Các yếu tố kết cấu và phương pháp thiết kế các bộ phận kết cấu cơ khí

01
Các yếu tố hình học của các bộ phận cấu trúc
Chức năng của kết cấu cơ khí chủ yếu được thực hiện bởi hình dạng hình học của các bộ phận cơ khí và mối quan hệ tương đối về vị trí giữa các bộ phận khác nhau.Hình dạng của một bộ phận bao gồm bề mặt của nó.Một bộ phận thường có nhiều bề mặt và một số bề mặt này tiếp xúc trực tiếp với bề mặt của các bộ phận khác.Phần này của bề mặt được gọi là bề mặt chức năng.Phần kết nối giữa các bề mặt chức năng được gọi là bề mặt kết nối.
Bề mặt chức năng của một bộ phận là một yếu tố quan trọng quyết định chức năng cơ học, và thiết kế của bề mặt chức năng là vấn đề cốt lõi của thiết kế kết cấu của bộ phận đó.Các thông số hình học chính mô tả bề mặt chức năng bao gồm hình dạng hình học, kích thước, số lượng bề mặt, vị trí, thứ tự, v.v. của bề mặt.Thông qua thiết kế biến thể của bề mặt chức năng, có thể thu được nhiều sơ đồ cấu trúc để thực hiện cùng một chức năng kỹ thuật.
02
Liên kết giữa các cấu trúc
Trong máy móc hoặc máy móc, không có bộ phận nào tồn tại biệt lập.Vì vậy, ngoài việc nghiên cứu chức năng và các tính năng khác của bản thân các bộ phận, mối quan hệ qua lại giữa các bộ phận cũng phải được nghiên cứu trong thiết kế kết cấu.
Tương quan các bộ phận được chia thành hai loại: tương quan trực tiếp và tương quan gián tiếp.Trường hợp hai bộ phận có mối quan hệ lắp ráp trực tiếp, chúng trở nên liên quan trực tiếp.Tương quan không có quan hệ lắp ráp trực tiếp trở thành tương quan gián tiếp.Tương quan gián tiếp được chia thành hai loại: tương quan vị trí và tương quan chuyển động.Tương quan vị trí có nghĩa là hai bộ phận có yêu cầu về vị trí tương hỗ.Ví dụ, khoảng cách tâm của hai trục truyền kề nhau trong hộp giảm tốc phải đảm bảo độ chính xác nhất định, và hai trục phải song song để đảm bảo sự ăn khớp bình thường của các bánh răng.Tương quan chuyển động có nghĩa là quỹ đạo chuyển động của một bộ phận này có liên quan đến bộ phận khác.Ví dụ, quỹ đạo chuyển động của trụ dao tiện phải song song với đường tâm của trục chính.Điều này được đảm bảo bởi sự song song của ray dẫn hướng giường và trục của trục chính.Vì vậy, vị trí giữa trục chính và ray dẫn hướng có liên quan;trụ công cụ và trục quay có liên quan đến chuyển động.
Hầu hết các bộ phận có hai hoặc nhiều bộ phận liên quan trực tiếp, vì vậy mỗi bộ phận có hai hoặc nhiều bộ phận có liên quan về mặt cấu trúc với các bộ phận khác.Trong thiết kế kết cấu phải xem xét đồng thời các bộ phận liên quan trực tiếp của hai bộ phận để lựa chọn hợp lý phương pháp nhiệt luyện, hình dạng, kích thước, độ chính xác và chất lượng bề mặt của vật liệu.Đồng thời, nó cũng phải xem xét việc thỏa mãn các điều kiện liên quan gián tiếp, chẳng hạn như chuỗi chiều và tính toán độ chính xác.Nói chung, nếu có nhiều bộ phận liên quan trực tiếp của một bộ phận thì cấu trúc của nó càng phức tạp;càng có nhiều bộ phận liên quan gián tiếp của một bộ phận, thì yêu cầu về độ chính xác càng cao

news

03
Những vấn đề cần chú ý trong thiết kế kết cấu
Có rất nhiều vật liệu có thể được lựa chọn trong thiết kế cơ khí.Các vật liệu khác nhau có các đặc tính khác nhau.Vật liệu khác nhau tương ứng với các kỹ thuật xử lý khác nhau.Trong thiết kế kết cấu, vật liệu thích hợp phải được lựa chọn hợp lý theo yêu cầu chức năng và vật liệu thích hợp phải được xác định theo loại vật liệu.Công nghệ gia công, và xác định kết cấu phù hợp theo yêu cầu của công nghệ gia công, chỉ thông qua thiết kế kết cấu phù hợp thì vật liệu được lựa chọn mới phát huy được hết ưu điểm của nó.
Để lựa chọn vật liệu một cách chính xác, người thiết kế phải hiểu đầy đủ các tính chất cơ học, hiệu suất gia công và giá thành của vật liệu đã chọn.Trong thiết kế kết cấu, cần tuân theo các nguyên tắc thiết kế khác nhau tùy theo đặc tính của vật liệu đã chọn và công nghệ xử lý tương ứng.
Ví dụ, cơ tính của thép chịu căng và chịu nén về cơ bản là giống nhau nên kết cấu dầm thép chủ yếu là đối xứng.Cường độ nén của vật liệu gang lớn hơn nhiều so với cường độ kéo.Do đó, các mặt cắt của kết cấu gang chịu mômen uốn hầu hết là không đối xứng nên ứng suất nén lớn nhất trong quá trình tải lớn hơn ứng suất kéo lớn nhất.Hình 5.2 là sự so sánh của hai giá đỡ bằng gang.Trong thiết kế kết cấu thép, độ bền và độ cứng của kết cấu thường được tăng lên bằng cách tăng kích thước mặt cắt ngang.Tuy nhiên, nếu chiều dày thành quá lớn trong kết cấu đúc thì khó đảm bảo chất lượng đúc nên kết cấu đúc thường được gia cố bằng các tấm tăng cứng và vách ngăn.Độ cứng và sức mạnh của kết cấu.Do vật liệu nhựa có độ cứng kém, ứng suất bên trong do làm nguội không đều sau khi đúc có thể dễ gây cong vênh kết cấu.Do đó, độ dày của gân và vách của kết cấu nhựa là tương đồng và đồng đều và cân xứng.
Đối với các bộ phận cần nhiệt luyện, các yêu cầu về thiết kế kết cấu như sau: (1) Hình dạng hình học của bộ phận phải đơn giản và đối xứng, và hình dạng lý tưởng là hình cầu.(2) Đối với các bộ phận có mặt cắt ngang không bằng nhau, việc thay đổi kích thước và mặt cắt phải nhẹ nhàng để tránh thay đổi đột ngột.Nếu sự thay đổi của các bộ phận liền kề quá lớn, các bộ phận lớn nhỏ sẽ bị nguội không đều, tất yếu sẽ hình thành ứng suất bên trong.(3) Tránh các cạnh sắc và góc nhọn.Để ngăn các cạnh sắc và góc nhọn bị chảy hoặc quá nhiệt, người ta thường cắt vát mép từ 2 đến 3 mm trên mép của rãnh hoặc lỗ.(4) Tránh các phần có chiều dày chênh lệch lớn, dễ biến dạng và có xu hướng nứt lớn hơn trong quá trình tôi và nguội.

 


Thời gian đăng bài: Tháng 10-08-2021