Разработки и проектирования машин

     Процесс разработки машин имеет сложную, разветвленную неоднозначную структуру и обычно называется широким термином проектирование – создание прообраза объекта, представляющего в общих чертах его основные параметры.

Проектирование (по ГОСТ 22487-77) – процесс составления описания, необходимого для создания еще не существующего объекта (алгоритма его функционирования или алгоритма процесса), путем преобразования первичного описания, оптимизации заданных характеристик объекта (или алгоритма его функционирования), устранения некорректности первичного описания и последовательного представления (при необходимости) описаний на различных языках. В условиях учебного процесса (по сравнению с условиями предприятий) эти стадии проектирования несколько упрощаются.

Проект (от лат. projectus – брошенный вперед) – совокупность документов и описаний на различных языках (графическом – чертежи, схемы, диаграммы и графики; математическом – формулы и расчеты; инженерных терминов и понятий – тексты описаний, пояснительные записки) для создания какого-либо сооружения или изделия.

Инженерное проектирование – процесс, в котором научная и техническая информация используется для создания новой системы, устройства или машины, приносящих обществу определенную пользу. 

Методы проектирования:

1) прямые аналитические методы синтеза (разработаны для ряда простых типовых механизмов);

2) эвристические методы проектирования – решение задач проектирования на уровне изобретений (например, алгоритм решения изобретательских задач);

3) синтез методами анализа – перебор возможных решений по определенной стратегии (например, с помощью генератора случайных чисел – метод Монте-Карло) с проведением сравнительного анализа по совокупности качественных и эксплуатационных показателей (часто используются методы оптимизации – минимизация сформулированной разработчиком целевой функции, определяющей совокупность качественных характеристик изделия);

4) системы автоматизированного проектирования, или САПР, – компьютерная программная среда моделирует объект проектирования и определяет его качественные показатели, после принятия решения – выбора проектировщиком параметров объекта – система в автоматизи-рованном режиме выдает проектную документацию;

5) другие методы проектирования.

Основные этапы процесса проектирования:

1. Осознание общественной потребности в разрабатываемом изделии.

2. Техническое задание на проектирование (первичное описание).

3. Анализ существующих технических решений.

4. Разработка функциональной схемы.

5. Разработка структурной схемы.

6. Метрический синтез механизма (синтез кинематической схемы).

7. Статический силовой расчет.

8. Эскизный проект.

9. Кинетостатический силовой расчет.

10. Силовой расчет с учетом трения.

11. Расчет и конструирование деталей и кинематических пар (проч-ностные расчеты, уравновешивание, балансировка, виброзащита).

На этом этапе целесообразно выполнить следующие действия:

а) уточнить служебное назначение сборочной единицы;

б) разобрать кинематическую схему узла (механизма), то есть выделить составляющие звенья кинематической цепи, уточнить последователь­ность передачи энергии от начального звена по кинематической цепи к конечному звену, выделить неподвижное звено (корпус, стойку и т. п.), относительно которого перемещаются все остальные звенья, уточнить связи между звеньями, то есть вид кинематических пар, установить служебные функции неподвижного звена и всех подвижных звеньев;

в) рассчитать восприятие звеньями усилия, так как они определяют тип и размеры составляющих их деталей;

г) начать конструирование узла с наиболее ответственного звена, определить его тип, выделить составляющие его элементы, расчетом или конструктивно определить основные размеры элементов кинематических пар и элементов звена;

д) последовательно конструировать все звенья узла, выполняя проработку их элементов;

е) эскизно сконструировать неподвижное звено узла;

ж) уточнить разделение каждого звена на детали;

з) разделить каждую деталь на составляющие элементы;

и) установить служебную функцию (функции) и назначение каждого элемента, а также его связи с другими элементами;

к) выделить сопрягаемые, прилегающие и свободные поверхности каждого элемента детали;

л) установить окончательно форму и положение всех поверхностей;

м) окончательно оформить изображение каждой детали на изобра­жении сборочной единицы.

12. Технический проект.

13. Рабочий проект (разработка рабочих чертежей деталей, техноло-гии изготовления и сборки).

14. Изготовление опытных образцов.

15. Испытания опытных образцов.

16. Технологическая подготовка серийного производства.

17. Серийное производство изделия.

Объем учебного пособия, к сожалению, не позволяет охватить все этапы создания новой машины или механизма, поэтому авторский коллектив рассмотрит следующие разделы: анализ существующих технических решений и конструкций типовых деталей машиностроения; разработка функциональной и структурной схемы механизмов; синтез кинематической схемы механизмов; кинематический, силовой и динамический анализ механизмов; силовой расчет механизмов с учетом трения; расчет и конструирование деталей и кинематических пар            (прочностные расчеты, уравновешивание, балансировка, виброзащита) типовых элементов машин и механизмов.