Общие вопросы моделирования и конструирования г лава 1
|
Скачать 3.04 Mb.
|
|
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И КОНСТРУИРОВАНИЯ Г  ЛАВА 1СУЩНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И КОНСТРУИРОВАНИЯ § 1. МОДЕЛИ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Слово «модель» (от лат. modulus — мера, образец) имеет несколько смысловых оттенков и используется во многих областях науки, техники, производства, обучения. В широком смысле — это условный образ (изображение, схема, описание и т.п.) какого-либо объекта (или системы объектов), процесса или явления. В научных исследованиях под моделью понимают такую мысленно представленную или материально реализованную, систему, которая, отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение дает нам новую информацию об этом объекте. В обучении модели применяются как одно из средств наглядности. Они могут быть объектами трудовой деятельности (предметами изготовления) и способствовать воспитанию интереса, у школьников к определенному виду техники и развитию у них технических способностей. Модели различных сооружений люди начали строить очень давно. Однако при этом они часто учитывали только геометрическое соотношение отдельных частей модели и реального объекта, не принимая во внимание различных физических явлений, "связанных, например, с использованием неодинаковых материалов для их постройки. Это было причиной многих неудач, катастроф. Постепенно усилиями многих ученых была создана теория подобия, которая рассматривает подобие физических явлений. Одним из первых применил теорию подобия при постройке модели арочного моста русский изобретатель И. П. Кулибин. Он установил, что при изменении масштаба деталей условия работы их меняются непропорционально. Например, при изменении линейных размеров модели в k раз собственный вес ее изменяется в kb раз, а площадь поперечных сечений элементов— в № раз; модели в l/k натуральной величины имеют напряжения от собственного веса в k раз меньше, чем напряжения в оригиналах. Теория подобия применяется при постройке моделей, технических устройств и инженерных сооружений. При этом модель испытывается в условиях, близких к тем, в которых будет работать спроектированный объект. Полученные результаты используются при постройке объекта. Такой подход в технике получил широкое распространение и стал называться моделированием. Мастерски делали модели отечественные изобретатели И. П. Кулибин, А. Н. Крылов, Д. И. Журавский, В.А. Дегтярев и многие другие творцы техники. Моделирование есть метод исследования сложных технических устройств, сооружений или процессов на их моделях одинаковой или различной физической природы с применением теории подобия при постановке эксперимента и обработке его результатов. Потребность в моделировании возникает тогда, когда непосредственное исследование самого объекта затруднительно, дорого или требует больших затрат времени. В зависимости от характера замещаемого процесса или объекта различают прямое моделирование и метод аналогии. Прямое моделирование основано на замещении изучаемого физического процесса подобным ему процессом той же физической природы и применяется при изучении сравнительно простых систем, например гидравлических, тепловых в случае движения однофазных сред и т. п. Все крупные гидростанции, такие, как Асуанская, Братская, Волгоградская, Саяно-Шушенская, Нурекская и другие, при проектировании исследовались в искусственно созданных руслах и водоемах на моделях, изображающих в уменьшенном масштабе эти грандиозные сооружения. Метод аналогии используют при изучении более сложных систем, например, электрических, живых организмов и других, а также производственных и технологических процессов. При этом замещают изучаемые физические, химические, психологические и другие процессы подобными им процессами другой природы. Исследование проводят с помощью специальных моделей, построенных на идентичности математического описания оригинала (объекта) и модели. Следует отметить, однако, что теория подобия и основанное на ней моделирование не отражают с абсолютной полнотой все стороны и детали изучаемых явлений. На практике применяют три способа моделирования: полное, неполное и приближенное. При полном моделировании процессы, характеризующие изучаемые явления, подобно изменяются и во времени, и в пространстве. При неполном моделировании процессы, характеризующие изучаемое явление, подобны частично. В приближенном моделировании между некоторыми параметрами систем или некоторыми параметрами их режимов не существует соотношений подобия. С точки зрения соответствия физической природы подобных явлений различают два вида подобия: физическое и математическое. Физическое подобие существует при одинаковой физической природе подобных явлений. Это значит, что механическим процессам в прототипе должны соответствовать механические процессы в подобной ему модели, электрическим процессам — электрические и т. д. Математическое подобие предполагает лишь соответствие параметров технического устройства и модели. В технических задачах обычно выделяют еще и частные виды физического подобия. Так, о подобии движения тел говорят как о кинематическом подобии, подобие масс отдельных частей устройства называется материальным подобием, а подобие сил — динамическим. Технические устройства, подобные кинематически, материально и динамически, называют механически подобными. Модели могут быть материальными (изготовленными из конструкционных материалов) и идеальными (существующими в воображении). К последним можно отнести условно графические изображения: схемы, чертежи, технические рисунки и т. п. Материальные модели в зависимости от того, как они отображают изучаемые объекты, делят на группы. Пространственно подобные модели характеризуются геометрическим подобием по отношению к изучаемому объекту. Это макеты домов, застройки поселков и городов, инструментов и приспособлений, географические макеты; биологические муляжи; модели кристаллов, молекул и т. п.; компоновки (расположение оборудования в кабинетах, мастерских, цехах). Физически подобные модели — это модели плотин, кораблей, самолетов, ракет, механизмов и узлов машин и т. п.; модели, замещающие один вид живых организмов другим, более распространенным в биологических исследованиях, и др. Математические подобные модели отличаются от изучаемого объекта физической природой, а отношение между изучаемым объектом и моделью выражается аналогией. Это аналоговые модели — аналоговые вычислительные машины (АВМ), электрические модели механических, тепловых, биологических процессов и т. п.; цифровые вычислительные машины (ЦВМ), различные кибернетические устройства. Особую группу материальных моделей составляют тренажеры. Их применяют для формирования навыков в управлении сложными объектами и машинами. Физическая модель здесь сочетается с реальными приборами. Воздействие на эти приборы преобразуется в импульсы, моделирующие поведение управляемого объекта. Так, тренажеры для летчиков, управляющих вертолетами, воспроизводят у обучаемого все физические ощущения, связанные с полетом в любом направлении, подъемом и спуском вертолета. Термин «моделирование», который широко применяется во внеклассной работе по технике, не имеет непосредственного отношения к моделированию как методу научного познания. Изготовление моделей на занятиях является одним из наиболее распространенных видов приобщения учащихся различных возрастных групп к творческой деятельности в области техники. А для многих это прикладной технический вид спорта. Модели технических объектов, изготавливаемые учащимися на уроках технического труда, внеклассных занятиях или дома, обычно называют техническими. По назначению они делятся на модели—наглядные пособия и спортивно-технические. При постройке моделей— наглядных пособий основное внимание обращают на принцип действия прототипа. При этом не так важно добиться внешнего сходства, как воспроизвести внутреннее устройство. Например, модель автомобиля должна иметь двигатель, сцепление, коробку передач, рулевое управление и т. п. При постройке спортивных моделей стремятся к тому, чтобы они либо развивали максимальную скорость, либо перемещались на большое расстояние, либо поднимали или перемещали определенный груз на заданное расстояние и т. п. Спортивные модели могут быть кордовыми (авиа-, судо-), стендовыми (авто- и судо-), с дистанционным управлением и свободно перемещающимися. Технические модели в зависимости от того, как они отображают объект, можно разделить на модели-копии и обобщенные модели. Модели-копии отражают либо геометрическое подобие прототипа (образца), либо его физическую сущность. Они имеют внешнее сходство (форму и цвет) с прототипом, содержат большинство узлов, органы управления, двигательную установку с источником питания и могут перемещаться. Обобщенные модели не обязательно должны быть похожи по внешнему виду на прототип. Они отражают основные признаки и свойства всего класса представляемых ими машин, механизмов, сборочных единиц (узлов) и т. п. (например, модели винтовой передачи, дифференциала и др.). Модели могут быть динамическими (действующими) и статическими (не действующими). Учащиеся строят модели по имеющимся чертежам или прототипу, применяя при этом прямое моделирование и основываясь на неполном или приближенном подобии. Задавшись масштабным коэффициентом К, по формулам пересчитывают параметры прототипа на модель. Например, линейные размеры модели по сравнению с прототипом уменьшают в Л раз, т. е. LM=Ln/K, где LM — линейный размер детали модели или модели в целом; Ln— линейный размер аналогичной детали или прототипа. Такие параметры модели, как скорость движения, мощность двигательной установки, площадь конкретной детали и т.п., определяют по иным формулам. Об этом будет сказано во втором разделе. § 2. КОНСТРУИРОВАНИЕ Создание новых машин и технических устройств — сложный и длительный процесс, в котором можно выделить инженерное прогнозирование, проектирование и конструирование, подготовку и освоение производства. Инженерное прогнозирование предполагает сбор научно обоснованной информации, отражающей в виде вероятностной категории потенциальные возможности развития техники. Делается это для того, чтобы создаваемая машина соответствовала современному состоянию науки и техники и учитывала тенденции их развития на ближайшие 5—30 лет. Основной задачей проектирования и конструирования является разработка документации, необходимой для изготовления, монтажа, испытания и эксплуатации создаваемой конструкции. Проектирование обычно предполагает разработку общей конструкции изделия. Техническое конструирование (от лат. construere — строить, Сооружать, создавать) — часть процесса создания машины, сооружения, заканчивающаяся составлением рабочих чертежей и текстов в виде специальных технических требований, указаний к изготовлению, контролю качества, испытания и др. Документация, получаемая в результате проектирования и конструирования, носит единое наименование — проект. В создании технических устройств участвует большой творческий коллектив различных специалистов: инженеров-конструкторов, художников-конструкторов, технологов, экономистов. Работа их протекает как единый процесс, но каждый имеет свое поле деятельности, свои задачи, которые решаются в тесном творческом содружестве. Специализация труда позволяет учесть квалификацию, знания, опыт и склонности каждого члена коллектива. В конечном счете, ускоряется процесс проектирования и постройки новой машины. Например, проектирование трактора ведут несколько групп конструкторов: одни производят тепловой расчет двигателя, другие конструируют механизмы и системы двигателя, третьи — трансмиссию и ходовую часть, четвертые — гидросистему и рабочее оборудование и т. п. Возможны три варианта конструирования; конструируется принципиально новое техническое устройство; существующей техническое устройство заменяется новым; улучшаются отдельные параметры и технико-экономические показатели работающего технического устройства. Процесс конструирования технического устройства условно делится на этапы. Первый этап — уточнение технического задания от вышестоящей организации. Делают это и заказчик, и исполнители — инженеры, художники-конструкторы. Прежде всего, они стараются убедиться в том, что конечная цель в задании сформулирована правильно. Критический подход к формулировке цели — одна из особенностей решения конструкторских задач. Участие в работе на этом этапе разных специалистов объединяет их для дальнейшей деятельности. Конструктор получает четкое представление о принципиальной схеме устройства, дополнительных технических требованиях и общем технологическом направлении конструирования устройства. У конструктора формируется обобщенный образ устройства. Второй этап — эскизное конструирование. Художник-конструктор обеспечивает удобство пользования устройством, его наиболее полное соответствие условиям эксплуатации, эстетические качества и др. Технические устройства соприкасаются с человеком. При этом простота и удобство играют важную роль. Некрасивый, неудобный станок, примитивный, грубый инструмент раздражают рабочего, делают работу неприятной, снижают производительность труда. Неудобное расположение элементов на пульте управления, за которым сидит оператор или пилот, может быстро вызвать утомление и даже привести к аварии. Поэтому при конструировании систем управления, регулирования и контроля рукоятки, рычаги, кнопки и другие элементы располагают так, чтобы человеку было удобно ими пользоваться, чтобы тексты и цифры на щитках, приборах легко читались и т. п. В сферу деятельности художника-конструктора, проектирующего, например, автомобиль, входит следующий круг задач: общая компоновка машины (расположение ее основных помещений, механизмов и агрегатов); планировка пассажирских и грузовых помещений, определение положения и размеров сидений, дверей, окон и люков, проектирование моста управления (органы управления, приборы и сиденье водителя); поиски композиции, формы и внешней отделки машины, участие в аэродинамических исследованиях и графической разработке поверхности; разработка интерьера, включая разработку сидений, внешних и внутренних осветительных приборов, эмблем, товарных знаков и других декоративных элементов; разработка формы и отделки всех видимых (а иногда и находящихся в машинных отсеках) механизмов и их деталей: колес, приводных механизмов, механизмов управления; подготовка сопроводительной документации, включая служебное конструирование, справочные и предупреждающие таблицы, знаки и надписи, размещаемые на самой машине. Особое внимание художник-конструктор уделяет вопросам эксплуатации изделий, чтобы обеспечить человеку необходимый комфорт. Инженер-конструктор на этапе эскизного проектирования делает эскизные наброски основных частей устройства и выбирает из них наиболее удачный. Эскизы, как правило, изображают конструктивную схему без подробностей и выполняются быстро, так как конструктор должен рассмотреть много вариантов. Выбранные варианты проверяют, выполняя чертежи в масштабе. Теперь взамен технических требований, реализованных конструктивно, появляются связи между частями устройства. Третий этап — разработка технического проекта. Процесс подгонки частей друг к другу ведется путем поиска удачного сочетания каких-либо двух частей по схеме, и на этой основе выполняется эскизный вариант компоновки устройства в целом. Однако эскиз не дает полного представления о будущем изделии. На помощь приходит макетирование в масштабе (на начальной стадии поиска) или в натуральную величину. Объемный реальный макет позволяет выявить допущенные ранее ошибки, оценить функциональные, технические и эстетические достоинства, а также представить форму предмета, его пропорции, цветовое оформление. Макетирование необходимо для разработки технического проекта, в ходе которого делают расчеты на прочность, износостойкость, динамический, тепловой и другие, определяют геометрическую форму и основные размеры сборочных единиц и деталей. Этап разработки технического проекта своеобразен. Выполнение сборочного чертежа подводит итог проделанной ранее длительной работе, но это не просто вычерчивание, а конструирование, заканчивающееся созданием чертежа. В ходе этой работы продолжают вносить изменения в создаваемую конструкцию. Технический проект, как правило, содержит уточненную техническую характеристику устройства и краткую пояснительную записку, в которой приводятся данные расчета и технико-экономические показатели изделия. Технический проект является основой для разработки рабочих чертежей. Четвертый этап — создание рабочего проекта. На каждую деталь, а их в машине нередко более тысячи, разрабатывают отдельный чертеж. Параллельно ведутся разработка и изготовление технологической оснастки. С ее помощью делают отдельные детали, а из них в экспериментальном цехе собирают опытный образец устройства. При этом уточняют конструктивную форму деталей и технические требования на их изготовление. Опытный образец проходит испытания в реальных условиях. В процессе испытания выявляются слабые места конструкции. Конструкторы и технологи тщательно изучают результаты испытаний и ведут доработку технической документации с целью устранения выявленных недостатков. После этого документацию передают в производство, где налаживают выпуск спроектированного устройства. Для повышения эффективности процесса конструирования технических устройств разрабатывают систему мероприятий, реализация которых сокращает время проектирования и повышает качество конструкторских разработок. К таким мероприятиям можно отнести совершенствование процесса решения технических задач, кодирования, хранения и поиска технической информации, создание устройств, ускоряющих выполнение чертежей, применение ЭВМ и т. п. § 3. ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ Конструктор, проектируя техническое устройство, стремится к получению наибольшего экономического эффекта, который характеризуется отношением полученного результата от применения устройства к затратам на его создание, включая эксплуатационные расходы за весь период работы. Работа технического устройства определяется его полезной отдачей, т. е. стоимостью продукции или полезной работы, производимой в единицу времени, и зависит от его производительности (от объема продукции или работы, выполненной в единицу времени) и от стоимости операций. Основными способами повышения производительности, например, технологической линии являются увеличение числа одновременно осуществляемых операций или одновременно обрабатываемых изделий, сокращение длительности технологического цикла, автоматизация технологического процесса. Экономический эффект во многом зависит от надежности. Надежность технического устройства заключается в его способности выполнять заданные функции, сохраняя свои основные характеристики (при определенных условиях эксплуатации). Надежность охватывает такие понятия, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Показатели надежности — вероятность безотказной работы, наработка на отказ, технический ресурс, срок службы и др. Долговечность — это свойство технического устройства сохранять работоспособность в течение определенного времени или до выполнения определенного объема работы. Основным путем повышения надежности является увеличение прочности и жесткости конструкции. Прочность можно повысить без увеличения массы благодаря применению выгодных профилей и форм, максимальному использованию свойств материала и -равномерной нагрузке всех элементов конструкции. Жесткость повышают выбором рациональных схем нагружения, расстановкой опор и т. п. Рассмотрим основные принципы, которыми руководствуется конструктор, проектируя машину,— принцип унификации и принцип технологичности конструкции. Унификация — рациональное сокращение числа объектов одинакового функционального назначения, выражающееся в многократном применении в конструкции одних и тех же элементов. Это способствует сокращению числа типов деталей одного назначения, уменьшению стоимости изготовления, упрощению эксплуатации и ремонта технических устройств. Так, грузовые автомобили и другие транспортные и универсальные машины Белорусского автомобильного завода (БелАЗ-540, БелАЗ-548 и др.) грузоподъемностью 27, 40, 65, НО и 160 т созданы из унифицированных деталей и узлов на базе двух двигателей, отличающихся только числом цилиндров и мощностью. Различают унификацию конструктивную, технологическую, унификацию марок и типоразмеров материалов. Унификация при конструировании и техническом моделировании в учебном заведении практически приводит к уменьшению количества разнотипных деталей. Она создает условия для обеспечения взаимозаменяемости и для многократного использования унифицированных деталей и сборочных единиц: двигательных установок, редукторов, подшипников качения, источников питания, крепежных деталей, пружин и т.п. При проектировании новой модели или технического устройства используют уже имеющуюся технологическую оснастку, унифицированные детали и сборочные единицы. На основе унификации, применяя различные методы конструирования, создают производные машины. Технологичность конструкции — это ее производственная и эксплуатационная характеристика, включающая комплекс технико-экономических требований. Обеспечение технологичности начинается еще в процессе проектирования. Так, при разработке принципиальной кинематической схемы машины стараются сократить общее число звеньев, входящих в машину, объединить рабочие органы. Это уменьшает габариты и массу машины, расход материала и трудовые затраты при ее изготовлении, способствует упрощению ее эксплуатации и ремонта. Создавая новую машину, конструктор должен предусмотреть все, что может облегчить и удешевить как ее сборку и разборку, так и ее эксплуатацию и ремонт. Детали и сборочные единицы, пригодность которых необходимо систематически контролировать, должны быть взаимозаменяемы и удобно расположены в машине, с тем, чтобы их можно было легко снимать и ставить на место. Поэтому стараются рационально расчленить машину» на отдельные сборочные единицы. Различают конструктивное расчленение машины на отдельные легко заменяемые сборочные единицы и технологическое расчленение на удобные для изготовления части, соединяемые затем в законченные единицы. Чем более дробно расчленена машина на отдельные части, тем шире фронт работ на сборке, короче производственный цикл, проще организовать поточное производство. С другой стороны, с увеличением числа разъемов растет число обрабатываемых поверхностей деталей, увеличивается трудоемкость их механической обработки и сборки стыков. Для обеспечения технологичности важен выбор материала. При выборе материала детали учитывают технические требовании, характер и величину нагрузок. Ассортимент материалов сейчас очень широк. Следует иметь в виду, что дешевый материал часто требует дополнительных затрат на его упрочнение и другие операции, связанные с улучшением качества, поэтому при выборе нужно руководствоваться не дешевизной материала, а минимальной себестоимостью готовой детали. Необходимо учитывать также эффективность машины, сборочной единицы, детали в эксплуатации, соизмерять затраты на их производство с экономией, которая может быть получена от увеличения срока безотказной работы машины, удлинения ее межремонтного периода. В повышении технологичности важную роль играет обеспечение взаимозаменяемости деталей. Следует отметить, однако, что технологичность не может служить определяющим началом в конструировании. Главным направлением конструирования является повышение качества машин, их надежности, экономического эффекта. Технология же должна обеспечивать всеми средствами решение этих основных задач, но не диктовать направление конструирования. В большинстве случаев при решении новых задач конструктор старается использовать те методы, с помощью которых в прошлом решались подобные задачи, а если эти методы не дают желаемого результата — отыскивает новые. В практике создания техники применялось множество методов и приемов решения задач. Расскажем о некоторых из них. Метод аналогии — использование при конструировании известных конструкций, форм, процессов, материалов и т. п., существующих в смежных областях техники, науки или в природе. Аналогия лежит в основе моделирования. Наиболее ответственным этапом при этом является поиск аналога. Использование аналогов наиболее часто осуществляют с помощью следующих приемов: имитации, псевдоморфизации, масштабного изменения размеров и др. Имитация — придание новому техническому объекту формы, цвета, внешнего вида по аналогии с каким-либо уже известным объектом. При этом новый объект может отличаться от аналога по химическому составу, структуре и другим свойствам. Псевдоморфизация — выполнение технического объекта в форме другого объекта совершенно иного назначения (например, шариковую ручку делают в виде охотничьего ружья, отбойного молотка и т. д.). Масштабное изменение размеров — увеличение (гиперболизация) или уменьшение размеров известных технических объектов с целью получения нового эффекта. Для получения однотипных машин с различной производительностью изменяют линейные размеры, причем чаще всего — длину, сохраняя форму и размеры поперечного сечения прежними. Так конструируют главным образом роторные машины, производительность которых пропорциональна длине ротора, например шестеренные и лопастные насосы, вальцовые машины, мешалки и др. Метод объединения предполагает при создании новой конструкции применение сборочных единиц или их группы, заимствованных из других, уже известных конструкций. При этом возможно несколько вариантов объединения. Интеграция — получение нового объекта путем объединения двух или нескольких элементов самостоятельного назначения таким образом, что они полностью или частично включаются один в другой. Например, при объединении насоса и форсунки можно получить агрегат для подачи строго определенного количества топлива в цилиндр двигателя внутреннего сгорания. Агглютинация — присоединение к основному техническому объекту другого, который может и не иметь самостоятельного назначения. Например, присоединение к любительским кинопроекторам «Луч-2», «Квант», «Русь» электрического синхронизатора СЭЛ-1 позволяет демонстрировать фильмы со звуковым сопровождением с помощью магнитофона. Агрегатирование — создание конструкции на основе геометрической и функциональной взаимозаменяемости отдельных агрегатов и сборочных единиц, которые обособленно монтируются на одной общей базовой детали: корпусе, раме, станине и т. п. При этом появляется возможность параллельно проектировать отдельные сборочные единицы машин силами специализированных групп конструкторов. Так организовано изготовление редукторов, тормозов, гидро - и пневмоаппаратуры и других сборочных единиц, входящих в машины различного назначения. В условиях быстрой смены моделей агрегатирование является наиболее прогрессивным методом конструирования. Разновидностью агрегатирования является использование базового агрегата и модульных элементов. Например, при создании самоходных кранов, дорожных машин, погрузчиков, укладчиков, ряда сельскохозяйственных машин базовым агрегатом служит выпускаемое серийно автомобильное или тракторное шасси. Монтируя - на нем дополнительное оборудование, получают серию машин различного назначения. Модульные элементы широко используют при конструировании аппаратуры в электронной промышленности. Микромодули — простейшие сборочные единицы радиоэлектронных изделий, изготовленные из диэлектрических пластинок с укрепленными на них микросхемами. Применяют модульные элементы также в строительстве при создании роботов. Резервирование — увеличение количества ненадежных однотипных сборочных единиц и элементов в объекте для повышения его надежности. Например, на тепловых электростанциях в котельных ставят резервные насосы, которые включаются в работу в случае остановки или выхода из строя основных. Компаундирование — это параллельное соединение машин или агрегатов с целью увеличения общей мощности или производительности установки. Соединяемые машины устанавливают либо рядом как независимые агрегаты (двигатели на самолетах и судах), либо связывают друг с другом синхронизирующими транспортными и другими устройствами (параллельная установка машин-орудий группами в автоматических линиях рабочие клети в прокатных станах и др.). Мультипликация рабочих органов и рабочих позиций позволяет увеличить количество одновременно обрабатываемых деталей, поверхностей и т. п. Метод секционирования — дробление технического объекта на секции, ячейки, блоки, звенья с целью получения новых объектов набором различного количества этих секций и т.п. обеспечения взаимозаменяемости, удобства в эксплуатации и ремонте. Так получают подъемно-транспортные устройства (транспортеры) различных видов, пластинчатые теплообменники, гидравлические насосы. Набором секций можно получить, например, ряд многоступенчатых насосов различного давления унифицированных по основным рабочим органам Метод модифицирования -это перестройка машины для приспособления ее к иным условиям работы или к выпуску новой продукции без изменения основной конструкции Например, модифицирование машины для работы в различных климатических условиях сводится преимущественно к замене материалов: для машин, работающих в жарком и влажном климате, применяют коррозионно-стойкие сплавы, в арктическом— морозостойкие материалы и т. п. Унифицированные ряды служат для образования ряда производных машин различной мощности или производительности путем изменения числа главных рабочих органов и применения их в различных сочетаниях. Такие ряды называют семейством гаммой или серией машин. Примером является создание рядов четырехтактных двигателей внутреннего сгорания на основе унифицированной цилиндровой группы и частично унифицированной шатунно-поршневой группы. Двигатели унифицированного ряда.
Другим примером могут быть роторные машины-орудия. Производительность роторных машин пропорциональна числу операционных блоков, установленных на них. Блоки можно менять, приспосабливая машину к выполнению различных операций. Следует отметить, что изобретатели и рационализаторы широко применяют при решении технических задач методы трансформации (механической, гидравлической, пневматической) и комбинирования. При комбинировании возможны перестановка детали, сборочной единицы или механизма с одного места на другое в пределах одного технического объекта или перенесение элемента с одного технического объекта на другой. Например, сервомеханизм, предназначенный для регулирования гидротурбин, устанавливают на тракторах, автомобилях и других транспортных машинах для облегчения управления. При постройке технических моделей применяют методы копирования, прототипов и оптимального проектирования. Метод копирования предполагает изготовление новой модели по уже имеющейся или по подробно разработанной документации. Он применяется для создания моделей-копий, когда сроки постройки модели ограничены. Модели для спортивных соревнований методом копирования не изготавливают, так как он ограничивает творческий поиск лучших решений. Метод прототипов, или статистический, предполагает получение параметров нового образца модели путем сравнения их со статистическими данными построенных моделей того же класса. Используя этот метод, стремятся создать модель с лучшими характеристиками. Метод прототипов хорош, если есть много образцов моделей, уже проявивших себя на соревнованиях. Метод оптимального проектирования моделей предполагает поиск наивыгоднейших параметров модели с помощью инженерных расчетов. При разработке конструкции необходимо: отдавать предпочтение простым цилиндрическим формам по сравнению с коническими и сферическими; избегать острых углов, снимая фаски, делая скругления; выполнять плавные переходы от одной поверхности к другой; предусматривать одинаковую и равномерную толщину стенок изделий; делать приливы, бобышки с целью усиления слабых мест; на одной высоте располагать поверхности обработки; для облегчения ремонта поверхности трения выполнять на отдельных, легко заменяемых деталях, а не на корпусах; заменять, где это возможно, механизмы с прямолинейным поступательно-возвратным движением более выгодными механизмами с вращательным движением; избегать открытых механизмов и передач, заключая их в корпуса; сокращать объем механической обработки или заменять ее более производительными способами обработки без снятия стружки; разрабатывать сначала отдельные детали, входящие в сборочные единицы, а потом корпусные детали; экономить дорогостоящие и дефицитные материалы, применяя их полноценные заменители; соблюдать требования технической эстетики, придавая машинам стройные архитектурные формы, улучшать внешнюю отделку машины. Контрольные вопросы. 1. Что понимают под моделированием? 2. По каким признакам классифицируются технические модели? 3. Что является теоретической основой создания технических моделей? 4. Из каких этапов условно слагается процесс конструирования технического объекта? б. В чем отличие деятельности художника-конструктора и инженера-конструктора? 6. Какими факторами определяется экономический эффект от применения технических устройств? 7. Что такое надежность технических устройств?
|
Похожие:
 |
Лаборатория «Конструирования, моделирования и технологии швейных... Наличие доступа к информационным системам и информационно-телекоммуникационным сетям |
|
Пояснительная записка Программа предназначена для реализации работы по ознакомлению детей с искусством конструирования и моделирования из бумаги в условиях... |
 |
«утверждаю» Председатель Госкомитета РФ по физической культуре, спорту и туризму А д. П. Боголюбов (спецподготовка велосипедистов), В. А. Валуев (спецподготовка водников), В. В. Говор (общие вопросы), А. В. Затонский... |
|
Программа конструирования и робототехники «роботрек» Направленность дополнительной общеразвивающей программы (доп) конструирования и робототехники «роботрек» – техническая |
|
Пояснительная записка Цели, стоящие при обучении основ робототехники... Освоение знаний об основах робототехники, конструирования, программирования, об основных принципах механики, о методах и этапах моделирования,... |
|
Урок конструирования: его можно рассматривать как отдельный тип урока,... Сегодня метапредметный подход и метапредметные результаты обучения рассматриваются в связи с формированием универсальных учебных... |
|
Дипломная работа по специальности 230401. 65 «Прикладная математика»... Исследование проблемы моделирования феномена самосборки и разработка требований к инструментальным средствам моделирования |
|
I. общие вопросы технической мелиорации грунтов королев В. А Госты, инструкции, методические указания и рекомендации по тем или иным методам, а также литература, затрагивающая всевозможные общие... |
|
От моделирования к проектированию 2-е издание, исправленное и дополненное Я 804 Образовательная среда: от моделирования к проектированию. — М.: Смысл, 2001. — 365 с |
|
Г лава Установление вида, модели нарезного оружия по стреляной пуле и гильзе |
|
Поставьте вопросы, на которые вы бы хотели получить ответ в рамках мастер-класса? Цель: создать условия для учащихся для конструирования и программирования механического аллигатора, который бы мог открывать и захлопывать... |
|
Решением Комиссии Таможенного союза от 18 октября 2011г. №823 Перечень... Безопасность машин. Основные понятия, общие принципы конструирования. Часть Основные термины, методология |
|
Общие вопросы по пп1318 Общие вопросы по пп 851 Российской Федерации (со стороны Заказчика) и ООО «РуНетСофт» (со стороны Исполнителя), в период с 03. 02. 2014 г по 10. 05. 2014... |
|
Технические требования Лаборатория исследований аварийной авиационной техники (АТ) и моделирования отказов из состава отдела организации и контроля исследований... |
|
Фрезерная обработка на станках с чпу Модель tlv-850ii предназначена для выполнения фрезерной обработки деталей с возможностью предварительной подготовки управляющих программ... |
|
«Набор матриц и приспособлений стоматологических для моделирования пломб «тор вм» Матрицы и приспособления стоматологические для моделирования пломб «тор вм» в составе |