Этапы проектирования изделия (восстановлен). Cодержание
 Скачать 70.18 Kb.
|
CодержаниеВведение 2 1Этапы проектирования изделия 3 2Методы конструирования 6 2.1 Логические методы конструирования 6 2.2 Эвристические методы конструирования 9 Заключение 13 Список использованных источников литературы 14 ВведениеСовременный этап инженерной проектной деятельности характеризуется системным подходом к решению сложных научно-технических задач с использованием комплекса гуманитарных, естественнонаучных, математических и научно-технических дисциплин. Прежде, чем перейти к рассмотрению содержания проектирования машин, договоримся о терминах. Целью и результатом разработки новых изделий является само изделие. Изделие относится к сфере материальных объектов и служит для удовлетворения требований производства и потребностей человека. Сама разработка нового изделия - это особый этап, относящийся к сфере умственной деятельности. Разработка новых изделий осуществляется инженерно-техническим персоналом путем проектирования и конструирования. Проектирование и конструирование являются процессами взаимосвязанными, дополняющими друг друга. Проектирование – это выбор некоторого способа действия, в частном случае – это создание системы как логической основы действия, способной решать при определенных условиях и ограничениях поставленную задачу. Проект анализируется, обсуждается, корректируется и принимается как основа для дальнейшей разработки. Результатом проектирования является проект разрабатываемого объекта. Конструированием создается конкретная, однозначная конструкция изделия. Конструкция – это устройство, взаимное расположение частей и элементов какого-либо предмета, машины, прибора, определяющееся его назначением. Проектирование и конструирование служат одной цели: разработке нового изделия, которое не существует или существует в другой форме и имеет иные размеры.
Создание нового изделия является чрезвычайно сложным процессом и включает в себя многие мероприятия – от составления технического задания на изделие до запуска его в серию. Разделение проектирования на последовательные этапы является в известной мере условным, поскольку в процессе проектирования пересматривают и уточняют ранее принятые решения. Характерными признаками проектирования, например, станка как сложной системы, являются неопределенность и многовариантность. Однако каждый из последующих этапов проектирования последовательно уменьшает неопределенность и число вариантов проектной задачи. Основными принципами, обеспечивающими решение задачи проектирования, являются последовательность и итерационность. Последовательность заключается в строгой очередности выполнения этапов проектирования, а итерационность – в корректировке проектных решений, полученных на предыдущих этапах проектирования, исходя из результатов, полученных на последующих этапах. Ниже рассмотрены основные этапы проектирования новых изделий или технологических систем. Техническое задание обосновывает те новые качества, которыми должно обладать проектируемое изделие. Оно устанавливает основное назначение проектируемого изделия, обосновывает целесообразность его создания и регламентирует основные технические характеристики. Техническое предложение уточняет и развивает техническое задание и состоит из совокупности конструкторских документов, необходимых для дальнейшего проектирования. Базируясь на исходных данных и предпроектной проработке технического задания, обосновывают и уточняют технические характеристики: диапазоны нагрузок и скоростей привода главного движения, приводов подач и вспомогательных перемещений. Выбирают двигатели для всех движений и обосновывают их рациональную мощность. На этом этапе выбирают окончательный вариант компоновки оборудования, пользуясь результатами синтеза и оптимизации вариантов компоновок; разрабатывают принципиальные схемы: кинематическую, гидравлическую, пневматическую, электрическую и др.; определяют общие габаритные размеры. Эскизный проект содержит предварительную конструкторскую проработку всех основных узлов и является развитием технического предложения. Он базируется на анализе различных вариантов возможных конструкторских решений, результатах расчетов, оптимизации важнейших параметров и характеристик проектируемого оборудования. Исходными данными для проектирования являются параметры режимов обработки (значения скоростей, припусков, подач), массы обрабатываемых деталей и требования к точности их изготовления при осуществлении заданных технологических процессов. Конструкцию и размеры перемещаемых узлов станка определяют также силы инерции (возникающие на ускоренных ходах) и силы трения (возникающие в направляющих и кинематических парах). При конструировании станка, его узлов и систем следует максимально использовать стандартные и унифицированные детали, механизмы и элементы, что удешевляет проектируемый станок. Каждое конструкторское решение должно быть обосновано с точки зрения технологичности изготовления и сборки, надежности, удобства эксплуатации, ремонтопригодности и т. д. Технический проект включает окончательную конструкторскую проработку всех узловых чертежей, схем станка и его общих видов. На этом этапе проводят все виды уточненных и поверочных расчетов, оптимизируют все необходимые параметры узлов и систем изделия. Технический проект должен содержать все исходные данные, необходимые для разработки комплекта технической документации. Разработка рабочей документации – завершающий этап проектирования. Он включает разработку рабочих чертежей всех оригинальных деталей и формирование технических требований на их изготовление, составление технологической документации, корректировку (в случае необходимости) технического проекта, составление спецификаций оригинальных и покупных (комплектующих) деталей, составление паспорта станка, карты технического уровня, инструкции по эксплуатации и ряда других документов. Рабочая документация должна содержать все данные, необходимые для изготовления изделия.
Методы решения конструкторских задач можно представить в соответствии с предложенной (рисунок 1) классификацией в [1].  Рисунок 1 - Классификация методов решения конструкторских задач 2.1 Логические методы конструированияМетоды ассоциации и генерирования идей. Творческий процесс, как правило, связан с формированием на основе практического опыта и интуиции разработчика множества возможных технических решений и отысканием среди этого множества тех решений, которые удовлетворяют определенным, наперед заданным критериям. Процесс, в результате которого находятся искомые решения, называют формированием идей. Для поиска полезных вариантов технических решений среди множества возможных широко используют методы ассоциации и генерирования идей. Метод ассоциации идей основан на совокупности использования возможностей органов чувств человека (слуха, зрения, осязания) и его мыслительных способностей для формирования искомых технических идей. Сущность формирования идей с использованием метода ассоциации заключается в следующем. Наблюдая, слушая или осязая реально существующий объект, конструктор способен отойти от его реального образа и представить в своем воображении другой объект, имеющий определенное сходство с наблюдаемым объектом и в то же время отличающийся от него некоторыми признаками. Набор этих признаков может быть частично связан с теми задачами, которые поставлены перед конструктором, а частично может не быть связан непосредственно с этими задачами, но может ассоциироваться (быть связанным) с теми процессами и явлениями, которые он наблюдал ранее или наблюдает в данный момент. Оригинальная и ценная идея фиксируется и используется для последующей проработки. В процессе наблюдения и формирования идеи конструктор анализирует свойства наблюдаемого и воображаемого объектов и путем логических рассуждений и прямого сопоставления этих свойств принимает нужные решения. При анализе свойств наблюдаемого объекта конструктор, как правило, выдвигает перед собой различные вопросы, например:
Поиск ответов на эти вопросы и позволяет воспроизвести искомый образ объекта. Метод генерирования идей основан на систематизации данных развития определенного вида техники в прошлом и логическом анализе этих данных с целью прогнозирования возможных путей развития этого вида техники в будущем. В качестве средств генерирования идей могут использоваться диаграммы и матрицы идей или так называемая «мозговая атака» (метод мозгового штурма). Метод мозгового штурма представляет собой совокупность приемов получения новых идей путем творческого сотрудничества отдельных членов организованной группы при решении рассматриваемой технической проблемы. Важным условием успешной работы группы является концентрация внимания ее членов исключительно на рассматриваемой проблеме, независимость суждений каждого из них, свободное выражение идей каждым членом группы. Полностью исключается давление на высказываемые идеи со стороны других членов группы, в то же время всячески приветствуются стремления развивать идеи своих коллег, строить одну идею на основе другой и комбинировать эти идеи в различных сочетаниях. Принято считать, что наилучшие результаты получают тогда, когда группа работает в составе пяти - десяти человек, а работа группы длится не более часа. 2.2 Эвристические методы конструированияЭвристические методы повышают возможности поиска рациональных технических решений в тех случаях, когда логические методы, обеспечивающие получение решений путем дедукции, оказываются для этого недостаточными. В эвристических методах определяющее значение имеют ассоциативные способности, интуитивное мышление и способы управления мышлением. Особенно это относится к интуитивному мышлению, которое существенно отличается от мышления, опирающегося на логические действия. К эвристическим методам причисляют всевозможные упорядоченные в какой-то мере правила и рекомендации, помогающие при решении задач без предварительной оценки результата. Одним из простейших эвристических методов, направляемых на упорядочение хода мышления и поиска решения в простой ситуации, является метод элементарных вопросов. Этот метод основан на постановке элементарных, но важных вопросов типа: что? где? почему? на что похоже? для чего? каким образом? и т. п. В результате постановки элементарного вопроса и ответа на него и находится искомое решение. В сложной ситуации, когда между множеством взаимосвязанных явлений существует цепь причинно-следственных связей, особенно эффективен метод наводящих вопросов. При использовании этого сложного метода задается цепь взаимосвязанных вопросов, а поиск рационального решения осуществляется в режиме «вопрос – ответ», причем по мере получения ответов на промежуточные вопросы причина и следствие, как правило, меняются местами, а ответ на заключительный вопрос приводит к искомому решению. В результате удается выявить конструктивные недостатки выпускаемых изделий, наметить пути внесения усовершенствований и модернизации конструкций. Методы аналогий основываются на естественном стремлении человека к подражанию, т. е. к воспроизведению в создаваемых им технических объектах особенностей предметов, процессов и явлений окружающего мира, а также умственных способностей и физических возможностей собственного организма. Стремление к установлению и учету сходных черт и различий человека, создаваемых им орудий труда, живой природы и предметов окружающей среды сопровождало человека на всех этапах его творческой деятельности. Не случайно до сих пор проводятся аналогии между летательным аппаратом и птицей, роботом и рукой человека, кибернетическим устройством и способностями человеческого организма. Известно большое разнообразие методов аналогий. Приведем некоторые из них с примерами [1]. Метод конструктивного подобия заключается в получении технических объектов, аналогичных существующим, путем реализации принципа геометрического (линейного, плоскостного или объемного) подобия либо масштабного воспроизведения основных компонентов существующих объектов. Разновидностями метода конструктивного подобия являются «принцип матрешки» (обеспечение объемного подобия изделий), метод базового проектирования и др. Пример. Семейства изделий (дизелей, автомобилей и др.) аналогичного назначения, построенные по единой конструктивной схеме или основанные на единой конструктивной базе. Метод реинтеграции (метод нити Ариадны) заключается в создании нового сложного технического объекта по аналогии с относительно простым техническим объектом или с его одним, особо значащим, компонентом. Пример. Реактивный двигатель Ф. Цандера, созданный им по аналогии с паяльной лампой (1930 г.). Методы альтернативного поиска основаны на комплексном использовании в процессе поиска конструктивного решения таких приемов конструирования, которые образуют альтернативные пары вида «прием – антиприем». К распространенным в конструкторской практике альтернативным парам приемов, например, относятся:
Каждая приведенная альтернативная пара приемов, применяемых комплексно, образует соответствующий вид метода альтернативного поиска: метод последовательных приближений (увеличение – уменьшение), метод масштабных преобразований (гиперболизация – миниатюризация) и метод идеализации (макроидеализация – микроидеализация). Методы инверсии играют важную роль в техническом творчестве. Они предусматривают поиск технических решений в направлениях, существенно отличных, как правило, противоположных принятым в конструировании аналогичных объектов. Инверсия (от лат. inversio – перестановка) технических решений осуществляется различными методами. Разнообразие методов инверсии обусловлено различием признаков изделия, подвергаемых инвертированию, а также разнообразием используемых для этого способов поиска новых технических решений. Например, метод инверсии энергии позволяет преобразовать энергию одного и того же вида из одной формы в другую. Пример. Инверторы, преобразующие постоянный электрический ток в переменный в электрических установках; выпрямительные устройства, преобразующие переменный ток в постоянный. Метод инверсии рабочих процессов заключается в целесообразном изменении направленности или характера протекания рабочего процесса, реализуемого техническим объектом при его функционировании. Пример. Технические устройства, преобразующие асинхронные процессы в синхронные, возвратно-поступательные движения во вра- щательные и наоборот; реверсоры, изменяющие направление движения изделия или его рабочего органа на противоположное; устройства, пре- образующие побочные вредные процессы в силовых установках в полезные (обогрев рабочего помещения за счет использования тепла выхлопных газов, использование энергии выхлопных газов для трубонаддува) и т. п. Метод инверсии расположения объекта заключается в изменении пространственного положения технического объекта без существенного изменения его конструкторского исполнения и принципа действия. Пример. Замена токарных станков горизонтального типа с вращающейся планшайбой станками вертикального типа с неподвижной планшайбой, позволяющими обрабатывать крупногабаритные детали. Некоторые другие примеры инверсии приведены на рисунке 2. В схеме I (рисунок 2, а) боек коромысла 4 плоский, тарелка толкателя 5 – сферическая, в схеме II – наоборот. Инверсия устраняет поперечные нагрузки на толкатель. Боек можно выполнить цилиндрическим, что обеспечивает линейный контакт (в схеме I –точечный). Схема II (рисунок 2, б) выгоднее по условиям смазки. Схема II (рисунок 2, в) повышает прочность резьбового соединения: податливость бобышки у начальных витков способствует более равномерному распределению нагрузки по виткам.  Рисунок 2 - Примеры инверсии механизмов, узловРолики 1 на схеме I закреплены на тележке и перемещаются по плоским направляющим (рисунок 2, г). В схеме II тележка 2 перемещается по установленным с возможностью вращения роликам 1, что снижает вероятность попадания сора на направляющие. ЗаключениеВ заключении следует отметить, что разработка новых изделий осуществляется инженерно-техническим персоналом путем проектирования и конструирования. Проектирование и конструирование являются процессами взаимосвязанными, дополняющими друг друга. Наиболее распространенные методы решения задач - логические и эвристические. Проектирование и конструирование служат одной цели: разработке нового изделия, которое не существует или существует в другой форме и имеет иные размеры. Список использованных источников литературы
|