Versuchen Sie, etwas Gewicht auf mein Design zu legen, irgendwelche Gedanken?

Ich versuche, einen Hebemechanismus zu entwerfen, und ich würde gerne ein paar Einsichten / Meinungen darüber haben, wie ich etwas Gewicht davon verlieren kann.

Das aktuelle Gewicht meines Mechanismus beträgt 187,5 kg, dies soll jedoch "leicht zu transportieren" sein.

Ich benutze Edelstahl. Ursprünglich hatten wir 20,3 m Stahl mit einem Querschnitt von 40 mm x 40 mm und einer Dicke von 10 mm. Da 187,5 kg ziemlich hoch sind, versuche ich, das Gewicht zu reduzieren. Ich gebe zu, dass Material und Querschnitt relativ willkürlich gewählt wurden, aber wir wollten sichergehen, dass unsere Struktur jede Last aufnehmen kann, ohne uns um die Berechnungen dafür zu kümmern.

Die Hauptbelastung, die auf den Balken ausgeübt wird, ist das Biegen, da die Struktur wie ein Tisch aufgebaut ist und ein Gewicht an der Mitte hängt. Ich habe nachgesehen, dass die Streckgrenze für Edelstahl 193 MPa beträgt (ich habe den niedrigsten Wert genommen, den ich aus Sicherheitsgründen finden konnte), und ich habe verschiedene Querschnitte für den Stahl angewendet.

Für meine ursprünglichen Abmessungen 40 x 40 x 10 mm dick:

$$\sigma\text{ (bending)} = \dfrac{My}{EI}$$

Angenommen, meine Tischplatte besteht vollständig aus einem hohlen Rechteck aus Edelstahl:

$$\begin{gather} M = 200\cdot9.81\cdot500\text{ (lifting 200kgs 50cm away from it)} = 98100\text{ Nmm} \\ I = \dfrac{40^4 - 20^4}{3} = 800000\text{ mm}^4 \\ y = 20\text{ mm} \\ E = 193\text{ MPa} \\ \therefore \sigma_b = 0.0127\text{ MPa} \end{gather}$$

Ich habe in mm gearbeitet, weil 1 kg / (mm * s ² ) = 1 MPa

Ein reduzierter fester Querschnitt von 20 mm ergab eine Biegespannung von:

$$\begin{align} M &= 98100\text{ Nmm} \\ I &= \dfrac{20^4}{3} = 53333\text{ mm}^4\\ y &= 10\text{ mm}\\ E &= 193\text{ MPa}\\ \therefore \sigma_b &= 0.0953\text{ MPa} \end{align}$$

Ich weiß, dass Edelstahl ein sehr starkes Metall ist, weshalb ich mich ursprünglich für ihn entschieden habe. Ich möchte nur wirklich wissen, ob die Logik hinter all meinen Berechnungen Sinn macht. Bin ich auf dem richtigen Weg, oder habe ich etwas Schreckliches falsch gemacht, von dem ich nichts weiß? Mir ist bewusst, dass ich kein Eigengewicht angegeben habe, aber die Notwendigkeit nicht erkannt habe.

Vielen Dank fürs Lesen, ich würde mich über Gedanken dazu freuen.

Bearbeiten: Dies ist für ein Universitätsprojekt, ich suche hauptsächlich nach Hinweisen auf meine Konzeption und Arbeit.

Ihre Gleichung für das Biegen ist falsch. Kraft x Abstand ist für einen Cantilever geeignet. Für eine Punktlast, die auf eine "Tabelle" angewendet wird, sprechen Sie entweder einfach unterstützt (in diesem Fall Mmax = Kraft x Spanne / 4) oder mit festem Ende (in diesem Fall Mmax = Kraft x Spanne / 8). Beachten Sie, dass Sie nicht genügend Informationen angegeben haben, um zu zeigen, ob eine so einfache Berechnung angemessen ist oder nicht.

Ihre Gleichung für den zweiten Moment der Fläche ist falsch. Für einen quadratischen Querschnitt ist es b ^ 4/12.

Ihre Gleichung für Stress ist falsch. Stress = Mein / Ich. Nein. E ist der Elastizitätsmodul, nicht die Streckgrenze. Sie müssen nur Stress = My / I berechnen und sicherstellen, dass der Stress geringer als der Fließstress ist.

Wie Sie gesagt haben, haben Sie Selbstgewicht vernachlässigt. Was ist Ihre Rechtfertigung dafür? Sie haben ein Eigengewicht von 187,5 kg und eine Nutzlast von 200 kg; Eigengewicht ist ein wesentlicher Teil Ihrer Last!

Sie haben weder Ihre Ladung noch Ihren Ertrag explizit mit Sicherheitsfaktoren versehen. Sind da irgendwelche? Brauchst du irgendwas? (Ich kann das nicht für Sie beantworten. Ich arbeite im Brückendesign und nicht in kleinen mechanischen Produkten. Daher habe ich keine Ahnung von anwendbaren Standards / Verhaltensregeln. Aber ich vermute, Sie müssen einen Faktor berücksichtigen.)

Strukturelle Formen sind dein Freund damit. Schauen Sie sich I-Träger, Kanäle und Streben an ...

Sie werden nicht glauben, wie viel mehr Gewicht dieses Stück tragen kann als ein Tisch, der viel schwerer ist.

Rostfreier Stahl erhöht die Kosten Ihres Projekts ohne strukturellen Vorteil gegenüber Kohlenstoffstahl. Die zusätzlichen Elemente in Edelstahl verhindern Korrosion, die Sie nicht als Designproblem erwähnt haben.

Aluminium ist in Zillionen Geschmacksrichtungen erhältlich, aber eine stärkere Aluminiumlegierung ist Pfund für Pfund viel stärker als typischer rostfreier Stahl oder Kohlenstoffstahl. Aluminium widersteht auch Korrosion wie Edelstahl ... es rostet nicht im Freien.

Eine lange horizontale Spannweite eines Tisches erhöht die Belastung in der Oberseite, ohne die Kapazität zu erhöhen. Gibt es eine Möglichkeit, die horizontale Spanne zu verringern? Wenn Sie statt eines Kragträgers ein Traversen- oder A-Rahmen-Design verwenden, erzielen Sie eine viel größere Festigkeit pro Gewicht.

Rollen! Stellen Sie die Räder auf das Ding und lassen Sie es rollen.

Schnelle Montage / Demontage. Können Sie Knebelklemmen oder Schnellverschlüsse wie die Räder eines Fahrrads verwenden, um es zu zerlegen? Dann transportieren Sie es in Stücken und nicht im Ganzen.

Holz nicht ausschließen. Verwenden Sie 4 X 4 oder 4 X 6 Douglasie oder Rotholz ... Holz ist für viele Anwendungen im Vergleich zu Metall sehr leicht.

Führen Sie die Statik Ihres Entwurfs durch, indem Sie ein Freikörperdiagramm erstellen, und erinnern Sie sich an die grundlegende Prämisse des Fachwerks: Eine Fachwerkform ist leicht und stark.