的發展而無限提高。如果先進的機器對人的操作要求過高,超出人的能力范圍,就容易發生操作錯誤,這不僅使系統性能得不到發揮,甚至使整個系統失靈或發生重大事故。如美國的AV—8A垂直起落飛機裝備部隊後,從1973年到1977年的五年中,發生16起事故,其中有11起是由飛行員的操作錯誤引起的,佔68%。因此,如何從總體設計上盡量減少系統的不安全因素,是確保「安全」性的一個非常重要的方面。
2)環境保護
環境保護的內容非常廣泛,如工業三廢(廢氣、廢水、廢渣)的治理,除塵,防毒,防暑降溫,採光,採暖與通風,放射保護,雜訊和振動的控制等。