Практика конструирования машин

Роль конструктора в развитии современного материального мира трудно переоценить. В машиностроении 80...85 % затрат предопределяется техническими решениями, которые формируются в процессе конструирования и разработки технологий. Повышение эффективности конструирования является одной из основных задач современного машиностроения.

Рациональное конструирование предполагает:

умение непрерывно улучшать функциональные показатели машин и, в то же время, разумно сочетать новое со старым в конструкции изделия;

выбирать из всего арсенала возможных конструкторских решений наиболее приемлемые для данных условий, базируясь на опыте, знаниях и убежденности в реальности предлагаемых решений.

Трудность конструирования состоит в том, что, опираясь на имеющиеся данные, нужно уметь прогнозировать некоторое новое состояние объекта разработки. Поэтому, когда конструктор переходит от настоящего к будущему, позиция сомневающегося ученого (если рассматривать проектирование как науку) становится бесполезной и должна быть заменена твердой верой, так как конструктор всегда должен считать реальным то, что существует в воображаемом будущем. Конструирование всегда оригинально независимо от того, как решается задача - интуитивно или на основе аналогов.

Конструирование - это не наука и не искусство, но содержит элементы того и другого. Успех дела зависит от их правильного сочетания.

В каком смысле можно рассматривать процесс конструирования как науку? В процессе работы нужно соблюдать последовательность этапов проектирования и использовать определенные методы научно-технического творчества, приемы и знания в различных областях науки и техники, и в этом случае можно каждый раз получать наиболее удачные решения.

Какие черты конструирования приближают его к искусству? Получение качественно новых результатов обычно базируется на некотором скачке: переходе от традиционного к необычному В этом смысле инженерное творчество ближе к изобретательству, чем к научному исследованию. Роль озарения, находки, интуиции здесь чрезвычайно велика. Поэтому далеко не все конструкторы, обладающие глубокими знаниями, становятся талантливыми. По-видимому, проектирование, как черный ящик, никогда до конца не удастся объяснить логически.

Автор не ставит перед собой задачу дать систематизированный материал по проектированию машин и, в частности, станков. Описанию наиболее характерных механизмов посвящена только одна из грех глав книги. Не рассматривает вопросы оптимизации, особенности решения задач с помощью ЭВМ, расчеты узлов и механизмов, которые освещены в специальной литературе. Основное внимание уделено методическим приемам процесса конструирования, общим подходам к разработке рациональных конструкций, описанию различных классификационных признаков как составной части методики конструирования, рассмотрению некоторых иерархических уровней при решении задач, парадоксальных ситуаций, анализу часто встречающихся ошибок, а также конструкций характерных механизмов с позиции самого процесса конструирования.

Разделяя точку зрения на то, что в рассматриваемой области примеры полезнее правил, автор старается избежать теоретических обобщений и отдает предпочтение (для подтверждения того или иного тезиса) рассмотрению конкретных вариантов конструкции. Учитывая, что многие положения по конструированию носят творческий и часто интуитивный характер, автор не претендует на «истину в последней инстанции» в толковании и оценке отдельных конструкций, подходов к конструированию. Основная задача книги - попытаться вовлечь читателя в заочный спор, позволить сопоставить позиции автора и свои по оценке отдельных решений (альтернативный подход составляет суть процесса конструирования), ввести в круг творческих проблем конструктора, показать сложность и привлекательность его труда. Основное внимание в книге уделено методическим аспектам процесса конструирования, логике принятия решений, повышению активности восприятия материала.

Предлагаемая книга базируется на опыте работы автора в станкостроительной промышленности и методических разработках кафедры «Станки» МГТУ «Станкин», используемых при подготовке специалистов для машиностроения. Большинство примеров взято из станкостроения - сердцевины машиностроения.

В первой главе рассматриваются некоторые методические стороны процесса конструирования, описываются основные физические операции при конструировании, приводятся примеры решения задач с использованием физических эффектов, рассматриваются характерные приемы конструирования, такие как выделение главных моментов, изобретательство, компромиссы, выбор вариантов, учет ошибок при конструировании, выход из тупиковых ситуаций и др.

Во второй главе описываются принципы рационального конструирования, предполагающие следующее: обеспечение технологичности, надежности, точности, жесткости, компактности конструкций; применение рациональных силовых схем; адаптацию механизмов к изменяющимся условиям эксплуатации; компенсацию упругих деформаций; выборку зазоров в соответственных механизмах и т.п.

В третьей главе приведен анализ вариантов конструкций наиболее характерных узлов и механизмов преимущественно станков, рассмотрена классификация конструкторских решений этих узлов по различным признакам.

В приложении рассмотрены схемы формообразования наиболее распространенных поверхностей.

Автор не претендует на всесторонний охват методических приемов процесса конструирования, но надеется привлечь внимание читателей к этому творческому процессу, поскольку в нашем быстроменяющемся мире специалистам важно знать не только конструкции, но и известные приемы самого процесса конструирования, чтобы повысить эффективность разработок.

Автор с благодарностью примет замечания, направленные на улучшение содержания и изложение материала.