引言
你可知道粗糙度为什么是0.8,1.6,3.2,6.3,12.5?
你可知道油(yóu)缸缸径为什么是63,80,100,125?
你可(kě)知道(dào)油缸压(yā)力为什么(me)是6.3,16,25,31.5?
你(nǐ)可知道螺纹规格为什么是6,8,10,12,14,16?
你可知道机械(xiè)设计手(shǒu)册上无数的表格,所有(yǒu)产品样本上(shàng)的参数表,都是怎么(me)来的?
一切都来源于(yú)伟大的(de)优先数系。
法国工程(chéng)师雷诺看到热气球上的(de)钢丝绳规格繁多,他就想了(le)一个办法,将10开5次(cì)方,得到一个数1.6,然后辗转相乘,得出5个(gè)优先数(shù)如下:
1.0、1.6、2.5、4.0、6.3
这是一个等比数列,后数为前数的1.6倍,那么10以(yǐ)下(xià)的钢丝绳一下子只有5种,10到100的钢丝绳也只有5种,即10,16,25,40,63。
但是这样分法太稀疏,雷先生就再接再厉,将10开10次方,得出R10优先(xiān)数系(xì)如下:
1.0、1.25、1.6、2.0、2.5、3.15、4.0、5.0、6.3、8.0
公比为(wéi)1.25,于是10以内的钢(gāng)丝(sī)绳只有10种,10到100的也只有10种(zhǒng),这就比较合理了。这时肯(kěn)定有人说,这个数列,前面的数字好像相(xiàng)差不大(dà),如1.0和1.25,简直没差别嘛,平常我就四舍五入了,但6.3和8.0间隔就大了,这样合理吗?
合理不(bú)合理,我(wǒ)们打个比方。比如(rú)说自然数1、2、3、4、5、6、7、8、9,看起来很(hěn)顺溜,我们用这个数列(liè)来发工资,给张三发1000,给李四发2000,两人皆心(xīn)服。突然通货膨胀(zhàng),给张三发8000,给(gěi)李四发9000。以前李(lǐ)四工资是张(zhāng)三的2倍,现在变成1.12倍。你说李四(sì)能愿意吗?他可是主管哪,给(gěi)他发16000还差不多,张三(sān)是不会(huì)埋怨说主管比他多8000的。
这个自然(rán)界的事物,有两种比较方法,就是“相对”与“绝对”!优先数系是相对的。
有(yǒu)人说他的产品规格有10吨,20吨,30吨(dūn),40吨的,现在看来就不合理(lǐ)了吧?如果你取两倍的话,应该是(shì)10吨,20吨,40吨,80吨(dūn),或者保(bǎo)住头尾,也应该是10吨,16吨,25吨,40吨,公(gōng)比为1.6才合理。
这就是“标准化(huà)”,论坛上常常看到有人说“标准化”,实际他们说的是“标准件”,所做的工作只是将整机的标准件整理一下,就叫标准化了,实际(jì)不是这样的。真(zhēn)正的(de)标准(zhǔn)化,你要把你的产品的所有参数按优(yōu)先数(shù)系形成序列化,再(zài)把所(suǒ)有(yǒu)的零部件的功能(néng)参数及尺寸,用优先数(shù)系来序列化才对。
自然数(shù)是无穷的,但在(zài)机(jī)械设计师眼里,世界上只有10个数,它就是R10优先数。并(bìng)且,这10个数相乘,相除,乘方,开方,结果还在这(zhè)10个数里,何其奇妙!当你设计的时候,不知道尺寸该选择多大为好时,就在这10个数里(lǐ)选,你说何其方便!
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
两个优先数,比如4和2,其序号分别为N24和N12,它(tā)们相乘,将其序号相(xiàng)加,其结果等于N36即8便是;
相除(chú),序号相减,等于N12即(jí)2便是;
2的立方,将其序号N12乘以3得N36即(jí)8便(biàn)是;
4的开方,将(jiāng)其序号N24除以2得(dé)N12即2便是如果求2的四次方呢?N12*4=N48,这里没有,怎么办?上面的(de)列(liè)表,没有写上一个数,就是10,它的序号是N40,凡是序号大于40的,只看大于40的部分,比(bǐ)如N48就看N8,即1.6,然后乘以10得16就对了。如果序号是N88呢,看N8得1.6,然后乘以100得160便是,因为100的序号是N80,1000的序号是N120,依此类推做机械(xiè)设计,一辈子(zǐ)用这20个数就足矣。但有时需(xū)用到R40数系,有40个数,就更完善了,若不够,还有R80系。我已将R40数系倒背如流,应付一般计算根本不用(yòng)计算器。
简单来说算(suàn)40径的45钢的抗扭能力(lì),其扭转系数是0.5*π*R^3,扭应力选屈服点360的一(yī)半即180MPa,圆周率选3.15,左右手捏小数点,心算加减序号(hào),一会就出来(lái)。有人说你不加安全系(xì)数吗?说吧,是取1.25,还是1.5,还(hái)是2啊?呵呵。
黄金分割0.618,也即1.618,这里也有1.6。平方根数列,就是根号1,根号2,根号3,很容易求出吧?(3的序号是N19)
π的平方等于多少?等于10。你(nǐ)算压杆稳定的时候就方便了吧?圆杆扭转系数约为0.1*D^3,现(xiàn)在你可以口算扭转(zhuǎn)系数了(le)吧?
为什么大螺丝(sī)从M36直接跳到M40?
为什么齿轮的传动比有个6.3或者7.1?
为什(shí)么(me)槽钢有个(gè)市场上很少见的(de)12.6号?
为什么外协厂打电(diàn)话来说140的(de)方管没有,而有120和160的?
因为(wéi)R5数系比R20数系优先。
为什么(me)标准件的(de)参数有个第(dì)一序(xù)列,第二(èr)序列?一般来说第一序列就是(shì)R5序(xù)列。
为什么Inventor的(de)螺孔列表(biǎo)有个M11.2?现在你知道它(tā)不是胡诌出来的数吧?
还有钢板厚度,型钢型号,齿轮模(mó)数,一切标准件,一切工业品样本上(shàng)的功能(néng)参数,尺(chǐ)寸参数,标准公差表,等等等等(děng),它(tā)们的来源,此刻在我(wǒ)们的心(xīn)中慢慢清晰起来。可以说,我们已经(jīng)理解了半部机械(xiè)设计手册,以及那些还没做出来的工业品。
那么,我们在设(shè)计产品(pǐn)的(de)时候,就可以同(tóng)时设计出(chū)一系列了,而不是设计完之后再进行所谓的“标准化”;更进一步,如果产品注定要序列化,那么我(wǒ)们甚至可以在对实际工况(kuàng)不甚了解的情况下设计产品,
因为优先数系已将所有型号包括其中了。
优(yōu)先数系的应用,上面列出的,可谓沧海一(yī)粟,无尽(jìn)的应用等着我们自己去开发。背诵优先数系吧,这可是一(yī)劳(láo)永逸的(de)活儿。