Задачи современного проектирования.

Задачи современного проектирования.

Трудность проектирования заключается в том, что проектировщик должен:

1. Прогнозировать будущее состояние объекта;
2. Знать, понимать и использовать данные физических, математических дисциплин;
3. Должен учитывать возможности производства;
4. Проектировщик учитывает экономические, социальные, психологические аспекты системы.

Основные признаки, характеризующие процесс проектирования:

1. Целенаправленная деятельность по решению задач;
2. Принятие решения в условиях неопределенности с тяжелыми последствиями в случае ошибки;
3. Приведение изделия в соответствии с обстановкой при максимальном учете всех требований;
4. Оптимальное удовлетворение суммы и истинных потребностей при определенном комплексе условий;
5. творческая деятельность, вызывающая к жизни новое и полезное, что ранее не существовало;

Традиционные методы проектирования.

Проектирование как процесс создает начало изменений в искусственной среде. В него включаются:

1. Изготовление рабочих чертежей (собственно конструирование)
2. Планирование всех этапов существования будущего изделия

Метод проектирования путем создания чертежей в определенном масштабе широко применятся в настоящее время.

Суть традиционного метода проектирования:

а) На большом листе бумаги вычерчиваются последующие варианты решений одной концепции целого.

б) Отправная точка проектировщика – единая конструкция, представляемая его мысленным взором.

в) Критерием оценки различных вариантов конструкций является геометрическая увязка деталей, которые можно определить по чертежу.

г) Над чертежом одновременно работает только 1 человек, отвечающий за все ситуации, которым должна удовлетворять конструкция.

д) После отработки критериев подпроблем и удовлетворения их решения распределяется работа между несколькими исполнителями.

Недостаток традиционных методов проектирования – невозможность привлечения многих умов к решению задач на важнейшем этапе проектирования.

Предпосылки появления прогрессивных методов проектирования.

Масштабный чертеж – главное орудие традиционного конструктора и

проектировщика.

Он представляет легко видоизменяемую модель взаимоотношений между деталями и узлами, составляющими изделие.

При переходе к согласованию изделия с внешними условиями потребность в чертеже отпадает, а приобретает значение опыт, воображение конструктора, т.е процесс творческого мышления.

Он имеет 3 стадии:

1) Вынашивание идеи.

2) Решение трудной задачи в виде «озарения».

3) Появление оригинального решения на стыке проблем и ситуаций.

Основные понятия о прогрессивных методах проектирования.

К числу прогрессивных методов проектирования относятся:

I. Метод мозговой атаки. (прямая и обратная)

II. Метод синектики.

III. Системный метод.

I. Метод мозговой атаки представляет эмпирически найденные эффектные способы решения технических задач.

Метод прямой мозговой атаки призван стимулировать группу лиц к быстрому генерированию большого количества идей с четкой формулировкой 2-х моментов:

1. Что в итоге желательно получить.
2. Что мешает получению желаемого.

В основе обратной мозговой атаки лежит закон прогрессивной конструктивной эволюции изделия через выявление и устранение дефектов старого образца.

II. Цель синектики - направить спонтанную деятельность мозга и нервной системы на исследование и преобразование конкретной проблемы.

План действий:

1. Подбирается группа специалистов в качестве самостоятельного «отдела разработок».

2. Предоставление группе возможности попрактиковаться в аналогичной области.

3. Передача группе сложных проблем, которые не решаются основной организацией.

4. Предоставление результатов работы группе специалистов основной организации для оценки и внедрения.

III. Системный метод проектирования (морфология и системотехника).

Эти методы призваны дать человеку возможность решения непривычной задачи проектирования «машинными» приёмами.

Проектирование включает 3 основные стадии:

1. Анализ (дивергенция).
2. Синтез (трансформация).
3. Оценка (конвергенция).

Главные недостатки новейших методов проектирования заключаются в том, что они не позволяют установить насколько информация и идеи собраны во время дивергентного поиска и окончательного проекта, созданных по планомерной конвергенции, соответствуют общей проектной ситуации, её определяющим элементам.

Методология проектирования.

Она включает описание процесса проектирования и методы проектно-конструкторской деятельности инженера на каждом этапе.

Инженерное проектирование включает 3 этапа:

1. Проектирование (разработка) – творческая деятельность.
2. Концептирование – этап проектирования.
3. Конструирование – этап проектирования с реализацией технического изделия, получение чертежей.

Творческая деятельность конструктора включает операции:

1. Выбор конструкции

2. Эскизное компонование

3. Техническое компонование -исходный материал для рабочего проектирования

4. Рабочее проектирование – оформление всей рабочей документации для изготовления и эксплуатации.

Основные понятия теории напряженных состояний.

Сосредоточенные внутренние силы и моменты, определяющие взаимодействие между отдельными частями конструкции, являются статическим эквивалентом внутренних сил, распределенных по площади поперечного сечения и характеризующихся интенсивностью:

, , где  - нормальное напряжение, направленное перпендикулярно сечению,  - касательное напряжение, лежащее в плоскости сечения.

Теории прочности

При расчете деталей на прочность решают 2 задачи:

1. Определяют истинное напряженно-деформированное состояние деталей при действии заданных нагрузок

2. Устанавливают величину напряжения и деформации, являющихся опасными.

При одновременном действии на деталь изгиба и кручения или кручения и растяжения невозможно определить простым суммированием напряжений- нормального и касательного. Достоверные расчетные формулы для таких случаев получают на основе теорий прочности.

1 теория прочности

Основывается на предположении, что разрушение материала происходит в результате отрыва, когда наибольшее растягивание напряжения достигает опасного значения. Для хрупких материалов: δ₁≤[δ]

2 теория прочности

Опасное состояние материала наступает в результате того, что наиболее относительное удлинение достигает опасного значения.

Она не объясняет причины растяжения образца

3 теория прочности

Основывается на предположении, что разрушение материала происходит в результате среза, поэтому опасное состояние материала наступает, когда наибольшее касательное напряжение в нем достигает опасного значения. Учитывает δ₁ и δ₃.

4 (Энергетическая) теория прочности

Основана на гипотезе о том, что опасное состояние материала наступает, когда удельная потенциальная энергия изменения формы достигает опасного значения. Учитывает все 3 главных напряжения, но не применима для хрупких материалов.

Теория прочности Мора

Применяется при расчете конструкции из хрупких материалов, но пренебрегает δ₂

Единая теория прочности

Объясняет разрушение материала, как в результате отрыва, так и среза. Используется для любого вида напряженного состояния. Компенсирует недостатки всех рассмотренных выше теорий.

17. Машины, механизмы и приборы- основные определения

Машиной называют совокупность взаимосвязанных звеньев(элементов), предназначенных для преобразования энергии, движения или для накопления и переработки информации с целью повышения производительности или облегчения физического и умственного труда человека.

Различают 2 группы машин:

- машины-двигатели(преобразуют 1 вид энергии в энергию движения исполнительных органов)

- рабочие машины(предназначены для облегчения и замены физического труда человека по изменению формы, свойств, состояния, размеров, положения объектов)

По способу управления движением различают машины следующих видов действия:

- ручного управления

- автоматического управления

- полуавтоматического управления

Механизм – совокупность взаимосвязанных звеньев, допускающих их относительное движение и предназначенных для преобразования движения 1 или нескольких звеньев(входных) в определенное движение остальных звеньев(выходных).

Приборы служат для передачи и преобразования движения и предназначены для выполнения различных функций. Развиваются путем усовершенствования.

Основные понятия о расчетных моделях

В инженерной практике аналитическими методами решаются 2 задачи: анализа и синтеза. Их производят в несколько этапов:

1. Надлежащее изучение действия машины и взаимодействия компонентов или звеньев

2. Составление физической модели

3. Составление математической модели

4. Решение уравнений искомых и заданных величин

5. Исследование найденных функций

Различают следующие расчетные модели:

- структурно-кинематические схемы механизмов

- динамические модели механизмов, машин, приборов

- расчетные модели деталей, машин и приборов

Кинематические цепи

Кинематической цепью называют совокупность звеньев соединенных в кинематические пары.

Кинематические цепи бывают: простые, сложные, открытые, замкнутые.

В машинах и приборах используют плоские кинематические цепи.

Параметры движения звеньев механизма(перемещения скорость ускорение оценивавающего относительно 1 из них такое звено называется основой (стойкой).

Планы положений, скоростей и ускорений звеньев механизма

Задача о положении скорости и ускорении решаются применительно к группам Асура, который образован механизмом. Последовательность решения:

1. Проводится структурный анализ, классификация механизма.

2. Выбирается ведущее звено и задается закон его движения.

3. Выбирается масштаб чертежа, и наносятся неподвижные элементы.

4. Строятся планы положений каждой группы в соответствии с последовательностью образования механизма.

5. Строятся планы скоростей.

6. Строятся планы ускорений.

Этап:

выполняется собственно кинематический расчет в нескольких вариантах на ЭВМ. С помощью специальных программ, определяющих расчетную мощность электродвигателя, с подбором нескольких электродвигателей необходимой мощности. Но с разными действительными частотами вращения, габаритами и массой.

Затем для одного из данных типов редукторов и передачи с гибкой связью (ц.п.,р.п.) программа определяет потери в приводе и выполняет сразу 4 варианта кинетического расчета, в соответствии с действительной скоростью двигателя.

2 этап:

Выполняется проектный расчет на прочность зубчатых передач редуктора, при одинаковых условиях (материал, термообработка, режим нагружения, степень точности, угол наклона зуба и т.д.) для всех 4х стандартных частот вращения электродвигателя.

3 этап:

Заключительный этап вариантного кинетического расчета.

Анализ укрупненных параметров редукторов:

а) Масса редуктора и суммарная масса привода

б) Цена редуктора

в) Стоимость электродвигателя, электроэнергии и всего привода

г) Технический уровень редуктора

43 Выбор рационального варианта кинематического расчета привода по заданному критерию

Ориентироваться на следующие критерии при анализе вариантов кинетического расчета:

1) Привод минимальной массы

2) Редуктор минимальной массы

3) Минимальная стоимость приводов

4) Наиболее высокий технический уровень редуктора

5) Малая масса привода, высокий технический уровень редуктора

Задачи современного проектирования.

Трудность проектирования заключается в том, что проектировщик должен:

1. Прогнозировать будущее состояние объекта;
2. Знать, понимать и использовать данные физических, математических дисциплин;
3. Должен учитывать возможности производства;
4. Проектировщик учитывает экономические, социальные, психологические аспекты системы.

Основные признаки, характеризующие процесс проектирования: