إذا كنت قد أنجزت تصميمًا ميكانيكيًا لعدة سنوات أو أكثر من عشر سنوات ، فاقرأ هذه المقالة بعناية ، ملخص التجربة الذي تريد كتابته موجود هنا بالفعل.
التصميم الميكانيكي (تصميم الماكينة) ، وفقًا لمتطلبات الاستخدام ، يتصور ويحلل ويحسب مبدأ العمل والهيكل ووضع الحركة والقوة ووضع نقل الطاقة والمواد والشكل والحجم لكل جزء وطريقة التزييت وما إلى ذلك. آلة وتحويلها إلى وصف محدد يستخدم كأساس تصنيع لعملية العمل.
يعد التصميم الميكانيكي جزءًا مهمًا من الهندسة الميكانيكية ، والخطوة الأولى في الإنتاج الميكانيكي ، والعامل الأكثر أهمية في تحديد الأداء الميكانيكي.
الهدف من التصميم الميكانيكي هو تصميم أفضل الآلات في ظل ظروف محدودة مختلفة (مثل المواد ، وقدرات المعالجة ، والمعرفة النظرية وطرق الحساب ، وما إلى ذلك) ، أي لعمل التصاميم المثلى.
يحتاج التصميم الأمثل إلى مراعاة العديد من المتطلبات بشكل شامل ، بما في ذلك بشكل عام: أفضل أداء عمل ، وأقل تكلفة تصنيع ، وأصغر حجم ووزن ، وأكثر موثوقية في الاستخدام ، وأقل استهلاك وأقل تلوث بيئي. غالبًا ما تكون هذه المتطلبات متناقضة ، وتختلف أهميتها النسبية باختلاف نوع الماكينة وتطبيقها. تتمثل مهمة المصمم في تقييم الأهمية وفقًا للحالة المحددة ووضع خطط شاملة بحيث يكون للآلة المصممة أفضل تأثير تقني واقتصادي شامل.
في الماضي ، كان تحسين التصميم يعتمد بشكل أساسي على معرفة المصمم وخبرته وبعد نظره. مع تطور تخصصات جديدة مثل النظرية الأساسية للهندسة الميكانيكية ، وهندسة القيمة ، وتحليل النظام ، وتراكم البيانات التقنية والاقتصادية للتصنيع والاستخدام ، وتعميم وتطبيق أجهزة الكمبيوتر ، يتخلى التحسين تدريجياً عن الأحكام الذاتية ويعتمد على الحسابات العلمية. (ملاحظة المحرر: يجب على المهندسين "القدامى" الانتباه ، إذا لم يحرزوا تقدمًا ، فسيتم التخلص منهم)
يجب أن يكون تصميم الآلات الصناعية المختلفة ، وخاصة التصميم الميكانيكي للنظام بأكمله والنظام بأكمله ، مرتبطًا بمختلف التقنيات الصناعية ذات الصلة ومن الصعب تكوين نظام مستقل. لذلك ، ظهرت تخصصات فرعية للتصميم الميكانيكي الاحترافي مثل تصميم الآلات الزراعية ، وتصميم آلات التعدين ، وتصميم المضخة ، وتصميم الضاغط ، وتصميم التوربينات البخارية ، وتصميم محرك الاحتراق الداخلي ، وتصميم أداة الآلة. (ملاحظة المحرر: يقول المثل القديم "التشابك مثل الجبل" ، ولكنه الآن "يسير معًا مثل الجبل". إنه أيضًا تصميم ميكانيكي. أنت خبير في هذا المجال. إذا قمت بالتغيير إلى مجال آخر ، قد تكون شخصًا عاديًا)
1
تصنيف التصميم
يمكن تقسيم التصميم الميكانيكي إلى ثلاث فئات: التصميم الجديد والتصميم الموروث والتصميم المتنوع.
1. تصميم جديد
تطبيق العلم والتكنولوجيا الناضجة أو التقنيات الجديدة التي أثبتت جدواها من خلال التجارب لتصميم أنواع جديدة من الآلات التي لم يسبق رؤيتها من قبل.
2. تصميم الميراث
وفقًا لتجربة الاستخدام والتطور التكنولوجي ، تم تصميم الماكينة الحالية وتحديثها لتحسين أدائها أو تقليل تكلفة التصنيع أو تقليل تكلفة التشغيل.
3. تصميم متغير
من أجل تلبية الاحتياجات الجديدة ، يتم إجراء بعض التعديلات أو الإضافات والحذف على الماكينة الحالية لتطوير منتجات متغيرة مختلفة عن النوع القياسي.
2
العملية الرئيسية
1. صياغة مهام التصميم وفقًا لاحتياجات العملاء واحتياجات السوق ونتائج البحث العلمي الجديدة.
2. التصميم الأولي. بما في ذلك تحديد مبدأ العمل والشكل الهيكلي الأساسي للآلة ، وتنفيذ تصميم الحركة ، والتصميم الهيكلي ، ورسم رسم عام أولي ومراجعة أولية.
3. التصميم الفني. بما في ذلك تعديل التصميم (حسب رأي المراجعة الأولى) ورسم جميع الأجزاء والرسومات العامة الجديدة والمراجعة الثانية.
4. عمل رسم التصميم. بما في ذلك التعديل النهائي (وفقًا لآراء المراجعة الثانية) ، ورسم جميع رسومات العمل (مثل رسومات الأجزاء ورسومات تجميع المكونات ورسومات التجميع العام ، وما إلى ذلك) ، وصياغة جميع المستندات الفنية (مثل قائمة الأجزاء والقائمة أجزاء التآكل وتعليمات الاستخدام وما إلى ذلك).
5. الانتهاء من التصميم. آلات الإنتاج الضخم أو الضخم. بالنسبة للتصميم الميكانيكي بمهام تصميم بسيطة نسبيًا (مثل التصميم الجديد للآلات البسيطة أو تصميم الوراثة أو التصميم المتغير للآلات العامة ، وما إلى ذلك) ، يمكن حذف إجراء التصميم الأولي.
3
مرحلة التصميم
تعتمد جودة الماكينة بشكل أساسي على جودة التصميم. يتمثل الدور الذي تلعبه عملية التصنيع في جودة الماكينة في الأساس في تحقيق الجودة المحددة في وقت التصميم. لذلك ، فإن مرحلة تصميم الماكينة هي المفتاح لتحديد ما إذا كانت الآلة جيدة أم سيئة.
تشير عملية التصميم التي تمت مناقشتها فقط إلى عملية التصميم الفني بالمعنى الضيق. إنها عملية عمل إبداعية ، ولكنها أيضًا عمل يستخدم قدر الإمكان التجربة الناجحة الحالية. فقط من خلال الجمع بين الميراث والابتكار بشكل جيد يمكننا تصميم آلات عالية الجودة. كآلة كاملة ، إنه نظام معقد. لتحسين جودة التصميم ، يجب أن يكون هناك إجراء تصميم علمي. على الرغم من أنه من المستحيل سرد برنامج فريد فعال في كل موقف ، بناءً على خبرة الأشخاص الطويلة الأمد في تصميم الآلات ، يمكن أن يكون برنامج تصميم الجهاز بشكل أساسي كما هو موضح في الجدول.
صورة
يتم وصف كل مرحلة بإيجاز أدناه.
(1) التخطيط
في مرحلة التخطيط ، يجب إجراء التحقيق والبحث والتحليل المناسبين بناءً على طلب الجهاز المصمم (ملاحظة المحرر: مثل الدراسة الدقيقة لطلب العميل وتقديم المعلومات ذات الصلة ، والتواصل بشكل متكرر مع العميل لتوضيح أفكار العميل ونواياه ، إلخ) ، من خلال التحليل ، لزيادة توضيح الوظائف التي يجب أن تمتلكها الآلة ، وطرح القيود التي تحددها البيئة والاقتصاد والمعالجة والوقت المحدد لاتخاذ القرار في المستقبل. على هذا الأساس ، اكتب بوضوح المتطلبات العامة وتفاصيل مهمة التصميم ، وأخيراً شكل كتاب مهام التصميم كموجز لهذه المرحلة.
يجب أن يتضمن كتاب مهام التصميم بشكل عام: وظيفة الآلة ، وتقدير الاقتصاد وحماية البيئة ، والتقدير التقريبي لمتطلبات التصنيع ، ومتطلبات الاستخدام الأساسية ، والحد الزمني المتوقع لإكمال مهمة التصميم ، وما إلى ذلك. في هذا الوقت ، بشكل عام يمكن إعطاء نطاق معقول فقط لهذه المتطلبات والشروط ، بدلاً من الأرقام الدقيقة. على سبيل المثال ، يمكن تحديده من خلال المتطلبات التي يجب الوفاء بها ، والحد الأدنى من المتطلبات ، والمتطلبات التي من المتوقع تحقيقها.
(2) تصميم المخطط
وفقًا لمبادئ العمل المختلفة ، يمكن وضع مجموعة متنوعة من المخططات المحددة للوكالات المنفذة. على سبيل المثال ، فيما يتعلق بقطع الخيط ، يمكن فقط تدوير قطعة العمل ويمكن تحريك الأداة خطيًا لقطع الخيط (مثل قطع الخيط على مخرطة عادية) ، أو يمكن الاحتفاظ بقطعة العمل أثناء تدوير الأداة و يتحرك لقطع الخيط (مثل معالجة الخيوط بالقوالب). وهذا يعني أنه حتى بالنسبة لنفس مبدأ العمل ، قد يكون هناك العديد من الحلول الهيكلية المختلفة.
مخطط جزء المحرك الرئيسي (ملاحظة المحرر: جزء الطاقة) يمكن أن يحتوي بالطبع أيضًا على العديد من الخيارات. نظرًا لعالمية إمدادات الطاقة وتطور تقنية القيادة الكهربائية ، يمكن القول أن الغالبية العظمى من الآلات الثابتة تفضل الآن المحرك الكهربائي باعتباره المحرك الرئيسي. تستخدم المحركات الرئيسية الحرارية بشكل أساسي في طائرات النقل أو آلات البناء أو الآلات الزراعية. حتى إذا تم استخدام المحرك كمحرك رئيسي ، فهناك أيضًا خيارات للتيار المتردد والتيار المستمر ، والسرعة العالية والسرعة المنخفضة ، إلخ.
مخطط جزء الإرسال أكثر تعقيدًا وتنوعًا. بالنسبة لمهمة النقل نفسها ، يمكن إكمالها من خلال مجموعة متنوعة من الآليات ومجموعات من الآليات المختلفة. لذلك ، إذا تم استخدام IV لتمثيل عدد الحلول الممكنة لجزء المحرك الرئيسي ، ويمثل N2 و N3 الأرقام الممكنة للحلول لجزء الإرسال وجزء التنفيذ على التوالي ، فإن عدد الحلول الممكنة IV للجهاز مثل الكل هو Ni × N2 × N3. (ملاحظة المحرر: الحلول الفعالة مجدية من الناحية الوظيفية فقط ، ثم يتم فحصها من المنظور الفني والاقتصادي)
تمت مناقشة ما سبق فقط من حيث الأجزاء الثلاثة الرئيسية التي تتكون منها الماكينة. في بعض الأحيان يكون من الضروري النظر في تكوين الأنظمة المساعدة.
من بين العديد من الحلول ، هناك عدد قليل منها فقط مجدي تقنيًا. يجب تقييم هذه المخططات المجدية المتعددة بشكل شامل من جوانب التكنولوجيا والاقتصاد وحماية البيئة. هناك العديد من طرق التقييم ، ويتم أخذ التقييم الاقتصادي كمثال للتوضيح بإيجاز.
عند التقييم من حيث الاقتصاد ، من الضروري مراعاة ليس فقط اقتصاد التصميم والتصنيع ، ولكن أيضًا اقتصاد الاستخدام. إذا كان المخطط الهيكلي للآلة أكثر تعقيدًا ، فستزداد تكلفة تصميمها وتصنيعها نسبيًا ، لكن وظائفها ستكون أكثر اكتمالًا ، وستكون إنتاجيتها أعلى ، وبالتالي فإن اقتصاد الاستخدام أفضل أيضًا. على العكس من ذلك ، بالنسبة لآلة ذات هيكل بسيط نسبيًا ووظائف غير كافية ، على الرغم من انخفاض تكاليف التصميم والتصنيع ، ستزداد تكلفة التشغيل. عند تقييم التصميم والاقتصاد التصنيعي للمخططات الهيكلية ، يمكن التعبير عنه أيضًا بتكلفة فعالية الوحدة. على سبيل المثال ، التكلفة لكل وحدة طاقة إنتاج ، تكلفة منتج واحد ، إلخ.
عند تقييم الماكينة ، من الضروري تحليل موثوقية الماكينة ، وأخذ الموثوقية كمؤشر تقييم. من وجهة نظر الموثوقية ، غالبًا ما يكون من غير الحكمة متابعة الهياكل المعقدة بشكل أعمى. بشكل عام ، كلما كان النظام أكثر تعقيدًا ، انخفضت موثوقية النظام. من أجل تحسين موثوقية النظام المعقد ، من الضروري زيادة نظام النسخ الاحتياطي المتوازي ، مما سيؤدي حتماً إلى زيادة تكلفة الجهاز.
تعتبر حماية البيئة أيضًا جانبًا مهمًا يجب مراعاته بعناية في التصميم. يجب تحليل الحلول التقنية التي لها آثار سلبية على البيئة بالتفصيل ويجب اقتراح حلول ناضجة تقنيًا.
من خلال تقييم البرنامج ، يتم اتخاذ القرار النهائي لتحديد مخطط تخطيطي أو رسم تخطيطي لحركة الآلية للخطوة التالية من التصميم الفني.
في مرحلة تصميم المخطط ، يجب التعامل مع العلاقة بين المرجع والابتكار بشكل صحيح. يجب استخدام السوابق الناجحة للآلات المماثلة كمرجع ، ويجب تحسين الروابط والأجزاء الأصلية الضعيفة التي لا تفي بمتطلبات المهام الحالية أو تغييرها بشكل أساسي. من الضروري أن نبتكر ونعارض النزعة المحافظة ونسخ التصميم الأصلي ، وأيضًا معارضة الاتجاهين الخاطئين للسعي الأعمى للابتكار والتخلي عن التجربة الأصلية المعقولة. (ملاحظة المحرر: مفتاح التعلم منه هو اكتشاف أوجه القصور في الحساب الأصلي)
(3) التصميم الفني
الهدف من مرحلة التصميم الفني هو إنتاج مخطط التجميع العام ومخطط تجميع المكونات. تحديد الشكل والحجم الأساسي لكل مكون وأجزائه من خلال تصميم تخطيطي ، بما في ذلك الارتباط بين الأجزاء والشكل والحجم الأساسي للأجزاء والمكونات. أخيرًا ، ارسم رسومات العمل ورسومات تجميع المكونات ورسومات التجميع العام للأجزاء.
من أجل تحديد الحجم الأساسي للأجزاء الرئيسية ، يجب القيام بالأعمال التالية:
(1) تصميم الآلة الحركية.
وفقًا للمخطط الهيكلي المحدد ، حدد معلمات الجزء المتحرك الأصلي (القوة ، سرعة الدوران ، السرعة الخطية ، إلخ). ثم قم بإجراء الحسابات الحركية لتحديد معلمات الحركة (السرعة ، السرعة ، التسارع ، إلخ) لكل مكون متحرك.
(2) الحساب الديناميكي للآلة.
بالاقتران مع الهيكل ومعلمات الحركة لكل جزء ، يتم حساب حجم وخصائص الحمل على كل جزء رئيسي. الحمل الذي تم الحصول عليه في هذا الوقت هو فقط الحمل الاسمي (أو الاسمي) الذي يعمل على الجزء لأن الجزء لم يتم تصميمه.
(3) تصميم قدرة العمل للأجزاء.
يمكن إجراء التصميم الأولي للأجزاء والمكونات إذا كان حجم وخصائص الحمل الاسمي على الأجزاء الرئيسية معروفين. يجب وضع معايير قدرة العمل التي يعتمد عليها التصميم بشكل معقول مع الإشارة إلى ظروف الفشل العامة وخصائص العمل والظروف البيئية للأجزاء والمكونات. بشكل عام ، هناك معايير مثل القوة والصلابة واستقرار الاهتزاز وعمر الخدمة. عن طريق الحساب أو القياس ، يمكن تحديد الأبعاد الأساسية للأجزاء والمكونات.
(4) تصميم اسكتشات تجميع المكونات ورسومات التجميع العام.
وفقًا للأبعاد الأساسية للأجزاء والمكونات الرئيسية التي تم تحديدها ، تم تصميم مخطط تجميع المكونات ومخطط التجميع العام. يجب تصميم مخطط وأبعاد جميع الأجزاء بشكل هيكلي على الرسم التخطيطي. في هذه الخطوة ، من الضروري تنسيق هيكل وحجم كل جزء جيدًا ، والنظر بشكل كامل في قابلية التصنيع الهيكلية للأجزاء والمكونات المصممة ، بحيث يكون لجميع الأجزاء التكوين الأكثر منطقية.
(5) فحص الأجزاء الرئيسية.
بالنسبة لبعض الأجزاء ، في الخطوة (3) أعلاه ، نظرًا للهيكل المحدد الذي لم يتم تحديده ، من الصعب إجراء حساب تفصيلي لقدرة التشغيل ، لذلك لا يمكن إجراء الحساب والتصميم الأولي إلا. بعد رسم مخطط تجميع المكونات ورسم التجميع العام ، يُعرف هيكل وحجم جميع الأجزاء ، كما تُعرف العلاقة بين الأجزاء المجاورة. فقط في هذا الوقت يمكن تحديد الحمل الذي يعمل على الجزء بشكل أكثر دقة ، ويمكن تحديد العوامل التفصيلية المختلفة التي تؤثر على قدرة العمل للجزء. في ظل هذه الحالة فقط ، يكون من الممكن والضروري إجراء حسابات فحص دقيقة لبعض الأجزاء أو الأجزاء المهمة ذات الأشكال المعقدة وظروف الإجهاد. وفقًا لنتائج الفحص ، يتم تعديل هيكل وحجم الأجزاء بشكل متكرر حتى يتم استيفائها.
في كل خطوة من خطوات التصميم الفني ، أظهرت تقنية التصميم الأمثل التي تم تطويرها في الثلاثين إلى الأربعين عامًا الماضية بشكل متزايد قدرتها على تحسين اختيار المعلمات الهيكلية. يمكن لبعض طرق الحساب العددي الجديدة ، مثل طريقة العناصر المحدودة ، الحصول على نتائج حسابية كمية تقريبية ممتازة للمشكلات التي كان من الصعب حسابها كميًا في السابق. بالنسبة لعدد صغير من الأجزاء المهمة جدًا والمعقدة والمكلفة ، يجب استخدام طريقة اختبار النموذج للتصميم عند الضرورة ، أي يتم تصنيع النموذج وفقًا لرسومات التصميم الأولية ، ويتم العثور على الأجزاء الهيكلية الضعيفة أو الأقسام الزائدة من خلال الاختبارات. الحجم الذي بموجبه يتم تقويته أو تصغيره لتعديل التصميم الأصلي ، والوصول أخيرًا إلى مستوى الكمال. تستخدم نظرية الموثوقية الميكانيكية في مرحلة التصميم الفني. من منظور الموثوقية ، يمكنه تقييم ما إذا كانت الأجزاء المصممة وهياكل المكونات ومعلماتها تفي بمتطلبات الموثوقية ، وتقديم اقتراحات لتحسين التصميم ، وبالتالي تحسين جودة تصميم الماكينة. . يجب تطبيق أساليب ومفاهيم التصميم الجديدة المذكورة أعلاه والترويج لها في التصميم ، بحيث يمكن تطويرها وفقًا لذلك.
بعد اكتمال تصميم المخطط ، يمكن تصميم الرسم التشغيلي للجزء وفقًا للحجم الأساسي للجزء الذي تم تحديده في الرسم التخطيطي. في هذه المرحلة ، لا يزال هناك عدد كبير من التفاصيل الهيكلية للأجزاء المطلوب صقلها وتحديدها. عند تصميم رسومات العمل ، من الضروري النظر بشكل كامل في عملية معالجة الأجزاء وتجميعها ومتطلبات الفحص وطرق تنفيذ الأجزاء أثناء المعالجة وبعدها. إذا كان لبعض الترتيبات التفصيلية تأثير جيد على قدرة العمل للأجزاء ، فمن الضروري العودة لإعادة التحقق من القدرة على العمل. أخيرًا ، ارسم رسومات العمل لجميع الأجزاء باستثناء الأجزاء القياسية.
أعد رسم رسم تجميع المكون ورسم التجميع العام وفقًا للهيكل والحجم في رسم العمل النهائي للجزء. من خلال هذا العمل ، يمكن فحص الأخطاء الهيكلية والأبعاد التي قد تكون مخفية في رسم العمل الجزئي. يسمي الناس هذا العمل بالعامية التجمع على الورق. (ملاحظة المحرر: الآن باستخدام تصميم البرامج ثلاثية الأبعاد ، من السهل جدًا تعديلها ، لذا يمكن تجاوز خطوات التصميم الفني ، لكنها لا غنى عنها. بالطبع ، يمكن لبعض عمليات الفحص استخدام وظائف البرنامج الخاصة.)
(4) تجميع الوثائق الفنية
هناك العديد من أنواع المستندات الفنية ، وتشمل الأنواع الشائعة الاستخدام تعليمات تصميم الماكينة وحسابها ، وتعليمات التشغيل ، وقائمة الأجزاء القياسية (BOM).
عند تجميع مواصفات حساب التصميم ، يجب أن تتضمن جميع المحتويات الحاسمة لاختيار المخطط والتصميم الفني.
عند تجميع دليل تعليمات الماكينة للمستخدمين ، يجب تقديم مجموعة معلمات الأداء وطرق التشغيل والصيانة اليومية وطرق الإصلاح البسيطة وكتالوج قطع الغيار وما إلى ذلك للمستخدمين.
يجب إعداد المستندات الفنية الأخرى ، مثل شهادة الفحص ، وقائمة الأجزاء المشتراة ، وشروط القبول ، وما إلى ذلك ، بشكل منفصل حسب الحاجة.
(5) تطبيق الحاسوب في التصميم الميكانيكي
مع تطور تكنولوجيا الكمبيوتر ، تم استخدام أجهزة الكمبيوتر على نطاق واسع في التصميم الميكانيكي ، وظهرت العديد من برامج التصميم والتحليل عالية الكفاءة. يمكن استخدام هذه البرامج لمقارنة مخططات متعددة في مرحلة التصميم ، ويمكنها تحليل القوة الهيكلية والصلابة والخصائص الديناميكية للمخططات المختلفة بدقة بما في ذلك المخططات الكبيرة والمعقدة. في الوقت نفسه ، من الممكن أيضًا بناء نموذج أولي افتراضي على الكمبيوتر ، واستخدام محاكاة النموذج الأولي الافتراضي للتحقق من التصميم ، وذلك لتقييم جدوى التصميم بشكل كامل في مرحلة التصميم. يمكن القول أن الترويج لتكنولوجيا الكمبيوتر واستخدامها في التصميم الميكانيكي لهما ويغيران عملية التصميم الميكانيكي ، ومن الصعب التنبؤ بمزاياها في تحسين جودة التصميم وكفاءته.
يقدم ما ورد أعلاه بإيجاز إجراءات تصميم الماكينة. بشكل عام ، في عملية تصنيع الماكينة ، من الممكن تعديل التصميم لأسباب تتعلق بالعملية في أي وقت. إذا كان التعديل مطلوبًا ، فيجب اتباع إجراءات موافقة معينة (ملاحظة المحرر: تغيير الهندسة ، الهندسة تشان
جنرال الكتريك ، المفوضية الأوروبية). بعد مغادرة الآلة للمصنع ، يجب إجراء تحقيقات المتابعة بطريقة مخططة ؛ بالإضافة إلى ذلك ، سيقوم المستخدمون أيضًا بالإبلاغ عن المشكلات إلى قسم التصنيع أو التصميم أثناء الاستخدام. بناءً على هذه المعلومات ، قد يقوم قسم التصميم بتعديل أو حتى إعادة تصميم التصميم الأصلي بعد التحليل. هذه المهام ، في حين أنها جزء كبير من عملية التصميم ، هي مستوى آخر من المشكلة. كمصمم ، يجب أن يتمتع المرء بإحساس قوي بالمسؤولية الاجتماعية ، وأن يوسع رؤية المرء للعمل ليشمل العملية الكاملة للتصنيع والاستخدام وحتى التخريد ، وتحسين التصميم بشكل متكرر ، وذلك من أجل تحسين جودة الماكينة باستمرار وتلبية أفضل احتياجات الإنتاج والحياة.
وصف المرحلة
(1) مرحلة التخطيط
بعد إصدار مهام المشروع ، تكون مرحلة التخطيط مجرد مرحلة تمهيدية. في هذه المرحلة ، لا يوجد سوى فكرة غامضة عن الآلة التي سيتم تصميمها.
(2) مرحلة تصميم المخطط
تلعب هذه المرحلة دورًا رئيسيًا في نجاح أو فشل التصميم. في هذه المرحلة ، يوضح أيضًا تمامًا خصائص الحلول المتعددة (المخططات) في أعمال التصميم.
يتمثل تحليل وظيفة الجهاز في إجراء تحليل شامل للمتطلبات ، والحد الأدنى من المتطلبات والمتطلبات المتوقعة لوظائف الماكينة المقترحة في كتاب مهام التصميم ، أي ما إذا كان يمكن تحقيق هذه الوظائف ، وما إذا كانت هناك تناقضات بين الوظائف المتعددة ، وما إذا كان يمكن استبدالهما ببعضهما البعض. أخيرًا ، يتم تحديد المعلمات الوظيفية كأساس لمزيد من التصميم. في هذه الخطوة ، يجب معالجة التضارب المحتمل بين الاحتياجات والإمكانيات والمثل والواقع وأهداف التنمية والأهداف الحالية بشكل صحيح.
بعد تحديد المعلمات الوظيفية ، يمكن اقتراح الحلول الممكنة ، أي يمكن اقتراح الحلول الممكنة. عند البحث عن حل ، يمكن مناقشته بشكل منفصل وفقًا لجزء القيادة وجزء الإرسال وجزء التنفيذ. من الشائع أكثر أن تبدأ المناقشة مع الجزء التشغيلي أولاً.
عند مناقشة جزء التنفيذ من الجهاز ، يتعلق الأمر أولاً باختيار مبدأ العمل (ملاحظة المحرر: أي طريقة التنفيذ). على سبيل المثال ، عند تصميم آلة لتصنيع البراغي ، يمكن أن يكون مبدأ عملها إما طريقة لف الخيوط بأداة تحول على فراغ أسطواني ، أو طريقة لف الخيوط بقالب متدحرج على فراغ أسطواني. هذا يقدم اثنين من مبادئ التشغيل المختلفة. تختلف مبادئ العمل ، وبالطبع ستكون الآلات المصممة مختلفة اختلافًا جوهريًا. على وجه الخصوص ، يجب التأكيد على أن مبادئ العمل الجديدة يجب أن تخضع للبحث والتطوير بشكل مستمر. هذه طريقة مهمة لتصميم تطوير التكنولوجيا.
4
خطوات التصميم
قبل أن يبدأ التصميم ، تتم صياغة مهام التصميم.
عندما تكون مهمة التصميم أكثر تعقيدًا ، يتم اعتماد تصميم من ثلاث مراحل بشكل عام ، وهي التصميم الأولي والتصميم الفني وتصميم رسم العمل ؛ عندما تكون المهمة بسيطة نسبيًا ، مثل التصميم الجديد للآلات البسيطة ، أو تصميم الوراثة أو التصميم المتغير للآلات العامة ، فسيتم تصميم التصميم وفقًا لعمق التصميم الفني في البداية ، وسيتم تنفيذ تصميم الرسم التشغيلي بعد المراجعة والتعديل والموافقة ليصبح تصميمًا من مرحلتين.
في مرحلة التصميم الأولية للتصميم ذي الثلاث مراحل ، تكون الخطوات الرئيسية للتصميم هي: تحديد مبدأ العمل والنوع الهيكلي الأساسي ، وتصميم الحركة ، وتصميم الأجزاء والمكونات الرئيسية ، ورسم رسم عام أولي ، ومراجعة التصميم الأولي.
في مرحلة التصميم الفني ، تتمثل الخطوات الرئيسية في: تعديل التصميم وفقًا لآراء المراجعة ، وتصميم جميع الأجزاء والمكونات ، ورسم رسم عام جديد ، ومراجعة التصميم الفني.
في مرحلة تصميم رسم العمل ، قم بتعديل التصميم وفقًا لآراء المراجعة ، ورسم جميع رسومات العمل وصياغة جميع المستندات الفنية. بالنسبة للمنتجات ذات الدُفعات أو المنتجات بكميات كبيرة ، يلزم أيضًا التصميم النهائي.
في كل خطوة من خطوات التصميم ، من الممكن أن تجد أن بعض القرارات في الخطوات السابقة غير معقولة ، الأمر الذي يتطلب العودة إلى الخطوة السابقة ، ومراجعة القرارات غير المعقولة ، وإعادة عمل التصميم اللاحق.
(1) صياغة مهام التصميم
هذا هو العمل الأولي للتصميم. تعتمد مهام التصميم على طلبات المستخدم واحتياجات السوق ونتائج البحث العلمي الجديدة. يستخدم قسم التصميم تقنيات مختلفة وذكاء السوق ، ويضع الخطط الممكنة ، ويقارن إيجابياتها وسلبياتها ، ويناقش مع إدارة الأعمال والمستخدمين ، ويصوغ أهداف مهمة تصميم معقولة. هذا مهم بشكل خاص للتصاميم الجديدة. الأخطاء في أهداف المهمة ستؤدي إلى خسائر اقتصادية فادحة وحتى فشل كامل.
(2) تحديد مبدأ العمل ونوع الهيكل الأساسي
إذا لم يتم تحديد مهمة التصميم بوضوح ، فإن الخطوة الأولى في التصميم هي تحديد الخطة الشاملة ، أي تحديد مبدأ العمل الذي سيتم تطبيقه والنوع الهيكلي المقابل.
على سبيل المثال ، لتصميم محرك ديزل بحري عالي الطاقة ، من الضروري أولاً تحديد ما إذا كنت تريد استخدام محرك ديزل ثنائي الأشواط ، مزدوج المفعول ، متقاطع ، منخفض السرعة ، أو محرك رباعي الأشواط ، أحادي المفعول ، متوسط - محرك ديزل سريع.
مثال آخر هو آلة التكسير المصممة للتكسير الخشن للصخور. أولاً ، يجب تحديد ما إذا كان يجب استخدام كسارة فكية أو مخروطية مع البثق والانحناء كعملية تكسير رئيسية ، أو كسارة تصادم أحادية الدوار أو ثنائية الدوار مع التأثير كإجراء رئيسي.
(3) تصميم الحركة
بعد تحديد الخطة الشاملة للتصميم ، من الضروري استخدام معرفة الآلية لتحديد الآلية المناسبة للحصول على خطة الحركة المطلوبة. تعتمد الكسارة الفكية المذكورة أعلاه على تأرجح فكها المتحرك لسحق الصخور التي تدخل إلى تجويف التكسير عن طريق الضغط والانحناء والشق ، في حين أن تأرجح الفك المتحرك يمكن أن يكون تأرجحًا بسيطًا لآلية تبديل مزدوجة أو تأرجح معقد آلية تبديل واحدة. في التصميمات الجديدة ، قد يكون من الضروري تركيب آلية جديدة للحصول على مخطط الحركة المطلوب ، والتي غالبًا ما تكون مهمة صعبة. لذلك ، يحاول المصممون عمومًا تطبيق مخططات الحركة التي تقترحها الآليات القائمة والناضجة.
(4) التصميم الإنشائي والرسم العام الأولي
بعد تصميم الحركة ، يبدأ المصمم في التصميم الهيكلي ، ويحسب القوة والقوة والشكل والحجم والوزن للأجزاء الرئيسية من الماكينة ، ويرسم الرسومات التخطيطية للأجزاء والمكونات الرئيسية. في هذا الوقت ، إذا تبين أن الهيكل المحدد أصلاً غير ممكن ، فيجب تعديل الهيكل أو تعديله. يجب أيضًا مراعاة إمكانية ارتفاع درجة الحرارة أو التآكل المفرط أو الاهتزاز.
في هذه الخطوة ، سيجد المصمم تناقضات في الشكل والحجم والنسبة وما إلى ذلك لكل جزء من خلال رسم مخطط. لتقوية أو تحسين جانب ما قد يضعف أو يفاقم الآخر. في هذا الوقت ، من الضروري الموازنة بين الأهمية والتنسيق لتحقيق أفضل تأثير شامل. (ملاحظة المحرر: جوهر التصميم هو عملية الموازنة المستمرة للخيارات). بعد مراجعة الرسم التخطيطي مرارًا وتكرارًا واعتباره مرضيًا في البداية ، يمكن رسم الرسم العام الأولي والتكلفة التقديرية (تقدير التكلفة). يتم رسم الرسم العام الأولي بدقة على نطاق واسع ، ويتم تحديد عدد كافٍ من المشاهدات والأقسام.
(5) مراجعة أولية
بعد رسم الرسم العام الأولي ، من الضروري دعوة موظفي التصميم والتصنيع والمستخدمين ذوي الخبرة لهذا النوع من الآلات ، بالإضافة إلى ممثلين عن المستخدم أو وحدة التصميم المفوضة لإجراء مراجعة أولية. إذا كانت نتائج المراجعة تشير إلى أن التصميم غير قابل للتطبيق (مثل زيادة الوزن والحجم ، والتكلفة العالية جدًا ، والشكوك حول موثوقية الهيكل ، وما إلى ذلك) ، فيجب إعادة تصميم تصميم الحركة ، أو حتى استبداله بأخرى مبادئ العمل والأنواع الهيكلية الأساسية. في معظم الحالات ، يتم إجراء بعض التحسينات على التصميم.
(6) التصميم الفني
وفقًا لتعليقات المراجعة الأولية ، يتم تعديل التصميم ورسم جميع الأجزاء ورسومات التجميع. إجراء تحليل دقيق للضغط على الأجزاء والمكونات الرئيسية ، وتصحيح الشكل والحجم والتفاصيل الأخرى للأجزاء وفقًا لنتائج التحليل ، وتحديد المادة والمعالجة الحرارية. تحديد دقة تصنيع الأجزاء وشروط تجميع المكونات والتركيبات النهائية. تصميم تزييت كامل وتصميم كهربائي (قيادة وتحكم). يُعاد رسم الرسم العام ، ويتعين في بعض الأحيان على بعض الآلات المهمة وذات الإنتاج الضخم أن تصنع نماذج. أرسل التصميم الفني المكتمل للمراجعة الثانية.
(7) رسم مخطط العمل
ال
بعد إجراء التعديل النهائي وفقًا لآراء المراجعة الثانية ، يمكن رسم رسومات الأجزاء الرسمية ورسومات تجميع المكونات ورسومات التجميع العام ، ويمكن إعداد المستندات الفنية مثل قائمة الأجزاء وقائمة الأجزاء المعرضة للخطر ودليل المستخدم. يجب أن ينتبه الشخص المسؤول عن التصميم إلى تنسيق الأبعاد بين الأجزاء ، والتحقق من توافق التسامح بين أجزاء التوصيل ، ومراجعة قوة وصلابة بعض الأجزاء.
بعد اكتمال رسم الجزء ، يبدأ فحص الرسم ، وهي مهمة مهمة للغاية. يمكن أن تضمن الرسومات المصححة بعناية التجميع السلس بعد المعالجة. إن أكثر طرق التصحيح موثوقية هي إعادة رسم رسم تجميع عام بناءً على رسم الأجزاء المرسومة (ملاحظة المحرر: ارسم الأجزاء المصممة في الكمبيوتر وفقًا لطريقة توصيل التجميع لرسم التجميع العام مرة أخرى) ، وسيتم عرض جميع التناقضات.
يجب تنفيذ مهمتين أثناء رسم رسم الجزء: الأولى هي المراجعة الفنية لتسهيل معالجة الأجزاء وتقليل تكلفة التصنيع ؛ والآخر هو المراجعة القياسية لجعل العناصر الهيكلية ، والأبعاد ، والتسامح المناسب ، والشروط الفنية للمعالجة الحرارية ، والمعايير والأجزاء العامة للأجزاء تفي بمتطلبات المعيار.
(8) الإنتاج التجريبي والتصميم النهائي
لإنتاج الآلات من قطعة واحدة أو على دفعات صغيرة ، يمكن وضع رسومات التصميم المكتملة من خلال الخطوات المذكورة أعلاه في الإنتاج الرسمي. بالنسبة للآلات التي يتم إنتاجها على دفعات أو بكميات كبيرة ، يجب إنتاج النماذج الأولية على سبيل التجربة قبل الإنتاج الرسمي ، ويجب إجراء الاختبارات والتقييمات الوظيفية. بعد المرور ، سيتم تنفيذ الإنتاج التجريبي على دفعات وفقًا لعملية الإنتاج الضخم. قد تتطلب المشكلات التي تنشأ أثناء الإنتاج التجريبي على دفعات تعديلات مقابلة على التصميم قبل أن يصبح تصميمًا نهائيًا يمكن استخدامه في الإنتاج الرسمي.
5
القيود (معايير التصميم)
يحتوي تصميم الأجزاء الميكانيكية على العديد من القيود ، ومعايير التصميم هي القيود التي يجب أن يفي بها التصميم.
(1) معايير الأداء الفني
يشمل الأداء الفني كل الأداء بما في ذلك وظيفة المنتج وظروف التصنيع والتشغيل ، ويشير إلى كل من الأداء الثابت والأداء الديناميكي. على سبيل المثال ، الطاقة والكفاءة وعمر الخدمة والقوة والصلابة ومقاومة الاحتكاك وأداء التآكل واستقرار الاهتزاز والخصائص الحرارية التي يمكن للمنتج نقلها.
معيار الأداء الفني يعني أن الأداء الفني ذي الصلة يجب أن يفي بالمتطلبات المحددة. على سبيل المثال ، سيولد الاهتزاز حملًا ديناميكيًا إضافيًا وإجهادًا متغيرًا ، خاصةً عندما يكون تردده قريبًا من التردد الطبيعي للنظام الميكانيكي أو الأجزاء ، وسيحدث صدى ، وستزداد السعة بشكل حاد ، مما قد يؤدي إلى تلف سريع للأجزاء أو حتى النظام بأكمله. يتمثل معيار ثبات الاهتزاز في الحد من معلمات الاهتزاز ذات الصلة للنظام الميكانيكي أو الأجزاء ، مثل التردد الطبيعي ، والسعة ، والضوضاء ، وما إلى ذلك ، ضمن النطاق المسموح به المحدد. مثال آخر هو الحرارة المتولدة عند عمل الآلة ، والتي قد تسبب إجهادًا حراريًا ، إجهادًا حراريًا ، وحتى ضررًا حراريًا. يتمثل معيار الخصائص الحرارية في تحديد العديد من المعلمات الحرارية ذات الصلة (مثل الإجهاد الحراري ، والإجهاد الحراري ، وارتفاع درجة الحرارة ، وما إلى ذلك) ضمن النطاق المحدد.
(2) معايير التوحيد
المعايير الرئيسية المتعلقة بتصميم المنتجات الميكانيكية هي تقريبًا كما يلي:
توحيد المفهوم: المصطلحات والرموز ووحدات القياس وما إلى ذلك التي تدخل في عملية التصميم يجب أن تفي بالمعايير ؛
توحيد الشكل المادي: يجب اختيار الشكل الهيكلي والحجم والأداء وما إلى ذلك للأجزاء والمواد الخام والمعدات ومصادر الطاقة وفقًا للوائح موحدة.
توحيد الطريقة: يجب تنفيذ طرق التشغيل وطرق القياس وطرق الاختبار وما إلى ذلك وفقًا للوائح المقابلة.
يعني معيار التقييس أن جميع السلوكيات في عملية التصميم بأكملها يجب أن تفي بمتطلبات التقييس المذكورة أعلاه. يمكن تقسيم المعايير المنشورة المتعلقة بتصميم الأجزاء الميكانيكية إلى ثلاثة مستويات: المعايير الوطنية ومعايير الصناعة ومعايير المؤسسة من حيث نطاق التطبيق. من حيث الاستخدام الإلزامي ، يمكن تقسيمه إلى إلزامي وموصى به.
(3) معايير الموثوقية
الموثوقية: احتمالية أن يتمكن منتج أو مكون من إكمال الوظيفة المحددة خلال العمر المتوقع في ظل ظروف استخدام محددة. يعني معيار الموثوقية أن المنتج أو المكون أو الجزء المصمم يجب أن يفي بمتطلبات الموثوقية المحددة.
(4) إرشادات الأمان
تشمل سلامة الماكينة:
سلامة الأجزاء: تشير إلى حقيقة أن الأجزاء لا تحدث مثل الكسر والتشوه المفرط والتآكل المفرط وفقدان الثبات تحت الحمل الخارجي المحدد وضمن الوقت المحدد.
سلامة الماكينة بأكملها: تشير إلى شرط أن تضمن الماكينة عدم حدوث أعطال في ظل الظروف المحددة وأن الوظائف العامة يمكن تحقيقها بشكل طبيعي.
سلامة العمل: تشير إلى حماية المشغلين ، وضمان السلامة الشخصية والصحة البدنية والعقلية ، إلخ.
السلامة البيئية: تشير إلى عدم التلوث والإضرار بالبيئة والأشخاص المحيطين بالآلة.
6
منهجية التصميم
الغرض من منهجية التصميم هو رفع مستوى التفكير التصميمي إلى عملية عقلانية ، بحيث يمكن تنفيذ التصميم وفقًا لمنطق معين ، حتى يتمكن المزيد من المصممين من عمل تصميمات جيدة. يتضمن بشكل عام المحتويات التالية:
(1) قسّم مراحل التصميم إلى خطوات دقيقة للغاية ، مما يجعل كل مرحلة نشاطًا فكريًا مع القواعد التي يجب اتباعها والأدلة التي يجب اتباعها.
(2) تخزين التصميمات الناجحة أو الجيدة وإنشاء قاعدة بيانات للتصميم للرجوع إليها أو اعتمادها في التصاميم المستقبلية.
(3) إدخال مفهوم وطريقة هندسة القيمة في أعمال التصميم ، وتحقيق التوازن بين وظيفة وتكلفة التناقض في التصميم للحصول على تأثير استخدام جيد.
(4) استخدام المعرفة بالتخصصات الناشئة مثل الترايبولوجي ، والاهتزاز ، وميكانيكا الكسر ، وطريقة العناصر المحدودة ، وتصميم الموثوقية ، وتصميم التحسين ، وهندسة النظام وبيئة العمل في التصميم لتحسين الطبيعة العلمية للتصميم وتقليل العمى.
(5) توسيع نطاق أعمال التصميم ، والتوسع إلى الأمام لتوقعات السوق والعودة إلى خدمة ما بعد البيع.
(6) استخدم التصميم بمساعدة الكمبيوتر لتقليل العمل في التصميم وتحسين سرعة التصميم وجودة التصميم.
7
الآفاق
في المستقبل ، سوف يتغلغل التصميم الميكانيكي في صناعات مثل تصنيع أشباه الموصلات ، والهندسة الحيوية ، وتكنولوجيا النانو ، والروبوتات. أثناء تقديم مساهمات في التنمية الاجتماعية ، ستواصل تحسين نفسها وابتكار نظريتها بشكل أكبر.
(1) لتحقيق المزيد من التنظيم
أي ، بدءًا من وجهة نظر النظام ، يُنظر إلى المنتج الميكانيكي على أنه نظام أو كلي ، يعتمد على تكنولوجيا الكمبيوتر لتحقيق التنسيق بين الإنسان والآلة والبيئة. على وجه التحديد ، يحلل النظام الكلي إلى عدة أنظمة فرعية ، ويعتمد مختلف نظريات وأساليب التصميم الحديثة ، ويسعى إلى تحسين النظام كهدف لتنسيق التصميم والمطابقة لكل نظام فرعي.
(2) تعميق التصميم الذكي
مع تقدم وتطوير العلوم والتكنولوجيا ، ينبغي النظر في المزيد والمزيد من عوامل الذكاء في التصميم. يمكن وصف قدر كبير من محتوى التصميم من خلال إنشاء نماذج لوصف سلوك ظروف العمل المختلفة للمنتجات الميكانيكية ، ويمكن أن يتنبأ حل النماذج بأداء المنتج والعقلانية والتصميم الأمثل. على سبيل المثال ، تم تطبيق أنظمة اتخاذ القرار الذكية لمختلف تقييمات أداء المركبات وأنظمة خبراء تصميم علبة التروس وأنظمة تشخيص الأعطال في تطوير وتصميم المركبات الجديدة.
(3) إيلاء المزيد من الاهتمام للتفكير الأخضر
تقنية التصميم الأخضر هي تقنية لتصميم المنتجات في دورة حياتها وفقًا لمتطلبات حماية البيئة وأعلى استخدام للموارد وأقل استهلاك للطاقة. يُطلب من المصممين مراعاة السمات البيئية والسمات الأساسية للمنتجات من الدورة بأكملها ، وأن يعتمدوا دائمًا في تصميماتهم على الصحة البدنية والعقلية للناس وحماية البيئة. في الوقت نفسه ، يجب أن تكون المنتجات المصممة قابلة لإعادة التدوير وتسبب الحد الأدنى من الضرر للبيئة.
8
طريقة التصميم الحديثة
1. المهنية والحديثة
يمكن لبرامج الكمبيوتر التي تم تطويرها بشكل مشترك من قبل محترفي التصميم الميكانيكي والكمبيوتر أن تعكس وتصف مختلف آليات التلف والفشل والتدمير للمنتجات الميكانيكية في ظل ظروف العمل الفعلية. يمكنه تحليل وحساب السلوك الديناميكي للأجزاء الميكانيكية والآلات كميًا ، وتشكيل برنامج تصميم ثابت. هذه طريقة تصميم حديثة احترافية ، مثل تحليل الاهتزاز والتصميم ، وتصميم الترايبولوجي ، وتصميم نقل الحرارة الديناميكي الحراري ، والقوة ، وتصميم الصلابة ، وتحليل مجال درجة الحرارة ، وما إلى ذلك ، تم تطوير جميع هذه البرامج على أساس طرق التصميم التقليدية واستخدام تكنولوجيا الكمبيوتر . على سبيل المثال: يعد استخدام برنامج Pro / M لتحليل الخصائص الديناميكية للأجهزة الميكانيكية ، واستخدام برنامج ANSYS لتحليل الإجهاد أمثلة جيدة في هذا الصدد ، مما يضع الأساس للحكم الدقيق على موثوقية الجهاز واختيار معلمات التصميم.
2. العالمية الحديثة
من أجل تلبية المتطلبات العالية لأداء المنتج الميكانيكي ، تُستخدم تكنولوجيا الكمبيوتر على نطاق واسع في التصميم الميكانيكي للتصميم بمساعدة وتحليل النظام ، وهي طريقة تصميم حديثة شائعة. تشمل الطرق الشائعة التحسين ، والعنصر المحدود ، والموثوقية ، والمحاكاة ، والأنظمة الخبيرة ، و CAD. هذه الأساليب ليست فقط للبحث عن المنتجات الميكانيكية ، ولكن لها أيضًا نظرياتها العلمية وطرقها.
1) التصميم الأمثل
تصميم التحسين الميكانيكي هو زرع وتطبيق تكنولوجيا التحسين في مجال التصميم الميكانيكي. تستند فكرتها الأساسية على نظرية التصميم الميكانيكي.
