Introducción:
En artículos anteriores, nuestro equipo de Anebon ha compartido con usted conocimientos básicos de diseño mecánico. Hoy aprenderemos más a fondo los conceptos desafiantes del diseño mecánico.
¿Cuáles son los principales obstáculos a los principios del diseño mecánico?
Complejidad del diseño:
Los diseños mecánicos suelen ser complejos y requieren que los ingenieros combinen diversos sistemas, componentes y funciones.
Por ejemplo, diseñar una caja de cambios que transfiera potencia de manera efectiva sin comprometer otros aspectos como el tamaño y el peso, así como el ruido, es un desafío.
Selección de materiales:
Seleccionar el material adecuado para tu diseño es fundamental, ya que en él influyen factores como la durabilidad, la resistencia y el coste.
Por ejemplo, seleccionar el material adecuado para un componente de alto estrés de un motor de avión no es fácil debido a la necesidad de reducir el peso manteniendo la capacidad de soportar temperaturas extremas.
Restricciones:
Los ingenieros tienen que trabajar dentro de limitaciones como el tiempo, el presupuesto y los recursos disponibles. Esto podría limitar los diseños y requerir el uso de compensaciones juiciosas.
Por ejemplo, diseñar un sistema de calefacción eficiente que sea rentable para una casa y que al mismo tiempo cumpla con los requisitos de eficiencia energética puede plantear problemas.
Limitaciones en la fabricación
Los diseñadores deben tener en cuenta sus limitaciones en los métodos y técnicas de fabricación al diseñar diseños mecánicos. Equilibrar la intención del diseño con las capacidades de los equipos y procesos podría ser un problema.
Por ejemplo, diseñar un componente de forma compleja que sólo puede producirse mediante máquinas costosas o técnicas de fabricación aditiva.
Requisitos funcionales:
Cumplir todos los requisitos para el diseño, incluida la seguridad, el rendimiento o la confiabilidad de un diseño, puede resultar difícil.
Por ejemplo, diseñar un sistema de frenos que proporcione una potencia de frenado exacta y al mismo tiempo garantice la seguridad de los usuarios puede ser un desafío.
Optimización del diseño:
No es fácil encontrar la mejor solución de diseño que equilibre muchos objetivos diferentes, incluidos el peso, el costo o la eficiencia.
Por ejemplo, optimizar el diseño de las alas de un avión para disminuir la resistencia y el peso, sin dañar la integridad estructural, requiere análisis sofisticados y técnicas de diseño iterativas.
Integración al sistema:
Incorporar diferentes componentes y subsistemas en un diseño unificado podría ser un gran problema.
Por ejemplo, diseñar un sistema de suspensión de un automóvil que regule el movimiento de muchos componentes, teniendo en cuenta factores como el confort, la estabilidad y la resistencia, puede plantear dificultades.
Iteración de diseño:
Los procesos de diseño suelen implicar múltiples revisiones e iteraciones para refinar y mejorar la idea inicial. Realizar cambios de diseño de manera eficiente y efectiva es un desafío tanto en términos del tiempo requerido como de los fondos disponibles.
Por ejemplo, optimizar el diseño de un artículo de consumo mediante una serie de iteraciones que mejoren la ergonomía y la estética del usuario.
Consideraciones sobre el medio ambiente:
Integrar la sostenibilidad en el diseño y reducir el impacto ambiental de un edificio es cada vez más esencial. El equilibrio entre los aspectos funcionales y factores como la capacidad de reciclar, la eficiencia energética y las emisiones podría resultar complicado. Por ejemplo, diseñar un motor eficiente que reduzca las emisiones de gases de efecto invernadero, pero que no comprometa el rendimiento.
Diseño y montaje de fabricabilidad.
La capacidad de garantizar que un diseño se fabricará y ensamblará dentro de las limitaciones de tiempo y costo puede ser un problema.
Por ejemplo, simplificar el ensamblaje de un producto complicado reducirá los costos de mano de obra y de fabricación, al tiempo que garantizará los estándares de calidad.
1. Las fallas son el resultado de componentes mecánicos generalmente fracturados, deformaciones residuales severas, daños en la superficie de los componentes (desgaste por corrosión, fatiga de contacto y desgaste) Fallas por desgaste del ambiente normal de trabajo.
2. Los componentes de diseño que deben cumplir incluyen requisitos para garantizar que no fallen dentro del plazo de su vida predeterminada (resistencia o rigidez, longevidad) y requisitos de proceso estructural, requisitos económicos, requisitos de bajo peso y requisitos de confiabilidad.
3. Criterios de diseño para componentes, incluidos criterios de resistencia y rigidez, requisitos de vida útil, así como criterios de estabilidad ante vibraciones y criterios de confiabilidad.
4. Métodos de diseño de piezas: diseño teórico, diseño empírico y diseño de ensayos de modelos.
5. Los materiales comúnmente utilizados para componentes mecánicos son materiales metálicos, materiales cerámicos, materiales poliméricos y materiales compuestos.
6. La resistencia de las piezas se puede dividir en resistencia a tensiones estáticas y resistencia a tensiones variables.
7. Relación de tensión: = -1 es tensión simétrica en forma cíclica; el valor r = 0 es la tensión cíclica que está pulsando.
8. Se cree que la etapa BC se llama fatiga por deformación (fatiga de ciclo bajo). CD se refiere a la etapa de fatiga infinita. El segmento de línea que sigue al punto D es el nivel infinito de falla de vida del espécimen. El punto D es el límite de fatiga permanente.
9. Estrategias para mejorar la resistencia de piezas que están fatigadas reducir el efecto de la tensión sobre los elementos (ranuras de alivio de carga en anillos abiertos) Elegir materiales que tengan alta resistencia a la fatiga y luego especificar los métodos de tratamiento térmico y técnicas de fortalecimiento que aumenten la resistencia de fatigado los materiales.
10. Fricción por deslizamiento: la fricción seca limita la fricción, la fricción de fluido y la fricción mixta.
11. El proceso de desgaste de los componentes incluye la etapa de rodaje, la etapa de desgaste estable y la etapa de desgaste severo. Debemos intentar reducir el tiempo de rodaje, así como extender el período de desgaste estable y diferir la aparición del desgaste. eso es severo.
12. La clasificación del desgaste es desgaste adhesivo, desgaste abrasivo y desgaste por corrosión por fatiga, desgaste por erosión y desgaste por fricción.
13. Los lubricantes se pueden clasificar en cuatro categorías: grasas líquidas, gaseosas semisólidas, sólidas y líquidas que se clasifican en grasas a base de calcio, grasas a base de nanograsas, grasas a base de aluminio y grasas a base de litio.
14. Las roscas de conexión normales tienen forma de triángulo equilátero y excelentes propiedades de autobloqueo. Los hilos de transmisión rectangulares ofrecen un mayor rendimiento en la transmisión que otros hilos. Las roscas de transmisión trapezoidales se encuentran entre las roscas de transmisión más populares.
15. Los hilos de conexión que se usan comúnmente requieren autobloqueo, por lo que comúnmente se emplean hilos de un solo hilo. Los hilos de transmisión necesitan una alta eficiencia para la transmisión y, por lo tanto, con frecuencia se utilizan hilos de triple o doble hilo.
16. Uniones de pernos regulares (los componentes conectados incluyen los orificios pasantes o están escariados) Uniones de pernos de doble cabeza, conexiones de tornillos, así como tornillos con conexiones fijas.
17. El objetivo del preapriete de las conexiones roscadas es mejorar la durabilidad y resistencia de la conexión y evitar espacios o deslizamientos entre las dos partes cuando se cargan. El principal problema al tensar las conexiones que están sueltas es evitar que el par de espirales gire entre sí mientras está cargado. (Antiaflojamiento por fricción y mecánico para detener el aflojamiento, eliminando el vínculo entre el movimiento y el movimiento del par espiral)
18. Mejorar la durabilidad de las conexiones roscadas, reducir la amplitud de la tensión que influye en la resistencia de los pernos de fatiga (reducir la rigidez del perno o aumentar la rigidez de la conexión).piezas cnc personalizadas) y mejorar la distribución desigual de la carga sobre los hilos. disminuir el efecto de la acumulación de estrés, así como implementar el procedimiento de fabricación más eficiente.
19. Tipos de conexión de llave: conexión plana (ambos lados funcionan como una superficie) conexión de llave semicircular conexión de llave de cuña conexión de llave con ángulo tangencial.
20. La transmisión por correa se puede dividir en dos tipos: tipo de malla y tipo de fricción.
21. El momento de máxima tensión de la correa es cuando la parte estrecha de la misma comienza en la polea. La tensión cambia cuatro veces en el transcurso de una revolución de la correa.
22. Tensado de la transmisión por correa trapezoidal: Mecanismo tensor regular, dispositivo tensor automático y dispositivo tensor que utiliza una rueda tensora.
23. Los eslabones de la cadena de rodillos suelen estar en un número impar (la cantidad de dientes en la rueda dentada puede no ser un número regular). Si la cadena de rodillos tiene números no naturales, entonces se emplean eslabones excesivos.
24. El objetivo de tensar la transmisión por cadena es evitar problemas de engrane y vibraciones de la cadena cuando los bordes sueltos de la cadena se vuelven demasiado, y mejorar el ángulo de engrane entre la rueda dentada y la cadena.
25. Los modos de falla de los engranajes incluyen: rotura de dientes en engranajes y desgaste en la superficie del diente (engranajes abiertos) picaduras de la superficie del diente (engranajes cerrados) pegamento de la superficie del diente y deformación del plástico (crestas en las ranuras impulsadas por la rueda en la rueda motriz ).
26. Los engranajes cuya dureza superficial es superior a 350HBS o 38HRS se conocen como engranajes de cara dura o dura o, si no lo son, de cara blanda.
27. Mejorar la precisión de fabricación, disminuyendo el diámetro del engranaje para disminuir la velocidad de rotación, podría reducir la carga dinámica. Para reducir la carga dinámica, se puede cortar la marcha. El propósito de girar los dientes del engranaje dentro del tambor es aumentar la fuerza de la forma de la punta del diente. Distribución direccional de carga.
28. Cuanto mayor sea el ángulo de avance del coeficiente de diámetro, mayor será la eficiencia y menor será la capacidad de autobloqueo.
29. Se debe mover el engranaje helicoidal. Después del desplazamiento, el círculo índice y el círculo primitivo del gusano coinciden; sin embargo, es evidente que la línea entre los dos gusanos ha cambiado y no coincide con el círculo índice de su engranaje helicoidal.
30. Modos de falla de la transmisión sin fin, como corrosión por picaduras, fractura de la raíz del diente, pegado de la superficie del diente y desgaste excesivo; Este suele ser el caso de los engranajes helicoidales.
31. Pérdida de potencia por desgaste del engranaje de tornillo sin fin cerrado y desgaste de los cojinetes, así como pérdida de salpicaduras de aceite como resultado delcomponentes de fresado cncque se insertan en el charco de aceite revuelva el aceite.
32. El tornillo sin fin debe realizar cálculos del equilibrio térmico basándose en el supuesto de que la energía generada por unidad de tiempo es la misma que la disipación de calor en el mismo período de tiempo. Pasos a seguir: Instale disipadores de calor y aumente el área de disipación de calor e instale ventiladores en los extremos del eje para aumentar el flujo de aire y, finalmente, instale tuberías de enfriamiento del circulador dentro de la caja.
33. Condiciones que permiten el desarrollo de la lubricación hidrodinámica: dos superficies que se deslizan forman un espacio en forma de cuña que es convergente y las dos superficies que están separadas por la película de aceite tienen que tener una velocidad de deslizamiento suficiente y su movimiento debe permitir la El aceite lubricante debe fluir a través de la abertura grande hacia la más pequeña y la lubricación debe tener una cierta viscosidad y la cantidad de aceite disponible debe ser adecuada.
34. El diseño fundamental de los rodamientos: aro exterior, aros interiores, cuerpo hidráulico y jaula.
35. 3 rodamientos de rodillos cónicos cinco rodamientos de empuje seis rodamientos rígidos de bolas siete rodamientos de contacto angular N rodamientos de rodillos cilíndricos 01, 02 y 03 respectivamente. D=10mm, 12mm 15mm, 17,mm se refiere a 20mm es d=20mm, 12 es una referencia a 60mm.
36. Una clasificación de vida básica es la cantidad de horas de funcionamiento en las que el 10% de los rodamientos dentro de un conjunto de rodamientos se ven afectados por corrosión por picaduras, pero el 90 por ciento de ellos no sufren daños por corrosión por picaduras, se considera la longevidad de un producto en particular. cojinete.
37. Capacidad dinámica fundamental de carga: la cantidad que el rodamiento es capaz de soportar en el caso de que la vida básica de la unidad sea precisamente de 106 revoluciones.
38. Método de configuración de rodamientos: Cada uno de dos fulcros fijados en una dirección. hay un punto fijo en ambas direcciones, mientras que el extremo del otro punto de apoyo carece de movimiento. Ambos lados cuentan con la ayuda de un movimiento libre.
39. Los rodamientos se clasifican de acuerdo con la carga que se aplica al eje giratorio (tiempo de flexión y par) y al husillo (momento flector) y al eje de transmisión (par).
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Hora de publicación: 24 de noviembre de 2023