专利名称：应用影像原理放大设计的制作方法
技术领域：
本发明是一种新的机械设计方法，简单易行，准确可靠，用这种方法设计的机械设备不需要进行试造而直接投入批量生产，特别适用于机械设备的成组设计和系列化设计。
目前，机械设备的设计，一般有传统的比照设计、优化设计、相似设计以及较先进的模块设计，这几种设计基本上都是设备基型进行设计，只是在主参数和外观上实现系列化，内部复杂结构采取相似方法，这种设计的系列化程度只占整台设备设计量的2-3%，设计出来的机械设备仍需重新试造，周期过长，经济效益欠佳。
本发明的任务是提供一种新的设计方法，根据机械设备的主参数和所需功率，选定每一种机械设备的基型产品，再求出放大系数，按机械零件是以刚度要求为主还是以强度要求为主，分别乘以放大系数X1和X2，就可完成一种机械设备的设计工作，若一台机械设备单纯从强度考虑，则整台设备都可以用X2放大系数对基型放大设计，若一台设备单纯从刚度考虑，则可以用X1放大系数对基型放大设计，完成所需要设计的机械设备，以实现机械设备由小到大的全部系列化设计。
本发明的方法是先用一台基型用影像放大到所需要的规格，再用放大系数X1或X2或X1X2结合使用，设计出一台新的机械设备。
这种方法首先根据设备使用要求性质用途用主参数功率或规格，求出放大系数X1和X2。
用功率时，
;
式中X1用于用刚度计算的零件放大系数;
X2用于用强度计算的零件放大系数;
N′放大后功率;
N放大前功率用规格或其他主参数与基型规格或其他主参数之比例系数为影像放大系数X，是单纯简单放大系数不含力学关系。但是可用X求出X1和X2。唯独用X1或X2才能进行机械设备的放大设计。
他们之间的关系必须符合下列方程式X1=Xn=N′N…………(1)]]>X2=3Xn=3N′N…………(2)]]>式中X= (放大后尺寸L′或其他主参数)/(放大前尺寸L或其他主参数)n是方指数。应用影像原理放大的物体是面积变化时n＝2;
应用影像原理放大的物体是体积变化时n＝3。
例如已知吊车规格100吨，要求放大到200吨或175吨的吊车。
要求放大到200吨时求放大参数
，用于有刚度要求的零件放大;
，用于有强度要求的零件放大;
式中n是按吊车吊起物体重量与物体放大关系而定，物体外形尺寸L是按x、y、z三座标方向放大，是立方变化，所以n＝3。
要求放大到175吨时，求放大系数。
X1=(175100)3=1.753=2.31]]>X2=3(175100)3=31.753=1.75]]>已知基型剪板机，能剪切钢板厚10mm，宽1000mm，要求放大到能剪切厚25mm，宽1200mm。
求X1、X2，因为被剪切钢板变化，其断面积是按X2变化的所以n＝2X1=A′A=25×120010×100=3=1.73]]>X2=3A′A=325×120010×100=33=1.44]]>式中A′是放大后的剪板机能剪断的钢板断面积;
A是放大前的剪板机能剪断的钢板断面积。
但是剪机所配备的电机功率必须满足公式(1)和(2)的恒等式要求，X1和X2才能使用。
即
用于有钢度要求的零件放大;
用于有强度要求的零件放大。
本发明的放大设计方法最大的特点是除复合力学规律外，也就是符合那些力学公式外，有不少复杂结构用现代力学无法计算时，可用放大的办法得到解决。基型是成功的，放大后也是成功的，经验证明传统设计无法保证新设计是成功的。可是用放大设计方法能保证设计成功。
放大设计另一特点经过放大设计的机械设备，每个部件、每个结构计算结果与基型每个部件、每个结构计算结构对应相等、或对应成比例，变形是在允许范围内，所以放大设计不需要试造，直接投入生产。
要求设计者要了解基型的性质、用途，每个设计结构是按强度要求设计的还是按刚度要求设计的，然后才能正确使用X1和X2。
举例说明如下1、内燃机的放大设计。
已知有一台内燃机基型功率100匹马力，要求放大成150匹马力的内燃机。
因为内燃机的设计，主要按强度要求设计的，所以要用强度方面的放大系数X2，主参数是马力。
X2=3N′N=3150100=31.5=1.144]]>用1.144乘基型各部件尺寸，即可得到一台新的150匹马力的内燃机。
连杆螺钉是关键的受拉受压件。则用
乘各部尺寸。因为受拉件受压件，放大时它的截面积是按X2变化的，所以用X1。
以上对放大系数的选择和应用。下面通过例题做详细的介绍。具体应用的方法步骤，以镗床为例。
镗床是复杂的机械设备，设计时有强度要求也有刚度要求。通过对镗床的放大可以将本发明的方法比较全面的介绍出来已知卧式镗床T619，其主轴规格直径为φ90mm，功率为7.5KW，主电机转速1450rpm，转速图最高转速1250rpm，最低转速8rpm。
主要结构有2主轴箱、3立柱、7工作台、8上滑座、9下滑座、10床身、11尾柱，还有液压系统。其中最复杂最关键件是主轴箱。如果能应用影像原理放大设计，设计出新的主轴箱合乎T6113要求的，其余部件，很容易放大。
现在要求放大T6113镗床，也就是要求放大成主轴直径φ130的镗床。φ130是规格也是主参数。
1、求放大参数X1、X2镗床的主参数是主轴规格直径。基型T619主轴直径φ90mm，要求放大成T6113型卧式镗床，主轴规格φ130mm。
因为放大参数是主参数之比X＝130/90＝1.444，然而这个X与X1、X2不同，不能直接应用放大设计，必须转化成X1和X2。代入转换公式
X1=N·X2N=X]]>X2=3N·X2N=3X2]]>2、求主电机功率N′应用影像原理的放大关系，是主轴箱主轴及刀具的放大，铣削下来的体积按X3放大，因习惯上铣削深度t′＝t不变，所以铣削体积按X2变化，主电机功率N′＝NX2＝7.5×1.444＝15KW。
式中N′是放大后的主电机功率，N是基型功率7.5KW。
3、求主轴扭矩已知主轴扭矩M＝124kg-m ∴M′＝MX2＝125×1.4442＝250kg-m4、求放大后主轴箱内转速图，T619转速图最高转速1250rpm，最低转速图转速8rpm，为保持放大后的主轴及齿轮等线速度相等，必须除以放大系数X1，即1250÷X1＝1250÷1.444＝865，因为习惯上取正数8.00rpm8÷X1＝8÷1.444＝5.5取5.00rpm。
其余各级转速在5至800范围内等差排列，可以得到完整的转速图。然后再配上15KW870rpm的电动机。
主轴箱内进给转速图，随着主传动转速下降而下降不必重新排列。
转速图设计完成后，主轴箱内轴、齿轮、轴承、支承壁箱体都用X2放大，有刚度要求的部位及液压系统、钢丝绳、螺钉等属于受拉、压件用X1放大，按x、y、z三座标方向放大，这种影像放大并不是无限制的，放大后有干涉现象，所以需要搞成组设计，从总体布局来看，小规格的为一组，主轴由φ70至φ130，大规格的主轴直径由φ160至φ320的为另一组。
小规格的一般为刨台式的，大规格的为落地式的。
搞成组设计时，要取中下值，要考虑到能放大能缩小，小规格的取φ90为基型，能放大为φ110、φ130，能缩小为φ70。大规格的取取主轴直径φ200mm为基型放大成φ260mm、φ320mm，可缩小为φ160mm。
采用放大系数为放大与传统设计一样，会出现小数，如齿轮模数3、齿轮35、放大系数1.25。应用影像放大后，齿轮直径、宽厚齿形增大了，但是齿数不变。齿形增大了模数也就增大了，齿轮除齿数不用放大系数乘，其余尺寸都用系数乘，所以模数3×1.25＝3.75，如果3.75属于系列模就不必靠标准数，如果不是系列数，可靠为系列数模数4。如果原设计齿轮齿形抗弯曲强度大有余量，可靠为系列数模数为3.5mm轴的直径放大也如此，如轴直径φ50乘放大系数1.25等于62.5，如果基型设计时φ50较弱，则62.5可靠系列正数φ65，如果基型设计时φ50较强，则62.5可靠系列数φ60。轴承等件放大都靠系列数。支撑壁，箱体放大后不必靠系列数。总之放大后的处理和传统设计一样，两齿轮中啮合情况的间距的处理也是靠变位系数解决。
以上是主轴箱放大设计方法介绍。
立柱、尾柱，见图4件号3和11。由于内部加强筋的布置很不规律，用计算的办法很困难，大多数用比较法，根国内外大小镗床立柱进行比较，才能确定自己的设计，因为立柱受弯曲扭转两种力，对立柱变形有严格的要求，也就是有刚度要求的零件，用X1放大，尾柱也用X1放大。
床身、上、下滑座、工作台用X1放大。
液压系统也用X1放大。
经过这几个步骤可将T6113卧式镗床放大完成。
应用影橡原理放大设计的方法就是上述方法。应用影像原理放大设计与电子计算机相结合，更显它的先进性。将基型编好程序，乘放大系数X1和X2就可以得到一台新的机械设备设计。
机械设备品种繁多，性能用途都不一样，但是都有一个统一的放大规律，都可以用放大系数X1和X2放大或缩小。
应用影像原理另一特点任何复杂的机械设备，只要测绘图纸完成，可以用影像原理放大到所需要的规格，然后用电机输出轴的放大倍数确定电机功率，因为电机功率大小来计算电机输出轴直径大小，是按强度要求计算的。从电机输出轴到传动系统一般来讲按强度要求计算的。所以放大时用
放大就可以了。
然后根据用途是否选用
放大某一部分结构。
对零件放大后的挠度f2有定量要求时，如悬臂梁等式中f1是放大前的零件变形挠度，P1是力，I是截面惯性矩，E是弹性模数。使分母IX4增大或缩小，则f2可得到需要值。其他各种梁也以此类推。都以变化IX4解决。例如要求f2＝f1，则用放大系数X3=4X15]]>，用X3放大即可。现代机床要求噪音低精度高，对传动系统和有关部件的刚度要求也越来越高。所以全台机床可用X1放大。对有特殊要求的部件，可单独放大，如飞轮矩等。所以全台机床，单独用X1或X2放大时可不必搞成组设计。
高精度镗床对立柱有特殊要求，即f2＝f1，所以用X3=4X15]]>。
X3在机械设备中很少应用，所以上述内容里只提到X1、X2，所有机械设备里放大系数不超过3个即X1、X2、X3。
权利要求
1.本发明提供一种新的设计方法一应用影像原理放大设计，适用于机械产品系列化设计，其特征是要求放大的机械设备主参数、功率或规格与基型功率或规格之比例系数为影像放大系数X，再用X求出放大系数X1和X2，用X1和X2对基型放大设计就可以设计出一台新的机械设备；应用影像原理放大设计，其特征在于X、X1和X2他们之间关系必须符合下列方程式X1=Xn=N′N…………(1)]]>X2=3Xn=3N′N……………(2)]]>式中X= (放大后尺寸L′或其他主参数)/(放大前尺寸L或其他主参数)n是方指数，被放大的部件按X2变化时n=2；被放大的部件按X3变化时n=3；N′放大后的功率；N放大前的功率；基型只有强度要求时，放大设计用X2乘基型各部件尺寸，便设计出一台新的机械产品；基型只有刚度要求时，放大设计用X1乘基型各部件尺寸，便设计出一台新的机械产品；基型有强度要求又有刚度要求，放大设计用X1和X2这样的放大相邻规格是可以的，较远规格会产生干涉，要搞成组设计。将系列化产品划分成两组或三组，一般的设备由小规格到中规格，由中规格到大规格两组就可以了；例如镗床主轴直径φ70、φ90、φ110、φ130的为1组，φ160、φ200、φ260、φ320为另一组。
2.按照权利要求1所述的应用一种新的设计方法，其特征在于排好转速图才能放大设计;排转速图的方法是，为了保持齿轮和传动轴线速度相等，必须除以放大系数X1也就是基型转速图最高到最低的转速都除X1便得到一个新的转速图。
3.按照权利要求1、2所述的一种新的设计方法，其特征在于主轴箱内各轴、各齿轮、各轴承、各支承壁箱体等都用X2放大，有刚度要求的部位及液压系统都用X1放大，放大后要对数据处理，也就是得小数后往系列数上靠标准系列数。
4.按照权利要求1、3所述的应用一种新的设计方法，其特征在于放大后的零部件各计算值(计算的结果)与基型零部件的计算值，对应相等挠度成比例，在要求范围内;不必经过试造可以直接投入批量生产。
5.按照权利要求1所述的应用一种新的设计方法，其特征在于应用放大系数X1、X2放大设计可使机械系列化产品，不单是外观主参数系列化，而外观的全部及复杂结构的内部全部系列化，约占97%的尺寸系列化，这是其他任何设计办法办不到的事情。
6.按照权利要求1、4所述的应用一种新的设计方法，其特征在于基型产品有的部件、有的结构无法计算时，但它在使用中是成功的，用放大设计的办法，放大后的产品仍然是成功的。
7.按照权利要求1、4和6所述的应用一种新的设计方法，其主要特征在于任何复杂的机械设备只要测绘图纸完成，可以用影像原理放大，放大到所需要的规格，然后用电机输出轴的放大倍数确定电机功率，因为电机输出轴的计算都是按强度要求计算的，从电机输出轴到传动系统一般来讲按强度要求计算的，用
放大就可以了，然后根据用途是否选用
放大某一部分结构。
8.按照权利要求1、3、5所述的应用一种新设计方法，其特征在于与机算相结合速度更快。
9.按照权利要求1所述的应用一种新的设计方法，对零件放大后的挠度f2有定量要求时，可用求挠度公式如f1= (P1L3)/(3EI) 或其他挠度公式。
。∴f2＝f1X1，使IX4增大或缩小则f2可增大或缩小，要求f2＝f1，则用放大系数X3=4X15]]>。
10.按照权利要求1所述的应用一种新的设计方法，现代机床要求噪音低，精度越来越高，对传动系统和有关部件刚度要求也越来越高，所以全台机床可用X1放大，对有特殊要求的部件，可用X3放大，可不必搞成组设计;当镗床立柱要求f2＝f1时，则用X3=4X15]]>放大。
全文摘要
本发明公开了在机械领域里一种新的设计方法。适用于机械产品系列化设计或成组设计。本发明公开前机械设计仅占全台设备的2～3％零件尺寸系列化。本发明公开后用放大系数X
文档编号B23D15/00GK1059881SQ9010648
公开日1992年4月1日 申请日期1990年12月24日 优先权日1990年12月24日
发明者邢万义 申请人:邢万义