Конструкторские каталоги

Конструирование с использованием каталогов преследует цель свести все многообразие всевозможных конструкций к ограниченному, хорошо обозримому набору исходных форм, а методику конструирования - к нескольким основным правилам [41]. Основой представления этих правил является то обстоятельство, что все технические устройства могут быть описаны с помощью трех основных понятий: вещества, энергии и информации.

Под конструкторским каталогом понимают построенную по строгим формальным принципам подборку решений элементарных повторяющихся задач конструирования, возможных и рациональных вариантов исполнения простых деталей и узлов (объектов) либо правил их соединения (операций). Каталожное конструирование дает понимание того, что большинство существующих конструкций может быть сведено к относительно небольшому числу базовых, которые, в свою очередь, - к реализации определенных функций с помощью обозримого набора физических эффектов. Прообразом всех конструкторских каталогов является периодическая система элементов Д И. Менделеева, незаполненные клетки которой в свое время стимулировали целенаправленный поиск неизвестных элементов. Одно из назначений конструкторских каталогов состоит в разработке подробной таблицы, которая со временем будет целиком заполнена. Конструкторские каталоги строятся по единообразным структурным принципам и содержат:

  • классификационную часть, которая включает те существенные принципы, которые классифицируют содержание каталога;
  • главную часть - собственно содержание каталога, выполненного, например, в виде простых схем или эскизов с нумерацией, облегчающей поиск решения;
  • специальную часть, содержащую специальные признаки, ориентированные на удобство применения. Специальная часть позволяет легко отбирать решения, удовлетворяющие имеющимся ограничениям.

В соответствии с назначением каталоги делятся на три класса: объектов, операций и решений.

Каталоги объектов. Каталоги объектов могут представлять собой подборки тех или иных способов изготовления, носителей эффектов, самих эффектов. Каталоги этого класса охватывают и более узкие области: технологические процессы, сведения о площадях, объемах, центрах тяжести, моментах инерции, важнейших для конструирования геометрических тел, о физических и технологических свойствах различных материалов и др. В качестве объектов могут выступать также однотипные конструкции, такие как подшипники качения, одноступенчатые передаточные механизмы и т.п. Таким образом, в каталогах объектов содержатся обширные сведения по конструированию, не ограниченные, однако, какими-либо конкретными задачами.

В табл. 1.9 приведен фрагмент конструкторского каталога прямолинейных направляющих с различными формами профиля. Здесь варьируется профиль по табл. 1.10. Обычно предпочтительны направляющие, профиль которых (форма поперечного сечения) состоит из отрезков прямых. В основу классификации направляющих положено число прямолинейных элементов, составляющих сечения, их взаимное расположение и тип связи.

Каталоги операций. Конструкторские каталоги этого класса содержат операции (шаги процедур) или последовательность операций, представляющих интерес при методическом конструировании, а также сведения об условиях их

 

Конструкторские каталоги

Конструкторские каталоги

Конструкторские каталоги

 

применимости. В каталогах операций собираются, упорядочиваются и, по возможности, полно систематизируются правила варьирования конструкций, выбора решений, расчетов на прочность, расчетов допусков и др. Каталоги операций призваны, в частности, предоставлять конструктору средства для целенаправленного варьирования решений для разработки различных функциональных структур.

В табл. 1.11 приведен фрагмент каталога операций варьирования конструкции. По этому каталогу можно изменять число элементов, форму, топологию и размеры, материал (количество, вид и качество). В табл. 1.12 приведен пример варьирования конструкции при разработке шатуна.

Следует иметь в виду, что рабочие поверхности (отверстия под поршневой палец и коленчатый вал) определяются на ранней стадии проектирования и не могут быть в дальнейшем изменены (в противном случае требуется переработка всей конструкции узла). Другие же поверхности допускают изменения в широких пределах. Различные операции по табл. 1.12 не являются независимыми друг от друга. Так, изменение поверхности (конфигурации) детали всегда приводит к изменению самой детали, и наоборот. Не принимать в расчет эти взаимозависимости нельзя, но основным критерием различия операций может служить их цель.

Каталоги решений. Каталоги этого класса всегда содержат решения задач в пределах одного этапа конструирования. Чаще всего каталоги решений составляются для поиска функциональных решений, которые представляются, как правило, на уровне принципиальных схем. В табл. 1.13 приведен пример конструкторского каталога одноступенчатого умножения силы. Цель создания каталога - показать физические эффекты, с помощью которых производится умножение силы, представить примеры реализации и описать свойства умножителей силы.

Сравнение каталогов различных типов. Каталоги объектов и операций содержат сведения об общих множествах объектов или действий, а каталоги решений ориентированы на конкретную постановку задачи. Каталоги объектов и операций характерны тем, что довольно небольшое их число охватывает обширные группы задач. Каталоги решений содержат сведения только о некоторых органических классах функций, позволяющих найти большинство возможных рациональных решений.

В работе [41] приведено большое количество конструкторских каталогов, среди которых: типы требований к проектируемому изделию; силы и движения (передача сил и ограничения движений в разных направлениях, увеличение сил и т.п.); логические элементы и механизмы (механизмы отрицания, конъюнкции и дизъюнкции и т.д.); неподвижные соединения (заклепочные, соединения вал - ступица и др.); подвижные соединения (прямолинейные направляющие, подшипники и др.); транспортные средства; зубчатые колеса; информационные механизмы; модели и вспомогательные величины для конструирования в отдельных фазах. Модели содержат уравнения для определения важнейшего параметра решения (механизма), схему реализации и условия функционирования (ограничения).

 

Конструкторские каталоги

Конструкторские каталоги

Таким образом, проектирование с помощью конструкторских каталогов является одним из эффективных направлений конструирования, осуществляемого по определенным правилам.

 

Конструкторские каталоги

Конструкторские каталоги

 

Смотрите также