Основи конструювання

1. Введення. Роль конструктора в технічному прогресі. Професія - конструктор: кваліфікаційні вимоги; професійні здібності. Обсяг і характер роботи конструктора на промисловому підприємстві.
2. Конструювання як процес.
2.1. Конструювання - вид розумової діяльності (праці). Зміст процесу конструювання (Аналіз + Синтез). Технічне рішення, його властивості та ознаки (істотні та додаткові). Виявлення технічних рішень. Зв'язок між технічним завданням і його оптимальним рішенням. Стадії розробки.
2.2. Основні етапи конструювання.
I. Аналіз технічного завдання. Основні вимоги до об'єкта конструювання. Загальні правила конструювання. Основний принцип (принципи) роботи об'єкта.
II.Виявленіе технічних рішень. Підбір і розробка варіантів конструкції, що відносяться до об'єкта і основним принципом. Робочі принципи. Уявний образ об'єкту. Простота конструкції. Забезпечення надійності та безпеки. Оцінка вимог до об'єкта: маса, компактність, вартість матеріалів, обмеження по простоті конструкції, швидкість дії (потужність), модульність, універсальність.
Методи, що застосовуються при розробці варіантів конструкції (технічних рішень): Інверсія. Аналогія (Прецеденти). Емпатія. Комбінування. Компенсація. Динамізація. Агрегатування (Способи агрегатування). Компаундування. Резервування. Мультиплікація. Метод розчленовування (Секція-онірованіе). Асоціація. Ідеалізація. Метод перенесення властивостей ( "фокальних" об'єктів) та ін
Термінологія.
Джерела науково-технічної інформації: Технічна література. Виробничо-технічна інформація. Нормативно-технічна документація (Стандарти). Патентна інформація.
III. Аналіз варіантів конструкції (технічних рішень) і вибір оптимального варіанту.
 Число і якість варіантів. Суперечливість вимог до об'єкта, його частинах і функціональним елементам. (Працює з технічних рішень по елементах конструкції об'єкта і робочим принципам).
Рішення задачі оптимізації математичними методами (із застосуванням ЕОМ): Оптимальне рішення. Критерій оптимізації.
Структура оптимального конструювання: Вибір критеріїв (Властивості і види критеріїв). Математичне моделювання (Опис цільової функції і безлічі припустимих рішень). Вихідні параметри об'єкта. Вимоги до параметрів оптимізації (Види параметрів). Основні обмеження для механічних конструкцій. Вибір ефективного методу рішення оптимізаційної завдання, його реалізація (Основні математичні методи: Аналітичні. Чисельні. Евристичне програмування).
Варіантні конструювання. Оптимізація на інтуїтивному рівні. Розрахунки при конструюванні. Основні параметри оптимізації конструкцій.
IV. Розробка конструкторської документації для практичної реалізації об'єкта.
Технічний (техноробочий) проект. Робочі креслення.
3. Практичні питання конструювання.
 3.1 .* Основи конструювання та розрахунку деталей машин. Стандартизація та уніфікація. Технологічні вимоги і економічні чинники.
 3.2 .* Конструювання валів і осей. Підшипникові вузли.
3.3. Передачі. Коробки передач. Приводи головного руху з ступінчастим і безступінчатим регулюванням: кінематичні розрахунок.
3.4. Аналіз конструкцій на технологічність. Технологічність конструкції, її види (Показники технологічності за ГОСТ 22851-77), ГОСТ 18831-71:
 Відпрацювання конструкції на технологічність. Основні вимоги та рекомендовані рішення при відпрацювання конструкції на технологічність. ( "Методика відпрацювання конструкції виробів на технологічність та оцінки рівня технологічності виробів машинобудування та приладобудування").
3.5. Маса та матеріаломісткість конструкцій. Зниження маси та матеріаломісткості. Вибір матеріалів з урахуванням забезпечення міцності, жорсткості і надійності конструкцій при мінімальній масі.
 3.6. Жорсткість конструкцій. Конструктивні способи підвищення жорсткості.
 1. Жорсткість. Равнопрочность. Фактори, що визначають жорсткість: пружні характеристики матеріалів (E, G); геометричні характеристики перерізів (A; J, W; JК, WК); лінійні розміри, тип (жорсткість) опор; вид навантаження. Питома показник жорсткості.
Конструктивні способи підвищення жорсткості: Загальні способи. Способи для консольних і двухопорних систем, що працюють на вигин.
2. Забезпечення жорсткості вузлів металорізальних верстатів (МРС).
2.1. Конструювання шпиндельні вузлів (ШУ).
ШУ з опором кочення. Основні вимоги до ШУ. Конструкція ШУ. Підшипники кочення для опор ШУ: Способи створення попереднього натягу (жорсткий і м'який натяг). Розрахунок точності ШУ. Змазування і ущільнення ШУ. Визначення головних розмірів ШУ. Розрахунок ШУ на жорсткість (Оптимізація межопорного відстані).
2.2. Несуча система і базові деталі: станини напрямні.
Розрахунок базових деталей на жорсткість. Напрямні ковзання, кочення, комбіновані.
2.3. Тягові пристрої МРС.
Основні вимоги до тягових пристроїв. Тягові пристрою приводу подачі: Передача гвинт-гайка кочення. Розрахунок передачі гвинт-гайка кочення: Попередній вибір параметрів передачі. Розрахунок на жорсткість.
4. Основи художнього конструювання.
Поняття про інженерний та художньому конструюванні. Художньо-конструкторське рішення.
Технічна естетика. Інженерна психологія. Ергономіка. Промислова естетика.
4.1. Система "людина-машина". Людина-оператор (Ч-О) - ланка системи "людина-машина": властивості Ч-О (сприйняття, увага, пам'ять); рецептори і Ефектори; фізіологічний клімат.
 Схеми взаємозв'язків людина-об'єкт: "трикутних взаємозв'язків", приватні моделі поведінки Ч-О; схема проходження сигналу по контуру управління (швидкість обігу сигналу по контуру управління; похибка і надійність ланок; швидкість обробки інформації).
Основні характеристики робочого середовища: категорії I, II, III, IV.
4.2. Основні вимоги до конструкції індикаторів і регуляторів.
Візуальні, акустичні і тактильні індикатори.
Натискні, двіжковие (ригельні), важільні, дитячі та регулятори.
Принципи групування індикаторів і регуляторів на панелях управління.
Загальні вимоги до органів управління та індикації.
4.3. Ергономічна відпрацювання конструкцій.
Ергономічні показники (ГОСТ 16456-70): Гігієнічні. Антропометричні. Фізіологічні і психофізичні. Психологічні.
Ергономічний аналіз та відпрацювання конструкцій: Методи досліджень. Види досліджень. Основні етапи ергономічної відпрацювання. Фактори ергономічного аналізу. Оцінка результатів прийнятого художньо-конструкторського рішення. Естетичний аналіз. Естетичні показники (інформаційна виразність; цілісність композиції, досконалість виробничого виконання і стабільність товарного вигляду).
Основні вимоги до форми, обробці і фарбування зовнішніх поверхонь об'єкту. Впливу освітлення на сприйняття форми і кольору. Вимоги до освітлення.
4.4. Основи композиції.
Завдання естетичного аналізу. Композиція: Загальні категорії (Тектоніка. Об'ємно-просторова структура). Властивості та якості (Цілісність форми. Спів підпорядкованість. Рівновага. Симетрія і асиметрія. Динамічність і статичність форми. Єдність характеру форми). Кошти (що визначає композиційний прийом. Пропорції і масштаб. Контраст і нюанс. Метр і ритм. Темп і пластика).
Деякі особливості сприйняття форми. Оптичні ілюзії. Психологічні чинники сприйняття.
4.5. Елементи кольорознавства.
Фізичні та психологічні характеристики кольору: Яскравість, колірний тон, чистота; світлин, насиченість.
Вплив видів відбитка.
Кольорові моделі: Лінійна. Тривимірна модель Мессель. Колірний графік.
Особливості психологічного сприйняття кольору. Колірний коло. Вибір колірних сполучень: Контрастна і нюансне гармонія.
Кольорові ілюзії.
Основні рекомендації з вибору колірних рішень (Робоче місце. Робоча зона. Приміщення (інтер'єр) в цілому).
Сигнальні значення кольору.
5. Основи патентознавства.
Винахідництво - важливий фактор технічного прогресу. Винахідницьких прав. Об'єкти і суб'єкти винахідницького права. Захист об'єктів винахідницького права (Патент; АС; Диплом).
Відкриття. Винахід. Промисловий зразок. Раціоналізаторська пропозиція.
Винахідницька діяльність: Виявлення винаходів (Головні критерії винаходу. Патентоспроможність). Прототип. Аналоги. Істотні ознаки (Структури. Виду. Відносини). Істотні відмінності. Позитивний ефект. (ГОСТ 15.011-82).
Патентний пошук. Джерела порочать, не порочать новизну винаходу.
Патентна інформація (Документація). Довідково-пошуковий апарат. Система МКИ. Довідково-інформаційні фонди патентних служб.
Складання та оформлення заявки на винахід. Опис винаходу. Формула винаходу.
6. Активізація інженерної творчості.
Дозвіл технічних протиріч (Внешніе. Внутріоб'ектние). Процес пошуку нових ідей - процес виявлення і дозволу ТП: істотний етап створення винаходів. Необхідність оволодіння методами активізації (творчий рівень винаходу). Метод "проб і помилок" (Евристика). Брейнсторнінг. Синектика. Метод "контрольних питань". Морфологічний аналіз. Алгоритмічна методика (Арізо). "Винаходити машина".
7. Конструкторський бізнесу.

Лекція 3 "Основи конструювання"
(3.1. Резюме Лекції 2.
ТО, Конструювання - логічний розумовий процес (який не виключає, однак, елементів інтуїції "осяяння"):
від абстрактно сформованого завдання А (основного принципу) через функціонуючі елементи (ФЭ) (Існуючі ТР [елементи рішень]) до бажаного результату (Робочі принципом) [КД].
Тобто, конструювання направлено від суті завдання до явища, що бажають отримати (викликати).
Основи конструювання структури як процесу - зв'язок між ТЗ і найкращим його варіантом (Рішенням) - яка дозволяє визначати основні положення (вони не носять характер непорушних законів) для підрозділу істотних робочих етапів конструювання:
1) В ТЗ міститися (в явній або не явній формі) необхідні і достатні дані для всіх можливих рішень (Основний принцип);
2) Кожне окреме рішення є комбінацією функціонуючих елементів (ТР), якi характеризуються певним дією;
3) Кожне рішення має недоліки (помилки), число яких можливо мінімізувати;
4) ТР з мінімальним числом недоліків є оптимальним.
Ці положення визначають строгу (єдино можливу) послідовність дій при конструюванні об'єктів: повторення (повернення) припустимі і необхідні.
Звідси випливає основні етапи конструювання як процесу:
I. Проаналізувати ТЗ: сформулювати Основний принцип.
II. Виявити ТР, доцільні комбінації які дають всі можливі рішення задачі (Робочі принципи); ==> Розумовий образ об'єкту.
Зміст:
- Аналіз існуючих конструкцій і принципів їхньої роботи - виявлення ТР-це єдиний шлях:
У КД і діючої конструкції ТР втілені в певній сукупності вузлів, деталей або їх елементів (Згадаймо приклад - Шестерня), вони як би "губляться" в цій масі. У процесі аналізу виявляються ТР, що є основою побудови деталі, вузла або об'єкта в цілому.
NB. ТР - основа для порівняння та оцінки різних об'єктів: всю розробку в цілому порівняти важко, особливо якщо об'єкт складний і включає в себе різні вузли і системи: електричні, гідравлічні, хутро. передачі та ін порівнянні піддаються ТР, до яких можна застосувати загальний критерій, що характеризує Основний принцип.
III. Знайти що містяться в кожному рішенні недоліки і вжити заходів до зменшення їх кількості (помилки повинні бути виключені повністю) або їх дії (Поліпшені робочі принципи).
Зміст:
- Уявні експерименти (при недостатній досвід - ескізна опрацювання): перестановка і заміна елементів об'єкта; оцінка ефективності змін - їх вплив на кінцевий результат.
Виявити ТР з min-min числом недоліків - шляхом порівняльної оцінки (Оптимальний робочий принцип).
IV.Ізготовіть КД для практичної реалізації об'єкта (Як-min-Робочий креслення).
NB. Ще раз слід підкреслити, що ефективність застосування методики (методик) конструювання багато в чому залежить як від звичайної здатності до мислення, так і від ряду певних якостей (в т.ч. і професійних) особистості конструктора.
На жаль детальний розгляд цих питань виходить за рамки програми курсу "ОК": це - питання з "Психології творчості".
Можна назвати основні: -
* Живе людське мислення, що керується діалектичної логікою * і включає системний підхід [!]**. * Образне мислення і творчу уяву.
Всі ці якості - справа наживна: вони формуються і розвиваються в процесі діяльності на основі трьох "саме ...": -Самоосвіта (... виховання);
-... Аналіз;
-... Оцінка.
** В даний час в області інженерії (Інженерна Діяльність) найбільш дефіцитна (престижна) третя категорія інженерів: системотехнік (або "універсалістів") - інженер широкого профілю, завдання якого - організація і управління інженерного діяльністю і створення складних технічних систем (1к - виробничник ; 2к - дослідник-розробник).
* Принципи: -
-Принцип первинності матеріального;
-Принцип загального взаємозв'язку;
-Принцип розвитку.

(3.2. Розглянемо більш детально основні етапи процесу конструювання.
I. Аналіз ТЗ проводиться на підставі:
-Вимог до об'єкта конструювання;
-Спільних правил конструювання (див. Орлов кн.1, 1977, стор 63 ... 67 = 52).

I.1. Основні вимоги до об'єкта конструювання.
Розробка (Проектування, конструювання) технічних об'єктів пов'язана з конкретними, -
-Виробничою необхідністю;
-Та побутовими потребами людини.
Підготовка виробництва (конструкторська ПП-частина), виготовлення та експлуатація об'єкту, у свою чергу, відбуваються в конкретних виробничих та експлуатаційних умовах.
Це вносить певні обмеження в роботу конструктора, з яким він завжди повинен вважатися в процесі конструювання: "обузди-ти фантазію".
В іншому випадку - без урахування обмежень, доводиться завжди вносити зміни в конструкцію при виготовленні та експлуатації, а це ==> додаткові витрати праці і матеріалів.
Перелічимо основні вимоги до об'єкта, які повинні забезпечувати max. його відповідність конкретних умов застосування:
(- Відповідність своєму призначенню і висока продуктивність; висока якість, надійність та ремонтопридатність. Результат виконання цих вимог - забезпечення призначеного (гарантійного) ресурсу;
(- Зручність застосування, функціональні властивості, необхідні для виконання потрібних операцій; (спеціалізація або універсальність)
(- Відповідність конструкції об'єкта умовам виготовлення його конкретними технологічними способами, на конкретному виробництві в конкретному кількості. (Лиття, штампування, зварювання і т.д.; - одиничне - серійне - масове; одне - серія (и) - багато).
Ця вимога диктується економічною доцільністю;
(- Можливість виготовлення об'єкта на конкретній виробничій базі підприємства-виробника з min-min витратами (конструктор повинен враховувати наявні:
-Обладнання, інструмент, оснащення для виготовлення, складання і контролю;
-Кваліфікація персоналу і стан технологічної дисципліни тощо).
(- Відповідність конкретних умов технологічної підготовки виробництва (це - матеріали, напівфабрикати, заготовки, ПКІ (Гізи)? Їх наявність і дефіцитність).
Основа виконання цієї вимоги - узгодження КД зі службами (Підприємствами та організаціями), які беруть участь при виготовленні.
Для виконання цієї вимоги проводиться вхідний конструкторський, технологічний та норма-контроль КД, отриманої з ін Організацій і Підприємств.
(- Відповідність вимогам СТ (ГОСТ, ОСТ, СТП), ТУ, Правил, інструкцій, Норм, так звані Нормативно-технічні матеріали, наприклад, - ССБТ; П. без-й ексіл ГПК; ПУіБЕ судин РД; ПУЕ і т.д . тощо
(- КД на об'єкт повинен відповідати вимогам ЕСКД.
На що треба звернути увагу, це:
-Не давати в кресленнях технологічних вказівок (за винятком - коли технологія єдина);
-Не забувати вказувати всі Тех. Вимоги на виготовлення, контроль (вимірювання) і випробування об'єкта.
Крім того в процесі вивчення та аналізу ТЗ конструктор:
-Наводить довідки;
-Знайомиться з літературою;
-Вивчає креслення, прикладені до ТЗ, і аналогів;
-Уточнює ТТ до об'єкта і з'ясовує обмеження (умови, які обов'язково повинні бути дотримані при вирішенні задачі).
Результат I етапу - з'ясування мети конструювання (основного принципу роботи об'єкта);
-Підтвердження того, що ця мета в ТЗ сформульована правильно.
В іншому випадку - конструктор зобов'язаний обгрунтовано довести необхідність коригування ТЗ: помилка розробника ТЗ може привести, як min - до невірному напрямку розробки об'єкта; max - до розробки злосливої конструкції.

Лекція 4. Основи конструювання.
Етап II - Виявлення ТР, доцільні комбінації які дають всі можливі рішення задачі (Робочі принципи) ==> Розумовий образ об'єкту.
Зміст:
-Аналіз існуючих конструкцій і принципів їхньої роботи - виявлення ТР, - це єдиний шлях:
У КД і діючої конструкції ТР втілені в певній сукупності вузлів, деталей або їх елементів (згадаймо приклад-Шестерня ...), вони як би "губляться" в цій масі. У процесі аналізу виявляються ТР, що є основою побудови деталі, вузла або машини в цілому.
NB. ТР - основа для порівняння та оцінки різних об'єктів: всю розробку в цілому порівняти важко, особливо якщо об'єкт складний і включає в себе різні вузли і системи (електричні, гідравлічні, хутро. Передачі та ін.) Порівнянні піддаються ТР, до яких можна застосувати загальний критерій, що характеризує Основний принцип.
При цьому рекомендується керуватися наступними міркуваннями:
- Слід йти від необхідного до бажаного, а від бажаного до допустимого.
Якість конструкції об'єкта залежить від якості ідеї чи принципу, використаного в ТР об'єкта. Слід знаходити побільше ТР для вибору найкращого; розробляти варіанти відомих ТР ... , прагне з'ясувати всі необхідні деталі, здатні вплинути на конструюються об'єкт.
Оцінювати порівняльну важливість кожного варіанту, щоб полегшити вибір оптимального або створити компромісний. Уникати поспішних рішень і надмірного впливу авторитетних рішень. Правильно оцінювати результати розрахунків і раціонально їх використати.
- Домагатися простоти конструкції. Наприклад, якщо передбачається ввести новий вузол або змінити вже існуючий, треба уточнити, чи не можна взагалі обійтися без них.
Уникати складних, многодетальних конструкцій. Не використовувати в конструкції об'єкта елементи (вузли і механізми), працездатність яких сумнівна і потребує експериментальної перевірки.
NB - Поліпшення конструкції за деякими параметрами за рахунок погіршення якості, надійності та безпеки роботи її неприпустимо.
Вимоги пропоновані до конструкції зазвичай суперечливі. Тому, покращуючи один параметр об'єкту, конструктор впливає на інші, нерідко погіршуючи їх. Важливо оцінити ці впливи, приймаючи компромісне рішення, яке в конкретному випадку буде оптимальним.
При оцінки вимог, що пред'являються до об'єктів розробки, необхідно враховувати наступне:
- Зменшення маси об'єкта викликає зменшення міцності і жорсткості.
- Компактна, малогабаритна конструкція тягне за собою поліпшення умов збирання, обслуговування, регулювання та ремонту.
- Застосування дешевих матеріалів викликає погіршення міцності, зносостійкості і довговічності.
- Створення простої конструкції об'єкта накладає обмеження на технічні та технологічні можливості його роботи.
- Збільшення швидкості дії механізму призводить до зростання інерційних сил і навантажень на деталі та вузли.
- Розділення конструкції на модулі (вузли) для полегшення організації їх складання (або транспортування) веде до зменшення жорсткості конструкції, підвищує трудомісткість складання.
- Створення конструкції для різних режимів роботи і різних операцій (універсальної) завдає економічної шкоди при експлуатації об'єкта на одній операції.
Для знаходження найкращого конструктивного рішення конструктор повинен створити якомога більше варіантів конструкції, тому що в кожному варіанті можливе вирішення тих чи інших питань в різному ступені.
Слід зауважити, що розробка принципово розрізняються варіантів справа непроста. Крім знання великого обсягу різних ТР, конструктивних схем і т.д. потрібні здібності та навички використання прийомів і методів конструювання.
Існують методи, які активізують і спрямовують творче мислення на шляху створення нових, нешаблонних, нестандартних рішень. Конструктору корисно знати ці методи (і вчитися використовувати їх).
Наведемо основні:
Інверсія (зроби навпаки) - метод отримання нового ТР шляхом відмови від традиційного погляду на завдання. При цьому погляд на завдання здійснюється звичайно з діаметрально протилежної позиції. Якщо говорити про елементи об'єкт, то вони зазвичай міняються місцями.
Принцип інверсії: -
- З зовні - зсередини;
Вертикально - горизонтально;
Вертикально - вверх дном (догори ногами);
З лицьового боку - із зворотного боку;
Поверхня що охоплює - поверхня охоплювана;
Симетрично - асиметрично;
Провідне - ведене;
Рідке - тверде;
Шкідлива - корисне;
Жорстке - гнучке;
Розтягування - стиснення (Приклад ?!). Елемент на одній деталі - Перенести на ін деталь, що взаємодіє з першим, і т.д. тощо
Аналогія (метод прецеденту) - використання ТР з ін галузей науки і техніки. Аналогічні рішення, що використовуються для вирішення інженерних завдань, можуть бути запозичені з живої природи як конструкції і елементи біомеханіки.
Метод прецеденту використовує аналогію з раніше розробленими конструкціями.
Аналогія може не тільки використовувати раніше створені конструкції, але й моделювати різні якості: форму, колір, звук тощо
Емпатія - ототожнення особистості конструктора з об'єктом розробки, тобто елементом або процесом: "входження в образ". Цей метод призводить до нового погляду на завдання.
Комбінування - використання в конструкції в різному порядку і в різних поєднаннях окремих ТР, процесів, елементів. При цьому можна знайти нову якість, що доповнює позитивний ефект.
Метод комбінування може застосовуватися за трьома схемами об'єднання елементів:
нове + новий,
нове + новий,
старе + старе.
Комбінації елементів можуть бути різного характеру: хутро. з'єднання, з'єднання через проміжні елементи, дублювання, освіти багатоступеневих конструкцій та ін
Компенсація - урівноваження небажаних і шкідливих факторів засобами протилежної дії. Наприклад, часто необхідно компенсувати вплив маси, сил інерції, тертя, різні втрати ... - Це здійснюється за допомогою компенсаторів (постійних, які регулюються, автоматичних, пружинних та ін).
Динамізація - перетворення нерухомих і незмінних елементів конструкції в нерухомих і незмінних елементів конструкції в рухливі і змінної форми.
Агрегатування - створення багатьох об'єктів або їх комплексів, здатних виконувати різні функції, або існувати в різних умовах. Досягається шляхом зміни складу об'єкта або структури його складових частин.
Способи агрегатування:
* Підключення агрегатів із самостійним об'єктом представляє комплекс (транспортер з підвісними знаряддями);
* Агрегатування приєднанням, коли до базової складової частини можуть приєднуватися різні залежні складові частини;
* Агрегати, вузли, деталі (наприклад, агрегатні верстати; поворотно-ділильні столи + силові вузли: механізм головного руху і механізм подач);
* Агрегатування зміною, коли в об'єкті можуть застосовуватися різні варіанти складових частин при різній компонуванні (наприклад, різні варіанти кузова автомобіля на одному шасі ...). Компаундування - складається з те, що для збільшення продуктивності паралельно з'єднуються два технічних об'єкта. З'єднання здійснюється різними прийомами:
* Об'єкти встановлюються незалежно паралельно і зв'язуються синхронізуючими пристроями;
* ... конструктивно об'єднуються в один агрегат і т.д.
Блочно-модульне конструювання - передбачає створення виробів на основі модулів та блоків. Модуль - складова частина виробу, що складається переважно з уніфікованих або стандартних елементів різного функціонального призначення (наприклад, М. С. У.).
Резервування (дублювання) - збільшення числа технічних об'єктів для підвищення надійності виробу в цілому.
Мультиплікація - підвищення ефективності за рахунок використання декількох робочих органів, що виконують ті ж функції (по місцях; многодетальная обробка; багатоповерхові конструкції; багатошарові конструкції тощо).
Метод розчленовування - полягає в уявному поділі традиційних технічних об'єктів з метою спрощення виконуваних або функцій та операцій. Секціонування припускає дроблення ТО на конструктивно подібні складові частини - секції, комірки, блоки, ланки.
Асоціація - використання властивості психіки при появі одних об'єктів у певних умов викликати активність інших, пов'язаних з першими. Збіг певних ознак різних об'єктів дозволяє знайти нехарактерні рішення. (Наприклад, хутро. Маніпулятор, що імітує роботу руки ...). Ідеалізація - падіння реальних об'єктів нереальними, нездійсненними властивостями і вивчення їх як ідеальних (точка, лінія, абсолютно тверде (чорне) тіло та ін.) Цей метод дозволяє значно спростити складні системи, виявити суттєві зв'язки і застосувати математичні методи дослідження.
Перенесення властивостей (або метод "фокальних" об'єктів) - конструюються об'єкт поміщають в "фокус" уваги і переносять на нього властивості або функції декількох довільно обраних об'єктів.
Сукупність комбінацій знайдених ТР - основа для створення конструкції об'єкта.
Наступний етап (III) - аналіз варіантів і вибір оптимального - важкий і найвідповідальніший етап конструювання. Від результатів його виконання залежить якість об'єкта на всіх стадіях життєвого циклу.
? - Мова конструктора. -?
? - Джерела інформації. -?
?? - Спеціальний науково-технічну мову термінів.
Термін (від лат. Terminus - кордон, межа) - слово або сполучення слів, що вживається з відтінком спеціального значення. Система термінів-термінологія.
Конструкторський мова - термінологія, при уважному розгляді виявляє свою образну першооснову:
ось - палець - вал - вал? муфта
склянка - гільза? патрон
баба - баба? піноли
гітара
хвостовик.
Образний зміст термінів допомагає глибше зрозуміти їх зміст [і сприяє розвитку творчої уяви]. Однак, слід зауважити, захоплення образами створює заряд психологічної інерції, яка може перешкоджати пошуку нових ТР. Тому при рішенні конструкторських завдань потрібна більша незалежність від конкретних технічних засобів.
Джерела [науково-технічної] інформації.
Роль технічної інформації при конструюванні величезна.
Конструктор творчо переробляє наявні в його розпорядженні (арсеналі) або запозичені з технічної літератури інформацію, що існують ТР, пристосовуючи їх до конкретних умов.
Найчастіше в структурі розробленого об'єкта відсутні істотно нові ТР (винаходи). Це пояснюється тим, що конструктори, вирішуючи наприклад, завдання підвищення рівня технічної оснащеності м/с, на багатьох підприємствах галузі займаються одними і тими ж проблемами: Щодня відбувається повторення одних і тих самих конструктивних рішень.
Бурхливе зростання обсягу НТІ: подвоєння протягом семи років (у середині 80-х в нашій країні загальна кількість інформаційних документів становило на рік? 10 млн. Екземплярів), - усе більше ускладнює пошук і вивчення необхідного.
Парадокс. Тому - як правило, легше розробити новий об'єкт, ніж переконатися, що таке десь вже існує. (винахід велосипеда).
У той же час - вивчення та накопичення позитивного досвіду конструювання - життєва необхідність, особливо для молодих фахівців.
Оскільки прагнення освоїти всю попередню інформацію - марно!!!, то - вихід: вивчати інформацію з конкретних актуальних для даного фахівця питань, починаючи з новітніх досягнень і кінчаючи ретроспективної інформацією.

 СПЕЦІАЛІЗАЦІЯ.
"ВУЗЬКИЙ" спеціаліст.
Результат вивчення інформації ==> забезпечення Конструктивною спадкоємності - використання при розробці попереднього досвіду за профілем спеціалізації та суміжних галузей, введення в конструкцію розробляється об'єкта всього корисного, що мається на існуючих конструкціях.
Основні джерела НТІ:
Технічна література: Підручники; Довідники конструктора (міжгалузеві та галузеві); Енциклопедії технічні (універсальні та галузеві); Словники термінологічні та роз'яснювальні; Типажі машин і устаткування і т.п.
Виробничо-технічна інформація - інформація про новітні досягнення наукової і виробничої практики: Огляди; Реферативні видання; Експрес-інформація; ІЛ; Бюлетені; Типові РМ і в тому числі винаходи і т.п.
-Н-ТД - ГОСТ, ОСТ, СТП, ТУ, РТМ, ТО та ін;
-Патент-ліцензійна інформація (про зміст - у розділі Патентознавство).
БНТІ ==> допомогу Спеціалістам.

Лекція 5. "Основи конструювання".
III. Аналіз варіантів конструкції і вибір оптимального варіанту.
II етап полягає в підборі і розробці варіантів, що відносяться до об'єкта і принципу роботи.
III етап ==> ухвалення одного, остаточного варіанту.
Важливо відзначити, що прийняття конкретного варіанту має вирішальне значення на всіх стадіях розробки. Оптимальне рішення надає напрямок всій розробці.
Імовірність вибору оптимального варіанту ... тим вище, чим більше число варіантів, з яких вибирається це рішення, і чим вища якість цих варіантів.
Як ми сказали раніше, основа для відбору ТР - вимоги (ТЗ) до розробляється об'єкту. Ці вимоги можуть пред'являтися до об'єкта в цілому або до його складових частин і функціональним елементам.
Як вимоги до об'єкта, так і варіанти ТР нерідко є суперечливими. Суперечливість варіантів може мати саму різну ступінь, аж до взаємного виключення.
У будь-якому випадку виконується перевірка сумісності прийнятих рішень по різних частинах конструкції і принципам роботи конструюється об'єкта.
У випадках, коли є певне число варіантів і вибір найкращого (оптимального) не є очевидним, на допомогу конструктору приходить метод оптимізації.
Оптимальним вирішенням завдання призначається рішення, яке за тими чи іншими ознаками переважно.
З цього виходить: щоб серед великої кількості варіантів знайти оптимальний, потрібна інформація про предназначітельності різних сполучень значень показників що характеризують варіанти, - критерій оптимізації.
Завдання вибору оптимальних параметрів розробки у відповідності з обраними критеріями називається завданням оптимального проектування (конструювання).
Тут слід зазначити, що під оптимальним проектуванням (найчастіше) розуміється процес прийняття оптимальних (в певному сенсі) рішень за допомогою ЕОМ. Ця проблема, пов'язана з отриманням оптимального рішення з безлічі допустимих, є спільною для всіх стадій розробки і багато в чому визначає техніко-економічну і технологічну ефективність розробляються (конструюються) об'єктів.
Розглянемо деякі положення теорії оптимального проектування.
Процес оптимального проектування включає в себе три основних етапи:
1) вибір об'єктивного критерію оптимізації;
2) опис цільової функції і безлічі (області) допустимих рішень (математичне моделювання об'єкта);
3) вибір ефективного методу рішення задачі і його реалізація.
(Критерій оптимізації конструюється об'єкта служить показник, який оптимальний для даного об'єкта.
Вибір критерію визначається наступним:
* Критерій-засіб, за допомогою якого дол?? ни зіставлятися конкуруючі варіанти конструкції об'єкта;
* Критерій повинен виражати відповідність між за доцільне якістю об'єкта і реальними процесами конструювання, виготовлення та експлуатації об'єкта.
Критерій призначений не для того, щоб "замінити мета поставленої задачі", а для того, щоб перевірити перевагу вибраних варіантів.
Критерій повинен бути об'єктивним і виправдовувати своє призначення. Для цього він повинен володіти рядом властивостей:
* Бути незалежним;
* Бути однозначним, тобто не бути функцією інших факторів;
* Бути безпосередньо пов'язаним з параметром оптимізації;
* Бути сумісним з іншими факторами, щоб не порушувати їх роботу та ін
В якості критерію оптимізації залежно від характеру і призначення об'єкта конструювання можуть бути прийняті:
* Його вартість;
* Конструктивні і точності показники;
* Маса (вага);
* Довговічність (ресурс) та ін
(Оптимізація як процес раціоналізації елементів конструкції можлива тільки тоді, коли сформульована мета.
При рішенні задач оптимізації математичними методами: математична залежність критерію оптимізації від шуканих параметрів об'єкта носить назву цільової функції.
Назва не випадково: оптимізація проводиться з метою одержання найкращого значення критерію оптимізації.
* Z = Z (X, U)? min,? x1 ,..., xn? = X
? n шуканих параметрів об'єкта;
? Ui (t)? невідомі функції конструювання.
Простору, в яких змінюються X, U? назвемо просторами проектування.
*? умова min функціонала, що визначає вибраний критерій? є критерій оптимальності.
Функціонал? (В варіаційної численні) математичне поняття, що означає змінну величину, що залежить від вибору однієї або декількох функцій. У загальному сенсі? оператор, що відображає нескінченно мірне простір, в множині дійсних або комплексних чисел.
Параметри оптимізації:
Як шуканих параметрів об'єкта можуть служити будь-які чисельні значення:
? принцип роботи виробу (н.)
? технічні показники (Vmax або Vmin; продуктивність; to; M та ін);
? показники якості (Qu; HRC? поверхні вала, тощо.).
Параметри оптимізації повинні відповідати таким вимогам,?
* Піддаватися вимірів з достатнім ступенем точності і обмежуватися межами допусків;
* Бути інформаційними, тобто. всебічно характеризувати об'єкт;
* Мати фізичний зміст, тобто повинна бути можливість досягнення корисних результатів певного властивості об'єкта у відповідних умовах;
* Бути однозначними тобто максимізувати або мінімізувати тільки одна властивість об'єкта.
Параметри оптимізації залежно від мети, для яких вони призначені, можуть бути,?
? просторово - тимчасовими (довжина, час; площа; об'єм; швидкість; прискорення і т.д.);
? механічними (маса, щільність, сила, момент сили, робота, енергія, потужність, тиск і т.д.);
? електромагнітними (колічес