- •С.Г. Ярушин, А.Г. Схиртладзе
- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Часть I.
- •ОБОРУДОВАНИЯ
- •ПРОЕКТИРОВАНИЯ НОВОЙ ТЕХНИКИ
- •2.2. Общие свойства объектов проектирования
- •2.2.1. Реализуемые функции и взаимодействие с внешней средой
- •2.2.2. Функциональная структура
- •2.3. Классификация оборудования
- •2.4. Оценка работы технической системы
- •Контрольные вопросы
- •3.2. Техническая функция (ТФ)
- •Характеристика и отличительные признаки операций Коллера Е
- •3.3. Функциональная структура (ФС)
- •3.4. Описание физического принципа действия
- •3.5. Описание физико-технических эффектов
- •3.6. Техническое решение
- •3.7. Проект
- •3.8. Объект
- •Контрольные вопросы
- •4.1. Критерии развития
- •4.2. Выбор критерия
- •4.3. Показатели качества
- •4.4. Недостатки технического объекта
- •Контрольные вопросы
- •III. Закон гомологических рядов
- •V. Закон прогрессивной эволюции техники
- •5.2. Тенденции технического развития
- •Контрольные вопросы
- •Этапы работ по созданию технического объекта и временные периоды прогнозирования
- •6.1. Метод экстраполяции
- •6.2. Метод экспертных оценок
- •6.3. Метод моделирования
- •6.4. Схема процесса прогнозирования
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •9.1. Определение и виды потребности
- •9.2. Что такое проектирование?
- •9.2.1. Постановка задачи
- •9.2.2. Проектирование как искусство, наука и ремесло
- •9.3. Проектирование с позиции теории отображения
- •9.4. Проектирование и искусственный интеллект
- •9.5. Основные понятия и принципы методологии проектирования
- •9.6. Концепция проектирования
- •9.7. Процедурная модель проектирования
- •9.8. Индивидуальная и коллективная работа
- •Контрольные вопросы
- •10.1. Техническое задание
- •10.2. Техническое предложение
- •10.3. Эскизный проект
- •10.4. Технический проект
- •10.5. Этап разработки рабочей документации
- •Контрольные вопросы
- •11.1. Этапы творческого процесса
- •11.2. Препятствия творчеству
- •11.2.1. Препятствия личного порядка
- •11.2.2. Препятствия организационного порядка
- •Контрольные вопросы
- •12.1. Метод проб и ошибок
- •12.2. Метод адаптивного поиска
- •12.3. Метод случайного поиска
- •Контрольные вопросы
- •ИЗВЕСТНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА
- •14.1. Предварительная постановка задачи
- •14.2. Уточненная постановка задачи
- •Контрольные вопросы
- •СИСТЕМОТЕХНИКИ
- •15.1. Сложность современных задач проектирования
- •15.3. Преодоление сложностей традиционного процесса
- •проектирования
- •15.4. Проектирование системы человек - машина
- •ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
- •16.1. Всесторонняя экономия ресурсов
- •16.2. Порядок проведения ФСА
- •16.2.1. Подготовительный этап ФСА
- •16.2.3. Разработка улучшенных проектно-конструкторских решений
- •Пример оценки вариантов
- •16.2.4. Разработка и внедрение результатов ФСА
- •16.3. Дальнейшее развитие ФСА
- •Контрольные вопросы
- •ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА
- •17.1. Использование возможностей подсознания
- •17.2. Метод прямой мозговой атаки
- •17.3. Метод обратной мозговой атаки
- •17.5. Синектика
- •Контрольные вопросы
- •18.1. Краткий обзор и классификация эвристических методов
- •18.2. Метод эвристических приемов
- •18.2.1. Количественные изменения
- •18.2.2. Преобразование формы
- •18.2.3. Преобразование структуры
- •18.2.4. Преобразования в пространстве
- •18.2.5. Преобразования во времени
- •18.2.6. Преобразование движения и силы
- •18.2.7. Преобразование материала и вещества
- •18.2.8. Приемы дифференциации
- •18.2.9. Использование профилактических мер
- •18.2.10. Использование резервов
- •18.2.12. Повышение технологичности
- •18.3. Обобщенный эвристический метод
- •19.1. Операции обработки информации
- •19.2. Метафорическое описание и анализ проблемной ситуации
- •Контрольные вопросы
- •МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •20.1. Проектант как «черный ящик»
- •20.2. Проектант как «прозрачный ящик»
- •20.3. Проектант как самоорганизующаяся система
- •20.4. Критерии управления проектными работами
- •Контрольные вопросы
- •АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
- •21.1. Морфологическая комбинаторика
- •21.3. Составление морфологических таблиц
- •21.4. Выбор наиболее эффективных технических решений
- •Комбинация из двух элементов
- •21.5. Пример решения задачи
- •22.1. Матрица взаимодействий
- •22.2. Сеть взаимодействий
- •22.5. Проектирование новых функций
- •Контрольные вопросы
- •23.1. Контрольные перечни
- •23.2. Ранжирование и взвешивание
- •23.2.1. Выбор соответствующей шкалы измерения
- •Контрольные вопросы
- •24.1. Сбор и анализ данных
- •Типовой метод накопления данных
- •24.2. Свертывание данных
- •24.3. Накопление и свертывание
- •24.4. Последовательность действий
- •Критерии методов накопления и свертывания данных
- •Контрольные вопросы
- •ПО ФУНДАМЕНТАЛЬНОМУ МЕТОДУ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЭТЧЕТТА
- •Контрольные вопросы
- •26.1. Критерии управления проектными работами
- •26.2. Стратегии проектирования
- •26.3. Как выбрать метод проектирования
- •Схема «Дано - требуется»
- •Часть III
- •КОМПЬЮТЕРИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •Описание синтезированного с помощью ЭВМ известного ФПД датчика тока
- •28.2. Количественный синтез физических принципов
- •действия
- •Физическая сущность эффекта
- •Примеры описания ФЭ
- •29.1. Использование многоуровневых морфологических таблиц
- •29.3. Составление списка требований
- •29.4. Разработка модели оценки технических решений
- •29.5. Алгоритмы поиска решения на И - ИЛИ-дереве
- •Ограничения по типам свертки
- •29.6. Порядок решения задач
- •СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
Расчет, однако, дал в этом случае слишком высокое удельное давле ние. Причина ошибки устраняется, если ось ролика, вертикальная ось вращения и линия касания пары качения будут пересекаться в одной точ ке. Это приводит к коническому ролику (рис. 4.6, б). Удельное давление здесь соответствует удельному давлению на цилиндрический ролик. Но в данном случае появляется еще один источник ошибки. Подшипники ро лика кроме радиального давления будут испытывать еще и осевое. Оно должно восприниматься осевым подшипником, условно изображенным на рис. 4.6, в. Следует оценить, какое из трех исполнений будет обладать наименьшей суммой недостатков (учитывая также и стоимость) по срав нению с исполнением по рис. 4.5. Лишь после этого соответствующее ис полнение можно принять в качестве улучшенного рабочего принципа.
Контрольные вопросы
1.Что такое критерии развития? Назовите основные группы критериев развития. Раскройте перечень критериев развития по каждой группе.
2.Перечислите виды показателей технических объектов.
3.Что такое критерий и как производится выбор критериев оценки тех нических объектов?
4.Сформулируйте условия и требования, которым должны удовлетво рять параметры, относящиеся к критериям развития ТО.
5.Приведите схему оценки состояния технического объекта разными ха рактеристиками.
6.Что такое показатели качества? Перечислите основные показатели.
7.Какие группы показателей учитываются при проектировании техниче ского объекта?
8.Что относится к недостаткам технических объектов?
9.Как осуществляется анализ недостатков технических объектов?
10.Как производится устранение недостатков?
5.Законы и закономерности развития техники
Вусловиях огромных потоков информации, имеющей как специаль ное, так и общетехническое направление, для эффективного проектирова ния уже оказывается недостаточным личный опыт отдельных разработчи ков. Поэтому все большее значение для проектирования приобретает про гнозирование в области создания новых технических объектов, в том чис ле и оборудования [20, 28, 38, 40]. Причем значение прогнозирования по вышается тогда, когда имеет место относительно частое изменение требо ваний, предъявляемых к техническому объекту.
Одним из основных положений прогнозирования является то, что утверждение о вероятности свершения события делают на основании ана лиза событий, которые уже свершились. Неоценимую роль в прогнозиро вании играют законы развития техники.
Законы развития техники, а также более частные и локальные законо мерности могут иметь многоплановое приложение в инженерном творчест ве. Во-первых, на основе законов и закономерностей техники могут быть разработаны наиболее эффективные методология и методы проектирова ния. Во-вторых, привязка законов и закономерностей к конкретному классу технических объектов позволяет определить наиболее правильные струк турные свойства, облик и характеристики ТО в следующих поколениях.
Строение и развитие каждого ТО и техники в целом подчиняются определенным законам и закономерностям, которые указывают на устой чивые качественные и количественные причинно-следственные связи и отношения, имеющие место у класса ТО и техники в целом, а также на изменение во времени этих связей и отношений. Законы и закономерности по характеру и определенности описания объектов и явлений техники должны быть близки к законам и закономерностям, известным в биоло гии, физике и химии, т.е. законы техники должны формулироваться на уровне законов природы.
Закономерности строения и развития техники имеют отношения к техническим объектам с одинаковой или близкими функциями. Законы
техники имеют отношение к любому ТО или ко многим классам ТО, имеющим различные (сильно отличающиеся) функции.
Кзаконам и закономерностям строения технических объектов от носятся устойчивые признаки в конструктивной и потоковой функцио нальной структуре, в физической структуре (ФПД) и ТР, которые сущест вуют и остаются неизменными на протяжении многих поколений в исто рическом развитии технических объектов.
Кзаконам и закономерностям развития техники будем относить определенные устойчивые изменения какого-либо критерия развития (по казателя качества) или какого-либо количественно выражаемого конст руктивного признака на протяжении многих поколений ТО.
Кроме того, должны иметь место законы развития, которые для многих классов ТО с различными функциями отражают одинаковые (ана логичные) изменения в конструктивной и потоковой функциональной структуре, в физической структуре и ТР.
5.1.Сведения о некоторых законах строения
иразвития техники
I.Закон корреляции параметров однородного ряда технически
объектов
К однородному ряду относятся такие технические объекты, которые
имеют одинаковые функцию, структуру, условия работы (в смысле взаи модействия с предметами труда и окружающей средой) и отличаются только значениями главного параметра. Главным параметром в техниче ском объекте называют такой параметр, который характеризует его глав ный функциональный элемент и от которого зависят значения остальных параметров. Так, для лопастного насоса это будет диаметр рабочего коле са, для экскаватора —объем ковша, для огнестрельного оружия —калибр и т. п. Закон имеет следующую формулировку: «Однородный ряд техниче ских объектов Sь S2, ..., Sh имеющих одинаковые функцию и техническое решение, описываемое набором параметров х, уп и отличающихся значениями главного параметра, связан между собой отношениями
у, =aiXj+bi(i=1,..., n\j= 1,..., k)».
II. Законы симметрии технических объектов
Технический объект, испытывающий определенное существенное действие внешней среды в виде потоков вещества, энергии или информа ции, имеет определенный тип симметрии, обусловленный комбинацией и характером этих потоков.
С точки зрения проявления тех или иных свойств объектов было выде лено несколько типов симметрии [51]. Познакомимся с некоторыми законами.
Закон двусторонней симметрии
Любой технический объект, который испытывает действие потоков среды (в виде вещества или энергии), находящихся под углом друг к дру гу, имеет симметрию (т), а плоскость симметрии параллельна направле нию векторов действия потоков (рис. 5.1, а).
Закон осевой симметрии
A. Любой технический объект, который испытывает существенное однонаправленное действие среды в виде потока вещества или энергии, имеет симметрию (п) или (п-т) с осью симметрии, параллельной дейст вию среды (рис. 5.1, б, в).
Б. Любой технический объект, который испытывает существенное вертикальное действие силы тяжести и плоскопараллельное горизонтальное действие среды (равновероятное или равномерно распределенное со всех сторон), имеет симметрию (п) или (п-т) с вертикальной осью симметрии.
B. Любой технический объект, который испытывает существенное равновероятное или равномерно распределенное со всех сторон (снаружи или изнутри) плоскопараллельное действие среды, имеет симметрию (п) или (п-т), (п:т), (п-т:т) с осью симметрии, перпендикулярной действию среды (рис.5.1, б - д).
а |
б |
в |
г |
д |
|
Рис. 5.1. П рим еры т ипов сим м ет рии: |
|
||
а — (т) — сам олет ; б — (п) - гребной винт : в - |
(п:т ) - |
верт уш ка |
||
анемомет ра; г — (п-т) - |
гайка; д —(т-п: т) — вал перем енного сечения |