2.1.2. Машиностроительный метод конструирования

Машиностроительный метод не отрицает геометрического метода конструирования, наоборот, он использует его основные положения, и в то же время он его приспосабливает и несколько видоизменяет для конструирования механизмов, которые несут большие механические нагрузки и в которых неизбежны, вследствие этого, большие деформации. С целью уменьшения веса и, следовательно, экономии материала в элементах конструкции допускают значительно большие напряжения, а с целью повышения кпд всеми средствами уменьшают трение в подвижных частях.

Решая задачу уменьшения деформации в конструкциях машин, машиностроительный метод вводит в них лишние, с точки зрения геометрического метода, опорные точки: более двух на одной прямой, более трех на плоскости и более четырех на цилиндрической поверхности. При этом отвергаются точечные опоры, принятые в точных приборах: под воздействием весьма больших сил, характерных для изделий машиностроения, эти опоры оказываются нецелесообразными, так как могут перегружаться, поэтому их заменяют опорными поверхностями.

При передаче больших мощностей неизбежны высокие скорости перемещения частей механизмов. Использование замыкающих сил привело бы к большим потерям энергии и быстрому износу опор. Вследствие этого замыкание силами, являющееся необходимой мерой в точном приборостроении, заменяют в машиностроении замыканием формой.

Характерные черты машиностроительного метода конструирования сводятся к следующему:

а) вместо опорных точек применяются опорные поверхности;

б) число опорных поверхностей может быть больше, нежели это требуется геометрическим методом для обеспечения заданного движения или положения тела;

в) допускается расположение опорных поверхностей под любыми углами к возможному перемещению, при этом используется работа опоры не только на сжатие, но и на сдвиг и растяжение; могут быть использованы также силы трения, препятствующие перемещению в любом направлении;

г) замыкание силами заме­няется замыканием формой поверхности, что неизбежно вызывает в подвижных соединениях зазоры, а в неподвижных — большие напряжения;

д) точность движения и взаимное расположение деталей обеспечиваются высокой степенью точности их изготовления.

Машиностроительный метод не отрицает геометрической определенности соединения деталей. Более того, современная теория механизмов базируется на основном принципе числа степеней свободы твердого тела, и классификация кинематических пар изучается именно с точки зрения возможных относительных движений звеньев, входящих своими элементами в пару.

Принципы машиностроительного метода чрезвычайно широко применяются в радиотехнических конструкциях. Так, в качестве неподвижных соединений используются всем известные болты, винты, заклепки, скобки и т. д., заменяющие собою упругие замыкающие силы и вызывающие силы трения, препятствующие взаимному перемещению тел. При этом в деталях возникают большие механические напряжения, часто не оправданные с точки зрения действующих сил. Однако требования к механической прочности, простота и дешевизна этих способов закрепления во многих случаях заставляют мириться с ними.

В чистом виде геометрический метод не может быть использован, и некоторые черты машиностроительного метода делают его более практичным. Точки опор, например, практически все же оказываются небольшими поверхностями, а плоскости не всегда располагаются строго перпендикулярно возможному направлению перемещения тела. Эти поправки, вводимые в оба метода, несколько сближают и совершенствуют их, делая более удобным их применение для конструирования элементов радиоаппаратуры.

Конструкции подвижных соединений в современной аппаратуре в большинстве случаев выполнены в соответствии с машиностроительным методом. В направляющих для вращательного и поступательного движения нет замыкающих сил, а используется замыкание формой (цилиндрические подшипники, шарикоподшипники, цилиндрические направляющие для поступательного движения и т. д.).

Сравнивая оба метода конструирования, нельзя прийти к выводу о пригодности одного и непригодности другого, ибо каждый из них находит свое применение и каждый имеет в своей области совершенно неоспоримые преимущества перед любым другим методом; поэтому важно разобраться в достоинствах и недостатках этих методов с тем, чтобы правильно применять их при конструировании элементов РЭС.