Понятие об инженерном проектировании
Инженерное проектирование - это процесс, в котором научная и техническая информация используется для создания новой системы, устройства или машины, приносящих обществу определенную пользу [10].
Проектирование- это процесс составления описания, необходимого для создания еще несуществующего объекта (алгоритма его функционирования или алгоритма процесса), путем преобразования первичного описания, оптимизации заданных характеристик объекта (или алгоритма его функционирования), устранения некорректности первичного описания и последовательного представления (при необходимости) описаний на различных языках.
Проект (от латинского projectus - брошенный вперед) - совокупность документов и описаний на различных языках (графическом - чертежи, схемы, диаграммы и графики; математическом - формулы и расчеты; инженерных терминов и понятий - тексты описаний, пояснительные записки), необходимая для создания какого-либо сооружения или изделия.
Методы проектирования. Прямые аналитические методы синтеза (разработаны для ряда простых типовых механизмов);
· Эвристические методы проектирования - решение задач проектирования на уровне изобретений (например, алгоритм решения изобретательских задач [11]);
· Синтез методами анализа - перебор возможных решений по определенной стратегии (на пример, с помощью генератора случайных чисел – метод Монте-Карло) с проведением сравнительного анализа по совокупности качественных и эксплуатационных показателей (часто используются методы оптимизации - минимизация сформулированной разработчиком целевой функции, определяющей совокупность качественных характеристик изделия);
· Системы автоматизированного проектирования или САПР - компьютерная программная среда моделирует объект проектирования и определяет его качественные показатели, после принятия решения - выбора проектировщиком параметров объекта, система в автоматизированном режиме выдает проектную документацию.
· Другие методы проектирования [9, 12, 13].
Основные этапы процесса проектирования.
| Осознание общественной потребности в разрабатываемом изделии | |
| Техническое задание на проектирование (первичное описание) | |
| Анализ существующих технических решений | |
| Разработка функциональной схемы | |
| Разработка структурной схемы | |
| Метрический синтез механизма (синтез кинематической схемы) | |
| Статический силовой расчет | |
| Эскизный проект | |
| Кинетостатический силовой расчет | |
| Силовой расчет с учетом трения | |
| Расчет и конструирование деталей и кинематических пар (прочностные расчеты, уравновешивание, балансировка, виброзащита) | |
| Технический проект | |
| Рабочий проект (разработка рабочих чертежей деталей, технологии изготовления и сборки) | |
| Изготовление опытных образцов | |
| Испытания опытных образцов | |
| Технологическая подготовка серийного производства | |
| Серийное производство изделия |
СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ
Основные понятия
Система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел, называется механизмом.
Тела, из которых состоит всякий механизм, называются звеньями. Звенья механизма совершают различные, но взаимосвязанные движения. Это обуславливается тем, что они соединены друг с другом определенным образом.
Соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение, называется кинематической парой. Поверхности, линии, точки звена, по которым оно может соприкасаться с другим звеном, образуя кинематическую пару, называются элементами звеньев.Кинематическая пара, выполненная соприкасанием элементов ее звеньев только по поверхности, называется низшей. Пара, выполненная соприкасанием элементов ее звеньев только по линиям или в точках, называется высшей.Связанная система звеньев, образующих между собой кинематические пары, называются кинематической цепью. В технике применяются кинематические цепи, у которых одно из звеньев принимается за неподвижное, т.е. является стойкой. Рассматривая механизм как частный случай такой кинематической цепи, можно дать следующее определение механизма: механизм – это такая кинематическая цепь, в которой при заданном движении одного или нескольких звеньев относительно любого из них все остальные звенья совершают однозначно определяемые движения [1].