Eléments structuraux et méthodes de conception des pièces mécaniques de structure

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Éléments géométriques des pièces structurelles
La fonction de la structure mécanique est principalement réalisée par la forme géométrique des pièces mécaniques et la relation de position relative entre les différentes pièces.La géométrie d'une pièce est composée de sa surface.Une pièce a généralement plusieurs surfaces, et certaines de ces surfaces sont en contact direct avec les surfaces d'autres pièces.Cette partie de la surface est appelée surface fonctionnelle.La partie de liaison entre les surfaces fonctionnelles est appelée surface de liaison.
La surface fonctionnelle d'une pièce est un facteur important qui détermine la fonction mécanique, et la conception de la surface fonctionnelle est au cœur de la conception structurelle de la pièce.Les principaux paramètres géométriques décrivant la surface fonctionnelle comprennent la forme géométrique, la taille, le nombre de surfaces, la position, l'ordre, etc. de la surface.Grâce à la conception de variation de la surface fonctionnelle, une variété de schémas structurels pour réaliser la même fonction technique peut être obtenue.
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Liens entre structures
Dans une machine ou une machinerie, aucune pièce n'existe isolément.Par conséquent, en plus d'étudier les fonctions et autres caractéristiques des pièces elles-mêmes, les interrelations entre les pièces doivent également être étudiées dans la conception structurelle.
La corrélation des parties est divisée en deux types : corrélation directe et corrélation indirecte.Lorsque deux pièces ont une relation d'assemblage directe, elles deviennent directement liées.Une corrélation qui n'a pas de relation d'assemblage directe devient une corrélation indirecte.La corrélation indirecte est divisée en deux types : corrélation de position et corrélation de mouvement.La corrélation de position signifie que les deux parties ont des exigences sur la position mutuelle.Par exemple, l'entraxe de deux arbres de transmission adjacents dans le réducteur doit assurer une certaine précision, et les deux axes doivent être parallèles pour assurer l'engrènement normal des engrenages.La corrélation de mouvement signifie que la trajectoire de mouvement d'une pièce est liée à une autre pièce.Par exemple, la trajectoire de mouvement du poste d'outil du tour doit être parallèle à l'axe central de la broche.Ceci est assuré par le parallélisme du rail de guidage du banc et de l'axe de la broche.Par conséquent, la position entre la broche et le rail de guidage est liée ;le porte-outil et la broche sont liés au mouvement.
La plupart des pièces ont deux ou plusieurs pièces directement liées, de sorte que chaque pièce a deux ou plusieurs pièces qui sont structurellement liées à d'autres pièces.Dans la conception structurelle, les parties directement liées des deux pièces doivent être considérées en même temps afin de choisir raisonnablement la méthode de traitement thermique, la forme, la taille, la précision et la qualité de surface du matériau.Dans le même temps, il doit également tenir compte de la satisfaction de conditions connexes indirectes, telles que la chaîne dimensionnelle et les calculs de précision.D'une manière générale, s'il existe des parties plus directement liées à une partie, sa structure est plus compliquée ;plus les parties d'une pièce sont indirectement liées, plus l'exigence de précision est élevée

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Problèmes auxquels il faut prêter attention dans la conception structurelle
De nombreux matériaux peuvent être sélectionnés dans la conception mécanique.Différents matériaux ont des propriétés différentes.Différents matériaux correspondent à différentes techniques de traitement.Dans la conception structurelle, les matériaux appropriés doivent être sélectionnés raisonnablement en fonction des exigences fonctionnelles et les matériaux appropriés doivent être déterminés en fonction du type de matériau.La technologie de traitement et la détermination de la structure appropriée en fonction des exigences de la technologie de traitement ne permettent au matériau sélectionné de tirer pleinement parti de ses avantages que grâce à la conception de structure appropriée.
Afin de sélectionner correctement les matériaux, les concepteurs doivent parfaitement comprendre les propriétés mécaniques, les performances de traitement et le coût des matériaux sélectionnés.Dans la conception structurelle, différents principes de conception doivent être suivis en fonction des caractéristiques du matériau sélectionné et de la technologie de traitement correspondante.
Par exemple, les propriétés mécaniques de l'acier sous tension et compression sont fondamentalement les mêmes, de sorte que la structure de la poutre en acier est principalement symétrique.La résistance à la compression des matériaux en fonte est bien supérieure à la résistance à la traction.Par conséquent, les sections transversales des structures en fonte soumises à des moments de flexion sont pour la plupart asymétriques, de sorte que la contrainte de compression maximale pendant la charge est supérieure à la contrainte de traction maximale.La figure 5.2 est une comparaison de deux supports en fonte.Dans la conception de la structure en acier, la résistance et la rigidité de la structure sont généralement augmentées en augmentant la taille de la section transversale.Cependant, si l'épaisseur de paroi est trop importante dans la structure coulée, il est difficile d'assurer la qualité de la coulée, de sorte que la structure coulée est généralement renforcée par des plaques et des cloisons renforcées.La rigidité et la résistance de la structure.En raison de la faible rigidité des matières plastiques, la contrainte interne causée par un refroidissement irrégulier après le moulage peut facilement provoquer un gauchissement structurel.Par conséquent, l'épaisseur des nervures et la paroi de la structure plastique sont similaires et uniformes et symétriques.
Pour les pièces nécessitant un traitement thermique, les exigences de conception structurelle sont les suivantes : (1) La forme géométrique de la pièce doit être simple et symétrique, et la forme idéale est sphérique.(2) Pour les pièces de sections inégales, le changement de taille et de section doit être doux pour éviter les changements brusques.Si les changements dans les pièces adjacentes sont trop importants, les grandes et petites sections seront refroidies de manière inégale, ce qui formera inévitablement des contraintes internes.(3) Évitez les arêtes vives et les angles vifs.Afin d'éviter que les arêtes vives et les angles vifs ne fondent ou ne surchauffent, un chanfrein de 2 à 3 mm est généralement découpé sur le bord de la fente ou du trou.(4) Éviter les sections avec une grande différence d'épaisseur, qui sont faciles à déformer et ont une plus grande tendance à se fissurer lors de la trempe et du refroidissement.

 


Heure de publication : 08 octobre 2021