引(yǐn)言
你可知道(dào)粗糙度為什麽是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(dào)油缸壓力為什麽是6.3,16,25,31.5?
你(nǐ)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(shàng)的參數表,都是怎麽來的?
一切都(dōu)來源於偉大的優先數係。
法國工程師雷諾(nuò)看(kàn)到熱氣球上的(de)鋼絲繩規格繁多,他就想了一個辦(bàn)法,將10開5次(cì)方,得到一個數1.6,然後輾轉相乘,得出(chū)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,後數為前數的1.6倍,那麽10以下的鋼(gāng)絲繩一下子隻有5種,10到(dào)100的鋼絲繩也隻有5種,即10,16,25,40,63。
但是這樣分法太稀疏,雷(léi)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(dào)100的也隻有10種,這就比較合(hé)理了。這時肯定有人說,這個數列,前麵的數字好像相差不大,如(rú)1.0和(hé)1.25,簡(jiǎn)直沒(méi)差(chà)別嘛,平常我就四舍五入了(le),但6.3和8.0間隔就大了,這樣合理嗎?
合理不合理,我們(men)打(dǎ)個比方(fāng)。比如(rú)說自然數1、2、3、4、5、6、7、8、9,看起來很順溜,我們用這個(gè)數列來發工資,給張三發(fā)1000,給李四發2000,兩人皆心(xīn)服。突然通貨膨脹,給張三發8000,給李四(sì)發9000。以前李四工資是張三的2倍,現在變成1.12倍。你說李四能願意嗎?他可是主管哪,給他發16000還差不多,張三是不會埋怨說主管比他多8000的(de)。
這個自然界的事物,有兩種比較方法,就是“相對(duì)”與“絕對(duì)”!優先數係是相對的。
有人(rén)說他的產品(pǐn)規格有10噸(dūn),20噸,30噸,40噸的,現在看來就不合(hé)理(lǐ)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(zhù)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(zhǔn)化(huà)”,論壇上(shàng)常常看到有人說“標準化”,實際(jì)他們說的是“標準件”,所做的工作隻是將整(zhěng)機(jī)的標準件整理一下(xià),就叫標準化了,實際不是這樣的。真正的標(biāo)準化,你要把你的產品的所(suǒ)有參數按優先(xiān)數係形成序列化,再(zài)把所(suǒ)有的零部件的功能參數及(jí)尺(chǐ)寸,用優先數係來序列化才對。
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(tā)就是R10優(yōu)先(xiān)數。並且(qiě),這10個數(shù)相乘,相除,乘方,開(kāi)方,結果還在這10個(gè)數裏,何其奇妙!當你設計的時候,不知道(dào)尺寸該選擇多大為好時,就在這10個數(shù)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(yōu)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(xiàng)加(jiā),其結果等於N36即8便是;
相除,序(xù)號相減,等於N12即2便是;
2的立方,將其序號N12乘(chéng)以3得N36即8便是;
4的開方,將其序號(hào)N24除(chú)以2得N12即2便是如果求2的四次方呢?N12*4=N48,這裏沒有,怎麽辦?上麵的列表,沒有寫上一個(gè)數,就是10,它的(de)序號是N40,凡(fán)是序號大於40的,隻看(kàn)大於40的部分,比(bǐ)如N48就看N8,即1.6,然後(hòu)乘以10得16就對了。如果序(xù)號是N88呢,看N8得1.6,然後乘以100得(dé)160便是,因為(wéi)100的(de)序號是N80,1000的(de)序號是N120,依此類推做(zuò)機械設(shè)計,一輩子用這20個數就足矣。但有時需(xū)用到R40數係,有40個數,就更(gèng)完善了(le),若不夠,還有R80係(xì)。我已將R40數係倒背如流,應付一(yī)般計算根本不用計(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,扭應力選屈服點360的一半即180MPa,圓周率選3.15,左右(yòu)手捏小數點,心算加減序(xù)號,一會就出來。有人說你不加安全係數嗎(ma)?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(jiù)是根號1,根號2,根號3,很容(róng)易求出吧(ba)?(3的序號(hào)是N19)
π的平方等於多少?等(děng)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,現在你可以口算扭轉係數了吧(ba)?
為什麽大螺絲從M36直接(jiē)跳到M40?
為什麽齒輪的傳動比有個6.3或者7.1?
為什麽槽鋼有個市場上很(hěn)少見的12.6號?
為什麽外協廠打(dǎ)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。
為什麽標準件的參數有個第一序列,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(zài)你(nǐ)知道它不是胡謅出來的(de)數吧?
還有鋼(gāng)板厚度,型鋼型(xíng)號,齒(chǐ)輪模數,一切標準件,一(yī)切工業品樣本上的功能參數,尺寸參數(shù),標準公差(chà)表,等等等等,它們的來(lái)源,此刻在(zài)我們的心中慢慢清晰起來(lái)。可以說,我(wǒ)們已經理解了半部機械設計手冊,以及那些還沒做出來的工業品。
那麽,我們在設計產品的時候,就可以同時設計出一係列了,而不(bú)是設計完之後再進行所謂的“標準化”;更進一步,如果產(chǎn)品注定要序列化,那麽我們甚至(zhì)可以在對實際工況不甚了解的情況下設(shè)計產品,
因(yīn)為優先數係已將所有型號包括其中了。
優先數係的(de)應用(yòng),上麵列出的,可謂滄(cāng)海一粟,無盡的應用等著我們自己去開發。背(bèi)誦優先數係(xì)吧,這可是一勞永逸的活兒。