Орлов - Основы конструирования. Справочно-методическое пособие. Книга 1

В книге изложены общие принципы рационального конструирования, направленные на повышение работоспособности конструкций машин, увеличение долговечности, облегчение сборки и улучшение условий эксплуатации. Для второго издания (1-е изд. вышло в 1968 г.) текст и иллюстрации автором переработаны, улучшены и уточнены.

Книга предназначена для конструкторов-машин о строителей. Она будет полезна также студентам машиностроительных вузов.

ОТ ИЗДАТЕЛЬСТВА

П. И. Орлов длительное время работал в конструкторских бюро и научно-исследовательских институтах авиационной промышленности. В 1930—1940 гг., им написано несколько книг, в том числе фундаментальный учебник «Авиационные двигатели. Конструкции и расчет на прочность», по которому учились несколько поколений авиационных инженеров. В 1968 и 1972 г, издательством «Машиностроение» выпущены 1-я и 2-я книги П. И. Орлова «Основы конструирования». Они получили высокую оценку советских конструкторов, стали их настольными справочно-методическими пособиями, переведены на польский, французский и испанский языки. Настоящее издание справочно-методического пособия «Основы  конструирования» выпускается в 3-х книгах. Оно подготовлено автором незадолго до смерти. П. И. Орлов переработал и дополнил материал первой и второй книг «Основы конструирования» л не успел закончить доработку рукописи третьей (последней) книги по рецензии д-ра техн. наук лауреата Государственной премии В. А. Добрынина. При подготовке рукописи издательство стремилось сохранить материал, представленный автором, за исключением отдельных разделов, переработанных в соответствии с действующими стандартами. Несколько разделов третьей книги были даны автором в набросках, однако издательство нашло необходимым напечатать эти разделы, внеся некоторые уточнения

В первой книге изложены общие принципы  конструирования на основе унификации, создания производных машин, обеспечения в их конструкции резервов развития, повышения долговечности и надежности. Особое внимание уделено технологичности, рентабельности машин и влиянию их параметров на суммарный экономический эффект за период эксплуатации.

Приведены целесообразные приемы повышения жесткости конструкций, изложена методика рационального конструирования. Все вопросы разработки конструкций рассмотрены с учетом свойств материалов, технологии изготовления, сборки, снижения металлоемкости и удобства эксплуатации.

Во второй книге даны основы конструирования литых и механически обрабатываемых деталей, соединений пластической деформацией, сварных, заклепочных, шпоночных, шлицевых соединений, опор скольжения и качения, стопорных колец и других деталей.

В третьей книге рассмотрены крепежные соединения, способы их стопорения, уплотнения подвижных и неподвижных соединений деталей, пружины сжатия, растяжения и кручения, соединения трубопроводов, полимерные изделия; описаны типовые конструктивные узлы фиксаторов, креплений осей, сферических сочленений и других деталей. Материал третьей книги публикуется впервые.

Большой практический опыт и наблюдательность П. И. Орлова  позволили ему донести до читателя наиболее простые варианты решений сложных конструкторских задач. Книги П. И. Орлова доказывают, что достигнутый в настоящее время уровень техники оставляет много места для конструкторской интуиции, фантазии и творческих поисков.

Издательство выражает благодарность всем специалистам, оказавшим помощь при подготовке второго издания книг «Основы конструирования». Эти книги, несомненно, принесут большую пользу начинающим конструкторам, а также студентам машиностроительных вузов. Они должны понравиться и конструкторам -профессионалами которые смогут оцепить труд автора, сумевшего просто и лаконично написать о сложных вопросах конструирования-

ОТ АВТОРА

Предлагаемая вниманию читателя книга является попыткой систематически изложить правила рационального конструирования. При всей дифференцированно современного машиностроения, задачи конструирования во многом одинаковы. Для конструкции любой машины важно уменьшение веса и металлоемкости, улучшение технологичности, увеличение надежности и долговечности; различно для каждой из них только значение этих факторов. Это позволяет сформулировать пришиты рационального конструирования, как свод общих для машиностроения правил.

Основной замысел книги — научить конструктора активному  конструированию. Активно конструировать — это значит: не слепо копировать существующие образцы, а конструировать осмысленно, выбирая из всего арсенала конструктивных решений,  разработанных современным машиностроением, наиболее целесообразные в данных условиях; уметь сочетать различные решения и находить новые, улучшенные, т. е. конструировать с творческой инициативой, с изобретательским  огоньком; непрерывно улучшать показатели машин и направлять развитие данной отрасли машиностроения в сторону технического прогресса; учитывать динамику развития промышленности и создавать живучие, гибкие, богатые резервами машины, способные удовлетворить  возрастающие требования народного хозяйства и застрахованные на длительный срок от морального устаревания.

Особое внимание в книге уделено вопросам долговечности и  надежности конструкций. Автор стремился всемерно подчеркнуть руководящую роль конструктора в решении этих вопросов.

При изложении материала автор придерживался принципа «кто видит тот дважды читает». Конструкторы в большинстве люди зрительного мышления и зрительной памяти. Для них чертеж, даже простой эскиз говорит гораздо больше чем многие страницы объяснений. Поэтому почти каждое положение» приводимое в тексте, сопровождается конструктивными примерами. Большинство иллюстраций с целью увеличения доходчивости подобрано по принципу сопоставления неправильных и правильных, нецелесообразных и целесообразных конструкций.

Приводимые в иллюстрациях правильные решения не являются  единственно возможными. Их следует рассматривать, не как рецепты,  пригодные на все случаи жизни, а как примеры. В конкретных условиях применения могут оказаться целесообразными и другие решения.

ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ЗАДАЧИ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Задача конструктора состоит в создании машин, полно  отвечающих потребностям народного хозяйства, дающих наибольший экономический эффект и обладающих наиболее высокими технико-экономическими и эксплуатационными показателями. Главными показателями являются; высокая производительность»  экономичность, прочность, надежность, малая масса и металлоемкость, габариты, энергоемкость, объем и стоимость ремонтных работ, расходы на оплату труда операторов, высокий ресурс долговечности и степень автоматизации, простота и безопасность обслуживания, удобство управления, сборки и разборки.

В конструкции машин необходимо соблюдать требования технической эстетики. Машины должны иметь красивый внешний вид, изящную, строгую отделку. Удельный вес каждого из перечисленных факторов зависит от назначения машины:

в машинах-генераторах и преобразователях энергии на первом плане стоит величина КПД, определяющего совершенство преобразования затрачиваемой энергии а полезную;

в машинах-орудиях — производительность, четкость и безотказность действия, степень автоматизации;

в металлорежущих станках — производительность, точность обработки, диапазон выполняемых операций;

в приборостроении — чувствительность, точность, стабильность  показаний;

в транспортной технике, особенно в авиационной и ракетной, — малая масса конструкции, высокий КПД двигателя, обусловливающий малую массу бортового запаса топлива.

Проектируя машину, конструктор должен добиваться всемерного  увеличения ее рентабельности и повышения экономического эффекта за весь период работы. Величина экономического эффекта зависит от обширного комплекса технологических, организационно-производственных и  эксплуатационных факторов. В настоящей книге рассмотрены только те способы повышения экономичности, которые непосредственно связаны с  конструированием и зависят от деятельности конструктора.

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ МАШИН

Экономический фактор играет первостепенную роль в конструировании. Частности конструкции не должны заслонять основной цели конструирования — увеличения экономического эффекта машин.

Многие конструкторы считают, что экономически конструировать — значит уменьшать стоимость изготовления машины, избегать сложных и дорогих решений, применять наиболее дешевые материалы и наиболее простые способы обработки. Это только небольшая часть задачи. Главное значение имеет то что экономический эффект определяется величиной полезной отдачи машины и суммой эксплуатационных расходов за весь период работы машины; Стоимость машины является только одним не всегда главным а иногда и очень незначительным  составляющим этой суммы,

Экономически направленное конструирование должно учитывать весь комплекс факторов, определяющих экономичность машины и правильно оценивать относительное значение этих факторов, Это правило часто игнорируют. Стремясь к удешевлению продукции, конструктор нередко добывается экономии в одном направлении и не замечает других, гораздо более эффективных путей повышения экономичности. Более того, частная экономия, осуществляемая без учета совокупности всех факторов, нередко ведет к снижению суммарной экономичности машин. Главными факторами, определяющими экономичность машин, являются величина полезной отдачи машины, долговечность, надежность, расходы на оплату труда операторов потребление энергии и стоимость ремонтов. Коэффициент использования машины представляет собой отношение времени фактической работы машины за определенный период к  длительности этого периода.