引言
你可知道粗糙度為什麽是0.8,1.6,3.2,6.3,12.5?
你可知道(dào)油缸缸徑為什麽(me)是63,80,100,125?
你可知道油缸壓力(lì)為什麽(me)是6.3,16,25,31.5?
你可知道螺紋規格為什麽是6,8,10,12,14,16?
你可知道機械設計手冊上無數的表格,所有產品樣本上的參數表,都是怎麽來的?
一切都來源於偉大的優先數係。
法國工程師雷諾看到熱氣球上的鋼絲繩規格繁多,他就想了一個(gè)辦法,將10開5次方,得到一個數1.6,然後輾轉相乘,得出5個(gè)優(yōu)先數如下:
1.0、1.6、2.5、4.0、6.3
這是一個等比數列,後數為前數的1.6倍,那麽10以下的鋼絲繩(shéng)一下子隻有(yǒu)5種(zhǒng),10到100的(de)鋼絲繩也隻有5種,即10,16,25,40,63。
但是這(zhè)樣分法太稀疏(shū),雷先生就再接再厲,將10開10次方,得出R10優先數係如下(xià):
1.0、1.25、1.6、2.0、2.5、3.15、4.0、5.0、6.3、8.0
公(gōng)比為1.25,於是10以內的鋼絲繩隻有10種,10到100的也隻有10種,這就比(bǐ)較(jiào)合理了。這時肯定有人(rén)說,這個數列,前麵的數字好像相差(chà)不大,如1.0和1.25,簡直沒差別嘛,平(píng)常我就四舍五入(rù)了,但6.3和8.0間隔就大了,這樣合理(lǐ)嗎?
合理不合理,我們打個比方。比如說自然數(shù)1、2、3、4、5、6、7、8、9,看起來很順(shùn)溜,我們(men)用這個數列來發工(gōng)資,給張三發1000,給(gěi)李四發2000,兩人皆心(xīn)服。突然通貨膨脹,給張三發8000,給(gěi)李四發9000。以前李四工資(zī)是張三的2倍,現在(zài)變成1.12倍。你說李四能願意嗎?他可是主管哪,給(gěi)他發16000還差不多,張三是不會埋怨說主管比他多8000的。
這個(gè)自然界的事物,有兩種比較方法,就是“相對”與“絕對”!優先數係是相對的。
有人(rén)說他的產品規格有10噸,20噸,30噸,40噸的,現在看來就不合(hé)理了吧?如果你取兩倍的話,應該是10噸,20噸,40噸,80噸,或者保住頭尾,也(yě)應該是10噸,16噸,25噸,40噸,公比為1.6才合理。
這就是“標準化”,論(lùn)壇上常常看到有人說“標準化”,實際他們說(shuō)的是“標準件”,所(suǒ)做的工作隻是將整機的標準件整理一下,就叫標(biāo)準化了,實際不是(shì)這樣的。真正的標準化,你要把你的產品的所有參數按優先數(shù)係形成序列化,再把所有(yǒu)的零(líng)部件的功能參數及(jí)尺寸,用優先(xiān)數係來序列化才對。
自然數是無窮的,但在機械設計師眼裏,世界上隻有10個數,它就是R10優先數。並且,這10個數相(xiàng)乘,相除,乘方,開方,結果還在這10個數裏,何其奇妙!當你設計的時候(hòu),不知道尺寸該選(xuǎn)擇多大為好(hǎo)時,就在這10個數裏選,你說何其方便!
1.0N0、1.12N2、1.25N4、1.4N6、1.6N8、1.8N10、2.0N12、2.24N14、2.5N16、2.8N18、3.15N20、3.55N22、4.0N244.5N26、5.0N28、5.6N30、6.3N32、7.1N34、8.0N36、9.0N38
兩個優先數,比如4和2,其序號分(fèn)別為N24和N12,它們相乘,將其序號相加,其(qí)結果等於N36即8便是;
相除,序號相減,等於N12即(jí)2便是;
2的立(lì)方,將(jiāng)其(qí)序號N12乘以3得N36即8便是(shì);
4的開(kāi)方,將其序號N24除以2得N12即2便是如果求2的四次方呢?N12*4=N48,這(zhè)裏沒有,怎(zěn)麽辦?上麵的列表,沒(méi)有(yǒu)寫(xiě)上一(yī)個數,就是10,它的序號是N40,凡是序(xù)號大於40的,隻看大於40的部(bù)分,比如N48就看N8,即1.6,然後乘以10得16就對了。如果序號是N88呢,看N8得1.6,然後乘以100得(dé)160便是,因為100的序號是N80,1000的序號是N120,依此類推(tuī)做(zuò)機械設計,一輩子用這20個數就足矣。但(dàn)有(yǒu)時需用到R40數係,有40個數,就(jiù)更完善了(le),若不夠,還有R80係。我已將R40數係倒背如流,應付一般計算根本不用計算器。
簡(jiǎn)單來說算40徑的(de)45鋼的抗扭能力,其扭轉係數是0.5*π*R^3,扭應力選(xuǎn)屈服點360的一(yī)半即180MPa,圓周率選3.15,左右手捏小數點,心算加減序(xù)號(hào),一會(huì)就出來(lái)。有人說你不加安全係數嗎?說吧,是取1.25,還是1.5,還是2啊?嗬嗬。
黃金分割0.618,也即1.618,這裏也(yě)有1.6。平方根數列,就是根號1,根號(hào)2,根號3,很(hěn)容易求出吧?(3的序號是N19)
π的平方等於多少?等於10。你算壓杆穩(wěn)定的時候就方便了吧?圓杆扭轉係數約為0.1*D^3,現在(zài)你(nǐ)可以口算(suàn)扭轉(zhuǎn)係數了吧?
為什麽大螺絲(sī)從(cóng)M36直接跳到M40?
為什麽齒輪的傳動比有個6.3或者7.1?
為什(shí)麽槽鋼有個(gè)市(shì)場上很少見的12.6號?
為什麽外協廠(chǎng)打電話來說(shuō)140的方管沒有,而有(yǒu)120和160的?
因為R5數(shù)係比R20數係優先。
為什(shí)麽標準件的參數(shù)有個第一序列,第二序列?一般來說第一序列就是R5序列。
為什麽Inventor的螺孔列表有個M11.2?現在你知道它不是(shì)胡謅出來的數吧?
還有鋼板厚度,型鋼型號(hào),齒輪模(mó)數,一切標準件,一切工(gōng)業品樣本上的功能參數,尺寸參數,標準公差表,等等(děng)等等,它們的來源,此刻在我們的心中慢慢清晰(xī)起來。可以說(shuō),我們已經理解了半部機械設(shè)計手冊,以及那些還沒做出(chū)來的工業品。
那(nà)麽,我們在設計產品的時候(hòu),就可以同時設計出一(yī)係列(liè)了,而不是設計完之後再進行所謂的“標準化”;更進一步,如果(guǒ)產品注定要序列化,那麽我們甚至可以在對實際工況不(bú)甚(shèn)了解的情況下設計產品,
因為優先數係(xì)已將所有型號包括(kuò)其中了。
優先數係的應用,上麵列出的,可謂滄海一粟,無(wú)盡(jìn)的應用等著我們自己去開發(fā)。背(bèi)誦優先數係吧(ba),這可是一勞(láo)永逸的活兒。