Стадии проектирования и конструирования изделий





Основные стадии проектирования и конструирования изделий представлены на Рис. 3.7:

Стадии проектирования и конструирования изделий

 

Рис. 3.7. Стадии проектирования и конструирования

Краткий перечень работ, выполняемых в процессе проектирования и конструирования

Определение точного целевого назначения изделия. Это первая задача конструктора. Для рабочих машин и машин-орудий целевое назначение определяется из технологического задания, а для машин-двигателей – по эксплуатационному заданию.

На основе технологического или эксплуатационного задания разрабатывается кинематическая или принципиальная схема изделия.

Кинематическая схема изделия. Она в значительной степени определяет конструкцию и вес основных деталей, а также экономичность изделия в производстве. Задача конструктора – подбор таких кинематических цепей, которые содержали бы минимальное количество звеньев. Конструктор, выбирая тот или иной механизм, опирается, прежде всего, на опыт конструирования и общие положения науки о механизмах.

Кинематические схемы наиболее сложны у рабочих машин. Кинематические схемы таких машин принято делить на следующие основные части:

- исполнительные механизмы, одно или несколько звеньев которых связаны с рабочими органами;

- трансмиссионные механизмы для передачи движения и мощности от двигателя к ведущему звену исполнительного механизма;

- прочие механизмы (управления, блокировки, регулирования, контроля и т.п.).

Закон движения рабочего звена в рабочих машинах зависит от поставленной технологической задачи и может быть реализован механизмами с различными кинематическими схемами. Разрабатываются, поэтому, несколько вариантов кинематических схем, из которых после соответствующего анализа (надежности, экономичности и т.п.) выбирается одна из них.

Определение усилий и действующих нагрузок. Чем точнее определены нагрузки, действующие в изделии, тем точнее можно определить усилия на отдельные детали и в итоге – их минимально необходимые размеры) от веса деталей зависят металлоемкость и вес изделия).

Выбор материалов и определение размеров деталей. Выбор материала и определение размеров деталей обусловлены эксплуатационными и экономическими требованиями.

С эксплуатационной точки зрения качество материала и размеры деталей должны обеспечить эксплуатационную надежность изделия вне зависимости от его веса.

С экономической точки зрения в рационально сконструированном изделии физические свойства материалов должны быть использованы наиболее полно для получения требуемой прочности и жесткости при минимальном весе.

Размеры деталей при одной и той же нагрузке зависят от качества материала и принятых запасов прочности.

Вес и себестоимость деталей зависят от их размеров.

Эксплуатационная надежность детали достигается только при точном расчете ее на прочность (или выносливость) и износ.

Силовой расчет заключается в определении сил, действующих на изделие. При этом составляется расчетная схема нагружения изделия с последующим расчетом деталей на прочность.

Силовой расчет производится двумя способами:

- расчет по силам или моментом сил, приложенным к рабочему органу изделия;

- расчет на основе предварительно определенной мощности привода.

В первом случае исходят из расчетных или опытных данных об усилиях, возникающих на рабочем звене во время технологического процесса. На основе этих данных определяются крутящий момент на ведущем звене и мощность двигателя.

Во втором случае определяется усилие на рабочем органе по крутящему моменту на ведущем звене.

Компоновка изделия. Компоновка в значительной мере влияет на металлоемкость и вес изделия.

Получив расчетные размеры основных изделий (валы, оси, зубчатые колеса и т.д.), приступают к компоновке общих видов изделия. Иногда размеры отдельных деталей устанавливают, исходя из конструктивных соображений. Общих правил рациональной компоновки изделий не существует.

Удачная компоновка зависит от способностей, опыта, изобретательности и общей подготовленности конструктора.

При конструировании крупных изделий предусматривается их разделение на узлы. Это позволяет вести параллельную сборку, производить обкатку, регулирование и испытание каждого узла в отдельности. При этом следует помнить, что стыки между узлами в изделии снижают жесткость и виброустойчивость конструкции.

Вопрос о применении моноблочной или составленной из отдельных блоков конструкции решается с учетом преимуществ и недостатков каждой из них.

Определение веса и себестоимости изделия. Проектный вес и проектная себестоимость изделия являются одними из основных его технико-экономических показателей.

Общая компоновка изделия позволяет ориентировочно оценить его вес.

Конструктор уже при конструировании изделия должен наметить предельные значения его основных показателей. Лучшие из них достигаются последовательным приближением к все более и более совершенной конструкции. Однако более короткий путь решения поставленной задачи имеет место, если исходить из мирового опыта на основе изучения хорошо отработанных подобных конструкций в данных статистики.

Вес изделия должен соответствовать эксплуатационным требованиям.

Вес и жесткость металлорежущих станков должны быть достаточными для противодействия возникающим в процессе резания металла колебаниям.

Для транспортных машин требуется наибольший вес при достаточной прочности.

В большинстве случаев вопрос оптимального веса изделия решается на основе опыта эксплуатации и путем сравнения с показателями по весу хорошо выполненных аналогичных изделий.

Проектная себестоимость изделия определяется по его проектному весу после общей компоновки.

Величина себестоимости, полученная при техническом конструировании, должна уточняться. По окончании конструирования конструктор должен иметь полное представление о себестоимости будущего изделия.

Экономическая эффективность изделий в эксплуатации. Эта эффективность зависит от двух факторов: энергетического КПД и эксплуатационной экономичности изделия.

При низком расчетном КПД не исключается пересмотр разработанной кинематической схемы.

Эксплуатационная экономичность и ее расчет рассмотрены ниже.

Конструирование общих видов узлов. Как этап конструирования оно ведется на основе общей компоновки изделия, принятого разделения конструкции на узлы, принятых по расчету размеров ответственных деталей. В процессе конструирования возможно появление новых решений конструкций узлов. При конструировании узлов достаточно четко выявляются конструктивные формы отдельных деталей.

Проверочные расчеты. Такие расчеты деталей производятся только в случаях изменения их размеров, ранее полученных расчетом. С изменением размеров деталей изменяются условия их работы в конструкции и, следовательно, изменяются рабочие напряжения в материале деталей.

Если при этом новые размеры деталей получаются меньше по сравнению с расчетными, то при проверочном расчете деталей по новым размерам проверяется запас прочности их материала.

Если же новые размеры деталей при изменении получаются больше по сравнению с расчетными, то проверочный расчет предусматривает замену материала деталей на материал повышенного качества с целью сохранения прежних размеров.

Конструирование общего вида изделия производится после вычерчивания узлов и увязки сопрягаемых мест. При этом иногда выявляются неточности в местах сопряжения узлов. Таких неточностей тем меньше, чем тщательнее выполнена предварительная проработка конструкции изделия.

Расчет размерных цепей производится при деталировке узлов для обеспечения взаимозаменяемости деталей, их правильной сборки, при которой обеспечивались бы требуемые зазоры и натяги в сопряжениях деталей. Расчет размерных цепей позволяет правильно определить размеры деталей с учетом допусков.

Необоснованное назначение допусков на размеры приводят к необходимости ручной пригонки, неоднократному монтажу и демонтажу узлов.

Разработка рабочих чертежей деталей производится только для оригинальных деталей (чертежи гостированных деталей не выполняются).

Первыми разрабатываются внутренние детали узла, затем – детали корпуса, облегающего узел.

После определения формы и размеров деталей подсчитывается их чистый вес (по таблицам).

Рационально сконструированная деталь, равно как и изделие в целом, – это такая деталь, которая удовлетворяет всем эксплуатационным требованиям и изготавливается при минимальной себестоимости.

Последним шагом при конструировании является соответствие технической документации по эксплуатации и обслуживанию изделия.

Подытоживая сказанное, основные шаги при расчете и конструировании детали представим в виде схемы (Рис. 3.8):

Рис. 3.8. Шаги при расчете и конструировании детали

 

Научно-исследовательская разработка (НИР). Этапы НИР. Патентные исследования. Содержание патентных исследований. Порядок проведения патентных исследований.

Техническое творчество невозможно без получения знаний о новых достижениях в области науки, техники, производства, т.е. без получения свежей технической информации.

В настоящее время установлено, что объем знаний по основным отраслям деятельности человека удваивается в течение каждых 5 лет, а в быстроразвивающихся отраслях, например, электронике, технической кибернетике, компьютерных технологий – за 2 - 3 года.

Научно-техническая информация

Научно-техническая информация отображается, главным образом, в печатной продукции: журналах по отраслям знаний, сборниках научных трудов ведущих академий наук, крупнейших университетов, высших учебных заведений. Издается также множество книг, посвященных отдельным научным проблемам - монографий, сборников научных трудов, учебников, учебных пособий.

Поиск нужной информации в океане знаний становится сложным делом, поэтому во всех странах ведутся большие работы не только над получением новых знаний об окружающем мире, но и над тем, как передать полученные знания грядущим поколениям, как хранить, обрабатывать и передавать научно-техническую информацию людям.

Для решения этой задачи в стране развивается государственная система научно-технической информации Республики Беларусь, межотраслевые и отраслевые центры научно-технической информации. Все эти организации собирают информацию и издают вторичные источники информации, позволяющие пользователям быстрее находить нужные сведения для своей деятельности (реферативные журналы, обзоры информации, бюллетени научно-технической информации по отраслям науки и техники, экспресс-информация и т.п.).

На предприятиях, в организациях, в учебных заведениях созданы свои центры - бюро технической информации, отделы или группы, которые доводят новую информацию до работников данного предприятия.

Оперативность работы системы научно-технической информации обеспечивается централизованной классификацией информационных материалов по универсальной десятичной классификации (УДК), которая введена в стране с 1963 года и является обязательной в области точных, естественных и технических наук.

Наиболее доступными центрами научно-технической информации являются библиотеки. В них имеются систематические (по отраслям знаний) и алфавитные (по фамилиям авторов книг и статей) каталоги, выпускаются библиографические указатели литературы, организуются выставки новой печатной продукции, тематические выставки, проводятся консультации.

С широким распространением электронно-вычислительной техники появилась возможность применять информационные технологии, позволяющие существенно сокращать время на поиск нужной информации. Уже не редкость библиотеки, где поиск нужных источников информации осуществляется по ключевым словам. Чем больше ключевых слов, тем уже поиск и больше вероятность найти то, что нужно.

Имеется возможность обмена информацией во всемирной информационной системе "INTERNET".

Патентная информация

Патентная информация - это сведения об открытиях, изобретениях, промышленных образцах и товарных знаков, сделанных во всех областях человеческой деятельности в любой стране мира.

Понятие "открытие" имеет общераспространенный юридический смысл. Общераспространенный смысл его трактуется широко, как нечто новое в науке, имеющее большое теоретическое и практическое значение. В юридическом понимании открытию дается точное определение в документе "Положение об открытиях, изобретениях и рационализаторских предложениях".

Открытием признается установление неизвестных ранее объективно существующих закономерностей, свойств и явлений материального мира, вносящих коренные изменения в уровень познания.

Здесь же разъясняется, что на открытия географические, археологические, палеонтологические и открытие полезных ископаемых указанное выше "Положение" не распространяется.

Открытия защищаются специальным документом - патентом на открытие, выданным автору (авторам) открытия.

Таким образом, открытие - это результат познавательной деятельности человека, который устанавливает, обнаруживает и объясняет новые закономерности и явления в природе. При выдаче патента на открытие возможность практической реализации нового знания не оговаривается.

Термин "заявка" является собирательным. В заявку входят: заявление о выдаче патента, описание предполагаемого открытия, справка о приоритете, заключение о значимости открытия и материалы, иллюстрирующие открытие (графики, схемы, чертежи, фотографии и т.п.). Заявки оформляются в соответствии с требованиями, установленные "Положением".

Изобретение - это новое техническое решение задачи в любой сфере человеческой деятельности, обладающее существенными отличиями и дающее положительный эффект.

Отличие изобретения от открытия состоит в том, что открытие - это обнаружение и объяснение того, что объективно существует, но не было известно ранее, а изобретение - это создание нового, не существовавшего ранее.

Между изобретениями и открытиями существует диалектическая связь, так как изобретения зачастую базируются на новых открытиях, хотя большая их часть базируется все же на уже имеющихся знаниях. В свою очередь, многие открытия делаются с помощью новых изобретений или новых технических средств, например, научных приборов или экспериментальных установок. Такая диалектическая связь только способствует научно-техническому прогрессу.

Объектами изобретения могут быть новое устройство, новый способ, новое вещество. Кроме того, объектами изобретения признаются применение ранее известных устройств, способов и веществ по новому назначению.

К устройствам относятся машины, агрегаты, механизмы, приборы, инструменты и т.п.

К способам относятся технологические процессы, методы добычи, методы измерения, испытания, монтажа, сборки и т.д.

Вещество характеризуется химическим строением или компонентами, входящими в него.

Изобретение "на применение" характеризуется нахождением нового отношения известного предмета к другим предметам, что позволяет использовать его по новому, нетрадиционному для данного предмета назначению. Известный пример - применение клея БФ-6, который ранее использовался для склеивания ткани, в медицине для заживления ран.

К изобретениям относят также селекционные достижения - новые сорта растений, породы животных и птиц, пушных зверей, виды полезных насекомых (например, пчел, тутового шелкопряда, естественных врагов вредителей сельскохозяйственных растений).

Авторам изобретения, как авторам открытия, выдается патент по заявке, которая оформляется по правилам, изложенным в "Положении об открытиях, изобретениях, рационализаторских предложениях".

Рационализаторское предложение - это новое и полезное для данного предприятия решение какой-либо технической задачи. Оно как правило, дает значительный экономический эффект при малых затратах на его реализацию. Авторам рационализаторских предложений выдаются "Свидетельства на рационализаторские предложения" и выплачиваются вознаграждения в зависимости от полученного экономического эффекта.

Патентные фонды и патентный поиск

Сведения об открытиях и изобретениях обычно сосредоточены в патентных фондах крупных библиотек (областных, городских и др.), предприятий и организаций, в реферативных журналах, а также в бюллетенях об открытиях, изобретениях, промышленных образцах и товарных знаках", которые выпускаются четыре раза в месяц.

В состав патентных фондов входят классификаторы патентов, описания патентов и изобретений, материалы справочно-поискового аппарата, нормативная и методическая литература.

Патентная информация необходима творческим людям для проведения патентного поиска с целью определения новизны решения новой технической задачи.

Патентный поиск - это нахождение аналогов в решении новой задачи для того, чтобы не изобретать уже известное, а также с целью правовой защиты своего решения, которое может составить предмет изобретения.

При проведении патентного поиска пользуются специальными указателями, которыми располагают патентные фонды, а также информационно-поисковыми системами (ИПС), которые обычно содержат три вида систем: документальные, фактографические и комбинированные.

Подробно с этими системами авторы знакомятся при практическом решении новых технических задач, при выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.

 

 


 

4. Особенности и этапы конструирования механизмов и устройств, применяемых в техническом творчестве. Конструктивная преемственность. Изучение сферы применения механизмов и устройств Выбор конструкции. Метод инверсии. Экономические основы конструирования. Особенности конструирования разъемных и неразъемных соединений. Понятие передачи. Виды передач применяемых в техническом творчестве. Особенности их конструирования

Конструктивная преемственность.

Конструктивная идея не может появиться «на пустом месте», она, как правило, есть результат прогрессивного развития уже существующих решений. Принцип преемственного развития конструкций позволяет использовать в новых изделиях хорошо зарекомендовавшие себя в эксплуатации узлы, детали, схемы управления, если они морально не устарели.

Решая задачу создания новой машины (технического устройства) или пытаясь улучшить существующую модель, конструктор должен не только изучить современные машины данного класса, но и историю их создания.

Нередко бывает, что принцип действия или конструктивное решение, отвергнутые практикой много лет назад, обретают работоспособность и оказываются прогрессивными в новых условиях – с появлением новых машиностроительных материалов, технологических методов, открытием новых научных закономерностей.

Наряду с изучением опыта «своей» отрасли промышленности, необходимо использовать достижения других отраслей, особенно таких, как авиастроение и автомобилестроение, отличающихся повышенной требовательностью к надежности, прочности и жесткости деталей при минимальном весе, к технологичности изделий и их эстетико-гигиеническим качествам.

Преемственность не означает копирования предыдущих конструкций, она не должна превращаться в тормоз технического прогресса. Вместе с тем, она служит базой для технического творчества и предостерегает конструктора от «изобретения велосипеда», то есть от ложного пути поиска давно известного конструктивного решения. Наиболее полно преемственность выражается при создании производных машин (изделий), когда удачную конструкцию берут за базу и с помощью различных приемов преобразуют ее рабочие функции или параметры. Эти приемы (секционирование, изменение линейных размеров, метод базового агрегата, конвертирование, компаундирование, модификация, агрегатирование и др.) не универсальны, каждый из них применим к определенным категориям машин.

Примером секционирования могут быть конвейеры, транспортеры, подъемники, несущие конструкции которых собираются из любого числа секций. Метод базового агрегата реализован в тракторных и автомобильных шасси, оснащенных сменным навесным оборудованием различного назначения.

Агрегатирование – создание машин путем совместного применения автономных унифицированных узлов (агрегатные станки, приводы на основе стандартных узлов – двигателей, редукторов, муфт и др.).

При проектировании механических передач применяют также метод линейных размеров для изменения нагрузочной способности передачи, а именно: изменяют ширину зубчатых колес и цепных звездочек без изменения шага и числа зубьев, ширину шкивов ременных передач при постоянном диаметре, уменьшают опорную базу вала и т.д.

Применительно к детскому техническому творчеству конструктивная преемственность заключается в переносе основных принципов, законов и правил проектирования машин и механизмов в процесс создания моделей технических устройств.

Общие узлы и механизмы автомобиля и автомодели.

Двигатель – может быть электрическим или внутреннего сгорания (ДВС), резиномотор или сжатая пружина (в основном, применяется в игрушках), топливная система, если это модель с ДВС, система охлаждения – в простейшем случае оребрение поверхности двигателя,электрооборудование, для «электромодели» вся силовая и управляющая часть относится к этой категории, аккумуляторная батарея применяется либо для источника энергии для модели, или для питания сервомеханизмов, система зажигания для моделей с ДВС упрощена и представляет собой постоянно раскаленную от сжигания топливной смеси нить накала, для которой необходим только предстартовый разогрев от внешнего источника (1,5 В), трансмиссия, или передача, в простейшем случае – непосредственный привод на колеса модели, когда последние насаживаются на ось мотора, автоматическая трансмиссия имеется на гоночных автомоделях с ДВС класса Ф-2, в которой переключение передач (их 2) осуществляется за счет автоматического сцепления центробежной муфты, дифференциал, как правило, шарикового типа применяется на всех спортивных радиоуправляемых моделях, рама и кузов как и в автомобиле являются основными несущими конструкциями, система подвески также присутствует как на гоночных, так и на внедорожных спортивных автомоделях, тормозная система, присутствует в любой современной автомодели и может быть реализована различными способами в зависимости от исполнения и класса модели, рулевая передача в радиоуправляемых моделях реализована с помощью серво, которые, кстати, имеют второе название – «руль-машинка», колеса и шины.

Из данного обзора следует, что современная модель по сложности и стоимости не уступает аналогичным параметрам автомобиля, а в некоторых случаях и превосходит их. Поэтому и этапы создания модели будут аналогичными этапам создания реального автомобиля, конечно, с должной адаптацией к уровню юных конструкторов.

Что касается этапов технического творчества, то их обычно определяют так.

Первый этап - критическое осмысление существующего положения вещей на базе экспериментальных материалов и логических рассуждений, формирование проблемной ситуации. Результатом этого является формулировка конкретной технической задачи, которая может служить основой дальнейших творческих поисков.

Второй этап – этап "рождения" и вынашивания новой технической идеи как результата скачка в новое качество при реализации поиска решения определенной технической задачи. Это еще не техническое изобретение и не идеальная модель нового, но уже выход за рамки непосредственно данного. С этой целью применяется набор методов поиска нового. При этом рациональные методы, составляющие логическую основу процесса, не исключают действия фантазии и интуиции при рождении технической идеи.

Третий этап – этап разработки воображаемой реальности идеальной модели как результата схематизации новой технической идеи, как структурной и функциональной схемы будущего технического объекта. В идеальной модели выражается активная созидательная деятельность субъекта, учитывается необходимость ее последующей материализации, строится будущий объект не в чувственно воспринимаемой форме. На этом этапе протекает процесс обоснования, продумывания и создания образца будущего технического объекта.

Четвертый этап – этап конструирования, перехода от мысленного построения к реальным разработкам. Результаты конструирования выражаются в эскизном и техническом проектах, в рабочих чертежах или модельно-макетном воплощении. Начинается разрешение противоречий между материальным и идеальным, теорией и практикой. Происходит движение от изобретения в форме идеальной модели или патента до рабочих чертежей или спецификаций и далее – до действующих моделей, экспериментальных или производственных образцов.

Пятый этап – этап воплощения изобретения в новом техническом объекте. Этот этап складывается из ряда стадий. На начальной его стадии создается экспериментальный образец, который предоставляет на основе данных экспериментов сделать доработку и доводку конструкторско-технологических разработок. Затем для испытаний артефактов в промышленных условиях создается промышленный образец. И, наконец, новая техника и технология запускается в серийное или массовое производство. На этом этапе завершается процесс разрешения противоречий между теорией и практикой и одновременно возникают новые технические задачи, новые противоречия.

Как видим, все этапы инженерной деятельности пронизаны творчеством. Творческий характер деятельности инженера проявляется прежде всего в том, что он сознательно формирует цель своей деятельности на основе осмысления технических потребностей производства и общества в целом. Его деятельность является целеполагающейся. "Цель технического творчества – удовлетворение осознанной технической потребности. Проблемы возникают и формулируются с началом осуществления цели"

Целеполагание представляет собой сложный диалектический процесс отражения настоящего и потребностей будущего. Оно возникает благодаря способности человеческого сознания к воображению и является идеальным аналогом последующей материальной деятельности субъекта. Инженерное творчество реализует выход за пределы существующего состояния техники и технологии.

Творческий характер деятельности инженера проявляется на всех его уровнях – изобретения, инженерного решения, внедрения и функционирования новой техники и технологии.

Творческая деятельность инженера, которая ведет к изобретениям, резко отлична от повседневных производственных будней, когда однажды найденное техническое решение лишь многократно воспроизводится. Изобретение – это акт сознания, который оставляет позади себя старую действительность и творит новую. В своей тенденции изобретение противоположно природе как искусственное естественному. Положение об открытиях, изобретениях и рационализаторских предложениях фиксирует, что "изобретением признается новое и обладающее существенными отличиями техническое решение задачи в любой области народного хозяйства, социального, культурного строительства, для обороны страны, дающее положительный эффект".

Традиционно считалось несомненным и четким различие между открытием и изобретением. "Изобрести что-то, – писал И. Кант, – это совсем не то, что открыть; ведь то, что открывают, предполагается уже существующим до этого открытия, только оно не было известным, например Америка до Колумба; но то, что изобретают, например порох, не было никому неизвестно до мастера, который его сделал " (Кант И. Антропология с прагматической точки зрения// Кант И. Соч. в 6-ти томах, т.6. М., 1966., 466). Иными словами, изобретение есть создание человеком того, что прежде не существовало, открытие же – это обнаружение того, что существует независимо от сознания человека. В более поздних работах открытие определялось как обнаружение новых объектов действительности и получение знаний о них. Но различие между изобретением и открытием оставалось, при этом изобретение обычно относили к технической деятельности, а открытие к познавательной сфере духовной деятельности.

Однако строгой грани между изобретением и открытием провести нельзя в силу того, что они оба являются результатом одного мыслительного процесса субъекта. В силу этой взаимосвязи трудно установить сделано ли в том или ином конкретном случае изобретение или произведено открытие. Часто то и другое имеют одни и те же психологические механизмы и слиты в одном исследовательском процессе или одно из них создает предпосылки для другого. При этом в одних случаях открытие создает объективную базу для технических изобретений. Так открытие свойств электричества привело к изобретению электродвигателя. В других, напротив, в изобретенном объекте впоследствии открывают нечто новое, что для того было неизвестно. Э.Торричелли изобрел барометр, а открыл атмосферное давление. В.Франклин изобрел громоотвод, а открыл электрическую природу молнии. Открытия и изобретения тесно взаимосвязаны друг с другом особенно на современной стадии научно-технического прогресса, когда фундаментальные и прикладные исследования проводятся в одной научно-исследовательской лаборатории, как например, при открытии лазера. Но все же открытие предполагает и новый для человека объект действительности и получение о нем новых знаний, тогда как изобретение имеет дело с созданием нового объекта.

Существуют методы, которые активизируют и направляют творческое мышление на пути создания новых, нешаблонных, нестандартных решений. Конструктору полезно знать эти методы (и учиться использовать их).

Приведем основные:

Инверсия в конструировании – обращение функций, формы, механических свойств и относительного расположения деталей, направленное на получение нового функционального, технологического или другого эффекта. Часто бывает достаточно сделать в конструкции что-либо «наоборот», как ее качества резко улучшаются. Например, промежуточный вал редуктора с напрессованными на нем зубчатыми колесами можно установить на подшипниках в корпус. Инвертировать этот узел – значит вал превратить в неподвижную ось, а зубчатые колеса выполнить в виде блока, вращающегося на оси. В часто встречающемся соединении какой-либо тяги с рычагом, проушина и вилка, в которой она крепится с помощью пальца, могут быть выполнены, соответственно, на рычаге и тяге или наоборот. Это примеры инвертирования функций и расположения деталей, входящих в узел. Инверсию формы можно продемонстрировать на примере головки болта с наружным и внутренним шестигранником под ключ. Инверсия (сделай наоборот) – метод получения нового ТР путем отказа от традиционного взгляда на задачу. При этом взгляд на задачу осуществляется обычно с диаметрально противоположной позиции. Принцип инверсии:

Снаружи – изнутри;

Вертикально – горизонтально;

Вертикально – вверх дном (вверх ногами);

С лицевой стороны – с обратной стороны;

Поверхность охватывающая – поверхность охватываемая;

Симметрично – асимметрично;

Ведущее – ведомое;

Жидкое – твердое;

Вредное – полезное;

Жесткое – гибкое;

Растяжение – сжатие.

Элемент на одной детали – перенести на др. деталь, взаимодействующую с первой; и т.д. и т.п.

Не следует упускать из виду и то, что инвертирование частных функций деталей узла не должно повлечь к изменению (ухудшению) функции всего узла или изделия.

Аналогия (метод прецедента) – использование ТР из др. областей науки и техники.

Аналогичные решения, используемые для решения инженерных задач, могут быть заимствованы из живой природы как конструкции и элементы биомеханики.

Метод прецедента использует аналогию с ранее разработанными конструкциями.

Аналогия может не только использовать ранее созданные конструкции, но и моделировать разные качества: форму, цвет, звук и т.п.

Эмпатия – отождествление личности конструктора с объектом разработки, т.е. элементом или процессом: "вхождение в образ". Этот метод приводит к новому взгляду на задачу.

Комбинирование – использование в конструкции в разном порядке и в разных сочетаниях отдельных ТР, процессов, элементов. При этом можно найти новое качество, дополняющий положительный эффект.

Метод комбинирования может применяться по трем схемам объединения элементов:

новое + новое,

новое + старое,

старое + старое.

Комбинации элементов могут быть разного характера: мех. соединение, соединение через промежуточные элементы, дублирование, образования многоступенчатых конструкций и др.

Компенсация – уравновешивание нежелательных и вредных факторов средствами противоположного действия. Например, часто необходимо компенсировать влияние массы, сил инерции, трения, различные потери ... – это осуществляется с помощью компенсаторов (постоянных, регулируемых, автоматических, пружинных и др.).

Динамизация – превращение неподвижных и неизменных элементов конструкции в подвижные и изменяемой формы.

Агрегатирование – создание множества объектов или их комплексов, способных выполнять различные функции, либо существовать в различных условиях. Достигается путем изменения состава объекта или структуры его составных частей.

Способы агрегатирования:

  • соединение агрегатов с самостоятельным объектом представляющим комплекс (транспортер с подвесными орудиями);
  • агрегатирование присоединением, когда к базовой составной части могут присоединяться различные зависимые составные части;
  • агрегаты, узлы, детали (например, агрегатные станки; поворотно–делительные столы + силовые узлы: механизм главного движения и механизм подач);
  • агрегатирование изменением, когда в объекте могут применяться всевозможные варианты составных частей при различной компоновке (например, различные варианты кузова автомобиля на одном шасси ...).

Компаундирование – состоит с том, что для увеличения производительности параллельно соединяются два технических объекта. Соединение производится различными приемами:

  • объекты устанавливаются независимо параллельно и связываются синхронизирующимися устройствами;
  • конструктивно объединяются в один агрегат и т.д.

Блочно–модульное конструирование – предусматривает создание изделий на основе модулей и блоков. Модуль – составная часть изделия, состоящая преимущественно из унифицированных или стандартных элементов различного функционального назначения.

Резервирование (дублирование) – увеличение числа технических объектов для повышения надежности изделия в целом.

Мультипликация – повышение эффективности за счет использования нескольких рабочих органов, выполняющих одни и те же функции (по местам; многодетальная обработка; многоэтажные конструкции; многослойные конструкции и т.п.).

Метод расчленения – заключается в мысленном разделении традиционных технических объектов с целью упрощения выполняемых или функций и операций. Секционирование предполагает дробление ТО на конструктивно подобные составные части – секции, ячейки, блоки, звенья.

Ассоциация – использование свойства психики при появлении одних объектов в определенных условиях вызывать активность других, связанных с первыми.





Читайте также:
Расчет длины развертки детали: Рассмотрим ситуацию, которая нередко возникает на...
Опасности нашей повседневной жизни: Опасность — возможность возникновения обстоятельств, при которых...
Этапы развития человечества: В последние годы определенную известность приобрели попытки...
Конфликтные ситуации в медицинской практике: Наиболее ярким примером конфликта врача и пациента является...

Рекомендуемые страницы:


Поиск по сайту

©2015-2020 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Обратная связь
0.05 с.