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Wake
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工程师的日常
没下过车间的机械设计师做出来的东西能用吗?
下车间,其实是一个机械人无法绕开的必经阶段,作为一个机械专业的学生,我们常常听到老师(他们自己可能都没有下过)和前辈们说: 你一定要多去车间,没有经历过车间的锻炼,你是无法成熟与进步的。
仿佛一个没有下过车间的设计工程师就像没有经过恋爱就结婚的新人一样,丝毫没有可靠的基础可言。
那么,我们为什么要下车间,我们下去干什么?
没下过车间的机械设计师做出来的东西能用吗?
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五种常见“千斤顶”的工作原理
1、液压千斤顶的原理
在平衡的系统中,比较小的活塞上面施加的压力比较小,而大的活塞上施加的压力也比较大,这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递,可以得到不同端上的不同的压力,这样就可以达到一个变换的目的。
2、机械式千斤顶
机械千斤顶以往复扳动手柄,拔爪即推动棘轮间隙回转,小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转,从而使升降套筒获得起升或下降,而达到起重拉力的功能。
3、剪式千斤顶
这种机械式千斤顶比较小,生活中经常用到,力道肯定不如液压的大。其实生活中我们还经常见到一种机械式的千斤顶,我们叫做剪式千斤 顶。使用轻便快捷,是国内各大汽车厂随车产品。 (我们推荐你关注“机械工程师”公众号,第一时间掌握干货知识、行业信 息)
其由金属板材制成的上支杆和下支杆组成,工作原理各有不同。 上支杆的横截面与下支杆在齿部及其附近部分的横截面是一边开口的矩形,开口两边的金属板向内弯折。 上支杆和下支杆上的齿是由开口两边弯折的金属板上制成,齿宽大于金属板厚。
它就是往复摇动手柄使顶上下运动,理解起来很容易。
4、齿条千斤顶
齿条千斤顶,也叫齿条顶升器,是采用齿条作为刚性顶举件的千斤顶。
齿条式千斤顶由齿条、齿轮、手柄等组成,在承载齿条的上方有一转动头,用来放置被举升的载荷。使用时,只要摇动手柄,齿轮便带动齿条上升或下降,从而实现重物的上升或下降。有时被举升的载荷也可以放在侧面的凸耳上,但在此情况下,由于齿条受着偏心载荷,所以其允许的举重量只能是额定举重量的一半。为了支持其所举起的载荷,防止由于自重的降落应装有安全摇柄装置。
5、螺旋千斤顶
螺旋千斤顶又称机械式千斤顶,是由人力通过螺旋副传动,螺杆或螺母套筒作为顶举件。螺旋千斤顶能长期支持重物,最大起重量已达100t,应用较广泛。其结构紧凑,可合理地利用摇杆的摆动,使小齿轮转动,经一对圆锥齿轮运转,带动螺杆旋转,推动升降套筒,从而使重物上升或下降。 (我们推荐你关注“机械工程师”公众号,第一时间掌握干货知识、行业信 息)
普通螺旋千斤顶靠螺纹自锁作用支持重物,构造简单,但传动效率低,返程慢。自降螺旋千斤顶的螺纹无自锁作用,装有制动器。放松制动器,重物即可自行快速下降,缩短返程时间,但这种千斤顶构造较复杂。
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你每天使用的有限元软件分析的结果正确吗?
在我们使用有限元软件时,终端用户和产品培训的供应商出具的有限元分析报告常常忽视准确性的话题。经常关注的重点是:软件的应用功能、输出数据和软件的可用性。准确性的问题要么不处理,要么埋藏在一个偏远的技术文件中,使得普通工程师无法理解和有效利用有限元分析工具。实际上有时有限元软件分析结果的正确性是有待商榷的!所以用户在用有限元软件进行工程分析计算时,很重要的一点是分析过程中必须审视分析的结果,对结果有正确的认识,从而指导工程分析的正确进行。
1 有限元分析的误差来源
有限元法是求解微分方程的一种非常有效的数值分析方法,其基本思想是用分片函数去逼近原函数,即把无限自由度问题转化为有限自由度的问题,再求解一个线性方程组,得到原方程的近似解。
既然是一种近似求解,就存在人为造成的误差,比如象网格划分疏密这样的因素就会造成的不同程度的误差,或者说根据图纸建立的有限元模型无法反映实件在加工和装配中产生的误差,也会造成有限元的分析结果与实际不符,另外误差还与所分析的结构(最终表现为刚度矩阵)的性质有密切关系,例如当结构在不同方向的刚度相差过于悬殊,可能使最后的代数方程组成为病态,从而使解的误差很大,可能导致结果失败。当然,还有的误差有可能是由于对软件的使用问题造成的,造成的误差可能比较大,甚至远远背离了实际情况,这样就失去了进行工程分析的意义!
总结起来 有限元分析结果的错误可分为以下几类:
建模错误: 不正确地模拟真实世界的实际情形。
离散误差: 网格密度不足以获得正确的求解结果。
用户错误: 由于缺乏经验做了不正确的有限元模型设置。
所以采用有效的方法对工程分析结果的准确程度进行估测,并且反过来指导工程分析,是十分必要的。当然,这种估测不应该建立在有限元模型上,作为对有限元模型是否可靠的检测,应该是在有限元模型之外进行的。
2 如何提高有限元分析的精度?
①正确处理模型误差
由于有限元模型是根据图纸的原始数据建立的,无法反映在加工和装配过程中产生的误差,而模态测试的则是实际的加工完成的实件,可以作为判别有限元模型正确与否的标准!当模型的自由模态正确无误时,对有限元模型进行其他的动态分析才能保证其正确性。
②正确确定网格密度
很多人都认为有限元分析结果会随着网格划分密度的增加而增加,但是实际上这一思想并不是完全正确的。实际上随着网格密度加大,到达某一精度限制后有限元分析精度不但没有提高,反而会下降降低。这是因为引起有限元分析误差的一个重要因素是计算机的有效位数,计算机的有效位数是有限的。所以当单元过小过多时,在数值四则运算中导致的舍入(四舍五入)误差显著上升,从而使计算结果离精确解远了。
③使用理论确定可接受边界
用公式计算和进行试验可以为有限元分析结果设定一个可接受的边界。而用这样的手段可以确定一些重要变量和一些敏感变量的正确性,而这些变量有可能在下一层更复杂的分析计算中将处于关键的位置。只有经过检验为正确的有限元模型,其得到的相关分析结果才是真正对工程应用有意义的。
总的来说,用户只有真正的了解有限元理论知识和有限元软件,才能够更好的运用有限元软件求得较为合理的分析结果。
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工程师的日常
为什么中国用220伏电,美国用110伏电?
为什么我国不和美国一样,使用110 V 的交流电呢?
小伙伴朴素的想法是:电压低一点,貌似安全一点啊。
这个问题比较复杂,且听慢慢道来。
新知达人, 【见多识广】为什么中国用220伏电,美国用110伏电?
1879年,爱迪生制作出效果比较好的碳丝白炽灯,当时的白炽灯在110 V 直流电压下运行良好,爱迪生认为这是配电中安全经济的电压。
但后来,另外一个电压等级——220 V 也被在低压领域推荐使用。
在两大天才爱迪生、特斯拉就"直流强还是交流强"的问题大吵一番后,美国慢慢开始普遍采用了110 V 的交流电。
当然,美国在电力系统的发展过程中其实出现过很多电压类型,但以110 V 和220 V 为主,并在发展过程中110 V 逐渐胜出。
随着如今电器的进步,传输手段的发展,110 V 电压和220 V 电压其实用起来没有区别。
那么,我国为啥不学习星条国,采用110 V 的交流电电压呢?
因为,在美国采用110 V 交流电压后,欧洲认为110 V 电压太低,在传输中损耗大了些(那时候,变压和高压传输还不是很普遍),带动某些电器也不够给力,就力推220 V ,并被后来大多数国家继承。
新知达人, 【见多识广】为什么中国用220伏电,美国用110伏电?
大家知道,旧中国生产力低下、经济不行,能减少一点损耗、减少一点铜等金属的消耗,当然是很好的,220 V 容易被供电运营商接受。
清光绪十六年(1890)上海开始使用白炽灯,电压为100 V ,光绪二十七年(1901)上海公共租界开始日夜供电,电压改为200 V 。
1930年9月12日,国民政府以建设委员会会令形式公布中国第一个电压频率标准,规定220 V 和50 Hz 作为中国的标准电压和标准频率。
新中国成立后百废待兴,能省一点当然也是很好的。所以,多次制定的"额定电压和频率标准"以及"供用电规则",都是沿用220 V 作为标准。
那么,110 V 的电比220 V 的电要安全一点吗?
原则上,越低的电压自然安全性越高。有人计算过,在对人体产生病生理反应甚至致命性的危害的时间上,110 V 需要的时间确实要长于220 V ,差个100毫秒左右……
但实际上,110V和220V都大大超出了安全电压的范围。
此外,在触电的时候,真正决定安全性的是经过的电流大小,所以是否发生危险,更取决于触电环境。
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工程师的日常
高端机床行业可以称之为“老汤骨头”行业
机床是一个极其特殊的行业,尤其那些高端机床,绝不是普通的产品,它有着独特的行业气质。
啃的是硬骨头,喝的是老汤。
一锅老骨头汤,百年老汤不能换,换汤就会死。
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机械结构设计中的力学原则
1 、强度计算和试验准则
1.对承受较大负载或扭矩的钣金位置,强度须经过计算,并安全合格
2.必要时须有试验报告和数据。
2 、均匀受载准则
1.通过构件设计,使受力载荷分布均匀,载荷不集中可以保证同等条件下,承受的应力成倍增加。
2.连续性和载荷均匀分布的设计可以实现。
3 、力流路径最短准则
1.力流优先走较短路径,刚度最大的路径
2.力线连续。为提高构建刚度,尽量使力流路径最短,越短则受力区域越小,累积变形就越小,刚度就提高。
3.尽量保证力流线路的直线状态,这时力流路径最短
4 、减低缺口效应准则
缺口效应的原因是力流在截面突变处,被迫急剧改变原有路径,因而力流抢近道引起近道局部力线拥挤,应力急剧集中上升。
解决措施:
1.避免截面突变的设计,尤其是避免力流截面急剧变小;
2.降低缺口附近的材料钢度;
3.加预压力应力;
4.避免力流突然转弯
孔、槽、螺纹、台肩等缺口处易发生;判定标准是界面尺寸变化的急剧程度;关注机械设计轻松学公众号学习更多相关知识。
5、 变形协调准则
在力的传递中,构件会发生变形,变形不对称、接触面变形不匹配等都会引起走偏、应力集中等问题;
解决措施:
在接触面处,降低构件在力流方向上的刚度,以便减少对另一构件变形的阻碍,使变形同步;
如:轴承的轴固定架、天车的导轨
6、 等强度准则
1.构件局部的应力和该处的材料许用值相等。省材料降能耗。2.注意次要载荷的影响
7、 附加力自平衡准则
力传递中,出现的无用力或力矩,白白增加损耗,通过让附加力自行平衡或抵消的方法解决。
解决措施:
1.平衡件;
2.对称安置。
8、 空心截面准则
弯曲和扭转应力在横截面越远离中心越大,横截面中心很小,同等材料截面积情况下,空心的结构有更好的强度和刚度。
空心也可以通过其他形式实现,不一定就得是圆管形;空心结构的壁厚不能太薄,否则发生局部皱折而丧失承载能力。
9、 受扭截面凸形封闭准则
受扭转作用的薄壁构件的截面避免开口形状,抵抗剪切变形的能力低,扭转刚度就低
10 、最佳着力点准则
力矢量经过横截面扭转中心,不会产生附加扭矩;多个力的作用节点尽量使力矢量交汇于一处,避免附加弯矩,降低应力水平。
11、 受冲击载荷结构柔性设计
在有冲击载荷的情况下,加大其柔性,避免冲击,但快速响应特性会下降。
柔性准则的措施:
1.增加等截面杆的长度;
2.避免截面突变;
3.安装缓冲器;
4.选用弹性模量小的材料。
12、避免长压杆失稳准则
对金属构件,压应力是拉应力的多倍,但压状态下,失稳破坏会破坏强度,设计上应避免。
注意检查是否有细长杆受压结构。
改进措施有:
1.加大截面惯性矩;
2.减小压杆长度;
3.加强支撑约束性;
4.截面形状与约束方式的最优组合;
5.合理选材
处于弹塑阶段的中小柔度杆,用高强度钢;
对大柔度杆,高强度钢不能提高其稳定性,须用普通钢
13、 热变形自由准则
使结构因为受热的变形自由。
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机械加工中获得零件尺寸精度的常用方法
获得零件尺寸精度的方法
(1)试切法
即先试切出很小部分加工表面,测量试切所得的尺寸,按照加工要求适当调刀具切削刃相对工件的位置,再试切,再测量,如此经过两三次试切和测量,当被加工尺寸达到要求后,再切削整个待加工表面。
试切法通过“试切-测量-调整-再试切”,反复进行直到达到要求的尺寸精度为止。例如,箱体孔系的试镗加工。
试切法达到的精度可能很高,它不需要复杂的装置,但这种方法费时(需作多次调整、试切、测量、计算),效率低,依赖工人的技术水平和计量器具的精度,质量不稳定,所以只用于单件小批生产。
作为试切法的一种类型——配作,它是以已加工件为基准,加工与其相配的另—工件,或将两个(或两个以上)工件组合在一起进行加工的方法。配作中最终被加工尺寸达到的要求是以与已加工件的配合要求为准的。
(2)调整法
预先用样件或标准件调整好机床、夹具、刀具和工件的准确相对位置,用以保证工件的尺寸精度。因为尺寸事先调整到位,所以加工时,不用再试切,尺寸自动获得,并在一批零件加工过程中保持不变,这就是调整法。例如,采用铣床夹具时,刀具的位置靠对刀块确定。调整法的实质是利用机床上的定程装置或对刀装置或预先整好的刀架,使刀具相对于机床或夹具达到一定的位置精度,然后加工一批工件。
在机床上按照刻度盘进刀然后切削,也是调整法的一种。这种方法需要先按试切法决定刻度盘上的刻度。大批量生产中,多用定程挡块、样件、样板等对刀装置进行调整。
调整法比试切法的加工精度稳定性好,有较高的生产率,对机床操作工的要求不高,但对机床调整工的要求高,常用于成批生产和大量生产。
(3)定尺寸法
用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺寸的方法称为定尺寸法。它是利用标准尺寸的刀具加工,加工面的尺寸由刀具尺寸决定。即用具有一定的尺寸精度的刀具(如铰刀、扩孔钻、钻头等)来保证工件被加工部位(如孔)的精度。
定尺寸法操作方便,生产率较高,加工精度比较稳定,几乎与工人的技术水平无关,生产率较高,在各种类型的生产中广泛应用。例如钻孔、铰孔等。
(4)主动测量法
在加工过程中,边加工边测量加工尺寸,并将所测结果与设计要求的尺寸比较后,或使机床继续工作,或使机床停止工作,这就是主动测量法。
目前,主动测量中的数值已可用数字显示。主动测量法把测量装置加入工艺系统(即机床、刀具、夹具和工件组成的统一体)中,成为其第五个因素。
主动测量法质量稳定、生产率高,是发展方向。
(5)自动控制法
这种方法是由测量装置、进给装置和控制系统等组成。它是把测量、进给装置和控制系统组成一个自动加工系统,加工过程依靠系统自动完成。
尺寸测量、刀具补偿调整和切削加工以及机床停车等一系列工作自动完成,自动达到所要求的尺寸精度。例如在数控机床上加工时,零件就是通过程序的各种指令控制加工顺序和加工精度。
自动控制的具体方法有两种:
①自动测量即机床上有自动测量工件尺寸的装置,在工件达到要求的尺寸时,测量装置即发出指令使机床自动退刀并停止工作。
②数字控制即机床中有控制刀架或工作台精确移动的伺服电动机、滚动丝杠螺母副及整套数字控制装置,尺寸的获得(刀架的移动或工作台的移动)由预先编制好的程序通过计算机数字控制装置自动控制。
初期的自动控制法是利用主动测量和机械或液压等控制系统完成的。目前已广泛采用按加工要求预先编排的程序,由控制系统发出指令进行工作的程序控制机床或由控制系统发出数字信息指令进行工作的数字控制机床,以及能适应加工过程中加工条件的变化,自动调整加工用量,按规定条件实现加工过程最佳化的适应控制机床进行自动控制加工。
自动控制法加工的质量稳定、生产率高、加工柔性好、能适应多品种生产,是目前机械制造的发展方向和计算机辅助制造(CAM)的基础。
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钣金行业常见的25个专业词汇 老师傅听了都害怕
每个行业里都有它的专业名词,钣金加工行业也不例外。常见有以下25个。
(1)压铆: 指采用冲床或油压机把压铆螺母、压铆螺钉或压铆螺母柱等紧固件牢固地压接在工件上的工艺过程。
(2)涨铆: 指先将工件沉孔,再采用冲床或油压机把涨铆螺母牢固地压接在工件上的工艺过程。
(3)拉母: 指采用类似铆接的工艺。用拉母枪把拉铆螺母(POP)等连接件牢固地连接在工件上的工艺过程。
(4)拉铆: 指以拉铆枪为工具用拉钉将两个或两个以上工件紧密地连接在一起的工艺过程。
(5)铆接: 用铆钉将两个或两个以上工件面对面连接在一起的工艺过程,若是沉头铆接,需将工件先进行沉孔。
(6)切角: 指在冲床或油压机上使用模具对工件角进行切除的工艺过程。
(7)折弯: 指工件由折弯机成型的工艺过程。
(8)成形: 指在普通冲床或其他设备上使用模具使工件变形的工艺过程。
(9)剪料: 指材料经过剪板机得到矩形工件的工艺过程。
(10)下料: 指工件经过LASER(激光)切割或数控冲床冲裁的工艺过程。
(11)落料: 指在普通冲床或其他设备上使用模具加工得到产品形状的工艺过程。
(12)冲孔: 指工件由普通冲床和模具加工孔的工艺过程。
(13)冲凸包: 指在冲床或油压机用模具使工件形成凸起形状的工艺过程。
(14)冲撕裂: 也叫“冲桥”,指在冲床或油压机用模具使工件形成像桥一样形状的工艺过程。
(15)抽孔: 也叫“翻边”,指在普通冲床或其他设备上使用模具对工件形成圆孔边翻起的工艺。过程。
(16)攻牙: 指在工件上加工出内螺纹的工艺过程。
(17)校平: 指工件加工前、后不平整,使用其他的设备对工件进行平整的过程。
(18)回牙: 指对预先攻有牙的工件进行第二次螺牙的修复的过程。
(19)钻孔: 指在钻床或铣床上使用钻头对工件进行打孔的工艺过程。
(20)倒角: 指使用模具、锉刀、打磨机等对工件的尖角进行加工的工艺过程。
(21)冲印: 指使用模具在工件上冲出文字、符号或其他印迹的工艺过程。
(22)沉孔(沙拉孔): 指为配合类似沉头螺钉一类的连接件,而在工件上加工出有锥度的孔的工艺过程。
(23)拍平: 指对有一定形状的工件过渡到平整的工艺过程。(折弯和拍平)
( 24)冲 网孔: 指在普通冲床或或数控冲床上用模具对工件冲出网状的孔。
(25)扩孔: 指用钻头或铣刀把工件上小孔加工为大孔的工艺过程。
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