Анализ существующих конструкций

Разработку изделия начинать с «нуля» не целесообразно. Правильно опираться на уже существующие конструкции, предназначенные для выполнения тех же функций, что и у разрабатываемого изделия. Для этого проводится поиск таких конструкций и их последующий анализ, целью которого является:

- оценить насыщенность сферы производства по ТО и ремонту автомобилей и рынка технологического оборудования устройствами с требуемыми функциями – аналогами разрабатываемого изделия;

- оценить технический уровень аналогов и направления их развития (совершенствования);

- провести сравнительную оценку аналогов и выбрать прототип разрабатываемого изделия – устройство, наиболее полно отвечающее функциональным, конструктивным, экономическим и иным требованиям, предъявляемым к разрабатываемому изделию;

- предложить технические решения по доработке конструкции прототипа под требования, предъявляемые к разрабатываемому изделию.

Методика проведения АСК включает следующие этапы:

1. Работа с литературными источниками и иными ресурсами по поиску информации об аналогах разрабатываемого изделия.

Поиск информации об аналогах следует вести из следующих источников:

- специализированные справочники технологического оборудования, в которых приводится описание конструкции, принципа работы и техническая характеристика устройств для проведения обслуживания, диагностики или ремонта детали, узла, агрегата, механизма автомобиля;

- каталоги гаражного оборудования, выпускаемые предприятиями-изготовителями или предприятиями-продавцами оборудования;

- тематические публикации в периодических изданиях (специализированные журналы, информационные бюллетени и т.д.);

- патенты на изобретения;

- руководства по ТО и ремонту по маркам автомобилей;

- Интернет - источники;

- конструкторская документация на нестандартное технологическое оборудование, имеющаяся на предприятиях автомобильного транспорта.

По результатам поиска проводится анализ по количеству найденных аналогов, по их новизне и техническому уровню, по происхождению (отечественные или импортные). Материалы оценки сводятся в таблицу 1, форма которой приведена в приложении Д.

2. Отбор аналогов разрабатываемого изделия, анализ их достоинств и недостатков.

Из перечня найденных в п.1 объектов следует выбрать 2-3 устройства, наиболее схожих по функциям с разрабатываемым изделием и соответствующих современному уровню развития технологического оборудования. Приводится описание конструкции и работы каждого из аналогов, сопровождающееся техническим рисунком. Здесь же анализируются его достоинства и недостатки по следующим общим критериям:

- стоимость;

- мобильность;

- универсальность и технологическая гибкость;

- масса и габариты;

- материалоемкость;

- энергопотребление;

- удобство обслуживания и эксплуатации;

- уровень требований к квалификации работающего и обслуживающего персонала;

- возможность изготовления в условиях предприятия;

- производственная эстетика и т.д.

Оценку по вышеприведенным критериям допускается производить не количественно, а качественно: «большое – малое», «низкое – высокое», «удобное – неудобное» и т.п. По результатам оценки делаются выводы о техническом уровне аналогов, о схожести их конструкций и может приниматься предварительное решение о выборе прототипа разрабатываемого изделия. Материалы оценки сводятся в таблицу 2, форма которой приведена в приложении Д.

3. Уточняющий анализ.

В случае если данных и результатов оценки по п.2 недостаточно для принятия однозначного решения о выборе прототипа разрабатываемого изделия, производится уточняющий анализ аналогов, который предполагает сравнительную оценку их технических и технико-экономических параметров.

Простое сравнение предполагает установить, у какого аналога какие технические параметры (характеристики) лучше. Как правило, оно выполняется в табличной форме. Тот аналог, у которого окажется большее количество лучших в сравнении с конкурентами параметров, выбирается в качестве прототипа разрабатываемого изделия. В более сложном варианте по специальным методикам проводятся расчеты по ранжированию значимости сравниваемых параметров и расчеты показателей сравниваемых параметров для каждого из конкурирующих аналогов. Сравнение этих показателей дает обоснованные доводы для выбора прототипа разрабатываемого изделия. Материалы оценки сводятся в таблицу 3, форма которой приведена в приложении Д.

 

4.2.2 Выбор вариантов изделия и его разработки

На основе проведенного анализа существующих конструкций принимается решение о варианте разработки изделия.

Если результаты анализа не выявляют аналогов изделия, которые могли бы стать его прототипами, принимается решение о разработке изделия заново с использованием некоторых приемлемых свойств и конструктивных решений, присущих проанализированным аналогам.

Если результаты анализа выявляют прототип изделия, то дальнейшая его разработка может осуществляться по двум вариантам:

а) если выбранный прототип полностью соответствует требованиям, предъявляемым к разрабатываемому изделию, принимается решение о копировании прототипа с учетом авторских прав и разработке конструкторской документации на изделие;

б) если выбранный прототип частично соответствует требованиям, предъявляемым к разрабатываемому изделию, принимается решение о его модернизации, которая может быть:

- технологическая модернизация – частичное изменение функций или выходных параметров работы прототипа, например: изменение грузоподъемности грузовой тележки или адаптация стенда для ремонта двигателей «ГАЗ» под разборку двигателей других моделей;

- конструкторская модернизация – изменение схемы или принципа работы прототипа, замена одних узлов в составе изделия на другие, удаление или добавление узлов и т.д. Например, замена механического привода на гидравлический привод или замена деталей, выполненных из дорогого материала, на детали из более дешевого материала;

- экологическая модернизация – изменение параметров прототипа, характеризующих его экологическую безопасность, например: оснащение моечной установки системой оборотного водоснабжения;

- прочие виды модернизации: модернизация прототипа с целью повышения безопасности выполняемых с помощью его работ, модернизация с целью удешевления работ, модернизация с целью улучшения эстетики, прочностная модернизация и т.д.;

- комплексная модернизация (охватывает все или некоторые из вышеперечисленных видов модернизаций).

Далее приводится описание варианта нового изделия с изложением сути и задач разработки, приведением рисунков, поясняющих в общих чертах конструкцию изделия.

Объем подраздела в пояснительной записке зависит от полноты проведенного АСК, но не должен превышать 5-ти листов.

 

4.2.3 Техническое обоснование выбранного варианта изделия

В общем случае техническое обоснование может быть выполнено следующими шагами:

- построение общей и (или) функциональной схем изделия;

- обоснование (расчет) технических параметров изделия.

 

4.2.3.1 Построение общей и (или) функциональной схем изделия

Общая схема необходима для уточнения состава изделия после конкретизации его функций и выбора прототипа. При этом она должна отображать все изменения, которые претерпевает прототип на пути своего превращения в будущую модель разрабатываемого изделия. Разрабатываемая в упрощенном виде общая схема изделия в графическом виде отображает состав изделия, месторасположение его составных частей и связи между ними. Схема выполняется в произвольной форме в виде технического рисунка, дополняемого поясняющими надписями и перечислением составных частей изделия [18]. Пример выполнения общей схемы для разрабатываемого стенда для ремонта двигателей приведен на рисунке 1.

В курсовом проекте допускается использовать в качестве общей схемы рисунки прототипов изделия из справочников, каталогов и других источников информации, внося в них соответствующие изменения.

Функциональная схема поясняет основы принципа работы изделия и представляет собой дальнейшее развитие общей схемы изделия. Также как и общая схема, функциональная схема может выполняться в виде технического рисунка в произвольной форме при условии корректного и адекватного отображения в ней принципа и схемы работы изделия. Пример такого построения функциональной схемы для стенда для ремонта двигателей приведен на рисунке 2.

1 – тележка; 2 – поддон; 3 – кронштейн; 4 – рама; 5 – устройство поворотное; 6 – план - шайба; 7 – колесо; 8 – колесо поворотное.

Рисунок 1 – Общая схема стенда для ремонта ДВС

Рисунок 2 – Функциональная (кинематическая) схема стенда для ремонта ДВС

Однако более правильно выполнять и представлять в качестве функциональной схемы изделия одну или несколько схем, выполненных по требованиям ГОСТов ЕСКД. Речь идет о кинематических, пневматических, гидравлических, электрических и прочих видах схем, которые по типу должны быть функциональными (тип 2), принципиальными (тип 3) или общими (тип 6). Какие именно схемы целесообразно разработать зависит от сложности конструкции изделия и поставленных задач по ее разработке. Выполнение таких схем более трудоемко, однако способствует лучшей проработке принципа и схемы работы изделия. Выполненная таким образом схема – конструкторский документ, подшивается в приложения пояснительной записки курсового проекта, а по тексту подраздела на нее делается соответствующая ссылка. Перечень ГОСТов ЕСКД, которые определяют порядок и правила оформления схем, приведен в списке использованных источников настоящих методических указаний [18, 19, 20, 21].

 

4.2.3.2 Обоснование (расчет) технических параметров изделия

После построения общейи функциональной схем изделия, когда определен его состав и принцип работы, целесообразно, в общем случае, определить основные технические параметры и размеры изделия. Это необходимо сделать для того, чтобы определить основные параметры рабочих процессов изделия, задать габариты изделия, определить размеры составных частей и их расположение относительно друг друга, установить величины перемещения (ходов) движущихся элементов, установить размеры присоединительных элементов изделия и т.д. При этом используются следующие методы:

- расчетный;

- графические построения и чертежи;

- инженерные выкладки и допущения;

- аналогии.

Параметры и размеры изделия, которые в общем случае целесообразно обосновать или рассчитать в курсовом проекте, приведены в таблице 2.

 

Таблица 2 – Технические параметры и размеры изделия, подлежащие обоснованию (расчету)

Группа параметров	Параметры	Проектируемые изделия	Методы обоснования
Габаритные размеры	Длина, мм; ширина, мм; высота, мм	Все изделия	На основе габаритов прототипа; по размерам ОТВ; на основе компоновки и эскиза изделия
Присоединительные размеры	Присоединительные размеры, мм	Все изделия, элементы которых непосредственно контактируют с ОТВ	На основе чертежей и технических рисунков, содержащих размеры ОТВ
Масса изделия	Масса изделия, кг; масса составной части, кг	Все изделия	На основе массы прототипа; расчетным методом по сумме масс составных частей
Параметры гидропривода или гидросистемы	Давление (максимальное и рабочее), мПа; расход рабочей жидкости, л/мин (м^3/ч); состав рабочей жидкости; рабочая температура жидкости, град	Изделия, в которых основной рабочий цикл совершает гидросистема, имеется гидропривод, например: установка для промывки масляных каналов блока цилиндров, стенд для испытания гидроаппаратуры	Методики дисциплины «Гидравлика и гидропривод»
Параметры пневмопривода или пневмосистемы	Давление (максимальное и рабочее), мПа; расход воздуха, м^3/ч	Изделия, в которых основной рабочий цикл совершает пневмосистема, имеется пневмопривод, например: пневмогайковерт, пресс пневматический	Методики дисциплины «Гидравлика и гидропривод»
Геометрические параметры механических приводов и передач	Длины рычагов, мм; ход подвижных частей, мм; высота подъема, мм; параметры кинематических резьб, мм; межосевое расстояние передач, мм	Изделия, составные части которых образуют кинематическую цепь или в составе которых присутствует механический привод, например: домкрат рычажный, подъемник электромеханический	Методики дисциплин «Теория машин и механизмов», «Детали машин», «Техническая механика»

 

Продолжение таблицы 2

Прочие параметры механических приводов и передач	Передаточное число; крутящий момент, Н•м; мощность, кВт; усилие, Н; КПД	Изделия, в составе которых присутствует какой либо вид механического привод, например: стенд для отвертывания гаек шатуна	Методики дисциплин «Детали машин», «Техническая механика»
Параметры электропривода	Тип тока; мощность электродвигателя, кВт; частота вращения, мин^-1; сила тока, А; напряжение, В; КПД; схема	Изделия, в составе которых присутствует электропривод, например: электрогайковерт	Методики дисциплин «Электротехника», «Электрооборудование»
Тоже с элементами электроники	То же; состав электронных компонентов и их характеристики	Изделия, принцип действия которых построен на работе электронных схем, либо в составе которых присутствует электропривод с элементами электроники, например, установка очистки ЭМФ	Методики дисциплин «Электротехника», «Электрооборудование»
Усилия и моменты	Усилие запрессовки, Н; усилие сжатия пружины, Н; момент затяжки резьбового соединения, Н·м; момент разборки резьбового соединения, Н·м	Изделия, ОТВ для которого подлежит разборке (воздействию) путем создания какого-либо силового фактора, например, стенд для перепрессовки втулок распредвала, стенд для разборки полюсов стартера	Специальные методики, методики дисциплины «ОТПРА», справочные данные

 

Целесообразность выполнения тех или иных расчетов зависит от задач и объемов проектирования. Методики расчетов должны быть известны студенту из таких общетехнических и специальных дисциплин, как «Теория машин и механизмов», «Детали машин», «Техническая механика», «Электротехника», «Электрооборудование», «Гидравлика и гидропривод», «Основы технологии производства и ремонта автомобилей» и др. Виды, объемы расчетов и методики их выполнения согласовываются с руководителем проектирования. Выполнение обоснований и расчетов на данном этапе курсового проектирования не следует путать с расчетами и обоснованиями по выбору (расчету) составных частей изделия в разделе «Технический проект» (п.п 4.4.2).

Выполнение в курсовом проектеобоснования варианта разработки изделия отражается оформлением соответствующего раздела пояснительной записки, содержащего результаты анализа существующих конструкций, таблицы, рисунки, схемы и расчеты. Рекомендуемый объем раздела составляет 5-7 листов.

 

Эскизный проект изделия

На этапе выполнения эскизного проекта осуществляется проработки компоновки разрабатываемого изделия, конструкции составных частей и их соединений.

Эскизы изделия – документы, дающие представление о конструкции и принципе работы изделия и его отдельных составных частей, а также о взаимодействии составных частей и их связях друг с другом. Эскизы выполняются в виде чертежей и технических зарисовок и могут представлять из себя:

- эскиз самого изделия;

- эскизы отдельных составных частей;

- эскизы соединений составных частей друг с другом;

- эскизы мест монтажа изделия и подключения к коммуникациям;

- эскизы присоединительных элементов изделия и т.п.

Эскизный чертеж выполняют, как правило, в масштабе 1:5, 1:10, 1:20 или 1:50. Допускается выполнять эскизные чертежи без точного соблюдения масштаба, если это не искажает наглядности изображения и не затрудняет чтения чертежа.

Эскизные чертежи выполняют на листах форматов А4 и А3 по ГОСТ 2.301. В рамках курсового проекта выполнение эскизного чертежа производится карандашом на формате А4.

Эскизный чертеж изделия должен содержать:

- изображения изделия (виды, разрезы, сечения, узлы);

- технические требования и надписи, необходимые для понимания устройства изделия;

- наименования составных частей изделия;

- установочные, присоединительные, габаритные и другие необходимые размеры;

- размеры, определяющие специфические требования к размещению изделия и влияющие на его конструкцию (размеры объекта технического воздействия) и другие данные, наносимые на изображение изделия.

Наименования составных частей нетипового изделия на эскизном чертеже указывают одним из следующих способов:

- на полках линий-выносок;

- в таблице, размещаемой, как правило, на том же листе, что и изображение изделия. В этом случае на полках линий-выносок указывают номера позиций составных частей нетипового изделия, включенных в таблицу.

Таблицу выполняют по форме 7 ГОСТ 21.101. Графу "Масса ед., кг", как правило, не заполняют. Ориентировочную массу нетипового изделия приводят в конце таблицы. В случае, когда наименования составных частей нетипового изделия указывают на полках линий-выносок, ориентировочную массу изделия приводят в технических требованиях к эскизному чертежу.

Допускается не изображать на эскизном чертеже кожухи, крышки и т.п., если необходимо показать закрытые ими составные части изделия. При этом над изображением приводят соответствующую надпись, например: Кожух (поз. 5) не показан.

Количество видов на эскизном чертеже должно быть минимальным, но достаточным для того, чтобы дать исчерпывающее представление об изделии.

Количество эскизов и прорабатываемые в них объекты должны быть достаточными для пояснения общей конструкции изделия, конструкции составных частей, конструкции соединений составных частей друг с другом, а также для последующего выполнения сборочных чертежей изделия, чертежей общего вида, рабочих чертежей деталей изделия.

В курсовом проекте предлагается выполнить необходимые эскизы и подшить их в приложения пояснительной записки. В разделе «Эскизный проект» пояснительной записки рекомендуется отобразить перечень разработанных эскизов и, при необходимости, обосновать выбор компоновочных решений изделия и конструкцию соединения составных частей друг с другом.

Пример выполнения эскиза чертежа общего вида изделия приведен в приложении Е, эскиза узла изделия - в приложении Ж.

 

Технический проект изделия

В рамках курсового проекта технический проект решает задачу подготовки всей информации, необходимой для создания конструкторской документации на разрабатываемое изделие. В условиях, когда при выполнении эскизов компоновка, примерный состав изделия, конструкции составных частей и их соединений определены, такой информацией является:

а) рациональная структура изделия, предусматривающая разбивку его на составные части исходя из требований удобства комплектования и сборки;

б) рациональный выбор составных частей и, при необходимости, расчет их параметров, необходимых для такого выбора.