1.МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.6.Этапы создания новых машин

Вусловиях конкуренции на рынке сбыта сроки освоения новых машин играют определенную роль в развитии их производства. Поэтому важна организация информационного, методического и технического обеспечения.

1.7.Методысозданияновыхидей

Суть конструирования новой техники – поиск и разработка решений по разрешению противоречий в системе «человек – техника – среда». Эти решения, зафиксированные в текстовой, графической или иной форме, в зависимости от разрешаемого противоречия могут быть:

1)функционально-техническими, повышающими производительность, надежность, транспортабельность и др. функциональные качества техники;

2)социально-техническими, удовлетворяющими эргономическим, эстетическим и экологическим требованиям;

3)технико-экономическими, обеспечивающими ожидаемые доходы и перспективы развития производства.

По способу разрешения противоречий конструкторские решения могут быть формально логическими и эвристическими.

Метод ассоциации – выработка новых идей на основе изучения и анализа реального объекта (процесса) с целью оценки возможности использования с полным или частичным сохранением его свойств в новых условиях. Также оценивается его полная замена на другой объект (процесс) с более эффективным принципом действия и лучшими эргономическими и эстетическими свойствами. Метод базируется на мыслительной способности конструктора.

Метод генерирования идей – поиск и выработка новых идей и решений по определенному виду техники на основе систематизации и логического анализа данных его развития в прошлом и выявления направлений его развития в будущем. При генерировании идей эффективна разработка и использование диаграмм и матриц идей, функционально-структурных классификаций, примеры которых прилагаются. Эти документы могут быть составлены как по функционально-структурным признакам, так по признаку техникоэкономической эффективности практически по любому виду оборудования.

1.МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.7.Методы создания новых идей

Вконструкторских коллективах эффект приносят «мозговые штурмы», проведение конкурсов.

Логические методы могут и должны тесно сочетаться с эвристическими. К простым эвристическим методам относят:

1)метод элементарных вопросов – выработка решений путем получения ответов на вопросы: почему так и не иначе, для чего, как, на что похоже?

2)метод наводящих вопросов – поиск рациональных решений ведется в режиме «вопрос-ответ» в заданной цепи вопросов по причинноследственным признакам: дороже или дешевле и почему, быстрее или медленнее и почему, подойдет или не подойдет и почему?

К методам аналогий относят методы подражания объектам живой и неживой природы.

Методы подражания объектам живой природы в прошлом и настоя-

щем:

биомеханика – воспроизведение в механических устройствах и производственных процессах движений насекомых, птиц и животных;

биоархитектура – создание монолитных и сотовых конструкций сооружений, емкостей и ограждений в подражание термитам, пчелам, паукам, птицам и т. д.;

палеобионика – использование принципа работы двигательных органов гигантских вымерших животных при создании шагающих экскаваторов, стреловых кранов и манипуляторов и т. д.;

антропоморфизация – придание создаваемым объектам внешней формы, аналогичной человеческому облику (роботы);

биокинетика – разработка устройств с функциями, аналогичными функциям человеческого мозга: системы автоматического управления и регулирования, САПР, АСУ.

Методы подражания объектам неживой природы:

репродукция (воспроизведение очертаний, форм, пропорций и др. особенностей объектов подражания);

копирование; модификация (замена отдельных узлов и деталей с целью повышения

надежности или приспособления изделия к более суровым условиям); конвертирование (например, замена эксплуатационных материалов –

перевод двигателей с бензина или дизтоплива на газ, компрессоров с аммиака на фреон и т. д.);

реинтеграция (создание нового сложного объекта по подобию с относительно простым объектом (ракетные двигатели подобны паяльной лампе, ковши экскаваторов – лопате, буровые коронки – сверлу и т. д.).

Методы альтернативного поиска – конструирование с образованием альтернативных пар вида «прием-антиприем»:

1)увеличениеуменьшение (например, числа функций или главных па-

раметров, блоков и модулей, пространственное совмещение или разделение). Площадь опорных поверхностей изделий увеличивают с целью снижения

1.МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.7.Методы создания новых идей

Из табл. 1.3 видно, что метод инверсии заключается в перестановке, обращении функций, форм и расположений конструируемых объектов с целью улучшения их использования по назначению. Инвертирование функций деталей может заключаться в превращении ведущей детали в ведомую, направляющей – в направляемую, подвижной – в неподвижную, охватывающей – в охватываемую деталь.

Инвертирование форм деталей – замена внутреннего конуса на наружный конус, выпуклой сферической поверхности на вогнутую поверхность и т. д.

1.МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.7.Методы создания новых идей

Инвертирование расположения деталей – перемещение шпонки с вала на ступицу, бойка с рычага на толкатель и т. д.

Примеры использования методов инверсии можно найти во многих нефтепромысловых машинах: в исполнении приводов штанговых насосов, в насосах, в конструкциях винтовых забойных двигателей (ВЗД) и т. д. В ряде случаев можно использовать совокупность нескольких методов. В частности, в ВЗД можно увидеть сочетание видов инверсии 3, 5, 7, 9 и 11 (см. табл. 1.3).

Методы комбинирования (методы сочетаний, перестановок, размещения и перемещения) – успешно реализуются при применении САПР и заключаются в системном анализе основных признаков изделия: параметров, элементов и связей между ними, и синтезе новых решений.

Метод сочетаний – осуществляется перебор множества признаков объекта с образованием ряда разновидностей объекта с тем же общим числом признаков М, из которых часть Мо обновляется.

Если Мо изменяется в пределах 0 Mo M , то число теоретически

возможных признаков составит N 2M . Из этого числа отбираются для последующего анализа варианты, соответствующие исходным условиям задачи и лишенные внутренних противоречий.

Метод перестановок – заключается в переборе множества признаков объекта с сохранением самих этих признаков, но с изменением порядка их расположения попарно.

Метод размещения – заключается в упорядочении исходного множества признаков с использованием двух предыдущих методов.

Метод перемещения – совокупность приемов конструирования с перемещением компонента технического объекта в его рамках или на другой объект с сохранением или изменением первоначальных функций. Например, перемещение на другой объект с сохранением функций сервомеханизма с гидротурбины на автомобиль; газовая турбина, перемещенная на локомотив, и т. д.; использование центрифуг, центробежных насосов, вентиляторов и др. оборудования в различных объектах разных отраслей промышленности с перемещением с других объектов.

На различных стадиях разработок конструктору приходится решать задачи исследовательского характера, экспериментальной проработки отдельных решений на макетах, моделях, опытных образцах или путем машинного эксперимента на ЭВМ. Для реализации этих задач используются:

математические средства (методы вычислений, математические тео-

рии);

логические и языковые средства, применяемые для фиксации ожидаемых результатов и способов их получения, образования новых понятий, символов и их систем;

материальные средства (технические и программные).

К техническим относят средства для вычислительных, чертежнографических и множительных работ, а также используемые для экспериментальных исследований – стендовые установки для изучения свойств

1.МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.7.Методы создания новых идей

ипараметров материалов, узлов и агрегатов, ЭВМ для машинных экспериментов. При использовании технических средств конструирования могут выполняться операции:

по непосредственному решению творческих задач; нетворческого характера (подготовка исходных данных, выполнение и

оформление текстовых и графических конструкторских документов и т. п.).

Контрольныевопросы

1.По каким законам развиваются технические системы?

2.Перечислите основные принципы, на которых базируются законы развития техники.

3.В чем выражается взаимосвязь технического творчества, стандартизации и экономики конструирования?

4.Процедурные стадии проектирования и виды их обеспечения.

5.Этапы разработки новых изделий. Виды, состав и содержание документов, разрабатываемых на этих этапах.

6.Чем отличаются логические методы от эвристических методов разработки новых идей? Раскройте сущность наиболее распространенных методов.

7.Методы инверсии. Приведите примеры.

8.Технические средства для выполнения проектных работ творческого

инетворческого характера.

9.Общие принципы построения системы САПР.