引言
你可知道粗糙度為什麽是0.8,1.6,3.2,6.3,12.5?
你(nǐ)可知(zhī)道油缸缸徑為什麽是63,80,100,125?
你可知(zhī)道油缸壓(yā)力為什麽是(shì)6.3,16,25,31.5?
你可知道螺紋規格為什麽(me)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(yōu)先數係。
法(fǎ)國(guó)工程(chéng)師雷諾看到熱氣球(qiú)上的鋼絲繩規格繁多,他就想了一個辦法,將10開5次方(fāng),得到一(yī)個數(shù)1.6,然後輾轉相乘,得出5個優先數如(rú)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(gāng)絲繩一下子隻(zhī)有(yǒu)5種,10到100的鋼絲繩也隻有(yǒu)5種,即(jí)10,16,25,40,63。
但是這樣分法太稀疏(shū),雷先生就再接再厲,將(jiāng)10開10次方(fāng),得出R10優先(xiān)數係如(rú)下:
1.0、1.25、1.6、2.0、2.5、3.15、4.0、5.0、6.3、8.0
公比為1.25,於是10以內的(de)鋼絲繩隻有10種(zhǒng),10到100的也隻有10種,這就比較合理了(le)。這時肯定有人說,這個數列,前麵的數字好像相差不大,如1.0和(hé)1.25,簡直(zhí)沒差別嘛,平常我就四舍五入了,但6.3和8.0間隔就大了,這樣合理嗎?
合理不合理,我們打個(gè)比方。比如說自然數1、2、3、4、5、6、7、8、9,看起(qǐ)來很順溜,我們用這個數列來發工資,給張三(sān)發1000,給李四發2000,兩人皆(jiē)心服。突然通(tōng)貨膨脹,給張三發8000,給(gěi)李四發9000。以前李四工資是張三的2倍,現在變成1.12倍(bèi)。你(nǐ)說李四(sì)能願意嗎(ma)?他可是主管哪,給(gěi)他發16000還差不多(duō),張三(sān)是不會埋怨說主管比他多8000的。
這個自然界的事物,有兩(liǎng)種比較方法,就是“相對”與“絕對”!優先數係是相對(duì)的。
有人說他的產品規格有10噸,20噸,30噸,40噸的(de),現在(zài)看來就不合理了吧?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,也應該是10噸,16噸,25噸(dūn),40噸,公比為1.6才(cái)合理。
這(zhè)就是“標(biāo)準化”,論壇上常常(cháng)看到有人說“標準化”,實際他們說的是“標(biāo)準件”,所做的工作隻是將整機的標準件整(zhěng)理一下,就叫標準化了,實際不(bú)是這樣的。真正的標準化,你要(yào)把你(nǐ)的產品的所有參數按優先數係形成序(xù)列(liè)化,再把(bǎ)所(suǒ)有的零(líng)部件的功能參數及(jí)尺寸,用優先數係來序列化才對。
自然數是無窮的(de),但在機械設計師眼裏,世界上隻有10個數,它就是R10優先(xiān)數(shù)。並(bìng)且,這10個數相乘,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,不知道尺寸該選擇多大(dà)為好時,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,其序號分別為(wéi)N24和N12,它們相乘,將其序號相加,其結(jié)果等於N36即8便是;
相(xiàng)除,序號相減,等於N12即2便是;
2的(de)立方,將其序號(hào)N12乘以(yǐ)3得N36即8便(biàn)是;
4的開方,將其序號N24除以2得N12即2便(biàn)是(shì)如果求2的四次方呢?N12*4=N48,這裏沒有,怎(zěn)麽辦?上麵的列表,沒有寫上一個數,就是(shì)10,它的序號是N40,凡是序號大於40的,隻看(kàn)大於40的部分,比如N48就看N8,即1.6,然後(hòu)乘以10得16就對了。如果序號是N88呢,看N8得1.6,然(rán)後乘(chéng)以100得160便是,因為100的序號是N80,1000的序號是N120,依此類推做(zuò)機械設計,一輩子用這20個數就足矣。但有(yǒu)時需用到R40數係,有40個數,就更完善了,若不夠,還(hái)有R80係。我已將R40數係倒背(bèi)如流,應付一(yī)般計算根本不用計算器。
簡(jiǎn)單來說算40徑的45鋼的抗扭能力,其扭轉係數是0.5*π*R^3,扭應力選屈服點360的一半即180MPa,圓周率選3.15,左右手捏小數(shù)點,心算加減序號,一會就出來。有人說你不加安全係數嗎(ma)?說吧,是取1.25,還是1.5,還是2啊?嗬嗬。
黃金分割(gē)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2,根號3,很容易求出吧?(3的序號是N19)
π的平方等於多少?等於10。你算壓杆穩定的時候就方便(biàn)了吧?圓杆(gǎn)扭轉係數約為0.1*D^3,現在你可以口算扭(niǔ)轉係數(shù)了吧?
為什麽大(dà)螺絲從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(cáo)鋼有個市場上很少見(jiàn)的12.6號(hào)?
為什麽(me)外協廠打電話來說140的方管沒有,而有120和(hé)160的?
因為R5數係比R20數係優先。
為(wéi)什麽標準件的參數有個第一序列(liè),第二序列?一般(bān)來說第(dì)一序列就是R5序列。
為什麽Inventor的螺孔列表有個M11.2?現在你知道它不是胡謅出來的數吧?
還有鋼板(bǎn)厚度,型鋼型號,齒輪模數,一切標準件,一切工業(yè)品樣(yàng)本上的功能參數,尺寸參數,標準公(gōng)差表,等等等等(děng),它們的(de)來源,此刻在(zài)我(wǒ)們的心(xīn)中(zhōng)慢慢清晰(xī)起來。可以說,我們已經理解了半部機械設計手冊(cè),以及那(nà)些還沒做出來的工業品。
那(nà)麽,我們在設計產品的時候,就(jiù)可以同時設計出一係列了,而不是設計完之後再進行所謂的(de)“標準化”;更進一步,如果產品(pǐn)注定要序列化,那麽我們甚至可以在對實際工況不甚(shèn)了解的情況下設計產品,
因為優先(xiān)數係已將所有型號(hào)包括其中了。
優先數係的應用,上麵(miàn)列出(chū)的,可謂滄海一粟,無(wú)盡(jìn)的應用等著我們自己去開發。背誦優先數係吧(ba),這可是一勞永逸的活兒。