Глава 1. Общие приемы и методы конструирования

Конструирование представляет собой одну из эмпирико-интуитивных форм творческой деятельности, плохо поддающихся изучению, формализации и алгоритмизации. Конкретные методы конструирования всегда индивидуальны, поэтому очень трудно формулировать однозначные рецепты по их применению.

Паркинсон сказал, что «верблюд - это коллективно спроектированная лошадь», имея в виду, что коллектив не заменит творчески одаренного конструктора при решении конкретных задач. Идеи рождаются одним человеком, поэтому применительно к конструированию с большим основанием можно говорить о коллективном труде, чем о творчестве. Но машины создаются трудом больших коллективов и ответственность каждого члена коллектива весьма велика, так как основной метод решения сложных задач - это преобразование их в простые, решаемые отдельными людьми. Поэтому необходимо учиться работать в коллективе. При отстаивании предложенной идеи важно проявлять выдержку, привлекать фундаментальные материалы для доказательств, не показывая своего превосходства над другими.

Плодотворно работающий коллектив обычно характеризуется особой творческой обстановкой, которая заставляет проектировщиков «думать вслух», позволяет всем глубже знакомиться с процессами мышления и проникать в суть стоящей проблемы.

Не следует бояться авторитетов, так как творческие идеи не нуждаются в поддержке. Но в то же время резкая критика хороших идей - самый верный способ погубить их. Эдисон говорил, что «общество никогда не бывает готово к тому, чтобы принять какое-то изобретение», поэтому нужно проявлять выдержку, чтобы идеи были поняты и приняты.

Есть точка зрения, что конструированию нельзя научиться, а можно лишь развивать врожденные способности, т.е. конструктором нужно родиться. Не будем оспаривать небезосновательное утверждение и попытаемся обобщить некоторые методы, помогающие конструктору развивать свои врожденные способности.

Основная трудность творческого процесса конструирования - это восприятие всей проблемы сразу. Нужно видеть будущие трудности при том или другом варианте как конструктивного плана (размещении, герметизации, подводе питания и др.), так и технологического (возможности изготовления, сборки, условия ремонта и др.). Безусловно, увидеть проблему «целиком» до мелочей не дано никому, но выделить главные звенья уже на ранней стадии хорошему конструктору, как правило, удается Принимать решения на ранней стадии всегда приходится при дефиците информации, поэтому часто опыт и интуицию нельзя заменить знаниями.

Для уменьшения числа ошибок при принятии решений на ранней стадии проводят опытные работы для проверки идеи, разрабатывают варианты, при этом особое внимание уделяют «сомнительным» местам.

Что мешает творчеству? Это прежде всего:

  1. отсутствие гибкости мышления (например, скрепку можно использовать и для подвешивания ватмана, и как дырокол);
  2. сила привычки (новые проблемы решаются старыми методами);
  3. узкопрактический подход (вместо всестороннего обдумывания, фантазирования конструктор берется сразу за решение задачи);
  4. чрезмерная специализация (очень важно расширять свои знания в различных областях);
  5. боязнь критики (пусть Вас не обескураживают такие заявления, как «это не будет работать», «это чушь» и др.);
  6. влияние авторитетов.

Однако следует предостеречь от эйфории по поводу «творческого порхания» при конструировании, так как это тяжелая и зачастую рутинная работа по разработке, оформлению документов, согласованию комплектующих, материалов и др.

Современное проектирование носит системный характер, что означает согласованный выбор альтернатив между технологическими возможностями, уровнем автоматизации, современными конструкторскими решениями и ценой, гибкостью производства и производительностью и др.

При проектировании технических систем и средств рекомендуется иметь в виду следующие обстоятельства:

  1. новые технические решения появляются в результате постепенного приближения к цели;
  2. разработка проекта идет от общего к частному, а не наоборот. Это обуславливает роль технического задания;
  3. получение наиболее рационального решения достигается разработкой максимального числа вариантов и их углубленным анализом;
  4. при поиске решения требование правильности функционирования машины преобладает над другими требованиями, например экономическими;
  5. конструктивные параметры элементов технических средств диктуются лишь физико-техническими, а не экономическими факторами, поэтому при проектировании необходимо проводить инженерные расчеты;
  6. конструирование изделий выполняется с учетом возможности и трудоемкости их изготовления, эксплуатации и ремонта;
  7. экономическая оценка конструкции всегда является важным стимулом получения рациональных проектных решений, но может быть сделана не раньше, чем появится вариант, отвечающий требованиям функционирования изделия.

В машиностроении и, в частности, станкостроении основными материалами являются чугун, сталь и бронза (используется в качестве антифрикционного материала). В последнее время находят более широкое применение композиционные материалы, составленные из двух или более различных по своей природе компонентов, в которых можно реализовать заданные свойства (текстолит, стеклопластики, углепластики, полимербетоны и др.). Их использование открывает конструкторам большие возможности. Здесь не рассматриваются вопросы, связанные с использованием материала, так как это предмет для самостоятельного анализа.

При конструировании можно выделить ряд процедур, свойств предметов, определенные действия, которые позволяют понять этот сложный процесс и лучше овладеть им:

  1. элементарные физические операции, на которые разбиваются сложные процессы в машине;
  2. физико-технические эффекты и их носители (вещество, энергия и др.);
  3. систему движений и способы их реализации;
  4. различные преобразования объектов, т.е. их оформление, изменение числа, параметров и т.п.;
  5. техническое качество поверхности (твердость, силу адгезии, другие качественные и количественные показатели).

Первостепенной задачей является разработка технически грамотной концепции машины или устройства на исходных этапах конструирования.