Версия для печати

Изготовление деталей машин конструирование


Развитие техники, сопровожда­ется усложнением всех систем. Возрастает трудоемкость со­здания при одновременном повышении требований к качеству и сокращению сроков разработки и изготовления деталей машин. Выполнение этих задач ре­ализуется с помощью автоматизированно­го проектирования и изготовления деталей машин на автоматизированных металлообрабатывающих комплексах.

В промышленности и быту используется множество различных машин. Они многократно повышают производи­тельность труда. Машина — устройство, выполняющее меха­ническое движение для преобразования энергии, материалов и информации, заменяющее и облегчающее труд человека. Например, технологические машины -изменяют форму, размеры и свойства материалов, транспортные — перемещают людей и грузы. Элементами низшего уровня являются детали машин и сбо­рочные единицы.

Детали машин — изделия, изготовленные из одно­родного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. Изготовление деталей машин производиться на металлообрабатывающих станках. Сборочная единица - изделие, составные детали которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготови­теле сборочными операциями. Составной частью машины является передаточ­ный механизм, передающий энергию от двигателя к рабочему органу с преобразованием угловых скоростей и моментов, а иногда характера и закона движения. Такие изменения необ­ходимы для согласования характеристик движения двигателя и исполнительного органа. В машиностроении имеется боль­шой опыт расчета, конструирования, изготовления деталей машин и механизмов. Ряд конструкций и расчетов регламентиру­ется ГОСТами и нормалями. Механизм — совокупность сбо­рочных единиц, деталей и их элементов, которые находятся в определенной взаимосвязи и обеспечивают необходимое функ­ционирование.

Машина — система, осуществляющая механическое движение, необходимое для выполнения рабочего процесса. В то же время машина опреде­ляется как совокупность деталей, узлов, механизмов или мини-ма­шин. Мини-машина состоит из тех же составных частей, что и машина, и является ее составной частью. Основными частя­ми машины являются двигательный, передаточ­ный, исполнительный механизмы и система управления. Она может быть с программным управлением. Система управления фор­мирует входные сигналы, которые задают программное дви­жение и с обратной связью когда управляющие сигналы формиру­ются с учетом ошибок на выходе механической системы. В качестве двигательных механизмов в механических систе­мах используются тепловые, электрические, гидравлические и пневматические двигатели. Рабочей средой механизмов, че­рез которую передается движение, могут быть твердые тела, жидкость и газ, соответственно этому передачи называются механическими, гидравлическими и пневматическими. В зависимости от выполняемых функций машины делятся на транспортные, энергетиче­ские, техноло­гические. Привод — устройство, которое состоит из двигателя, пере­даточного механизма и системы управления. Аппарат — техническое устройство, в котором механизмы играют вспо­могательную роль. Например, к аппаратам относятся воздушный шар, аэростат, телефонный аппарат, телевизор.

Изготовлению деталей машин предшествует процесс конструирования. Это творческий процесс создания механизмов, устройств и элементов, на научной основе. Кроме таланта, инженер должены иметь знания ряда фундаментальных дисцип­лин, таких как теоретическая механика, теория машин и ме­ханизмов, сопротивление материалов, материаловедение, метрология, технология, инженерная графика и др. Только при этих условиях можно разработать и изготовить детали машин обладающие надежностью и ра­ботоспособностью, которые в состоянии выполнять заданные функции в соответствии с установленными в технической до­кументации требованиями.

Разработка и изготовление новых деталей машин и конструкций вызывается возникшей в обществе потребностью. Изготовление деталей машин должно соответствовать мировому уровню техники. Только при соответствующей стоимости и качестве изготовленная деталь машины или механизма будет кон­курентоспособной и станет пользоваться спросом. Конструирование и технологичность конструкции представляет собой основные принципы и правила, которые нужно знать и приме­нять при разработке механизмов и изготовлении деталей машин. Проектирование — процесс, в результате которого раз­рабатывается конструкторская, технологическая и эксплуата­ционная документации на изготовляемые детали машин и механизмы.

Проектирование состоит из ряда эта­пов, начинается техническим предложением и заканчивается рабочим проектом. При конструировании и изготовлении деталей машин особенно важно изу­чить достижения научно-технического прогресса и данные по изделиям-прототипам. Методической основой конструирования и изготовления деталей машин является систем­ный подход, при котором учитываются взаимные связи всех элементов объекта, являющихся единой, целостной иерархи­ческой системой, удовлетворяются требования и критерии ка­чества, рассматриваются и определяются последовательность и перспективы развития.

Изготовление деталей машин, спроектированых традиционным методом, да­ет возможность получения работоспособных, но обычных кон­структивных решений. Наилучшее решение достигается вы­бором конструкции, которая обеспечивает решение постав­ленной задачи в конкретных условиях при минимальных затратах ресурсов с учетом ограничений производственного, технологического характера при изготовлении и эксплуатации деталей машин. Поиск та­кой конструкции проводится путем структурной и пара­метрической оптимизации. В процессе проведения струк­турной оптимизации анализируются различные типы конструкций и в соответствии с критериями выбирается наилучший вариант. В параметрической оптимизации используются ис­ходные данные, управляющие параметры, ко­торые могут иметь ограничения. Оценку оптимального реше­ния проводят по одному или нескольким критериям. При оп­тимизации по одному критерию задача решается наиболее просто, например перебором различных вариантов решений и выбором наилучшего. При решении задач со многими крите­риями часто используют компромиссные методы, например метод Парето.