Инженер начинается в школе

Основы конструирования

Конструирование машин, а в равной степени и дейст­вующих моделей — дело ответственное и трудное. Оно тре­бует системы и аккуратности в работе и от тех, кто занимает­ся конструированием давно, и особенно от тех, кто берется за дело впервые. Знания одной теории недостаточно, го­раздо важнее уметь применять ее на деле. Необходим прак­тический навык, знакомство с другими существующими конструкциями и машинами, умение оценивать их крити­чески. Все, что собираешься конструировать, следует вна­чале четко представить себе, а потом уже перенести мысли на бумагу, на чертеж.

Проектирование машины, как правило, начинается с конструктивной разработки ее общего вида и сложных уз­лов, а также с расчета основных размеров. Далее следует разработка рабочих чертежей деталей и их расчет. Расчет и разработка чертежей ведутся параллельно.

Рационально спроектированная и правильно построен­ная машина должна быть:

Надежной, то есть прочной и долговечной; экономичной в работе, то есть потреблять возможно меньше топлива, масла, энергии, воды;

Удобной в эксплуатации и доступной для ремонта; долговечной, то есть иметь возможно больший мото­ресурс — период между очередными ремонтами; безопасной в эксплуатации и ремонте; устойчивой против аварии, то есть не содержащей узлов и деталей, повреждение которых быстро выводит из строя всю конструкцию;

Технологичной, то есть простой в изготовлении. Для того чтобы ясно представить себе всю конструкцию машины, перед разработкой ее общего вида полезно сделать чертеж в аксонометрической проекции от руки так, чтобы были понятными лишь общие очертания машины.

Чертежи же общего вида следует сделать в масштабе или в натуральную величину с обязательной простановкой основных размеров.

Определение размеров детали производится главным об­разом на основании расчета действующих на нее внешних усилий по формулам сопротивления материалов. При этом обязательно учитывается, что каждая деталь должна быть не только прочной, но и долговечной. Следовательно, напряже­ние в ней нигде не должно превышать допускаемого, а де­формация должна быть только упругой.

Таков основной инженерный принцип расчета. Но поми­мо того есть еще очень много факторов, незначительных на первый взгляд, но способных на практике сыграть решаю­щую роль.

К примеру, важную роль играет скорость машины. Не­точности изготовления, которые в машине, работающей на малой скорости, допустимы, при больших скоростях работы могут привести к катастрофическим последствиям. Вот по­чему при проектировании скоростных машин видоизменя­ют конструкцию, вводят в нее упругие звенья, амортиза­торы, глушители колебаний, излишние в машинах тихоход­ных.

Учтя все эти факторы, можно приступать к вычерчива­нию рабочих чертежей по чертежу общего вида и узлов. Не следует, однако, медлить с вычерчиванием до полного окончания всех расчетов. Эту ошибку допускают все начи­нающие конструкторы, в результате они бесполезно тратят время и труд на многократные переделки. На каждом шагу при вычерчивании машины их подстерегают неожиданности и недоразумения. Повторим для них еще раз: расчет и вычер­чивание конструкции должны идти параллельно. Как толь­ко будет обнаружена ошибка или найдется новое, лучшее решение уже проработанной детали — переделайте, не колеблясь, ваш чертеж. Стереть и вычертить заново не­сколько карандашных линий гораздо быстрее и проще, чем впоследствии заново изготавливать деталь. Запомните три основных правила проектирования: а) после уяснения для себя схемы механизма на эскизе приступайте к вычерчи­ванию его сразу же, как только расчет даст вам достаточно данных, при этом получаемые данные тотчас проверяйте на чертеже, не откладывая начала вычерчивания до конца расчетов; б) не увлекайтесь чрезмерной точностью расчетов, основанных на формулах сопротивления материалов (до­пускаемые напряжения, коэффициенты трения и пр.), так как в этих формулах многие величины берутся прибли­женно и меняются в широких пределах; для нас вполне достаточна точность (до 5%), которую дает логарифмиче­ская линейка; в) при проектировании старайтесь по воз­можности использовать в конструкциях простые геометри­ческие формы и их комбинации, ибо их легче получить при обработке деталей на обычных станках.