Машинен дизайн
Изпълнява ученик от група М-118 Кухтарева А.Ю.
Национален технически университет в Запорожие
От историята на техническата еволюция знаем, че усвояването на някои вещества е довело до скокове в развитието на технологиите, т.е. до технически революции. Всъщност всеки път, когато технологията овладяваше материята, енергията или информацията на ново ниво, имаше рязко повишаване на нейната ефективност - стана възможно да се прехвърлят на машини онези видове дейности, които човек преди това е бил принуден да извършва.
Проектирането на машини е творчески процес с присъщите му закони на изграждане и развитие. Основните характеристики на този процес са многовариантността на решението, необходимостта от координиране на взетите решения с общите и специфичните изисквания за конструкциите, както и с изискванията на съответните GOST, които регулират термини, определения, символи, система за измерване, методи за изчисление и др.
Детайли, компоненти, машини се произвеждат по чертежи, направени въз основа на проекти - набор от изчисления, графични материали и обяснения към тях, предназначени да обосноват и определят проектните параметри (кинематични, динамични, геометрични и др.), неговата производителност, икономическа ефективност. За особено критични конструкции проектът се допълва с план или работен модел.
Етапите на разработване на проектната документация и етапите на работа са установени от GOST 2.103-68. Обобщава натрупания в напредналите страни опит в проектирането на машини, инструменти и апарати.
Като се има предвид естеството на формулирането на задачата и входната точка в работния план, можем да различим следните видове дизайн.
Първи етап -разработване на технически спецификации - документ, съдържащ наименованието, основното предназначение, техническите изисквания, качествените показатели, икономическите показатели и специалните изисквания на клиента към продукта.
Техническото задание се разработва въз основа на изискванията на клиента, като се вземат предвид постиженията и техническото ниво на местни и чуждестранни дизайни, патентно търсене, както и резултатите от изследователската работа и научните прогнози.
Вторият етап е разработването на техническо предложение - набор от проектни документи, обосноваващи техническата и технико-икономическата осъществимост на разработването на продукт въз основа на предложения в техническото задание, като се разглеждат варианти за възможни решения, като се вземат предвид постиженията на науката и технологиите в страната и чужбина, патентни материали, възможностите на машиностроителните заводи в индустрията и свързаните с нея отрасли. Техническото предложение се одобрява от клиента и главния изпълнител.
Третият етап е разработването на предварителен проект - набор от проектни документи, съдържащи основни дизайнерски решения и разработване на общи видове чертежи, които дават представа за устройството на разработвания продукт, принципа на неговото действие, размери и основни параметри. Това включва обяснителна бележка с необходимите изчисления.
Четвъртият етап е разработването на технически проект - набор от проектни документи, съдържащи окончателното решение и даващи пълна картина на дизайна на продукта. Проектните чертежи се състоят от общи изгледи и монтажни чертежи на агрегати, получени, като се вземат предвид постиженията на науката и технологиите на нивото на работа на агрегатите. На този етап се разглеждат въпросите за надеждността на възлите, спазването на изискванията за безопасност, условията за съхранение и транспортиране и др.
Петият етап е разработването на работна документация - набор от документи, съдържащи общи чертежи, възли и части, проектирани така, че да могат да се използват за производство на продукти и контрол на тяхното производство и експлоатация. На този етап се разработват дизайни на части, които са оптимални по отношение на надеждност, технологичност и икономичност.
Разделянето на строителния процес на различни фази и етапи значително улеснява работата по отделните етапи, но и разкрива ясно видими пропуски, чието преодоляване изисква използването на повече или по-малко произволни съпоставки. Съвкупността от тези сравнения, в допълнение към възможността за формиране на варианти, създава и ментално пространство от дизайнерски обекти, по което има много пътища, водещи до различни решения на един и същ проблем. Можете, разбира се, да опитате: да действате в това пространство, ръководени от механично внедрени правила (алгоритми), но тук е много по-полезно да събирате тествани решения за отделни частни функции, например каталози за дизайн.
Изисквания за дизайн на каталози
За да могат дизайнерските каталози да бъдат освободени от произвола, който характеризира неформалния избор на решения, да имат широк спектър от приложимост и също така да бъдат съвместими с новите методи на проектиране, те трябва да отговарят на следните изисквания:
осигуряват бърз подбор на информация в удобна форма и задоволяват нуждите на широк кръг потребители;
се вписват добре в процеса на проектиране;
да не съдържат противоречия както в рамките на една директория, така и между различни директории;
да е в съответствие с разпоредбите и процедурите на методическия дизайн;
да бъде възможно най-пъленсъответната област;
осигуряват възможност за разширяване и промяна на съдържанието със същите принципи на организиране на материала и съдържат информация за тези принципи.
Както полезността на подобни каталози, така и сложността на съставянето им са съвсем очевидни. По този начин желанието за максимална пълнота изисква особено безупречна, проверима терминологична структура на принципите на класификация.
Както селекциите от решения, така и дизайнерските каталози могат да бъдат използвани с голяма полза в дизайна - те често натрупват информация от много, включително недостъпни източници на информация, допринасят за рационализирането на дизайна и накрая често насърчават дизайнера да търси нетривиални решения. Освен това те улесняват синтеза на конструкции, който по същество не е нищо повече от компилация на общо решение от малък брой оригинални и голям брой известни частни решения. Колкото по-елементарно е нивото на тези решения, толкова по-скоро те ще бъдат вече познати в технологиите и толкова по-малък е техният общ брой. По този начин става възможно да се съберат елементарни решения, които постоянно се срещат, за да се опишат еднакво и възможно най-пълно в ясно видима форма в каталога. Всяко от тези елементарни решения ще представлява цяло семейство от свързани опции, точно както оригиналният профил на рейката представлява всички зъбни колела с брой зъби от -∞ до +∞
Елементарните решения, в нашия смисъл, не са нищо повече от различни варианти за изпълнение на основните преходи - от функционална позиция към идеални функции, от идеални функции към ефекти, от ефекти към структурни елементи - носители на ефекта, от структурни елементи към контурни (геометрични) елементи (т.е. детайли или групи от детайли) и, накрая,от детайли - до определени методи за тяхното производство
Широкото използване на компютри на всички етапи на проектиране е необходимо, за да се спести на дизайнера извършването на трудоемки изчисления, многовариантен анализ и голямо количество графична работа.
При проектирането е необходимо да се грижи за техническата естетика. Има връзка между концепциите за красота в инженерния смисъл и рационалността на дизайна.
Рационалните дизайни изглеждат красиви, а красивите дизайни се оказват рационални.
Изчисления на машинни части при проектирането. За предварително определяне на размерите на частите се използват опростени условни изчисления, например за номинални напрежения, които позволяват да се обобщи проектантският опит в удобна форма. Използват се същите изчисления като основните за маловажни части.
Като окончателни се използват изчисления по критериите за оперативност и надеждност, които точно отразяват физическите явления, възникващи по време на работа на машината.
Обща структура на директориите за дизайн
Ясно е, че използването на дизайнерски каталози е много по-лесно, ако тяхната структура е единна и съответната терминология е точна. Особено добри в това отношение са "едноизмерните" и "двуизмерните" каталози. Групирането на съдържанието на каталога съответства в първия случай на едномерна класификация, а във втория - на двумерна класификация.
Изборът на материал и термична обработка на машинните части се определя от съображения за проектиране (осигуряване на надеждност), технологични (единично, партидно, масово производство) и икономически съображения.
За производството на машинни части широко се използват стомани и чугуни, както и алуминиеви, магнезиеви, титанови и медни сплави.
За подобряване на свойствата (механични, корозионни, термични и др.)стомани, използвани легиращи добавки (буквените обозначения на добавките в класа стомана са посочени в скоби): волфрам - (B)