知っておくべき60の機械設計の基本:総合ガイド

エンジニアリングにおいて機械設計が非常に重要である理由を考えたことはありますか?本書は、標準化、接続の種類、軸受の分類、歯車機構など、機械設計に不可欠な概念について解説しています。読者は、効率的で革新的な設計プロセスに役立つ、重要な原則の基礎的理解を得ることができます。この記事を読んで知識を深め、機械設計スキルを向上させてください!

目次

  1. 機械は、原動機、変速機、実行装置、制御装置の4つの部分から構成される。
  2. ベルトドライブの主な故障形態は、疲労損傷とベルトスリップである。
  3. 機械設計における標準化、直列化、汎用化の重要性:

設計負荷の軽減

標準部品は、高効率、低コスト、信頼性の高い品質の専門工場で大量生産されています;

メンテナンスと修理がより便利になります;

三つの近代化」の原則は、設計において従うべきものであり、国の技術政策でもある。

  1. コネクションは着脱式と非着脱式の2種類に分類できる。
  2. ねじ接続は、ボルト接続、両頭スタッド接続、ねじ接続に分けられる。
  3. ねじ接続のゆるみ止め対策には、摩擦ゆるみ止め、機械的ゆるみ止め、永久ゆるみ止めがある。
  4. ピン接続は、位置決めピン、接続ピン、安全ピンに分類される。
  5. キーコネクションは、平キーコネクション、半円キーコネクション、スプラインコネクションに分けられる。
  6. シャフトの機能は次のように分類される。 トランスミッションシャフトスピンドル、回転シャフト。
  7. カップリングはリジッドカップリングとフレキシブルカップリングに分類される。
  1. 軸受は、すべり軸受と転がり軸受の2種類に分類される。

すべり軸受は、荷重によってラジアル軸受とスラスト軸受に分けられる。

  1. オイルベアリングの定義:オイルベアリングは粉末冶金材料で作られており、青銅、鉄、アルミニウムなどの金属粉末をグラファイトと混合してベアリングシェルを形成する。これらのシェルを高温で焼結し、セラミック構造の非コンパクトで多孔質のベアリングシェルを作ります。潤滑油に十分に浸された後、気孔は油で満たされるため、「オイルベアリング」と呼ばれる。

オイルベアリングの特徴:低強度、耐衝撃性、シンプルな構造、低コスト。

  1. 転がり軸受:

利点がある:

低摩擦抵抗、敏感な始動性、高効率、低発熱、低温度上昇;

軸方向寸法が小さく、機械機構全体のコンパクト化、シンプル化に貢献;

ラジアルクリアランスが小さく、プレタイト方式で調整できるため、回転精度が高い;

潤滑が簡単で、オイル消費量が少なく、メンテナンスが容易;

標準部品、大量生産、費用効果が高く、使用と交換が容易。

欠点:ラジアルサイズが大きい、衝撃荷重に耐える能力が限られている、高速走行時の騒音が大きい、寿命が短い。

  1. 転がり軸受の構成要素:外輪、内輪、転動体、保持器。
  2. 転がり軸受コード:プレコード、ベーシックコード、ポストコードからなる。基本コードには、ベアリングのタイプコード、サイズシリーズコード、内径コードが含まれます。
  3. 転がり軸受の構造形式:ダブルピボット一方向固定支持、シングルピボット双方向固定支持、ダブルピボット浮動支持。
  4. 潤滑油は次のように分けられる。 潤滑油 そしてグリース。
  5. 転がり軸受のシーリングには、接触式と非接触式がある。
  6. スプリングの機能:

a.衝撃を緩和し、振動を吸収する;

b.動きをコントロールする;

c.エネルギーの貯蔵と放出;

d.測定表示を提供する;

e.弾性接触を維持する。

  1. ばねは、渦巻きばね、板ばね、皿ばね、リングばねなど、さまざまな形状に分類される。
  1. a.スプリングの巻き方:コールドコイリングとホットコイリング。

b.円筒形渦巻きばねの製造工程:巻線形成、端部加工またはフック製造、熱処理。

  1. ムービングペアとは、接触と相対運動の両方を可能にする、機械内の部品間の可動接続のこと。
  2. 運動学ペアの構成要素間の相対運動が同一平面内または平行平面内で起こる場合、それは平面運動学ペアとして知られる。そうでない場合は、空間運動学ペアとみなされる。
  3. 平面運動対は、その接触形態の違いによって平面低対と平面高対に分けられる。
  4. 一般的な空間運動のペアには、らせん状のペアや球状のペアがある。
  5. ロー・ペアは、2つのコンポーネント間の相対的な動きの形態に基づいて、回転ペアと移動ペアに分けることができる。
  6. 日常生活における低いペアと高いペア:

低いペア:ドアや窓の蝶番、天井のファンなど、表面接触があり、大きな荷重に耐え、摩耗が遅く、寿命が長く、圧力が低いため、低いペアとなる。

歯車の噛み合い、転がり軸受のボールヒールリング、車輪とレールの接触、カムとプッシュロッドの接触はすべて、高い圧力がかかる線接触または点接触である。これらは、より正確な動きと高い製造要件を可能にするため、ハイペアとなる。

  1. ヒンジ付き4本バー機構の3つの基本形:

クランク・ロッカー機構(例:農業用手動脱穀機、液体ミキサー、揺り木馬、ミシン);

ダブルクランク機構(電車の車輪や傘のリンク機構など);

ダブルロッカー機構(扇風機の振動機構、自動車のワイパーなど)。

  1. a.形状によるカム機構の分類:ムービングカム、ディスクカム、シリンドリカルカム。

b.フォロワーの形状による分類:尖ったフォロワー、ローラーフォロワー、平底フォロワー。

c.c.フォロワーの運動形態による分類:直動フォロワーと揺動フォロワー。

  1. 間欠運動の一般的な機構:ラチェット機構、ジュネーブ機構、不完全歯車機構。
  2. の特徴 ベルトドライブ:

利点がある:

衝撃を緩和し、振動を吸収し、スムーズな作動を提供し、低騒音である;

シンプルな構造、メンテナンスと交換が容易、低コスト;

大きな中心距離間の伝送を容易に実現できる;

過負荷の場合、コンベアベルトは車輪の上でスリップし、機械の損傷を防ぎます。

デメリット

ベルト伝動では、正確で一定の伝動比を保証することはできません;

機械的伝達効率が低い;

シャフトとシャフトには大きなラジアル方向の力がかかり、これは 機械操作.

  1. Vベルト構造:コード・コア構造とコード・コア構造に分けられ、上部ゴム層(1)、引張層(2)、下部ゴム層(3)、被覆層(4)で構成される;

中立層:上下のゴム層の間に位置し、プーリーにかかるVベルトの張力によって長さと幅が変化しない;

ピッチ幅:Vベルトの中立層の幅;

Vベルトプーリーは、基準径の大小により、ソリッドタイプ、スポークプレートタイプ、スポークタイプの3種類がある。

  1. 主なベルト変速機の種類:平ベルト変速機、Vベルト変速機、丸ベルト変速機、および シンクロナスベルト トランスミッション
  2. チェーンドライブの特徴:

利点がある:

メッシュ伝送は、一定の平均伝送比を確保することができる;

初期張力は不要で、シャフトは最小です。 曲げ力;

ベルトドライブに比べ強度が高く、より大きな荷重の伝達が可能;

強い順応性を持ち、厳しい作業条件下でも使用できる。

デメリット

ギヤのように瞬時の変速比を一定にすることはできない;

騒音と振動が大きい;

ベルトドライブと比較して、製造および設置要件が高い;

スプロケットシャフトの方向が制限されている。

  1. ギア・トランスミッションの特性:

利点がある:

高い伝送精度;

応用範囲が広い;

空間内の任意の2つのシャフト間で伝送を実現できる;

信頼性の高い動作と長寿命;

高い伝送効率

デメリット

製造と設置の要件が高く、コストが高い;

リングミラーの条件に対する要求は厳しく、一般的にほこりやスケールを防ぐためにカバーの中に置く必要があり、潤滑に注意を払う必要があります;

長距離伝送には適しません;

振動減衰性や耐衝撃性はベルト伝動に劣る。

  1. 機械式変速機では、滑らかな伝達を確保するために、歯車には通常インボリュート・プロファイルが採用される。 インボリュート歯車 トランスミッションの変速比は一定である。
  2. 力の方向と物体への力の作用点の移動方向との間の角度は圧力角と呼ばれる。
  3. 一対のインボリュート歯車は、噛み合いと伝達が起こる前に、等モジュラスと等圧角でなければならない。
  4. 歯車の主な損傷形態:歯根からの破断、歯面の疲労孔、歯面の摩耗、歯面の結合。
  5. ギアトレインの種類:固定軸ギアトレインとエピサイクリックギアトレイン。
  6. ギアトレインの機能

大きなトランスミッション比を得る;

変速と逆転を実現;

多チャンネル伝送を実現

長距離でのギア伝達を実現;

動きを合成し、分解する。

  1. A 伝送システム 一連の噛み合う歯車機構で構成されるものを歯車列と呼ぶ。
  2. スクリュー・トランスミッションは、スクリュー、ナット、マシンロッドで構成される。
  3. チェーンドライブは、主に駆動スプロケット、チェーン、従動スプロケット、フレーム、その他の部品で構成されている。
  4. クローズドギアトランスミッションの一般的な潤滑形態:オイル浸漬潤滑とオイル噴射潤滑。
  5. 一般的な歯車構造の種類:ギアシャフト、ソリッドギア、スポークプレート、スポークギア。
  6. メカニズムを構成する部品は、フレーム、原動機、フォロワーの3種類に分けられる。
  7. クラッチは、爪クラッチ、摩擦クラッチ、オーバーランニングクラッチに分けられる。
  8. カム機構の利点:あらゆる運動法則を正確に実現でき、構造がシンプルでコンパクトである。
  9. すべり軸受の基本形:

一体型スライディングベアリング;

部分滑り軸受;

自動調心滑り軸受;

スラストすべり軸受。

  1. 減速機は、ボックス、ベアリング、シャフト、シャフト部品、付属品で構成されています。
共有は思いやりであることをお忘れなく!: )
シェーン
著者

シェーン

MachineMFG創設者

MachineMFGの創設者として、私は10年以上のキャリアを金属加工業界に捧げてきました。豊富な経験により、板金加工、機械加工、機械工学、金属用工作機械の分野の専門家になることができました。私は常にこれらのテーマについて考え、読み、執筆し、常にこの分野の最前線にいようと努力しています。私の知識と専門知識をあなたのビジネスの財産にしてください。

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