引言
你可知道粗糙(cāo)度為什麽是0.8,1.6,3.2,6.3,12.5?
你可知道油缸缸徑為什麽是63,80,100,125?
你可知道油缸壓力為什麽是6.3,16,25,31.5?
你可知道螺(luó)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(biǎo),都是怎麽來的?
一切都來源於偉大的優先數(shù)係。
法國(guó)工程師雷諾看(kàn)到熱氣球(qiú)上的鋼(gāng)絲繩規格繁多,他就想了一個辦法,將10開5次方,得到一(yī)個數1.6,然後輾轉相乘,得出5個優先數如下:
1.0、1.6、2.5、4.0、6.3
這是一個等比數(shù)列,後(hòu)數為前數的1.6倍,那麽10以下的鋼絲繩一下子隻有5種,10到100的鋼絲繩也隻(zhī)有5種,即10,16,25,40,63。
但是這樣分法太稀疏,雷先生就再接再厲,將(jiāng)10開10次方,得出R10優先數係如下:
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,10到100的也隻有10種,這就比較合理了。這時肯定有人說(shuō),這個(gè)數列,前麵的數字好像相差不大,如1.0和(hé)1.25,簡直沒差別嘛,平常我就四舍(shě)五入了,但6.3和(hé)8.0間隔就大了,這樣合理嗎?
合理不(bú)合理(lǐ),我們打個比(bǐ)方(fāng)。比如說(shuō)自然數1、2、3、4、5、6、7、8、9,看起來很(hěn)順溜,我們用這個數列來發工資,給張三發1000,給(gěi)李四發2000,兩人皆心服。突然通貨膨脹,給張三發(fā)8000,給李四發9000。以前李四工資(zī)是張三的2倍,現在變成1.12倍。你說(shuō)李四能願意嗎?他可是主管哪,給他發16000還差不多(duō),張三是不會埋怨(yuàn)說主管比他多8000的(de)。
這個自然界的事物,有兩種比較方法,就是“相(xiàng)對”與“絕對”!優先(xiān)數係(xì)是(shì)相(xiàng)對的。
有人說他的產品規格有10噸,20噸,30噸,40噸的(de),現在看來就不合理了吧?如果你(nǐ)取(qǔ)兩倍(bèi)的(de)話,應(yīng)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,40噸,公比為1.6才合理。
這就是“標準(zhǔn)化”,論(lùn)壇上常常看到有人說(shuō)“標準化”,實際他們說的是“標準件”,所做(zuò)的工作隻是將整機的標準件整理一下,就叫標準化了,實際不是這樣(yàng)的。真正的標(biāo)準化,你要把你的產品的(de)所有參數按優先數係(xì)形成(chéng)序列化,再(zài)把所有的零部件的功能參數及尺寸,用優先(xiān)數係來序列化才對。
自然(rán)數是無窮的,但在機械設計師眼裏(lǐ),世界上隻有10個數,它就是R10優(yōu)先數。並且,這10個數相乘,相除,乘方(fāng),開方,結果還在這(zhè)10個數裏,何其奇妙!當你設計(jì)的時候,不知道尺寸該選擇(zé)多大為好時(shí),就在這10個數裏選,你說何(hé)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(qí)序號分別為N24和N12,它們相乘,將其序號相加,其結(jié)果等(děng)於N36即(jí)8便是;
相除,序(xù)號相減,等於N12即2便是;
2的立方(fāng),將其序號N12乘以3得N36即8便是;
4的開方,將其序號N24除以2得(dé)N12即2便是如果求2的四次方呢?N12*4=N48,這裏沒有(yǒu),怎麽辦?上麵的列表,沒有寫上(shàng)一個數,就是10,它的序號是N40,凡是序號大於40的,隻看大於(yú)40的部分(fèn),比如N48就看N8,即1.6,然後乘以(yǐ)10得16就對了(le)。如果序號是(shì)N88呢,看N8得1.6,然後乘以100得160便是,因為100的序號是N80,1000的序號是N120,依此類推做機械設計,一輩子用這20個數就足矣。但有時需用到R40數係,有40個數,就更(gèng)完善了(le),若不夠,還有R80係。我已將R40數係倒背如(rú)流,應付一般計(jì)算根本不用計(jì)算器。
簡單來說算40徑的45鋼的抗扭能(néng)力,其扭轉係數是0.5*π*R^3,扭應(yīng)力選屈(qū)服(fú)點360的一半即180MPa,圓周率選3.15,左右手捏(niē)小數點,心算加減序號,一會就出來。有人(rén)說你不加安全係數嗎?說(shuō)吧(ba),是取1.25,還是1.5,還是2啊?嗬嗬。
黃金分割0.618,也即1.618,這裏也有1.6。平方根數列,就是根(gēn)號1,根號2,根號3,很容易求出吧?(3的(de)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了吧?圓杆扭轉係數約為0.1*D^3,現(xiàn)在你可以口算扭轉係數(shù)了(le)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(zhě)7.1?
為什麽槽鋼有個(gè)市場上很少見的12.6號?
為什麽外(wài)協廠打電話來說140的方管沒有,而有120和160的?
因為R5數係比(bǐ)R20數係優先。
為什麽(me)標準件的參數有個(gè)第一序列,第二序列?一般來說第一序列就是R5序列(liè)。
為什麽Inventor的(de)螺孔列表有個M11.2?現在你知道它(tā)不是胡謅出來的數吧?
還有鋼(gāng)板厚度,型鋼型號,齒輪模數,一切標準件,一切工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起來。可以說,我們(men)已經理解了半部機械設計手冊,以及那些還沒做(zuò)出來的工業品。
那麽,我(wǒ)們在設計產品的時候(hòu),就可以同時設計出(chū)一(yī)係列了(le),而不是設計完之後再進行(háng)所(suǒ)謂的“標準化(huà)”;更進一步,如(rú)果產品注定要序列(liè)化,那麽我們甚至可以在對實際工況(kuàng)不甚了解的情況下設計產品,
因為優先數係已將所有型號包括其中了。
優先數係的應用,上麵列出的,可謂滄海一粟,無盡的應用等著我們自己去開發。背誦優先數係吧(ba),這(zhè)可是(shì)一(yī)勞永逸的活兒。