Основы конструирования
При этом
для создания рациональной технологии изготовления (и сборки) необходима
рациональная конструкция.
Рациональность конструкции во многом определяется такими показателями технологичности как, —
— масса (вес) изделия;
— удельная материалоемкость изделия.
В машиностроении уменьшение массы изделий позволяет снижать расход материалов (в основном металлических) и, соответственно, стоимость изготовления.
Здесь следует отметить
: снижение массы изделий не является (и безусловно
не должно быть) самоцелью. Снижение массы должно обеспечиваться без ущерба прочности, жесткости и надежности (долговечности
) объекта.
Поэтому , учитывая ещё и достаточно малую долю стоимости материалов в общей стоимости объекта , в общем машиностроении нашей страны сохраняется тенденция (порой неоправданно): лучше иметь несколько более тяжелую машину, но надёжную и долговечную.
Сравнительные качества объектов одного назначения оценивают показателем удельная масса
, равным
Этот показатель учитывает степень конструктивного совершенства объекта , а также – применение лёгких сплавов и неметаллических (К) материалов.
Например , качество конструкции металлорежущих станков оценивают показателем g = G / Nд , где G – масса, кг ; Nд – номинальная мощность приводного двигателя.
П. И. Орлов утверждает, что в этом случае, этот показатель “невыразительный”, т.к. не учитывает степень использования Nд, а также производительности станка.
Понятие материалоемкость
отличается от понятия масса– они неравнозначны.
Материалоёмкость лучше всего выражать объемом элементов
, составляющих бьем.
Тогда удельная материалоемкость
– показатель качества конструкции :
, где 
– суммарные массы элементов, изготовленных из материалов с плотностью 
.
–коэффициент использования объема.
Снижение массы и материалоёмкости объекта обеспечивается рациональной конструкцией элементов объекта, которая основана на следующих принципах, –
— рациональная форма сечения для каждого вида нагрузки – принцип равного напряжения сечения
;
— уменьшение концентрации нагрузки : обеспечение равномерного распределения напряжений в поперечных сечениях – принцип равнопрочности;
— обеспечение рационального баланса жесткости – принцип относительной жесткости
(т.к. равнопрочные детали при прочих равных условиях имеют меньшую жесткость
) ;
— устранение СНС : 2–3 вида нагружения ; поперечный изгиб ® чистый изгиб ® кручение ® срез ® растяжение (сжатие) – принцип рационального нагружения
. (Силовая схема) . А. Н. Т. : “Силу надо “ловить” там где она возникает
”
— уменьшение неравномерности напряжений путём удаления материала из малонапряженных участков – принцип обсечения