Лекція 10. Принцип і задачі конструювання Етапи розробки нової техніки

Залежно від специфіки і області застосування нових виробів етапи їх­ньої розробки класифікуються таким чином:

Фундаментальні дослідження (ФД) науки, що охоплюють найбільш вели­кі питання матеріального світу.

• Пошукові дослідження (ПД) включають в себе вибір ідеї. У ході цих до­сліджень виявляються можливості і умови використання наукових ідей в інтересах матеріального виробництва.

• Науково-дослідні роботи (НДР) - це прикладні дослідження. Внаслідок НДР інформація про можливості нової техніки перетворюється в принци­пову схему розробки конкретного зразка виробу. До робіт прикладного напряму відносять розробки виробів, діючих на нових принципах, що підвищують технічний рівень, розв'язання спеціальних проблем, пов'яза­них з поліпшенням якості, експлуатаційних властивостей.

• Дослідно-конструкторські роботи (ДКР) направлені на створення зразків виробів нової техніки, комплексів і систем машин, агрегатів, верстатів, приладів і т.д.

• Конструкторські розробки виробів для власного виробництва промисло­вих підприємств. Такі роботи виконуються в конструкторських підрозді­лах промислових підприємств. Вироби відрізняються локальною новиз­ною. У створенні їх використовується передовий технічний і виробничий досвід. Конструкторська документація на ремонт обладнання виготовля­ється в цілях забезпечення конструкторської і технологічної підготовки ремонтних робіт і підвищення їх якості. Конструкторська документація на ремонт обладнання створюється на підприємствах, що експлуатують обладнання. Це викликано відсутністю креслень на деякі вузли і деталі обладнання, які необхідно відновити при ремонті або після поломки в процесі експлуатації.

Аналіз понять "проектування" і "конструювання" Проектування передує конструюванню і являє собою пошук науково-обгрунтованих, технічно здійсненних і економічно доцільних інженерних рішень. Результатом проектування є проект об'єкта, що розробляється. Про­ектування - це вибір деякого способу дії, в окремому випадку це створення системи як логічної основи дії, здатної розв'язувати при певних умовах і об­меженнях поставлену задачу. Проект аналізується, обговорюється, коректу­ється і приймається як основа для подальшої розробки.

Конструюванням створюється конкретна однозначна конструкція ви­робу. Конструкція це є пристрій, взаємне розташування частин і елементів якого-небудь предмета, машини, приладу, що визначається його призначен­ням. Конструкція передбачає спосіб з'єднання, взаємодії частин, а також ма­теріал, з якого окремі частини (елементи) повинні бути виготовлені. У про­цесі конструювання створюється зображення і види виробу, розраховується комплекс розмірів з відхиленнями, що допускаються, вибирається відповід­ний матеріал, встановлюються вимоги до шорсткості поверхонь, технічні вимоги до виробу і його частин, створюється технічна документація. Конс­труювання спирається на результати проектування і уточнює всі інженерні рішення, прийняті при проектуванні.

Варіанти розробок і вибір оптимального варіанта

Задача розробників щодо створення нового зразка виробу полягає в підборі і розробці варіантів, що належать до пристрою і принципу роботи, і прийнятті одного остаточного варіанта. У процесі реалізації науково-технічної ідеї, особливо при розробці технічного завдання і подальших ста­діях проектування, прийняття конкретного варіанта має найважливіше зна­чення. Воно визначає напрям всієї розробки. Імовірність вибору кращого ва­ріанта нового виробу тим вища, чим більше число варіантів, з яких вибира­ється це рішення, і вище якість цих варіантів.

Основою для відбору технічних рішень служать технічні вимоги до виробу, що розробляється. Ці вимоги можуть ставитися до виробу загалом або до його складових і функціональних частин.

Критерієм оптимізації об'єкта, що проектується, служить показник, який оптимальний для вказаного об'єкта. При виборі критерію оптимізації потрібно вийти з таких міркувань:

• критерій є засобом, за допомогою якого повинні зіставлятися конку­руючі варіанти об'єкта, що проектується;

• критерій повинен виражати відповідність між доцільною якістю об'­єкта і реальними процесами проектування, виготовлення і експлуатації об'єкта.

Розрахунки при проектуванні

Проектування машин нерозривно пов'язано з розрахунками. За допо­могою розрахунків встановлюється технічна характеристика, розміри, форма перетину навантажених деталей, запас міцності і довговічності у всіх умовах і при всіх навантаженнях, при яких конструкція повинна працювати.

У проектуванні застосовуються такі види розрахунків: геометричні (розрахунок розмірних ланцюгів, координат, зазорів і натягів); кінематичні

(розрахунок передавальних відношень кінематичних ланцюгів, розрахунок траєкторії); динамічні (розрахунок сил, швидкостей, прискорень); аеродина­мічних властивостей (розрахунок форми для найменшого опору рухомих тіл); технологічні (розрахунок режимів обробки, продуктивності, ритму, та­кту); міцні (розрахунок навантажень, напружень, міцності, деформацій); жо­рсткості і вібростійкості (розрахунок жорсткості, коливань, вібрацій); надій­ність (розрахунок працездатності, довговічності, безвідмовності, терміну служби); енергетичні (розрахунок двигунів, приводів, нагрівників, охоло­джувачів, енергоносіїв); економічні (розрахунок трудомісткості, мас, варто­сті, ефективності).

На точність розрахунків впливає методика розрахунку, вибір схеми сил або параметрів, схематизація конструкції і визначення величин сил і мо­ментів, діючих на конструкції. Застосування методики більш точних розра­хунків дозволяє значно зменшити масу виробу, зменшуючи коефіцієнт запа­су для відповідальних деталей до 1,5___1,3. Визначення схеми навантажень і

основних параметрів часто буває складним. Перед проведенням динамічних і міцних розрахунків здійснюється вивчення і аналіз джерел сил: встанов­люються види діючих сил, точки прикладення і напрям їхньої дії, наприклад, гравітаційна сила; сила інерції; сила, викликана прискоренням; сила зовніш­нього впливу; сила різання; сила, викликана температурними розширення­ми.

Оцінка рівня конструкторських розробок

Показники надійності є одними з основних показників виробів. Під на­дійністю виробу розуміється його властивість зберігати у часі у встановле­них межах значення всіх параметрів, що характеризують здатність викону­вати необхідні функції в заданих режимах і умовах застосування, технічного обслуговування, ремонту, зберігання і транспортування.

Показники безвідмовності визначають імовірність того, що в межах заданого напрацюванного відмова об'єкта не виникне. Безвідмовність -це властивість об'єкта безперервно зберігати працездатний стан в період деяко­го часу або деякого напрацювання.

Показники ремонтоздатності характеризують імовірність того, що час відновлення працездатного стану об'єкта не перевищить заданого. Ремонто-здатність - властивість об'єкта, яка полягає в пристосованості до попере­дження і виявлення причин виникнення відмов, пошкоджень, а також у під­тримці і відновленні працездатного стану шляхом проведення технічного обслуговування і ремонтів.

Показники довговічності визначають математичне очікування ресурсу. Довговічність - властивість об'єкта зберігати працездатний стан до настан­ня межового стану при встановленій системі обслуговування і ремонту.

1. Етапи розробки нової техніки.

2. Оцінка рівня конструкторських розробок

Структура і правила оформлення звіту з

науково-дослідної роботи.