Общие определения и рекомендации

Проектирование машин, механизмов и их узлов заключается в конструктивной разработке общего расположения и выборе формы отдельных деталей. Основными требованиями, предъявляемыми к объектам проектирования, принимают: прочность, долговечность, экономическую целесообразность и безопасность в обслуживании. Причем требование экономической целесообразности, определяемое стоимостью затрат как на проектирование так и на изготовление и эксплуатацию, ставится на одно из первых мест.

Стоимость объекта определяется стоимостью материалов, изготовления и обработки отдельных деталей, о также его массой и габаритами, определяющими стоимость транспортировки, складских и производственных площадей.

С целью снижения стоимости деталей для их изготовления применяют наиболее дешевые материалы. Например, при изготовлении деталей машин целесообразно применять пластмассы вместо цветных и черных металлов. Вместе с тем снижение стоимости может быть достигнуто, если основные детали машины изготовить из более прочного, хотя и более дорогого материала. Например, применение высокопрочных легированных сталей для изготовления деталей часто приводит к значительному уменьшению их размеров, что приводит к уменьшению размеров всей конструкции, в том числе и ее дорогостоящих корпусных деталей, следовательно, к снижению полной стоимости конструкции.

Стоимость обработки деталей определяет выбор способа получения заготовок и технологических маршрутов обработки деталей в рамках определенного производства. Для снижения стоимости обработки руководствуются выбором наиболее простых формообразующих поверхностей деталей, например цилиндрических и конических, унификацией и применением стандартных деталей, а также использованием прогрессивных методов изготовления, таких как сварка, холодная и горячая штамповка, литье в кокиль, центробежное литье и др.

Габариты и масса в значительной степени определяются кинематической схемой и компоновкой основных узлов и деталей.

Одним из наиболее эффективных средств экономии машиностроительных материалов является использование точных методов расчета деталей машин, позволяющих брать для последних минимальные запасы прочности. Рациональное и грамотное использование расчетных методов, положенных в основу проектирования деталей машин, приносит существенный экономический эффект как на стадиях проектирования, так и в процессе производства и при эксплуатации машин.

Расчеты деталей на прочность, жесткость и устойчивость производят в основном по формулам сопротивления материалов. Причем в последние десятилетия для этих целей используют численные методы, например метод конечных элементов, реализованные в пакетах компьютерных программ. Применение численных методов повышает точность расчетов качественных характеристик машин, следовательно, влияет на эффективность их проектирования, производства и эксплуатации.

В условиях рыночной экономики, при отсутствии плана экономического развития, экономическая целесообразность проектирования и производства машин обосновывается бизнес-планами, которые определяют эффективность проекта на основании: стоимости работ, анализа рынка, условий конкуренции, прибыли, инвестиций, факторов внешней среды и др.. При этом оценка стоимости работ требует достаточной конструкторской подготовки от специалистов, проводящих экономическую экспертизу проектов.

Практикой машиностроения установлен ряд конструктивных положений общего характера, которых рекомендуется придерживаться при проектировании машин и их деталей. Основы проектирования деталей машин изложены в рекомендуемой учебной и справочной литературе [1-3], которую необходимо использовать при выполнении контрольных работ.