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(zhī)道(dào)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(biǎo),都是怎麽來的?
一切都來(lái)源於偉大的優先數係。
法國工程師雷諾看到熱氣球(qiú)上的鋼絲繩規格繁(fán)多,他就(jiù)想了一個辦法,將10開5次方(fāng),得到一個數(shù)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(gè)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5種,10到100的鋼絲繩也隻有5種,即10,16,25,40,63。
但是這(zhè)樣分(fèn)法太稀疏,雷先生就(jiù)再接再厲,將10開10次方,得出R10優先(xiān)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以內的鋼絲繩隻有10種(zhǒng),10到100的也隻有10種,這就比較合理了。這時肯定有人說,這個數列,前麵的數字好像相(xiàng)差不大,如1.0和(hé)1.25,簡直沒差別(bié)嘛(ma),平常我就四舍五入(rù)了,但6.3和8.0間隔就大了,這樣合理嗎(ma)?
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(zhè)個(gè)數(shù)列來發(fā)工資,給張三發1000,給李四發2000,兩人皆心服。突然通貨膨脹,給張(zhāng)三發8000,給李四發9000。以前李(lǐ)四工資是張三的2倍(bèi),現在變成1.12倍。你說李四能願意嗎?他可(kě)是主(zhǔ)管哪,給他發16000還差(chà)不(bú)多,張三是(shì)不會埋怨說主管比他多8000的。
這個自然(rán)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(de)。
有人說他的產品規格有10噸(dūn),20噸,30噸,40噸(dūn)的,現在看來就不合理了吧?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,40噸,公比為1.6才合理。
這就是(shì)“標準化”,論壇上(shàng)常常(cháng)看到(dào)有人說“標準化”,實際他們說(shuō)的是“標準件”,所做(zuò)的工作(zuò)隻是將整機的標準(zhǔn)件整理一下,就(jiù)叫標準化了,實際(jì)不是(shì)這樣的。真(zhēn)正的標準化(huà),你要(yào)把你的(de)產品的(de)所(suǒ)有參數按優先數係形成序列化,再把所有的零部(bù)件的功能參數及尺寸,用優先數係來序列化才對。
自(zì)然(rán)數是無窮的(de),但在機械設計師眼裏,世界上隻(zhī)有10個數,它就是R10優先數。並且,這10個數相乘,相除,乘方,開方(fāng),結果還在這10個(gè)數裏,何其奇妙!當你設計的時候(hòu),不知道尺寸該選擇多大為好時,就在這10個數裏選,你(nǐ)說何其方(fāng)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(xù)號分別為N24和(hé)N12,它們(men)相(xiàng)乘,將(jiāng)其序號相加,其結(jié)果(guǒ)等於N36即8便是;
相除,序號相減,等(děng)於N12即(jí)2便是;
2的立方,將其序(xù)號N12乘以3得N36即8便是;
4的開方,將(jiāng)其序(xù)號N24除以2得N12即2便是如果求2的四次方呢(ne)?N12*4=N48,這裏沒有,怎麽辦?上麵的(de)列表,沒有寫上一個數,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(bù)分,比如N48就看N8,即1.6,然(rán)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160便是,因為100的序號是N80,1000的序號是N120,依(yī)此類推做機械設計,一輩子用這20個數就足矣(yǐ)。但有時需用到R40數係,有(yǒu)40個數,就更(gèng)完善了,若(ruò)不夠,還有R80係。我已將R40數係(xì)倒背如流,應付一般計算根本不用計算器。
簡單來說算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(jí)180MPa,圓周率選3.15,左右手捏小數點,心(xīn)算加減序號,一會就出來。有人說你不加安全係數嗎?說吧,是取1.25,還(hái)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(gēn)數列,就是根號1,根號2,根號3,很容易求(qiú)出(chū)吧(ba)?(3的序號是N19)
π的平方等於(yú)多少?等於10。你算壓杆穩定的(de)時候就(jiù)方便了吧?圓杆(gǎn)扭轉係數約為0.1*D^3,現在你可以口算(suàn)扭轉係數了吧?
為什麽大螺(luó)絲從M36直接跳到M40?
為什麽齒輪(lún)的傳(chuán)動比有個6.3或者7.1?
為什麽槽鋼有個市場上很少見的12.6號?
為什麽外協(xié)廠(chǎng)打電話來說140的方管沒(méi)有(yǒu),而有120和160的?
因(yīn)為R5數係比R20數係優先。
為什麽標準件的參數(shù)有(yǒu)個第(dì)一(yī)序列,第二序列?一般來說(shuō)第一序列就是R5序列。
為什麽Inventor的螺孔列表有(yǒu)個M11.2?現在你知道它不是胡謅出來的數吧(ba)?
還有鋼板厚度,型鋼型號,齒輪模數,一切標準件,一切工業(yè)品樣本上(shàng)的功能參數,尺寸參數,標準公差表,等等等等,它們的來源,此刻在我們的心中(zhōng)慢慢(màn)清晰(xī)起來。可以說,我們已經理解了半(bàn)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(shí)候,就可以同時設計出一係列了,而不是設(shè)計完之後再進行所謂的“標準(zhǔn)化”;更進一步,如果產品注定要(yào)序列化,那麽我們甚至可以在對(duì)實際工況不(bú)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(zhōng)了。
優先數係的應用(yòng),上麵列出的,可謂滄(cāng)海一粟(sù),無盡的應用等著(zhe)我們自己(jǐ)去開(kāi)發。背(bèi)誦優先數係吧,這可是(shì)一勞永逸的活兒。