Конструирование машин
Реферат
Выполнил студент группы М-118 Кухтарева А.Ю.
Запорожский национальный технический университет
Введение
Из истории технической эволюции мы знаем, что освоение некоторых субстанций приводило к скачкам в развитии техники, т. е. к техническим революциям. Действительно, всякий раз, когда техника овладевала веществом, энергией или информацией на новом уровне, происходило скачкообразное увеличение ее эффективности - появлялась возможность переложить на машины те виды деятельности, которыми прежде вынужден был заниматься человек
Конструирование машин - творческий процесс со свойственными ему закономерностями построения и развития. Основные особенности этого процесса состоят в многовариантности решения, необходимости согласования принимаемых решений с общими и специфическими требованиями, предъявляемыми к конструкциям, а также с требованиями соответствующих ГОСТов, регламентирующих термины, определения, условные обозначения, систему измерений, методы расчета и т. п.
Детали, узлы, машины изготовляют по чертежам, выполненным на основе проектов — совокупности расчетов, графических материалов и пояснений к ним, предназначенных для обоснования и определения параметров конструкции (кинематических, динамических, геометрических и др.), ее производительности, экономической эффективности. Для особо ответственных конструкций проект дополняют макетом или действующей моделью.
Стадии разработки конструкторской документации и этапы работ установлены ГОСТ 2.103-68. Он обобщает опыт, накопленный в передовых странах по проектированию машин, приборов и аппаратов.
Учитывая характер формулировки задачи и точку входа в рабочий план, мы можем выделить следующие разновидности конструирования.
|
|
Первая стадия — разработка технического задания — документа, содержащего наименование, основное назначение, технические требования, показатели качества, экономические показатели и специальные требования заказчика к изделию.
Техническое задание разрабатывают на основе требований заказчика с учетом достижений и технического уровня отечественных и зарубежных конструкций, патентного поиска, а также результатов научно-исследовательских работ и научного прогноза.
Вторая стадия — разработка технического предложения — совокупности конструкторских документов, обосновывающих техническую и технико-экономическую целесообразность разработки изделия на основе предложений в техническом задании, рассмотрения вариантов возможных решений с учетом достижений науки и техники в стране и за рубежом, патентных материалов, возможностей машиностроительных заводов отрасли и смежных отраслей. Техническое предложение утверждается заказчиком и генеральным подрядчиком.
Третья стадия — разработка эскизного проекта — совокупности конструкторских документов, содержащих принципиальные конструкторские решения и разработки общих видов чертежей, дающих представление об устройстве разрабатываемого изделия, принципе его действия, габаритах и основных параметрах. Сюда входит пояснительная записка с необходимыми расчетами.
Четвертая стадия — разработка технического проекта — совокупности конструкторских документов, содержащих окончательное решение и дающих полное представление об устройстве изделия. Чертежи проекта состоят из общих видов и сборочных чертежей узлов, полученных с учетом достижений науки и техники на уровне работы узлов. На этой стадии рассматриваются вопросы надежности узлов, соответствие требованиям техники безопасности, условиям хранения и транспортирования и т. д.
|
|
Пятая стадия — разработка рабочей документации — совокупности документов, содержащих чертежи общих видов, узлов и деталей, оформленных так, чтобы по ним можно было изготовлять изделия и контролировать их производство и эксплуатацию. На этой стадии разрабатываются конструкции деталей, оптимальные по показателям надежности, технологичности и экономичности.
Подразделение процесса конструирования на различные фазы и этапы существенно облегчав' работу на отдельных этапах, но при этом обнаруживает отчетливо видимые разрывы, преодоление которых требует использования более или менее произвольных сопоставлений. Совокупность этих сопоставлений, кроме возможности образования вариантов, создает также мысленное пространство объектов конструирования, по которому проходит много путей, ведущих к различным решениям одной и той же задачи. Можно, конечно, пытаться: действовать в этом пространстве, руководствуясь механически выполняемыми правилами (алгоритмами), однако гораздо полезнее здесь подборки испытанных решений для отдельных частных функций, например конструкторские каталоги.
Требования к конструкторским каталогам
Чтобы конструкторские каталоги были свободны от произвольности, характерной для неформальных подборок решений, имели широкий спектр применимости, а также сочетались с новыми методами конструирования, они должны отвечать следующим требованиям:
|
|
обеспечивать быструю выборку информации в удобной форме и удовлетворять запросы широкого круга пользователей;
хорошо вписываться в процесс конструирования;
не содержать противоречий как внутри одного каталога, так и между различными каталогами;
согласовываться с положениями и процедурами методического конструирования;
обладать максимальной полнотой в соответствующей области;
обеспечивать возможность расширения и изменения содержания при неизменных принципах организации материала и содержать сведения об этих принципах.
И полезность таких каталогов, и трудоемкость их составления вполне очевидны. Так, стремление к максимальной полноте требует особенно безупречной, верифицируемой терминологической структуры классификационных принципов.
Как подборки решений, так и конструкторские каталоги можно с большой пользой применять при конструировании - они часто аккумулируют сведения из многих, в том числе малодоступных, источников информации, способствуют рационализации конструирования и, наконец, часто побуждают конструктора к поиску нетривиальных решений. Кроме того, они облегчают синтез конструкций, который, no-существу, есть не что иное, как составление общего решения из малого числа оригинальных и большого числа известных частных решений. Чем элементарнее уровень этих решений, тем скорее они окажутся уже известными в технике, и тем меньше их вероятное общее число. Тем самым появляется возможность собрать постоянно встречающиеся элементарные решения, чтобы единообразно и максимально полно описать их в хорошо обозримой форме в каталоге. Каждое из этих элементарных решений будет представлять целое семейство родственных вариантов, подобно тому, как исходный профиль рейки представляет все зубчатые колеса с числом зубьев от -∞ до +∞
Элементарные решения, в нашем смысле, - это не что иное, как различные варианты реализации основных переходов - от функционального положения к идеальным функциям, от идеальных функций - к эффектам, от эффектов - к структурным элементам - носителям эффектов, от структурных элементов - к контурным (геометрическим) элементам (т. е. деталям или группам деталей), и, наконец, от деталей - к определенным способам их изготовления
Широкое использование ЭВМ на всех стадиях проектирования необходимо, чтобы избавить конструктора от выполнения трудоемких расчетов, многофакторного анализа и большого объема графических работ.
При конструировании необходимо заботиться о технической эстетике. Между понятиями красота в инженерном смысле и рациональность конструкции имеется связь.
Рациональные конструкции кажутся красивыми, и красивые конструкции оказываются рациональными.
Расчеты деталей машин при конструировании. Для предварительного определения размеров деталей применяют упрощенные условные расчеты, например, по номинальным напряжениям, позволяющие в удобной форме обобщать опыт конструирования. Эти же расчеты применяют, в качестве основных, для малоответственных деталей.
В качестве окончательных, применяют расчеты по критериям работоспособности и надежности, достаточно точно отражающим физические явления, возникающие при работе машины.