16.3. Экономические основы проектирования деталей машин

Экономические основы проектирования деталей машин включают следующие основные моменты.

1) Уточнение расчетов и снижение коэффициентов безопасности. Экономическая эффективность эти мероприятий заключается в следующем: масса большинства деталей обратно пропорциональ­на допускаемому напряжению в первой степени, а деталей, рассчитываемых на контактную прочность, деталей, подверженных инерционным силам, а также винтовых пружин обратно пропорциональна допускаемому напряжению в квадрате.

2) На конечный экономический результат оказывает влияние выбор оптимальных типов деталей и конструктивных выполнений. Например, в результате перехода от клепаных конструкций к сварным достигается экономия металла в среднем на 15-20%. Масса балки равного сопротивления, работающей на изгиб, по условиям прочности на 30-40 % меньше массы балки постоянного сечения.

3) Существенный экономически правильный выбор оптимальных параметров деталей и агрегатов (расчетных скоростей, основных конструктивных соотношений и т. д.) Как известно, размеры машин и агрегатов определится передаваемыми моментами, а не мощностями. Поэтому, повышая скорость вращения какого-либо агрегата при сохранении той же мощности, можно достичь резкого уменьшения его массы.

4) Большую экономическую выгоду можно получить при правильном выборе оптимальных материалов и термической обработки, применении поверхностных упрочнений, биметаллических и неметаллических деталей. Применение закалки, например, практически приводит к повышению допусти­мых напряжений для деталей типа зубчатых колес почти в 2 раза. Если размеры колес определяются проч­ностью на изгиб, то их масса может быть уменьшена в 2 раза. Кроме того, применяя биметаллические вкла­дыши с стойким антифрикционным слоем вместо целых, можно во много раз уменьшить затраты антифрикционных материалов.

5) Немалый экономический эффект получается при снижении массы заготовок, приближении форм деталей к формам наиболее простых и дешевых заготовок, применении заготовок в виде труб, профильного проката, чисто-тянутого материала и т. д. При этом снижение массы заготовок имеет не меньшее значение, чем снижение массы деталей. Известно, что коэффициент исполь­зования металла в отечественном машиностроении весьма невысок (например, в среднесерийном произ­водстве он составляет 0,5-0,7), причем он тем ниже, чем меньше серийность выпуска машин. Правильным выбором рациональной заготовки для отдельных де­талей удается уменьшить отход металла в стружку в несколько раз.

В условиях современной рыночной экономики эко­номические критерии при проектировании деталей машин являются определяющими (особенно при наличии жесткой конкуренции). Поэтому в настоящее время большое внимание уделяется использованию композиционных материалов на основе пластмасс вместо металла (и особенно цветного как наиболее дорогостоящего).

Заключение

Проектирование машин и их деталей – творческий процесс, усовершенствуемый по мере приобретения опыта работы. Студенты при изучении курса “Детали машин и основы конструирования” постигают азы основ конструирования и расчета деталей, механизмов и машины в целом.

В учебном пособии рассмотрены основы разработки конструкторской документации, критерии работоспособности и расчета деталей машин; рассмотрены все основные виды соединений деталей машин, порядок их расчета, достоинства и недостатки, область применения; рассмотрены вопросы конструирования и алгоритмы расчета редукторных валов.

Теоретические зависимости и алгоритмы для расчета, представленные в пособии, позволяют освоить материал курса и вырабатывают умения студентов использовать его при решении конкретных технических задач.