Se você faz projetos mecânicos há vários anos ou mais de dez anos, leia este artigo com atenção, o resumo da experiência que deseja escrever já está aqui.
Projeto mecânico (projeto da máquina), de acordo com os requisitos de uso, concebe, analisa e calcula o princípio de funcionamento, estrutura, modo de movimento, modo de transmissão de força e energia, material, forma e tamanho de cada parte, método de lubrificação, etc. máquina e os converte em uma descrição específica é usada como base de fabricação para o processo de trabalho.
O projeto mecânico é uma parte importante da engenharia mecânica, o primeiro passo na produção mecânica e o fator mais importante que determina o desempenho mecânico.
O objetivo do projeto mecânico é projetar o melhor maquinário sob várias condições limitadas (como materiais, capacidades de processamento, conhecimento teórico e métodos de cálculo, etc.), ou seja, fazer projetos ideais.
O projeto ideal precisa considerar muitos requisitos de forma abrangente, geralmente incluindo: o melhor desempenho de trabalho, o menor custo de fabricação, o menor tamanho e peso, o uso mais confiável, o menor consumo e a menor poluição ambiental. Esses requisitos geralmente são contraditórios e sua importância relativa varia de acordo com o tipo e a aplicação do maquinário. A tarefa do projetista é avaliar a importância de acordo com a situação específica e fazer planos gerais para que o maquinário projetado tenha o melhor efeito técnico e econômico abrangente.
No passado, a otimização do design dependia principalmente do conhecimento, experiência e previsão do designer. Com o desenvolvimento de novas disciplinas, como a teoria básica da engenharia mecânica, engenharia de valor e análise de sistemas, o acúmulo de dados técnicos e econômicos para fabricação e uso e a popularização e aplicação de computadores, a otimização gradualmente abandona julgamentos subjetivos e se baseia em cálculos científicos. (Nota do Editor: Engenheiros "antigos" devem ficar atentos, caso não progridam serão eliminados)
O projeto de várias máquinas industriais, especialmente o projeto mecânico do todo e de todo o sistema, deve estar associado a várias tecnologias industriais relacionadas e é difícil formar uma disciplina independente. Portanto, surgiram subdisciplinas de projeto mecânico profissional, como projeto de máquinas agrícolas, projeto de máquinas de mineração, projeto de bombas, projeto de compressores, projeto de turbinas a vapor, projeto de motores de combustão interna e projeto de máquinas-ferramenta. (Nota do editor: O velho ditado diz que "entrelaçar é como uma montanha", mas agora é "ir junto como uma montanha". Também é um projeto mecânico. Você é um especialista neste campo. Se você mudar para outro campo , você pode ser um leigo)
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Classificação do projeto
O projeto mecânico pode ser dividido em três categorias: novo projeto, projeto herdado e projeto variante.
1. Novo design
Aplicar ciência e tecnologia maduras ou novas tecnologias comprovadamente viáveis por meio de experimentos para projetar novos tipos de maquinários nunca antes vistos.
2. Projeto de herança
De acordo com a experiência de uso e desenvolvimento tecnológico, o maquinário existente é projetado e atualizado para melhorar seu desempenho, reduzir seu custo de fabricação ou reduzir seu custo operacional.
3. Design variante
Para atender às novas necessidades, algumas modificações ou adições e exclusões são feitas no maquinário existente para desenvolver produtos variantes diferentes do tipo padrão.
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processo principal
1. Formular tarefas de design de acordo com as necessidades do cliente, necessidades do mercado e novos resultados de pesquisas científicas.
2. Projeto preliminar. Incluindo a determinação do princípio de funcionamento e forma estrutural básica da máquina, realização de projeto de movimento, projeto estrutural e desenho de um desenho geral preliminar e revisão preliminar.
3. Desenho técnico. Incluindo modificação do projeto (de acordo com o parecer da primeira revisão), desenho de todas as peças e novos desenhos gerais e a segunda revisão.
4. Projeto de desenho de trabalho. Incluindo a modificação final (de acordo com as opiniões da segunda revisão), desenho de todos os desenhos de trabalho (como desenhos de peças, desenhos de montagem de componentes e desenhos de montagem geral, etc.) e formulação de todos os documentos técnicos (como lista de peças, lista peças de desgaste, instruções de uso, etc.).
5. Finalize o projeto. Máquinas para produção em lote ou em massa. Para projeto mecânico com tarefas de projeto relativamente simples (como novo projeto de maquinário simples, projeto de herança ou projeto variante de maquinário geral, etc.), o procedimento de projeto preliminar pode ser omitido.
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fase de desenho
A qualidade de uma máquina depende basicamente da qualidade do projeto. O papel desempenhado pelo processo de fabricação na qualidade da máquina é essencialmente atingir a qualidade especificada no momento do projeto. Portanto, o estágio de projeto da máquina é a chave para determinar se a máquina é boa ou ruim.
O processo de design discutido refere-se apenas ao processo de design técnico em sentido estrito. É um processo de trabalho criativo, mas também um trabalho que aproveita ao máximo a experiência de sucesso existente. Somente combinando bem herança e inovação podemos projetar máquinas de alta qualidade. Como uma máquina completa, é um sistema complexo. Para melhorar a qualidade do design, deve haver um procedimento de design científico. Embora seja impossível listar um programa exclusivo que seja eficaz em todas as situações, com base na experiência de longo prazo das pessoas em projetar máquinas, o programa de design de uma máquina pode ser basicamente o mostrado na tabela.
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Cada etapa é brevemente descrita a seguir.
(1) Planejamento
No estágio de planejamento, investigação, pesquisa e análise adequadas devem ser feitas sobre a demanda da máquina projetada (Nota do editor: como estudar cuidadosamente a demanda do cliente e fornecer informações relevantes, comunicar-se repetidamente com o cliente para esclarecer suas ideias e intenções, etc.), através da Análise, para esclarecer melhor as funções que a máquina deve ter, e apresentar as restrições determinadas pelo ambiente, economia, processamento e limite de tempo para futuras tomadas de decisão. Com base nisso, escreva claramente os requisitos e detalhes gerais da tarefa de design e, finalmente, forme um livro de tarefas de design como um resumo desta etapa.
O livro de tarefas de projeto geralmente deve incluir: a função da máquina, a estimativa de economia e proteção ambiental, a estimativa aproximada dos requisitos de fabricação, os requisitos básicos de uso e o limite de tempo esperado para concluir a tarefa de projeto, etc. , geralmente apenas uma faixa razoável pode ser fornecida para esses requisitos e condições, em vez de valores exatos. Por exemplo, pode ser determinado pelos requisitos que devem ser atendidos, os requisitos mínimos e os requisitos que se espera que sejam alcançados.
(2) Projeto do esquema
De acordo com diferentes princípios de trabalho, uma variedade de esquemas específicos para agências implementadoras podem ser elaborados. Por exemplo, em termos de corte de rosca, a peça de trabalho só pode ser girada e a ferramenta pode ser movida linearmente para cortar a rosca (como cortar a rosca em um torno comum), ou a peça de trabalho pode ser mantida parada enquanto a ferramenta gira e move-se para cortar a rosca (como processar roscas com matrizes). Ou seja, mesmo para um mesmo princípio de funcionamento, podem existir várias soluções estruturais diferentes.
O esquema da parte do motor principal (nota do editor: parte do poder) também pode ter muitas opções. Devido à universalidade do fornecimento de energia e ao desenvolvimento da tecnologia de acionamento elétrico, pode-se dizer que a grande maioria das máquinas estacionárias agora prefere o motor elétrico como motor principal. Motores primários térmicos são usados principalmente em aeronaves de transporte, máquinas de construção ou máquinas agrícolas. Mesmo que o motor seja usado como motor principal, também existem opções para CA e CC, alta velocidade e baixa velocidade, etc.
O esquema da parte de transmissão é mais complexo e diversificado. Para a mesma tarefa de transmissão, ela pode ser completada por uma variedade de mecanismos e combinações de diferentes mecanismos. Portanto, se IV é usado para representar o número de soluções possíveis da parte motriz, e N2 e N3 representam os números possíveis de soluções da parte de transmissão e da parte de execução, respectivamente, então o número de soluções possíveis IV da máquina como um todo é Ni×N2×N3. (Nota do editor: soluções eficazes são apenas funcionalmente viáveis e, em seguida, selecionadas de perspectivas técnicas e econômicas)
O acima é discutido apenas em termos das três partes principais que compõem a máquina. Às vezes é necessário considerar a configuração de sistemas auxiliares.
Entre tantas soluções, apenas algumas são tecnicamente viáveis. Esses vários esquemas viáveis devem ser avaliados de forma abrangente sob os aspectos de tecnologia, economia e proteção ambiental. Existem muitos métodos de avaliação, e a avaliação econômica é tomada como exemplo para ilustrar brevemente.
Ao avaliar em termos de economia, é necessário considerar não apenas a economia de projeto e fabricação, mas também a economia de uso. Se o esquema estrutural da máquina for mais complicado, seu custo de projeto e fabricação será relativamente aumentado, mas suas funções serão mais completas e sua produtividade será maior, portanto, a economia de uso também será melhor. Por outro lado, para uma máquina com estrutura relativamente simples e funções insuficientes, embora os custos de projeto e fabricação sejam baixos, o custo operacional aumentará. Ao avaliar a economia de projeto e fabricação de esquemas estruturais, ela também pode ser expressa pelo custo da eficácia da unidade. Por exemplo, o custo por unidade de potência de saída, o custo de um único produto, etc.
Ao avaliar a máquina, é necessário analisar a confiabilidade da máquina e tomar a confiabilidade como um índice de avaliação. Do ponto de vista da confiabilidade, muitas vezes não é sensato perseguir cegamente estruturas complexas. De um modo geral, quanto mais complexo o sistema, menor a confiabilidade do sistema. Para melhorar a confiabilidade do sistema complexo, é necessário aumentar o sistema de backup paralelo, o que inevitavelmente aumentará o custo da máquina.
A proteção ambiental também é um aspecto importante que deve ser cuidadosamente considerado no projeto. Soluções técnicas que tenham efeitos adversos no meio ambiente devem ser analisadas detalhadamente e soluções tecnicamente maduras devem ser propostas.
Por meio da avaliação do programa, a decisão final é tomada para determinar um diagrama esquemático ou um diagrama esquemático do movimento do mecanismo para a próxima etapa do projeto técnico.
Na fase de concepção do esquema, a relação entre referência e inovação deve ser devidamente tratada. Os precedentes bem-sucedidos de máquinas semelhantes devem ser usados para referência, e os elos fracos e peças originais que não atendem aos requisitos das tarefas existentes devem ser melhorados ou alterados fundamentalmente. É necessário inovar ativamente e se opor ao conservadorismo e à cópia do design original, e também se opor às duas tendências erradas de buscar cegamente a inovação e descartar a experiência original razoável. (Nota do editor: a chave para aprender é descobrir as deficiências do cálculo original)
(3) Projeto técnico
O objetivo da fase de projeto técnico é produzir um esboço de montagem geral e um esboço de montagem de componente. Determine a forma e o tamanho básico de cada componente e suas peças por meio do desenho do esboço, incluindo a conexão entre as peças, a forma e o tamanho básico das peças e componentes. Finalmente, desenhe os desenhos de trabalho, desenhos de montagem de componentes e desenhos de montagem geral das peças.
Para determinar o tamanho básico das partes principais, o seguinte trabalho deve ser feito:
(1) Projeto cinemático da máquina.
De acordo com o esquema estrutural determinado, determine os parâmetros da parte móvel original (potência, velocidade de rotação, velocidade linear, etc.). Em seguida, faça cálculos cinemáticos para determinar os parâmetros de movimento (velocidade, velocidade, aceleração, etc.) de cada componente móvel.
(2) Cálculo dinâmico da máquina.
Combinados com a estrutura e os parâmetros de movimento de cada parte, a magnitude e as características da carga em cada parte principal são calculadas. A carga obtida neste momento é apenas a carga nominal (ou nominal) atuante na peça, pois a peça não foi projetada.
(3) O projeto de capacidade de trabalho das peças.
O projeto preliminar de peças e componentes pode ser feito se o tamanho e as características da carga nominal nas partes principais forem conhecidas. Os critérios de capacidade de trabalho nos quais o projeto se baseia devem ser razoavelmente elaborados com referência às condições gerais de falha, características de trabalho e condições ambientais de peças e componentes. Geralmente, existem critérios como resistência, rigidez, estabilidade de vibração e vida útil. Por cálculo ou analogia, as dimensões básicas de peças e componentes podem ser determinadas.
(4) Projeto de esboços de montagem de componentes e esboços de montagem geral.
De acordo com as dimensões básicas das principais peças e componentes que foram determinados, o esboço de montagem do componente e o esboço de montagem geral são projetados. O contorno e as dimensões de todas as peças precisam ser projetadas estruturalmente no esboço. Nesta etapa, é necessário coordenar bem a estrutura e o tamanho de cada peça e considerar totalmente a capacidade de fabricação estrutural das peças e componentes projetados, para que todas as peças tenham a configuração mais razoável.
(5) Verificação das peças principais.
Para algumas peças, na etapa (3) acima, devido à estrutura específica indecisa, é difícil realizar o cálculo detalhado da capacidade de trabalho, portanto, apenas o cálculo preliminar e o projeto podem ser feitos. Depois que o rascunho da montagem do componente e o rascunho da montagem geral são desenhados, a estrutura e o tamanho de todas as peças são conhecidos, e a relação entre as peças adjacentes também é conhecida. Somente neste momento a carga que atua na peça pode ser determinada com mais precisão e vários fatores detalhados que afetam a capacidade de trabalho da peça podem ser determinados. Somente sob esta condição, é possível e necessário realizar cálculos de verificação precisos para algumas peças importantes ou peças com formas complexas e condições de tensão. De acordo com os resultados da verificação, a estrutura e o tamanho das peças são repetidamente modificados até serem satisfeitos.
Em cada etapa do projeto técnico, a tecnologia de projeto de otimização desenvolvida nos últimos 30 a 40 anos tem mostrado cada vez mais sua capacidade de otimizar a seleção de parâmetros estruturais. Alguns novos métodos de cálculo numérico, como o método de elementos finitos, podem obter excelentes resultados aproximados de cálculo quantitativo para problemas que antes eram difíceis de calcular quantitativamente. Para um pequeno número de peças muito importantes, complexas e caras, o método de teste do modelo deve ser usado para projetar quando necessário, ou seja, o modelo é fabricado de acordo com os desenhos preliminares do projeto, e as partes estruturais fracas ou seções redundantes são encontradas através de testes. Tamanho, segundo o qual fortalecer ou reduzir para modificar o design original e, finalmente, atingir o nível de perfeição. A teoria da confiabilidade mecânica é utilizada na fase de projeto técnico. Do ponto de vista da confiabilidade, ele pode avaliar se as peças projetadas e as estruturas dos componentes e seus parâmetros atendem aos requisitos de confiabilidade e apresentar sugestões para melhorar o projeto, melhorando assim ainda mais a qualidade do projeto da máquina. . Os novos métodos e conceitos de projeto mencionados acima devem ser aplicados e promovidos no projeto, para que possam ser desenvolvidos de acordo.
Após a conclusão do projeto do esboço, o desenho de trabalho da peça pode ser projetado de acordo com o tamanho básico da peça que foi determinado no esboço. Neste ponto, ainda há um grande número de detalhes estruturais das peças a serem refinados e determinados. Ao projetar desenhos de trabalho, é necessário considerar totalmente o processo de processamento e montagem das peças, os requisitos de inspeção e os métodos de implementação das peças durante e após o processamento. Se alguns arranjos detalhados tiverem um impacto digno na capacidade de trabalho das peças, é necessário voltar para verificar novamente a capacidade de trabalho. Finalmente, desenhe os desenhos de trabalho de todas as peças, exceto as peças padrão.
Redesenhe o desenho de montagem do componente e o desenho de montagem geral de acordo com a estrutura e o tamanho do desenho de trabalho da peça finalizada. Por meio deste trabalho, podem ser verificados erros dimensionais e estruturais que possam estar ocultos no desenho da obra da peça. As pessoas chamam esse trabalho coloquialmente de montagem no papel. (Nota do editor: Agora, usando o design de software 3D, é muito conveniente modificar, portanto, as etapas do design técnico podem ser cruzadas, mas é indispensável. Claro, algumas verificações podem usar as próprias funções do software.)
(4) Compilação de documentos técnicos
Existem muitos tipos de documentos técnicos, e os comumente usados incluem projeto de máquina e instruções de cálculo, instruções de operação e lista de peças padrão (BOM).
Ao compilar a especificação de cálculo do projeto, ela deve incluir todo o conteúdo conclusivo da seleção do esquema e projeto técnico.
Ao compilar o manual de instruções da máquina para os usuários, a gama de parâmetros de desempenho, métodos de operação, manutenção diária e métodos simples de reparo, catálogo de peças de reposição, etc. da máquina devem ser apresentados aos usuários.
Outros documentos técnicos, como o certificado de inspeção, a lista de peças compradas e as condições de aceitação, etc., devem ser preparados separadamente conforme necessário.
(5) Aplicação de computador em projeto mecânico
Com o desenvolvimento da tecnologia de computadores, os computadores têm sido amplamente utilizados no projeto mecânico, e muitos softwares de projeto e análise de alta eficiência surgiram. Esses softwares podem ser usados para comparar vários esquemas no estágio de projeto e podem analisar com precisão a resistência estrutural, rigidez e características dinâmicas de diferentes esquemas, incluindo esquemas grandes e complexos. Ao mesmo tempo, também é possível construir um protótipo virtual no computador e usar a simulação do protótipo virtual para verificar o projeto, de modo a avaliar completamente a viabilidade do projeto na etapa de projeto. Pode-se dizer que a promoção e uso da tecnologia de computador no projeto mecânico tem e está mudando o processo de projeto mecânico, e suas vantagens na melhoria da qualidade e eficiência do projeto são difíceis de prever.
O acima apresenta brevemente o procedimento de projeto da máquina. De um modo geral, no processo de fabricação da máquina, é possível modificar o projeto por motivos de processo a qualquer momento. Se for necessária modificação, certos procedimentos de aprovação devem ser seguidos (Nota do Editor: Mudança de Engenharia, Mudança de Engenharia
ge, CE). Depois que a máquina sai da fábrica, as investigações de acompanhamento devem ser realizadas de forma planejada; além disso, os usuários também relatarão problemas ao departamento de fabricação ou design durante o uso. Com base nessas informações, o departamento de design pode modificar ou até remodelar o projeto original após análise. Essas tarefas, embora amplamente parte do processo de design, são outro nível de problema. Como designer, deve-se ter um forte senso de responsabilidade social, estender a visão de trabalho a todo o processo de fabricação, uso e até mesmo sucateamento, e melhorar o design repetidamente, de modo a melhorar continuamente a qualidade da máquina e melhor atender as necessidades da produção e da vida.
descrição do palco
(1) Etapa de planejamento
Depois que as tarefas do projeto são emitidas, o estágio de planejamento é apenas um estágio preparatório. Neste ponto, há apenas uma vaga ideia da máquina a ser projetada.
(2) Estágio de projeto do esquema
Esta etapa desempenha um papel fundamental no sucesso ou fracasso do projeto. Nesta fase, também demonstra plenamente as características de múltiplas soluções (esquemas) no trabalho de design.
A análise de função da máquina é realizar uma análise abrangente dos requisitos, requisitos mínimos e requisitos esperados das funções da máquina propostas no livro de tarefas de design, ou seja, se essas funções podem ser realizadas, se existem contradições entre várias funções, e se eles podem ser substituídos uns pelos outros. Finalmente, os parâmetros funcionais são determinados como base para o projeto posterior. Nesta etapa, devem ser devidamente tratados possíveis conflitos entre necessidades e possibilidades, ideais e realidade, objetivos de desenvolvimento e objetivos atuais.
Após a determinação dos parâmetros funcionais, podem-se propor possíveis soluções, ou seja, propor possíveis soluções. Ao procurar uma solução, ela pode ser discutida separadamente de acordo com a parte motriz, parte da transmissão e parte da execução. É mais comum começar a discussão com a parte operacional primeiro.
Ao discutir a parte de execução da máquina, trata-se primeiro da escolha do princípio de funcionamento (nota do editor: ou seja, o método de implementação). Por exemplo, ao projetar uma máquina para fabricar parafusos, seu princípio de funcionamento pode ser o método de torneamento de roscas com uma ferramenta de torneamento em uma peça cilíndrica ou o método de laminação de roscas com uma matriz de laminação em uma peça cilíndrica. Isso apresenta dois princípios operacionais diferentes. Os princípios de funcionamento são diferentes e, claro, as máquinas projetadas serão fundamentalmente diferentes. Em particular, deve-se enfatizar que novos princípios de trabalho devem ser continuamente pesquisados e desenvolvidos. Esta é uma maneira importante de projetar o desenvolvimento da tecnologia.
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etapas de design
Antes do início do projeto, as tarefas de projeto são formuladas.
Quando a tarefa de projeto é mais complicada, o projeto de três estágios é geralmente adotado, ou seja, projeto preliminar, projeto técnico e projeto de desenho de trabalho; quando a tarefa é relativamente simples, como o novo design de maquinário simples, o design de herança ou o design variante de maquinário geral, o design será projetado com a profundidade do design técnico no início e o design do desenho de trabalho será feito após revisão, modificação e aprovação, que se torna um projeto de duas etapas.
No estágio de projeto preliminar do projeto de três estágios, as principais etapas do projeto são: determinação do princípio de funcionamento e tipo estrutural básico, projeto de movimento, projeto de peças e componentes principais, desenho de um desenho geral preliminar e revisão do projeto preliminar.
Na etapa de projeto técnico, as principais etapas são: modificar o projeto de acordo com os pareceres da revisão, projetar todas as peças e componentes, desenhar um novo desenho geral e revisar o projeto técnico.
Na fase de projeto de desenho de trabalho, modifique o projeto de acordo com as opiniões de revisão, desenhe todos os desenhos de trabalho e formule todos os documentos técnicos. Para produtos em lote ou produzidos em massa, também é necessário um projeto finalizado.
Em cada etapa do projeto, é possível descobrir que algumas decisões nas etapas anteriores não são razoáveis, o que requer voltar à etapa anterior, revisar as decisões não razoáveis e refazer o trabalho de projeto subsequente.
(1) Formular tarefas de design
Este é o trabalho preliminar do projeto. As tarefas de design são baseadas em pedidos de usuários, necessidades de mercado e novos resultados de pesquisas científicas. O departamento de design usa várias tecnologias e inteligência de mercado, elabora planos possíveis, compara seus prós e contras, discute com o departamento de negócios e usuários e formula metas de tarefa de design razoáveis. Isso é especialmente importante para novos projetos. Erros nos objetivos da missão resultarão em graves perdas econômicas e até mesmo em fracasso total.
(2) Determine o princípio de funcionamento e o tipo de estrutura básica
Se a tarefa de projeto não estiver claramente definida, o primeiro passo no projeto é determinar o plano geral, ou seja, determinar o princípio de funcionamento a ser aplicado e o tipo estrutural correspondente.
Por exemplo, para projetar um motor a diesel marítimo de alta potência, primeiro é necessário determinar se deve ser usado um motor a diesel de dois tempos, ação dupla, cruzeta, baixa velocidade ou um motor a quatro tempos, ação simples, médio. -velocidade do motor diesel.
Outro exemplo é o maquinário de britagem projetado para britagem grosseira de rochas. Primeiro, deve-se determinar se deve ser usado um britador de mandíbula ou giratório com extrusão e dobra como ação principal de britagem, ou um britador de impacto de rotor único ou duplo com impacto como ação principal.
(3) Design de movimento
Depois que o plano geral do projeto é determinado, é necessário usar o conhecimento do mecanismo para selecionar o mecanismo apropriado para obter o plano de movimento necessário. O triturador de mandíbulas acima mencionado depende do balanço de sua mandíbula móvel para esmagar a rocha que entra na cavidade de britagem apertando, dobrando e dividindo, enquanto o balanço da mandíbula móvel pode ser um simples balanço de um mecanismo de alternância dupla ou um balanço complexo de um único mecanismo de alternância. Em novos projetos, pode ser necessário sintetizar um novo mecanismo para obter o esquema de movimento necessário, o que geralmente é uma tarefa difícil. Portanto, os projetistas geralmente tentam aplicar os esquemas de movimento propostos por mecanismos existentes e maduros.
(4) Projeto estrutural e desenho geral preliminar
Após o projeto de movimento, o projetista inicia o projeto estrutural, calcula a força, resistência, forma, tamanho e peso das principais partes da máquina e desenha esboços das principais peças e componentes. Neste momento, se for constatado que a estrutura originalmente selecionada não é viável, a estrutura deve ser ajustada ou modificada. Deve-se levar em consideração também a possibilidade de superaquecimento, desgaste excessivo ou vibração.
Nesta etapa, o projetista encontrará contradições na forma, tamanho, proporção etc. de cada peça desenhando um esboço. Fortalecer ou melhorar um aspecto pode enfraquecer ou piorar outro. Neste momento, é necessário pesar a importância e coordenar para alcançar o melhor efeito abrangente. (Nota do editor: a essência do design é o processo de pesar escolhas constantemente). Após o esboço ter sido revisado repetidamente e considerado inicialmente satisfatório, o desenho geral preliminar e o custo estimado (estimativa de custo) podem ser desenhados. O desenho geral preliminar é desenhado estritamente em escala, e vistas e seções suficientes são selecionadas.
(5) Revisão preliminar
Após a elaboração do desenho geral preliminar, é necessário convidar pessoal experiente de projeto, fabricação e usuário deste tipo de maquinário, bem como representantes do usuário ou unidade de projeto encarregada para realizar uma revisão preliminar. Se os resultados da revisão indicarem que o projeto não é aplicável (como muito peso e volume, custo muito alto, dúvidas sobre a confiabilidade da estrutura, etc.), o projeto de movimento deve ser redesenhado ou mesmo substituído por outro princípios de funcionamento e tipos estruturais básicos. Na maioria dos casos, algumas melhorias no design são feitas.
(6) Projeto técnico
De acordo com os comentários preliminares da revisão, o projeto é modificado e todas as peças e desenhos de montagem são desenhados. Realize análises precisas de tensão nas peças e componentes principais, corrija a forma, tamanho e outros detalhes das peças de acordo com os resultados da análise e especifique o material e o tratamento térmico. Determine a precisão de usinagem de peças e as condições de montagem de componentes e montagens finais. Projeto completo de lubrificação, projeto elétrico (acionamento e controle). O desenho geral é redesenhado e algumas máquinas importantes e produzidas em massa às vezes precisam fazer modelos. Envie o projeto técnico completo para uma segunda revisão.
(7) Desenhe o diagrama de trabalho
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Depois que a modificação final é feita de acordo com as opiniões da segunda revisão, desenhos formais de peças, desenhos de montagem de componentes e desenhos de montagem geral podem ser elaborados, e documentos técnicos como lista de peças, lista de peças vulneráveis e guia do usuário podem ser preparados. O responsável pelo projeto deve atentar para a coordenação das dimensões entre as peças, verificando o ajuste de tolerância entre as peças do acoplamento e revisando a resistência e rigidez de algumas peças.
Depois que o desenho da peça é concluído, a verificação do desenho é iniciada, o que é um trabalho muito importante. Desenhos cuidadosamente revisados podem garantir uma montagem suave após o processamento. O método de revisão mais confiável é redesenhar um desenho de montagem geral com base no desenho das peças desenhadas (nota do editor: desenhe as peças projetadas no computador de acordo com o método de conexão de montagem para desenhar a montagem geral novamente) e todas as contradições serão exibidas.
Duas tarefas precisam ser realizadas durante o desenho da peça: uma é a revisão técnica para facilitar o processamento das peças e reduzir o custo de fabricação; a outra é a revisão padrão para fazer com que os elementos estruturais, dimensões, ajuste de tolerância, condições técnicas de tratamento térmico, padrões e partes gerais das peças atendam aos requisitos do padrão.
(8) Produção experimental e design finalizado
Para a produção de peças únicas ou pequenos lotes de máquinas, os desenhos de projeto concluídos nas etapas acima podem ser colocados em produção formal. Para máquinas produzidas em lotes ou em grandes quantidades, os protótipos devem ser produzidos em teste antes da produção formal, e devem ser realizados testes e avaliações funcionais. Após a aprovação, a produção experimental em lote será realizada de acordo com o processo de produção em massa. Os problemas que surgem durante a produção experimental em lote podem exigir modificações correspondentes no projeto antes que ele se torne um projeto finalizado que possa ser usado na produção formal.
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Restrições (critérios de projeto)
O projeto de peças mecânicas tem muitas restrições e os critérios de projeto são as restrições que o projeto deve atender.
(1) Critérios de desempenho técnico
O desempenho técnico inclui todo o desempenho, incluindo função do produto, fabricação e condições operacionais, e refere-se tanto ao desempenho estático quanto ao desempenho dinâmico. Por exemplo, potência, eficiência, vida útil, resistência, rigidez, resistência ao atrito, desempenho ao desgaste, estabilidade à vibração e características térmicas que o produto pode transmitir.
O critério de desempenho técnico significa que o desempenho técnico relevante deve atender aos requisitos especificados. Por exemplo, a vibração gerará carga dinâmica adicional e estresse variável, especialmente quando sua frequência estiver próxima da frequência natural do sistema mecânico ou das peças, ocorrerá ressonância e a amplitude aumentará acentuadamente, o que pode levar a danos rápidos às peças ou mesmo todo o sistema. O critério de estabilidade de vibração é limitar os parâmetros de vibração relevantes do sistema mecânico ou partes, como frequência natural, amplitude, ruído, etc., dentro da faixa permitida especificada. Outro exemplo é o calor gerado durante o funcionamento da máquina, que pode causar estresse térmico, desgaste térmico e até danos térmicos. O critério das características térmicas é limitar vários parâmetros térmicos relacionados (como tensão térmica, deformação térmica, aumento de temperatura, etc.) dentro da faixa especificada.
(2) Critérios de padronização
Os principais padrões relacionados ao projeto de produtos mecânicos são aproximadamente os seguintes:
Padronização do conceito: termos, símbolos, unidades de medida, etc. envolvidos no processo de projeto devem atender aos padrões;
Padronização da forma física: A forma estrutural, tamanho, desempenho, etc. de peças, matérias-primas, equipamentos e fontes de energia devem ser selecionados de acordo com regulamentos uniformes.
Padronização do método: métodos de operação, métodos de medição, métodos de teste, etc. devem ser implementados de acordo com os regulamentos correspondentes.
O critério de padronização significa que todos os comportamentos em todo o processo de design devem atender aos requisitos de padronização mencionados acima. Os padrões publicados relacionados ao projeto de peças mecânicas podem ser divididos em três níveis: padrões nacionais, padrões industriais e padrões empresariais em termos de escopo de aplicação. Em termos de uso obrigatório, pode ser dividido em obrigatório e recomendado.
(3) Critérios de confiabilidade
Confiabilidade: A probabilidade de que um produto ou componente possa completar a função especificada dentro da vida esperada sob condições de uso especificadas. O critério de confiabilidade significa que o produto, componente ou peça projetada deve atender aos requisitos de confiabilidade especificados.
(4) Diretrizes de segurança
A segurança da máquina inclui:
Segurança das peças: refere-se ao fato de que as peças não ocorrem como fratura, deformação excessiva, desgaste excessivo e perda de estabilidade sob a carga externa especificada e dentro do tempo especificado.
A segurança de toda a máquina: refere-se ao requisito de que a máquina garanta que não haverá falhas nas condições especificadas e que as funções gerais podem ser executadas normalmente.
Segurança do trabalho: refere-se à proteção dos operadores, garantindo a segurança pessoal e a saúde física e mental, etc.
Segurança ambiental: refere-se à não poluição e danos ao meio ambiente e às pessoas ao redor da máquina.
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metodologia de design
O objetivo da metodologia de design é elevar o design thinking a um processo racional, para que o design possa ser realizado de acordo com uma certa lógica, para que mais designers possam fazer bons designs. Geralmente inclui o seguinte conteúdo:
(1) Divida os estágios do projeto em passos muito precisos, tornando cada estágio uma atividade de pensamento com regras a seguir e evidências a seguir.
(2) Armazene projetos bem-sucedidos ou bons e estabeleça um banco de dados de projetos para referência ou adoção em projetos futuros.
(3) Introduzir o conceito e o método de engenharia de valor no trabalho de design e equilibrar a função e o custo da contradição no design para obter um bom efeito de uso.
(4) Use o conhecimento de disciplinas emergentes, como tribologia, vibração, mecânica da fratura, método de elementos finitos, projeto de confiabilidade, projeto de otimização, engenharia de sistemas e ergonomia no projeto para melhorar a natureza científica do projeto e reduzir a cegueira.
(5) Expandir o escopo do trabalho de design, estendendo-se à previsão de mercado e retrocedendo ao serviço pós-venda.
(6) Use o projeto auxiliado por computador para reduzir o trabalho de projeto, melhorar a velocidade e a qualidade do projeto.
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panorama
No futuro, o design mecânico permeará setores como fabricação de semicondutores, bioengenharia, nanotecnologia e robótica. Ao fazer contribuições para o desenvolvimento social, continuará a se aprimorar e inovar ainda mais sua teoria.
(1) Para realizar ainda mais a sistematização
Ou seja, partindo do ponto de vista do sistema, o produto mecânico é considerado como um sistema ou um todo, contando com a tecnologia de computador para realizar a coordenação entre homem, máquina e ambiente. Especificamente, ele decompõe o sistema total em vários subsistemas, adota várias teorias e métodos de design modernos e busca a otimização do sistema como meta para coordenar o design e a correspondência de cada subsistema.
(2) Aprofundar o design inteligente
Com o avanço e o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, cada vez mais fatores de inteligência devem ser considerados no design. Uma grande quantidade de conteúdo de design pode ser descrita estabelecendo modelos para descrever o comportamento de várias condições de trabalho de produtos mecânicos, e resolver os modelos pode prever o desempenho do produto, a racionalidade e otimização do design. Por exemplo, sistemas inteligentes de tomada de decisão para várias avaliações de desempenho de veículos, sistemas especialistas em design de caixas de câmbio e sistemas de diagnóstico de falhas foram aplicados no desenvolvimento e design de novos veículos.
(3) Preste mais atenção ao pensamento verde
A tecnologia de design verde é uma tecnologia para projetar produtos em seu ciclo de vida de acordo com os requisitos de proteção ambiental, maior utilização de recursos e menor consumo de energia. Os designers são obrigados a considerar os atributos ambientais e os atributos básicos dos produtos de todo o ciclo e sempre basear seus projetos na saúde física e mental das pessoas e na proteção ambiental. Ao mesmo tempo, os produtos projetados devem ser recicláveis e causar danos mínimos ao meio ambiente.
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método de design moderno
1. Profissional e moderno
O software de computador desenvolvido em conjunto por projetistas mecânicos e profissionais de informática pode refletir e descrever vários mecanismos de dano, falha e destruição de produtos mecânicos sob condições reais de trabalho. Ele pode analisar e calcular quantitativamente o comportamento dinâmico de peças mecânicas e máquinas e formar um programa de design fixo. Este é um método de projeto profissional moderno, como análise e projeto de vibração, projeto de tribologia, projeto de transferência de calor termodinâmico, resistência, projeto de rigidez, análise de campo de temperatura, etc. Esses softwares são todos desenvolvidos com base em métodos de projeto tradicionais e usando tecnologia de computador . Por exemplo: usar o software Pro/M para analisar as características dinâmicas de dispositivos mecânicos e usar o software ANSYS para analisar o estresse são bons exemplos a esse respeito, estabelecendo as bases para julgar com precisão a confiabilidade do dispositivo e selecionar os parâmetros do projeto.
2. Universal Moderno
A fim de atender aos altos requisitos de desempenho de produtos mecânicos, a tecnologia de computador é amplamente utilizada em projetos mecânicos para projetos auxiliados e análise de sistemas, que é um método de projeto moderno comum. Métodos comuns incluem otimização, elementos finitos, confiabilidade, simulação, sistemas especialistas e CAD. Esses métodos não são apenas para a pesquisa de produtos mecânicos, mas também possuem suas próprias teorias e métodos científicos.
1) Projeto otimizado
O projeto de otimização mecânica é o transplante e a aplicação da tecnologia de otimização no campo do projeto mecânico. Sua ideia básica é baseada na teoria do projeto mecânico.
