Elementos estructurales y métodos de diseño de piezas estructurales mecánicas.

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Elementos geométricos de piezas estructurales.
La función de la estructura mecánica se realiza principalmente por la forma geométrica de las partes mecánicas y la relación de posición relativa entre las diversas partes.La geometría de una pieza está compuesta por su superficie.Una pieza suele tener varias superficies y algunas de estas superficies están en contacto directo con las superficies de otras piezas.Esta parte de la superficie se denomina superficie funcional.La parte de conexión entre las superficies funcionales se denomina superficie de conexión.
La superficie funcional de una pieza es un factor importante que determina la función mecánica, y el diseño de la superficie funcional es el tema central del diseño estructural de la pieza.Los principales parámetros geométricos que describen la superficie funcional incluyen la forma geométrica, el tamaño, el número de superficies, la posición, el orden, etc. de la superficie.A través del diseño de variación de la superficie funcional, se puede obtener una variedad de esquemas estructurales para realizar la misma función técnica.
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Enlaces entre estructuras
En una máquina o maquinaria, ninguna parte existe aisladamente.Por lo tanto, además de estudiar las funciones y otras características de las propias partes, las interrelaciones entre las partes también deben estudiarse en el diseño estructural.
La correlación de partes se divide en dos tipos: correlación directa y correlación indirecta.Cuando dos partes tienen una relación de ensamblaje directa, se relacionan directamente.La correlación que no tiene una relación de ensamblaje directa se convierte en una correlación indirecta.La correlación indirecta se divide en dos tipos: correlación de posición y correlación de movimiento.La correlación de posición significa que las dos partes tienen requisitos sobre la posición mutua.Por ejemplo, la distancia entre centros de dos ejes de transmisión adyacentes en el reductor debe garantizar cierta precisión, y los dos ejes deben estar paralelos para garantizar el engrane normal de los engranajes.Correlación de movimiento significa que la trayectoria de movimiento de una parte está relacionada con otra parte.Por ejemplo, la trayectoria de movimiento del poste de la herramienta del torno debe ser paralela a la línea central del husillo.Esto está asegurado por el paralelismo del riel guía de la cama y el eje del husillo.Por lo tanto, la posición entre el husillo y el riel guía está relacionada;el puesto de herramientas y el husillo están relacionados con el movimiento.
La mayoría de las partes tienen dos o más partes directamente relacionadas, por lo que cada parte tiene dos o más partes estructuralmente relacionadas con otras partes.En el diseño estructural, las partes directamente relacionadas de las dos partes deben considerarse al mismo tiempo para seleccionar razonablemente el método de tratamiento térmico, la forma, el tamaño, la precisión y la calidad de la superficie del material.Al mismo tiempo, también debe considerar el cumplimiento de condiciones indirectas relacionadas, como la cadena dimensional y los cálculos de precisión.En términos generales, si hay partes de una parte más directamente relacionadas, su estructura es más complicada;Cuantas más partes indirectamente relacionadas de una parte, mayor será el requisito de precisión.

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Problemas a los que se debe prestar atención en el diseño estructural.
Hay muchos materiales que se pueden seleccionar en el diseño mecánico.Diferentes materiales tienen diferentes propiedades.Diferentes materiales corresponden a diferentes técnicas de procesamiento.En el diseño estructural, los materiales apropiados deben seleccionarse razonablemente de acuerdo con los requisitos funcionales y los materiales apropiados deben determinarse de acuerdo con el tipo de material.La tecnología de procesamiento y determinar la estructura adecuada de acuerdo con los requisitos de la tecnología de procesamiento, solo a través del diseño de la estructura adecuada puede el material seleccionado aprovechar al máximo sus ventajas.
Para seleccionar los materiales correctamente, los diseñadores deben comprender completamente las propiedades mecánicas, el rendimiento del procesamiento y el costo de los materiales seleccionados.En el diseño estructural, se deben seguir diferentes principios de diseño según las características del material seleccionado y la tecnología de procesamiento correspondiente.
Por ejemplo, las propiedades mecánicas del acero bajo tensión y compresión son básicamente las mismas, por lo que la estructura de la viga de acero es mayormente simétrica.La resistencia a la compresión de los materiales de hierro fundido es mucho mayor que la resistencia a la tracción.Por lo tanto, las secciones transversales de las estructuras de hierro fundido sometidas a momentos de flexión son en su mayoría asimétricas, de modo que el esfuerzo máximo de compresión durante la carga es mayor que el esfuerzo máximo de tracción.La figura 5.2 es una comparación de dos soportes de hierro fundido.En el diseño de estructuras de acero, la resistencia y la rigidez de la estructura generalmente aumentan al aumentar el tamaño de la sección transversal.Sin embargo, si el grosor de la pared es demasiado grande en la estructura fundida, es difícil garantizar la calidad de la fundición, por lo que la estructura fundida suele reforzarse con placas y tabiques rígidos.La rigidez y resistencia de la estructura.Debido a la escasa rigidez de los materiales plásticos, la tensión interna provocada por un enfriamiento desigual después del moldeado puede causar fácilmente deformaciones estructurales.Por lo tanto, el espesor de las nervaduras y la pared de la estructura plástica son similares, uniformes y simétricos.
Para partes que requieren tratamiento térmico, los requisitos para el diseño estructural son los siguientes: (1) La forma geométrica de la parte debe ser simple y simétrica, y la forma ideal es esférica.(2) Para piezas con secciones transversales desiguales, el cambio de tamaño y sección transversal debe ser suave para evitar cambios repentinos.Si los cambios en las partes adyacentes son demasiado grandes, las secciones grandes y pequeñas se enfriarán de manera desigual, lo que inevitablemente generará tensión interna.(3) Evite los bordes afilados y las esquinas afiladas.Para evitar que los bordes afilados y las esquinas afiladas se derritan o se sobrecalienten, generalmente se corta un chaflán de 2 a 3 mm en el borde de la ranura o el orificio.(4) Evitar secciones con una gran diferencia de espesor, que son fáciles de deformar y tienen una mayor tendencia a agrietarse durante el temple y el enfriamiento.

 


Hora de publicación: Oct-08-2021