МУ по выполнению ПЗ № 4 ОП. Методические указания по выполнению практического занятия 4 по теме Требования нормативных документов
 Скачать 8.02 Mb.
|
|
4.1.6.5.1 Компоненты виртуальной инженерии К виртуальной инженерии существуют различные подходы. В производстве основным компонентом виртуальной инженерии является виртуальное производство, которое классифицируется в терминах жизненного цикла технического объекта как виртуальное проектирование, цифровая имитация, виртуальное прототипирование и виртуальный завод [39]. Виртуальное проектирование выполняется с помощью устройств виртуальной реальности. Цифровая имитация позволяет проверить и оценить работу продукта проектирования без использования физических прототипов. В процессе виртуального прототип и ров ан и я строится компьютерный прототип, имеющий туже геометрию и физическое поведение, что и реальный продукт проектирования [39]. 4.1.6.5.2 Виртуальное проектирование Виртуальное проектирование выполняется в виртуальной среде с использованием технологий виртуальной реальности (рисунок 9) [39] и сосредотачивается на альтернативном пользовательском интерфейсе для процесса проектирования. Рисунок 9 – Виртуальное проектирование с помощью аппаратуры виртуальной реальности (с разрешения DIVISION, Inc.) Используя технологии виртуальной реальности, конструкторы могут погрузиться в виртуальную среду, создавать компоненты, модифицировать их, управлять различными устройствами и взаимодействовать с виртуальными объектами в процессе конструкторской деятельности. Конструкторы могут видеть стереоскопическое изображение виртуальных объектов и слышать пространственный реалистический звук. Эти изображения и звук возникают, когда рука конструктора движет виртуальной рукой и пальцем. Прикосновение к виртуальному объекту ощущается конструктором в виде обратной связи. Тем самым конструктор проверяет, как эффективно его замыслы воплощаются в проекте, и функциональное поведение конструкции объекта проектирования. Основная цель виртуального проектирования — позволить конструктору действовать интуитивными естественным образом. Вторая цель виртуального проектирования — на ранних стадиях проектирования учесть точку зрения потенциального пользователя продукта проектирования. Третья цель учесть при проектировании опыт экспертов в сборке, монтаже или манипулировании деталями. Проверка процесса одна из наиболее важных целей цифровой имитации. Машинные операции необходимо тщательно проверить, прежде чем начинать реальную работу. Используя цифровую имитацию, заказчик перед началом работы может проверить траектории перемещения деталей, а также спровоцировать столкновения между деталями. На рисунке 10 [39] показана цифровая имитация сварки. Рисунок 10 – Цифровая имитация сварки (с разрешения Deneb Robotics, Inc.) Виртуальным прототип и ров ан и ем называют построение прототипа агрегата из геометрическим моделей его отдельных частей рисунок 11) [39]. Рисунок 11 – Виртуальный прототип двигателя и подвески Системы цифрового прототипирования позволяют визуализировать процесс сборки и проверять осуществимость предлагаемых агрегатов в рамках имеющихся производственных ограничений. Путем сборки виртуального прототипа можно выявить конструктивные просчеты и внести изменения в проект, чтобы реальную сборку выполнить с первой попытки. Основное назначение виртуального прототипирования заключается в проверке осуществимости операции сборки. Система проверяет сопряжение деталей в контексте сборочных ограничений и требований к допускам. Функции обнаружения столкновений указывают на мешающие друг другу детали. Проверяется также последовательность сборки и траектории движения деталей. Виртуальный завод это смоделированная на компьютере полная производственная система (рисунок 12) [39], которая имитирует конструкции производственных участков, производственные процессы и складские системы. Кроме того, система моделирует производственные процедуры — маршруты, последовательности и слияния технологических процессов. Эти возможности позволяют использовать виртуальный завод для планирования производства, включая оценку проектов производственных систем и сравнение альтернативных способов производства. Рисунок 12 – Виртуальная имитация автомобильного завода с разрешения Deneb Robotics, Inc.) 57 4.1.6.5.3 Примеры промышленного применения виртуальной инженерии Самолет Boeing 777 — это первый коммерческий самолет, успешно спроектированный безбумажным методом. Для разработки модели 777 корпорация Boeing организовала 238 межфункциональных групп проектирование и изготовления, ответственных за конкретные продукты. Перед сборкой первого самолета не было изготовлено ни одного физического прототипа, кроме макета носовой части. Виртуальное прототипирование позволило компании вовлечь в процесс проектирования самолета заказчиков и операторов (до линейных механиков) и прошло настолько успешно, что несоосность при монтаже левого крыла составила всего 0,03 мм [39]. В России безбумажным методом спроектирован пассажирский самолет Супер Джет 100. Виртуальный прототип локомотивного двигателя фирмы GM мощностью 6300 л.с. путем так называемой виртуальной разработки продукта. Все детали были представлены в виде трехмерных моделей, проведен анализ оптимизации конструкции этих моделей и выполнено программирование станков с ЧПУ для изготовления деталей. Модель двигателя представлена на рисунке 13 [39]. Рисунок 13 – Локомотивный двигатель GM16V265H с разрешения General Motors) Виртуальное моделирование позволило обеспечить поставку двигателя в сжатые сроки первый двигатель был построен через 18 месяцев после начала разработки, в то время как при традиционном проектировании этот процесс занимает более 36 месяцев. Виртуальное моделирование способствовало гораздо быстрее провести тесты надежности, что дало GM возможность удовлетворить более жесткие требования к надежности. Дизайн интерьера салона автомобиля фирмы Chrysler Dodge Durango модели 1998 г. был разработан методом виртуального проектирования. Член дизайнерской группы при разработке дизайна сидит в упрощенном макете автомобиля, состоящим только из сиденья, руля и педалей (рисунок 14) [39]. Рисунок 14 – Виртуальное проектирование интерьера салона автомобиля с разрешения Chrysler Corporation) Дизайнер, на котором надеты головной дисплей системы виртуальной реальности, информационные перчатки и датчики движений, рассматривает виртуальный прототип интерьера автомобиля (приборная доска, органы управления зеркал заднего вида, радиоприемника, окон и т.п.) и взаимодействует с ним. Виртуальный прототип позволяет легко вносить изменения в дизайн и оценить обзор, доступность органов управления, эргономику и эстетику салона. Этот метод позволяет быстро проверить различные варианты дизайна салона автомобиля. Поезд Metrocar 2000 в Стокгольме — это новая система общественного транспорта, разработанная компанией Adtranz Sweden с использованием виртуальных прототипов поездов, включая полностью оснащенные интерьеры с текстурными сидениями, полами, индикаторной панелью машиниста. Глядя на виртуальный прототип (рисунок 15) [39], можно получить полное представление о масштабе, пространственных отношениях, эргономике и эстетике дизайна. Рисунок 15 – Виртуальный прототип Metrocar 2000 (с разрешения DIVISION, Inc.) Это позволяет заказчику и инженеру-конструктору совместно на ранних стадиях проектирования рассматривать технические и дизайнерские решения вагонов поезда и оперативно вносить в него изменения. 4.1.6.5.4 Программные продукты виртуальной инженерии Компании производят программы для виртуального проектирования с модульной структурой, что позволяет потребителю приобретать именно те модули, которые требуются для его нужд. Имеются модули для виртуальной сборки, цифровой имитации оборудования производственного участка и имитации производства. В них встроены обширные библиотеки моделей используемых в настоящее время станков с ЧПУ, роботов, компонентов оборудования и производственных компонентов. Они позволяют быстро создать модель собственной системы заказчика. Программа ADAMS от Mechanical Dynamics — это программный пакет для имитации и анализа автомобилей. Кроме того, ADAMS имеет модули для различных видов транспортных средств, куда входят ADAMS/Car (рисунок 16) [39] и ADAMS/Rail. Рисунок 16 – Изображение, созданное модулем ADAMS/Car с разрешения Mechanical Dynamics, Inc.) Программное обеспечение Deneb Robotics, Inc. представляет собой программы виртуального проектирования и прототипирования, имитации производственных участков, цехов и заводов. Возможные виды имитации включают визуализацию, обнаружение столкновений, имитирование заводской линии станков с ЧПУ и оценку длительности производственного цикла рисунок 17) [39]. Рисунок 17 – Изображение, созданное модулем UltraSport (с разрешения Deneb Robotics, Inc.) Программное обеспечение Division, Inc. предоставляет средства для построения виртуального прототипа с помощью программы dVISE. Возможности этой программы включают обнаружение столкновений и проверку свободного пространства при создании и просмотре прототипов. Изображение, созданное программой dVISE компании Division, показано на рисунке 18 [39]. Рисунок 18 – Изображение, созданное программой dVISE с разрешения Division, Inc.) Программное обеспечение Engineering Animations —VisMockUp — программа виртуального прототипирования, делающая упорна трехмерную визуализацию (рисунок 19) [39]. Пользователи могут исследовать сборку и детали компонентов с помощью различных средств визуализации. Рисунок 19 – Изображение, созданное программой dVISE с разрешения Division, Inc.) 62 4.1.6.5.5 Аппаратура виртуальной инженерии Визуальная инженерия — чисто программная технология, и поэтому сама по себе не требует какого-либо специального оборудования. Для взаимодействия с пользователем необходимо оборудование виртуальной реальности. Это оборудование включает в себя как устройства ввода, таки устройства вывода. Устройства вывода дают пользователю ощущения от виртуальной среды. Поскольку самый эффективный способ сенсорного восприятия — это зрение, главными компонентами систем виртуальной реальности являются устройства отображения. Эти устройства должны обеспечить пользователю стереоскопический обзор. Доступное в настоящий момент оборудование включает головные дисплеи, бинокулярные всенаправленные мониторы, дисплеи пространственного погружения и специальные очки. Звуки осязание обогащают ощущения от виртуальной реальности, когда они используются в совокупности со зрительной системой. Типичным примером звуковой аппаратуры могут служить наушники с пространственно расширенной звуковой системой. Аппаратура осязания — это приборы с силовой обратной связью. Популярными устройствами ввода являются системы распознавания речи, следящие системы и информационные перчатки. Головной дисплей это устройство отображения с полным погружением. Шлем полностью закрывает глаза и позволяет смотреть только прямо перед собой. Небольшой экран, смонтированный перед глазом пользователя, дает стереоскопическое изображение. Прибор имеет встроенную следящую систему, благодаря которой изображение на дисплее меняется при изменении положения и ориентации головы пользователя. В настоящее время доступно более 40 моделей головных дисплеев. Среди них наиболее известны головные дисплеи FOHMD от CAE-Electronics (рисунок 20) [39] и Looking Glass от Polhemus Lab. Рисунок 20 – Головной дисплей (с разрешения CAE, Inc.) Бинокулярный все направленный монитор это механическая версия головного дисплея. Он состоит из дисплейной коробки, которая сбалансирована повесу на многозвенной стреле. Пользователь смотрит на дисплей, а движение его головы отслеживается через систему механических звеньев. Основным преимуществом бинокулярных всенаправленных мониторов перед головными дисплеями является быстрое и точное слежение. Наиболее доступными являются бинокулярные всенаправленные мониторы BOOM-2C от Fake Space Labs и Cyberface 3 от LEEP. Дисплеи пространственного погружения используют панорамный видеоэкран, окружающий пользователя, так что пользователь чувствует себя погруженным в виртуальную среду. Данные дисплеи обеспечивают большее поле зрения и свободу передвижения в виртуальной среде. Существуют большие куполообразные дисплеи пространственного погружения, имеющие 8 м в диаметре. На рисунке 21 [39] представлен дисплей пространственного погружения диаметром 8,5 м фирмы Spitz Electrichorizen. Рисунок 21 – Театр виртуальной реальности (с разрешения SPITZ, Inc.) Шторные очки это недорогое устройство отображения. Пользователь надевает устройство, напоминающее очки, которое попеременно закрывает обзор то одному, то другому глазу. Монитор или другое устройство отображения, синхронизированное с очками, имеет в два раза большую частоту обновления и попеременно показывает картинку для левого и для правого глаза. В результате на экране монитора пользователь видит стереоскопическое изображение. Данное устройство обеспечивает недостаточное погружение для того, чтобы пользователь увидел реальную среду, так как поле зрения ограничено размерами монитора [39]. Устройство осязания дает ощущение физического прикосновения. Такое устройство позволяет пользователю почувствовать реальный объект через систему силовой обратной связи, создающую иллюзию работы с конкретным реальным материалом. Примером устройства осязания является джойстик с силовой обратной связью, через который пользователь ощущает силу реакции на рабочей руке. Устройство осязания на базе карандаша, имеющего шесть степеней свободы, представлено на рисунке 22 [39]. Рисунок 22 – Устройство осязания Phantom SensAble Technolodgy с разрешения SensAble Technolodgy и PennWell Publishing Company) Более передовым типом устройства осязания является экзоскелет — сложная система механических звеньев, окружающая всю руку и пальцы, так что каждый палец и сустав независимо получают силовую обратную связь. Экзоскелет объединяет в себе информационную перчатку и устройство осязания. Следящие системы используют электромагнитную, ультразвуковую, оптическую или механическую систему для определения положения и ориентации отслеживаемого объекта. Следящее устройство может быть встроено в головной дисплей или информационную перчатку — для отслеживания положения руки. Следящее устройство можно также прикрепить на любую часть тела. Следящие системы применяются с использованием ультразвуковой или оптической технологий, а также механических систем [39]. Информационные перчатки имеют на каждом суставе пальцев руки датчики, измеряющие изгиб пальца. Положение руки в целом определяется следящей системой, прикрепленной к перчатке. Обычно информация, получаемая с перчатки, преобразуется в виртуальной среде обратно в изображение, форма и положение которого динамически изменяются, следуя за движением руки пользователя. На рисунке 23 [39] изображены информационные перчатки DataGlove от Greenleaf Medical Systems. Рисунок 23 – Информационная перчатка DataGlove с разрешения Greenleat Medical Systems) Виртуальная инженерия — зарождающаяся технология. Она обладает достаточным потенциалом для того, чтобы стать значительной составляющей деятельности инженера. Список рекомендуемых источников 1 Джонс Дж. К. Инженерное и художественное конструирование. Современные методы проектного анализа. – М Мир, 1976. 2 СТП КубГТУ 4.2.6-2004. СМК. Учебно-организационная деятельность. Курсовое проектирование. 3 МР КубГТУ 4.4.3-2004. СМК. Учебно-методическая деятельность. Выпускные квалификационные работы. 4 ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы. Введен с 01.01.1971 г. 5 ГОСТ 7.9-95 СИБИД. Реферат и аннотация. Общие требования. Введен с 01.07.1997 г. 6 ГОСТ 2.105-95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. Введен с 01.07.1996 г. 7 ГОСТ 2.104-2006 ЕСКД. Основные надписи. Введен с 01.09.2006 г. 8 ГОСТ 21.101-97. СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации. Введен с 01.04.1998 г. 9 ГОСТ 8.417-2002 ГСОЕИ. Единицы величин. Введен с 01.09.2003 г. 10 ГОСТ 7.32-2001 СИБИД. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления. Введен с 01.07.2002 г. 11 ГОСТ 7.12-93 СИБИД. Библиографическая запись. Сокращение слов на русском языке. Общие требования и правила. Введен с 01.07.1995 г. 12 ГОСТ 7.1-2003 СИБИД. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления. Веден с 01.07.2004. 13 ГОСТ 7.80-2000 СИБИД. Библиографическая запись. Заголовок. Общие требования и правила составления. Введен с 01.07.2001 г. 14 ГОСТ 7.82-2001 СИБИД. Библиографическая запись. Библиографическое описание электронных ресурсов. Общие требования и правила составления. Введен с 01.07.2002 г. 15 ГОСТ 2.605-68 ЕСКД. Плакаты учебно-технические. Общие технические требования. Введен с 01.07.1971 г. 16 ГОСТ 2.302-68 ЕСКД. Масштабы. Введен с 01.01.1971 г. 68 17 ГОСТ 2.721-74 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения. Введен с 01.07.1975 г. 18 ГОСТ 2.747-68* ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Размеры условных графических обозначений. Введен с 01.01.1971 г. 19 ГОСТ 2.102-68 ЕСКД Виды и комплектность конструкторских документов. Введен с 01.01.1971 г. 20 ГОСТ 21.501-93 СПДС Правила выполнения архитектурно-строительных рабочих чертежей. Введен с 01.09.1994 г. 21 ГОСТ 21.508-93 СПДС Правила выполнения рабочей документации генеральных планов предприятий, сооружений и жилищно-гражданских объектов. Введен с 01.09.1994 г. 22 ГОСТ 2.316-2008 ЕСКД. Правила нанесения надписей, технических требований и таблиц на графических документах. Общие положения. Введен с 01.07.2009 г. 23 ГОСТ 2.501-88 ЕСКД. Правила учета и хранения. Введен с 01.01.1989 г. 24 ГОСТ 2.119-73* ЕСКД. Эскизный проект. Введен с 01.01.1974 г. 25 ГОСТ 2.120-73* ЕСКД. Технический проект. Введен с 01.01.1974 г. 26 ГОСТ 2.309-73 ЕСКД. Обозначения шероховатости поверхностей. Введен с 01.01.1975 г. 27 ГОСТ 2.109-73 ЕСКД. Основные требования к чертежам. Введен с 01.07.1974 г. 28 ГОСТ 2.106-96 ЕСКД. Текстовые документы. Введен с 01.07.1997 г. 29 ГОСТ 21.113-88 СПДС. Обозначения характеристик точности. Введен с 01.01.1989 г. 30 ГОСТ 2.113-75 ЕСКД. Групповые и базовые конструкторские документы. Введен с 01.07.1976 г. 31 ГОСТ 21.401-88 СПДС. Технология производства. Основные требования к рабочим чертежа. Введен с 01.07.1988 г. 32 ГОСТ 21.408-93 СПДС. Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов. Введен с 01.12.1994 г. 69 33 ГОСТ 21.110-95 СПДС. Правила выполнения спецификации оборудования, изделий и материалов. Введен с 01.06.1995 г. 34 ГОСТ 2.701-84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. Введен с 01.07.1985 г. 35 ГОСТ 2.604-2004 ЕСКД. Чертежи ремонтные. Общие требования. Введен с 01.07.2001 г. 36 ГОСТ 21.404-85 СПДС. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах. Введен с 01.01.1986 г. 37 Компьютерные чертежно-графические системы для разработки конструкторской и технологической документации в машиностроении Учебное пособие для начального профессионального образования / А.В. Быков, В.Н. Гаврилов, Л.М. Рыжкова и др Под ред. Л.А. Чемпинского. – М Издательский центр Академия, 2002. – 224 с. 38 ГОСТ 23501.101-87 Системы автоматизированного проектирования. Основные положения. Введен с 01.07.1988 г. Ли К. Основы САПР (CAD/САМ/САЕ). – СПб.: Питер, 2004. – 560 с. 40 Самоучитель КОМПАС V8. – СПб.: БХВ-Петербург, 2006.– 544 с. Приложение А обязательное) Форма титульного листа пояснительной записки курсового проекта Приложение Б обязательное) Форма титульного листа курсовой работы Приложение В обязательное) Форма задания на курсовое проектирование Приложение Г справочное) Пример составления реферата Реферат Пояснительная записка курсового проекта 120 с, 24 рис, 16 табл, 20 источников, 4 прил. Иллюстративная часть курсового проекта 9 листов формата Аи лист формата А. РАСХОДОМЕРНЫЕ УСТАНОВКИ, ПОРШНЕВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ, ТАХОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСХОДОМЕРЫ, ИЗМЕРЕНИЕ, БОЛЬШИЕ РАСХОДЫ, ГАЗЫ Объектом исследования являются поршневые установки для точного воспроизведения и измерения больших расходов газа. Цель работы — разработка методики метрологического испытания установок и нестандартной аппаратуры для их осуществления. В процессе работы проводились экспериментальные исследования отдельных составляющих и общей погрешности установок. В результате исследования впервые были созданы две поршневые реверсивные расходомерные установки первая на расход до 0,07 мс, вторая - до 0,33 мс. Основные конструктивные и технико-эксплуатационные показатели высокая точность измерения при больших значениях расхода газа. Степень внедрения - вторая установка по разработанной методике аттестована как образцовая. Эффективность установок определяется их малым влиянием на ход измеряемых процессов. Обе установки могут применяться для градуировки и поверки промышленных ротационных счетчиков газа, а также тахометрических расходомеров. |