Wie viel wissen Sie über mechanisches Design?
Mechanisches Design ist ein Zweig des Ingenieurwesens, der verschiedene Prinzipien und Techniken verwendet, um mechanische Systeme und Komponenten zu entwerfen, zu analysieren und zu optimieren. Zum mechanischen Design gehört das Verständnis des beabsichtigten Zwecks einer Komponente oder eines Systems, die Auswahl geeigneter Materialien, die Berücksichtigung verschiedener Faktoren wie Spannungen, Belastungen und Kräfte sowie die Gewährleistung einer zuverlässigen und effizienten Funktion.
Das mechanische Design umfasst Maschinendesign, Strukturdesign, Mechanismusdesign und Produktdesign. Produktdesign befasst sich mit der Gestaltung physischer Produkte wie Konsumgüter, Industrieanlagen und anderen materiellen Gütern. Beim Maschinendesign hingegen liegt der Schwerpunkt auf der Herstellung von Maschinen wie Motoren, Turbinen und Fertigungsanlagen. Beim Mechanismusdesign geht es um den Entwurf von Mechanismen, die Eingaben in gewünschte Ausgaben umwandeln. Der Strukturentwurf ist der letzte Schritt. Dabei geht es um die Analyse und Gestaltung von Bauwerken wie Brücken, Gebäuden und Rahmen hinsichtlich ihrer Festigkeit, Stabilität, Sicherheit und Haltbarkeit.
Wie sieht der konkrete Designprozess aus?
Der Designprozess umfasst in der Regel verschiedene Schritte, wie z. B. die Identifizierung eines Problems, Recherche und Analyse, Ideengenerierung und detailliertes Design und Prototyping sowie Tests und Ausarbeitung. In diesen Phasen setzen Ingenieure verschiedene Techniken und Werkzeuge wie CAD-Software (Computer Aided Design), Finite-Elemente-Analyse (FEA) und Simulation ein, um den Entwurf zu überprüfen und zu verbessern.
Welche Faktoren müssen Designer berücksichtigen?
Mechanisches Design umfasst in der Regel Elemente wie Herstellbarkeit, Ergonomie, Kosteneffizienz und Nachhaltigkeit. Ingenieure versuchen, Modelle zu entwickeln, die nicht nur praktisch und effizient sind, sondern sie müssen auch die Anforderungen des Benutzers, die Umweltauswirkungen und die wirtschaftlichen Einschränkungen berücksichtigen.
Es ist wichtig zu bedenken, dass der Bereich des mechanischen Designs ein umfangreiches und sich ständig weiterentwickelndes Feld ist, in dem ständig neue Materialien, Technologien und Methoden weiterentwickelt werden. Daher müssen Maschinenbaukonstrukteure ihre Fähigkeiten und Kenntnisse ständig auffrischen, um an der Spitze des technologischen Fortschritts zu bleiben.
Im Folgenden sind die Wissenspunkte zum mechanischen Design aufgeführt, die vom Ingenieurteam von Anebon gesammelt und organisiert wurden, um sie mit Kollegen zu teilen.
1. Die Ursachen für den Ausfall mechanischer Komponenten sind: allgemeiner Bruch oder übermäßige Restverformung, OberflächenschädenPräzisionsdrehteile(Korrosionsverschleiß, Reibungsermüdung und Verschleiß) Ausfall aufgrund der Auswirkungen normaler Arbeitsbedingungen.
2. Konstruktionskomponenten müssen Folgendes erfüllen: Anforderungen zur Vermeidung von Ausfällen innerhalb des vorgegebenen Zeitrahmens (Festigkeit bzw. Steifigkeit, Zeit) sowie Anforderungen an strukturelle Prozesse, wirtschaftliche Anforderungen, Anforderungen an geringe Qualität und Anforderungen an die Zuverlässigkeit.
3. Zu den Designkriterien für Teile gehören Festigkeitskriterien, Steifigkeitskriterien, Lebensdauerkriterien, Kriterien für Vibrationsstabilität und Zuverlässigkeitsstandards.
4. Teilentwurfsmethoden: theoretischer Entwurf, empirischer Entwurf, Modelltestentwurf.
5. Für mechanische Komponenten werden üblicherweise folgende Materialien verwendet: Zu den Materialien für mechanische Teile gehören Keramikmaterialien, Polymermaterialien und Verbundmaterialien.
6. Die Stärke derbearbeitete Teilewird in statische Spannungsfestigkeit sowie variable Spannungsfestigkeit eingeteilt.
7. Das Spannungsverhältnis r = -1 ist eine asymmetrische zyklische Belastung. das Verhältnis r = 0 weist auf eine verlängerte zyklische Beanspruchung hin.
8. Es wird angenommen, dass das BC-Stadium als Belastungsermüdung (Low Cycle Fatigue) bekannt ist; CD ist das Endstadium der Lebensmüdigkeit. Das Liniensegment nach dem D-Punkt stellt die Unendlichkeitsgrenze der Lebensdauer des Prüflings dar. D ist die dauerhafte Ermüdungsgrenze.
9. Strategien zur Verbesserung der Festigkeit von Teilen bei Ermüdung Reduzieren Sie die Auswirkungen der Spannungskonzentration aufCNC-Frästeilesoweit möglich (Lastreduzierungsnut die offene Nut) Wählen Sie Materialien mit hoher Ermüdungsfestigkeit aus und legen Sie auch die Methoden zur Wärmebehandlung und Verstärkungstechniken fest, die die Festigkeit ermüdeter Materialien erhöhen.
10. Gleitreibung: Trockenreibung begrenzt Reibung, Flüssigkeitsreibung und Mischreibung.
11. Der Verschleißprozess für Teile umfasst die Einlaufphase, die stabile Verschleißphase und die schwere Verschleißphase. Es sollten Anstrengungen unternommen werden, um die Einlaufzeit zu verkürzen, den Zeitraum stabilen Verschleißes zu verlängern und das Auftreten von sehr starkem Verschleiß zu verzögern.
12. Der Verschleiß wird in Abrasivverschleiß, Adhäsionsverschleiß und Ermüdungskorrosionsverschleiß, Erosionsverschleiß und Reibverschleiß eingeteilt.
13. Schmierstoffe können in vier Arten eingeteilt werden: flüssige, gasförmige halbfeste, feste und flüssige Fette werden in drei Kategorien eingeteilt: Fette auf Kalziumbasis, Fette auf Nanobasis, Fette auf Lithiumbasis, Fette auf Aluminiumbasis und Fette auf Aluminiumbasis.
14. Das Standard-Verbindungsgewindezahndesign ist ein gleichseitiges Dreieck mit hervorragenden Selbsthemmungseigenschaften und die Übertragungsleistung des rechteckigen Übertragungsgewindes ist den anderen Gewinden überlegen. Trapezgewinde sind das am weitesten verbreitete Übertragungsgewinde.
15. Die meisten Verbindungsgewinde sind selbsthemmend, daher werden üblicherweise Einzelgewinde verwendet. Übertragungsthreads erfordern eine hohe Effizienz für die Übertragung und daher werden am häufigsten Drei- oder Doppelthread-Threads verwendet.
16. Bolzenverbindungen normaler Art (Durchgangsloch oder Klapplöcher, die an den zu verbindenden Teilen offen sind), Bolzenverbindungen, Schraubverbindungen, Stellschraubenverbindungen.
17. Der Grund für das Vorspannen der Gewindeverbindung besteht darin, die Festigkeit und Haltbarkeit der Verbindung zu verbessern. Es hilft auch, Lücken und ein Verrutschen zwischen den Komponenten nach dem Laden zu verhindern. Das Hauptproblem beim Lösen von Gewindeverbindungen besteht darin, die Drehbewegung der Schrauben unter Belastung zu verhindern. (Reibung zur Verhinderung des Lösens, mechanischer Widerstand zum Stoppen des Lösens, Auflösung der Schrauben-Paar-Bewegungsbeziehung)
18. Methoden zur Erhöhung der Festigkeit von Gewindeverbindungen Reduzieren Sie die Spannungsamplitude, die sich auf die Ermüdungsfestigkeit der Schraube auswirkt (verringern Sie die Steifigkeit der Schraube und erhöhen Sie die Steifigkeit der verbundenen Komponenten) und verbessern Sie die ungleichmäßige Lastverteilung über die Schraube Gewindezähne verringern die Auswirkungen von Spannungskonzentrationen und sorgen für einen effizienten Herstellungsprozess.
19. Schlüsselverbindungstyp Schlüsselverbindungstyp: flach (beide Seiten haben Arbeitsflächen), halbrunder Schlüsselverbinder, Keilschlüsselverbindung, tangentialer Schlüsselanschluss.
20. Riemengetriebe können in zwei Typen unterteilt werden: Eingriffstyp und Reibungstyp.
21. Die anfängliche maximale Belastung des Riemens liegt an dem Punkt, an dem das straffe Ende des Riemens beginnt, sich um die kleine Riemenscheibe zu bewegen. Die Spannung ändert sich im Lauf des Riemens viermal.
22. Spannung des Keilriemengetriebes: normale Spannvorrichtung, automatische Spannvorrichtung, Spannvorrichtung mittels Spannrolle.
23. Die Anzahl der Kettenglieder in der Rollenkette ist normalerweise gleich (die Anzahl der Zähne im Kettenrad ist eine seltsame Zahl), und das überdehnte Kettenglied wird verwendet, wenn die Anzahl der Kettenglieder eine ungerade Zahl ist.
24. Der Grund für die Spannung des Kettenantriebs besteht darin, sicherzustellen, dass der Eingriff nicht fehlerhaft ist und Kettenvibrationen zu vermeiden, wenn der Durchhang am losen Ende zu groß ist, und außerdem, um den Eingriffsabstand zwischen der Kette und dem Kettenrad zu vergrößern.
25. Die Ursache für den Ausfall des Zahnrads ist Zahnbruch, Abnutzung der Zahnoberfläche (offenes Zahnrad), Lochfraß an den Zähnen (geschlossenes Zahnrad), Verkleben der Zahnoberfläche und Verformung des Kunststoffs (auf den Antriebsradlinien sind Grate sichtbar). das Lenkrad).
26. Zahnräder mit einer Härte von mehr als 350HBS und 38HRS werden als Zahnräder mit harter Oberfläche oder, wenn nicht, als Zahnräder mit weicher Oberfläche bezeichnet.
27. Eine Verbesserung der Fertigungspräzision und eine Verkleinerung des Zahnrads zur Verringerung der Geschwindigkeit, mit der es sich bewegt, können die dynamische Belastung verringern. Um diese Belastung dynamisch zu verringern, kann das Gerät an der Oberseite repariert werden. Die Zähne des Zahnrads werden zu einer Trommel geformt, um die Qualität der Zahnradzähne zu verbessern. zur Lastverteilung.
28. Je größer der Steigungswinkel des Durchmesserkoeffizienten ist, desto größer ist der Wirkungsgrad und desto weniger sicher ist die Selbsthemmungsfähigkeit.
29. Bewegen Sie das Schneckengetriebe. Nach der Verschiebung werden Sie feststellen, dass sich sowohl die Teilkreise als auch der Teilkreis überlappen. Es ist jedoch offensichtlich, dass sich die Teilungslinie der Schnecke geändert hat und sie nicht mehr mit ihrem Teilkreis ausgerichtet ist.
30. Die Ursache für den Ausfall des Schneckenantriebs sind Lochfraß und Zahnwurzelbrüche, Verklebungen der Zahnoberfläche und übermäßiger Verschleiß. Der Ausfall wird normalerweise durch einen Schneckenantrieb verursacht.
31. Leistungsverlust durch Zahneingriffsverlust bei geschlossenem Schneckenantrieb. Verschleißverlust der Lager sowie Verlust von Ölspritzern, wenn Teile in den Öltank gelangen und das Öl umrühren.
32. Der Schneckenantrieb muss die Wärmebilanz entsprechend der Anforderung berechnen, sicherzustellen, dass der Heizwert pro Zeiteinheit der im gleichen Zeitraum abgegebenen Wärmemenge entspricht.
Lösungen: Fügen Sie Kühlkörper hinzu, um die Fläche für die Wärmeableitung zu vergrößern. Installieren Sie Lüfter in der Nähe der Welle, um den Luftstrom zu erhöhen, und installieren Sie dann Kühlkörper im Getriebegehäuse. Sie können an eine Umlaufkühlleitung angeschlossen werden.
33. Voraussetzung für die Ausbildung einer hydrodynamischen Schmierung ist, dass die beiden gleitenden Flächen einen keilförmigen Spalt bilden. Die beiden durch den Ölfilm getrennten Flächen sollten eine ausreichende relative Gleitgeschwindigkeit aufweisen und durch ihre Bewegung sollte das Schmieröl durch die große Öffnung in die kleinere Öffnung fließen. Es ist erforderlich, dass das Öl eine bestimmte Viskosität aufweist und die Ölversorgung ausreichend ist.
34. Die Struktur, die den Wälzlagern zugrunde liegt, ist der Außenring, der innere hydrodynamische Körper und der Käfig.
35. Drei Kegelrollenlager, fünf Kugellager mit Axial-Rillenkugellagern, 7 Lager mit Schrägkontakten, Zylinderrollenlager 01, 02, 01 bzw. 02 und 03. D = 10 mm, 12 mm, 15 mm, 17 mm bezieht sich auf 20 mm, d = 20 mm und 12 entspricht 60 mm.
36. Lebensdauer der Grundbewertung: 10 Prozent der Lager innerhalb eines Lagersortiments weisen Lochfraßschäden auf, während 90 % der Lager nicht von Lochfraßschäden betroffen sind. Die Anzahl der geleisteten Arbeitsstunden ist die Lebensdauer des Lagers.
37. Die dynamische Grundleistung: die Menge, die das Lager tragen kann, wenn die Grundleistung der Maschine genau 106 Umdrehungen beträgt.
38. Methode zur Bestimmung der Lagerkonfiguration: Zwei Drehpunkte werden jeweils in eine Richtung fixiert. Ein Punkt ist bidirektional fixiert, während der andere Drehpunkt in beide Richtungen schwimmt, während die anderen Enden zur Unterstützung schwimmen.
39. Lager werden nach der Größe der Lastwelle (Biegemoment und Drehmoment), des Dorns (Biegemoment) und der Übertragungswelle (Drehmoment) klassifiziert.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 02.08.2023