2

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСТЕТ

им. А.Н. ТУПОЛЕВА-КАИ»

Институт Автоматики и электронного приборостроения

Кафедра Приборов и информационно-измерительных систем

Курс лекций

по дисциплине

"СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И КОНСТРУИРОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ"

Направление 200100 - ПРИБОРОСТРОЕНИЕ

Специальность 200101 "Приборостроение"

Форма обучения: Очно-заочная

Казань 2012

Направление 200100 - ПРИБОРОСТРОЕНИЕ 1

Форма обучения: Очно-заочная 1

Лекция 1. 3

Введение 3

Глава 1. Проектирование технических систем 4

1.1. Поисковое конструирование и его основные задачи 4

1.2. Цели и задачи проектирования технических систем 5

Лекция 2. 5

1.3. Уровни и этапы проектирования 5

1.3.1. Уровни проектирования 5

1.3.2. Этапы проектирования 7

1.4. Иерархические уровни проектирования 8

Лекция 3. 9

Глава 2. Автоматизация проектирования 9

2.1. Введение 9

2.2. Задачи автоматизации проектирования 10

Лекция 4. 11

2.3. Составные части системы автоматизированного проектирования 11

Лекция 5. 13

Глава 3. Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений 13

3.1. Элементы инженерного проектирования 13

3.2. Тезисы Януса Дитриха 13

Лекция 6. 14

Глава 4. Общий обзор систем компьютерной графики 14

4.1. Классификация САПР по назначению 14

4.2. Лучшие системы мира 15

Лекция 7. 17

Глава 5. Применение САПР в электронном приборостроении 17

5.1. Преимущества использования САПР в разработках 17

5.2. Требования к конструкции изделий с учетом их переработки при моральном старении 18

5.3. Современные способы конструирования 19

Лекция 8. 21

5.4. САПР: аппаратно- инструментальный комплекс LabVIEW 21

5.5. САПР: программный пакет Electronics Workbench 22

5.6. Применение микроконтроллеров в разрабатываемых изделиях 22

ЛИТЕРАТУРА 23

Лекция 1. Введение

Цель каждой проектно-конструкторской разработки - создание и выпуск изделий на уровне лучших мировых образцов.

Как достичь такую цель?

Для этого требуется синтезировать и проанализировать очень много вариантов решений. Это затруднительно и невозможно без применения вычислительной техники.

Первые системы автоматизированного проектирования (САПР) позволили автоматизировать почти все этапы и операции (выполнение инженерных расчетов, поиск необходимой информации, оптимизацию параметров заданных технических решений, составление чертежей и другой проектно-технологической документации, испытание экспериментальных образцов и др.), кроме выбора улучшенных и новых проектно-конструкторских решений.

И только в последнее время в нашей стране и за рубежом получены результаты, позволяющие решить эту проблему - автоматизацию поискового конструирования.

Глава 1. Проектирование технических систем

1.1. Поисковое конструирование и его основные задачи

При проектировании и разработке любого изделия или технологического процесса конструктор вынужден решать последовательно три типа задач поискового конструирования.

Задачи первого типа - это задачи выбора или поиска наиболее эффективного физического принципа действия для конкретных условий и требований. (К примеру, устройство взвешивания – закон рычага).

Второй тип - задачи выбора или поиска наиболее рационального технического решения при заданном физическом принципе действия (число элементов, материал их изготовления, несколько тысяч технических решений устройств для взвешивания, использующих только принцип рычага).

Третий тип – задачи определения оптимальных значений параметров заданного технического решения.

С точки зрения патентоведения решения задач I-го типа приводит к созданию новых изобретений, за которыми следует серии изобретений как результат решения задач II-го типа. Это значит, что решение задач II-го типа дает подавляющее число патентоспособных решений. Решение задач III-го типа также иногда приводит к патентоспособным решениям, отличающимся новыми эффективными количественными соотношениями геометрических или физических параметров.

Независимо от того, что вы будете проектировать (самолет или мясорубку), но, прежде всего, каждый конструктор должен знать два важных понятия: техническое задание и критерий качества.

Под техническим заданием на проектирование подразумевается перечень основных эксплутационных, технологических, экономических и других требований и их значений, которым должно удовлетворять изделие.

Критерий качества – это количественный показатель, с помощью которого из двух любых допустимых конструктивных решений можно выбрать лучшее. Критериями качества могут быть материалоёмкость, производительность, коэффициент полезного действия, надёжность, точность, стоимость, трудоемкость и др.

К примеру, для определения трудоемкости необходимо знать: приближенное число задач, которые предстоит решить; средние затраты времени на решение отдельных задач с использованием компьютера, включая затраты на формализацию, программирование и подготовку необходимой информации на дискетах; средние затраты времени на решение отдельных задач без компьютера.