Преобразование объектов

При конструировании важную роль играют различные преобразования объекта, некоторые из которых приведены в табл. 1 7. Одному и тому же физическому эффекту может соответствовать несколько носителей.

Варьирование носителем эффекта, например способами зажима (схема 1, а - в), особенно совместно с другими изменениями оказывается эффективным средством для решения конструкторских задач. На рис. 1.60 приведены различные способы аккумулирования энергии, которые могут использоваться в качестве альтернативы.

Преобразование объектов

Преобразование объектов

Изменение формы объектов дает возможность, например, упростить (автоматизировать) сборку (схема 2, a, II), упростить изготовление (схема 2, б, II), выполнить консоли более эффектными в эстетическом отношении (схема 2, в, II).

Изменение вида рабочих поверхностей, например, направляющих (схема 3, а, II) или радиальных гидростатических опор (схема 3, б), где вместо цилиндрического (схема I) предусмотрен сферический подшипник, позволяет сократить число элементов и обеспечить самоустановку (схема 3, б, II).

Изменение положения элементов (схемы 4) или их числа (схемы 5) дает тот или иной технический эффект, например, улучшает технологичность элемента в изготовлении (схемы 4, а и б, II), позволяет проводить одновременную

Преобразование объектов

обработку, например, многошпиндельными головками (схема 5, а, II), упрощает сборку (схема 5, б, II), уменьшает число элементов и повышает надежность (схема 5, в, II).

Преобразование структуры, например, при компоновке токарно-карусельных станков, при обработке кольцеобразных деталей 1 большого диаметра (схемы 6) уменьшает габариты станка (схема б по сравнению со схемой а), обеспечивает переналадку на обработку еще больших деталей и т.п.

Изменение связей повышает точность (схема 7, а, II) и ремонтопригодность (схема 7, б, II).

Преобразования в пространстве, в частности новая компоновка (схема S, б) токарного станка с наклонной станиной, повышает жесткость, упрощает уборку стружки, дает возможность повысить уровень автоматизации.

Преобразования во времени, например обеспечение одновременной обработки двух деталей на двухшпиндельном станке (схема 9, б), повышает производительность.

Преобразование движения и силы, например обеспечение перемещения более легкого ползуна (схема 10, б) вместо тяжелой стойки (схема 10, а), позволяет повысить универсальность, снизить силу перемещения и потери холостого хода.

Изменение материала, в частности применение пористого подшипника скольжения (схема 11, а, II), повышает надежность, а использование для формирования поверхностей реек самотвердеющих пластмасс (схема 11, б, II) снижает расходы и повышает точность.

Использование аналогий. Часто конструкторские задачи решаются с учетом решений, найденных живой и неживой природой, а также с использованием достижений из других областей техники. После доработки идея подшипника качения (схема 12, а) видоизменилась в направляющих качения (схема 12, б и в).

Использование инверсии предполагает изменение положения охватываемых и охватывающих поверхностей, сопряжений, крепежных элементов, передач и т.п. Инверсия положения V-образных направляющих существенно сказывается на работоспособности в зависимости от условий их применения В схеме, показанной на рис. 1.61, а, стружка легко сходит с направляющих, но затруднено их смазывание (используется на токарных станках с большим съемом материала). В схеме, показанной на рис. 1.61, б, обеспечивается хорошее смазывание (масло заливается в ванну 7, закрытую с торцов станины), но попадание стружки недопустимо (применяется в продольно-обрабатывающих станках, когда стружка скапливается на столе 2 станка и не попадает на направляющие).

Преобразования для реализации профилактических мер. При необходимости обеспечения повышенной надежности предусматривают: предохранительные устройства; блокировки; защиту; легкую замену деталей. На рис. 1.62, б для исключения неправильной ориентации при сборке пружины во втулке предусмотрена коническая поверхность 7 для направления пружины.

Совмещение функций (функциональная интеграция) часто приводит к улучшению компактности и упрощению конструкций. На рис. 1.63, а зубчатое колесо 7 двухступенчатой коробки скоростей в правом положении работает как зубчатое колесо, а в левом - как зубчатая муфта. На рис. 1.63, б показано, как используется свойство пружинных шарниров и требуемое относительное движение деталей 7 и 2 (схема 7) обеспечивается в одной детали 1+2 (схема 77).

Преобразование объектов

Преобразование объектов

Преобразование объектов

Дифференциация имеет в виду разделение станка на составные части (узлы) для облегчения сборки и транспортировки, создание машин из одинаковых секций, выполнение отдельных приводов на каждое движение. В схеме привода портала станка (рис. 1.64) функции перемещения и синхронизации движения (исключение перекоса) разделены. Перемещение осуществляется от передачи червяк - рейка 7, а исключение перекоса достигается перекатыванием колес 2 и 5 по рейкам 3 и 4 (без привода).

Интеграция элементов предполагает объединение их одним корпусом, сосредоточение органов управления в одном месте и т.п. Например, в особо точных станках дорожка качения подшипника может быть выполнена на шейке шпинделя, который таким образом выполняет роль подшипника.

Функциональные преобразования деталей. Детали могут использоваться для выполнения нетрадиционных функций, например, пружина сжатия 3 (рис. 1.65) - для восприятия вращающего момента. Под действием моментов М\ и М2 поводок 7 поворачивает гайку 2 и сжимает пружину с силой F.

Приведем примеры, иллюстрирующие важность приема «преобразование объектов». Рассмотрим в качестве исходной конструкции замок-защелку (см. рис. 1.44): а - прямолинейные направляющие; с - штифт; d - кнопка; V\ - запирающий элемент; V2 - зацепной выступ, е - пружина. В схеме I, полученной в результате совмещения функций, изменение числа деталей, их формы привело к трансформации замка: d и V - заменены на одну деталь, с, V и е заменены также одной деталью. Схема II является еще одной модификацией аналогичного решения. Таким образом, произошла интеграция в одной детали функций нескольких.

Преобразование объектов

Преобразование объектов

Переход к полимерным материалам (см. рис. 1.44, в) позволил получить совершенно оригинальный результат. При этом использовались преобразования: изменение материала, уменьшение числа деталей до одной, изменение вида рабочих поверхностей, изменение формы, совмещение функций, интеграция элементов. функциональные преобразования (упругость материала детали замка используется как пружина).

Смотрите также