1.3 Основні принципи та завдання конструювання

Основним завданням конструювання є розробка оптимального варіанту будови виробу, що задовольняє вимогам ТЗ і відповідає за основними характеристиками і критеріями якості сучасному рівню розвитку науки і техніки з урахуванням перспектив розвитку галузі.

Важливою умовою створення виробу, що відповідає сучасному рівню техніки, є дотримання наступних основних принципів конструювання: технологічності, найбільш короткому кінематичному ланцюгу, компактності, статичній визначності, гармонійності конструкції.

Технологічність конструкції – це сукупність ознак, що забезпечують:

 найбільш економічне, швидке і продуктивне виготовлення виробів із застосуванням прогресивних методів обробки при одночасному підвищенні якості, точності і взаємозамінності складових частин;

 найбільш продуктивне складання виробу (технологічність складання);

 економічний ремонт (технологічність ремонту).

Рисунок 1.1 – Стадії і процедури процесу проектування

Другий принцип конструювання  дотримання найбільш короткого кінематичного ланцюга вимагає мінімізації кінематичних пар і ланок, що підвищує точність і ККД виробу.

Принцип компактності вимагає забезпечення мінімуму габаритів виробу і його складових частин з метою зниження матеріаломісткості виробу, і отже, його вартості, підвищення його ергономічності (зручності розташування складових частин і органів керування).

Принцип статичної визначності вимагає накладення мінімального числа в'язів, оскільки наявність надмірних (пасивних) в'язів приводить до виникнення просторових деформацій і зниження точності виробів.

Принцип гармонійності конструкції припускає виконання виробу і його складових частин з дотриманням певних пропорцій з метою забезпечення естетичного сприйняття. Конструкція складо-вих частин повинна однаково задовольняти міцність, жорсткість, точність. Існує думка, що "красива" конструкція завжди буде працездатною і навпаки.

Аналізуючи загальні принципи конструювання, можна зробити висновок, що в основі всіх принципів конструювання лежить мінімізація витрат (праці, матеріалів і енергії), кількості складових частин, їх габаритів і кінематичних в'язів, підвищення точності.

Особливі завдання конструювання обумовлені розв’язан-ням основного завдання конструювання і можуть бути зведені до вибору забезпечення доцільності:

 використання матеріалів (сировини, напівфабрикатів);

 геометричної форми і розмірів проектованих виробів;

 показників надійності створюваного виробу (міцність, жорст-кість, зносостійкість, вібростійкість, теплостійкість, безвідмовність у роботі, термін служби);

 планованій точності виробу (квалитет, допуски, посадки, базування, граничні відхилення форми, взаємного розташування і шорсткості поверхонь деталей);

 технологічності і економічності виробу.

1.3.1 Вибір геометричної форми та розмірів деталей

Формоутворення як принцип створення виробу є основою таких галузей виробництва, як приладо- і машинобудування (всіх його різновидів). Причому структурною основою при створенні (проектуванні, виготовленні і випробуванні) виробів є деталі, на основі яких складають специфіковані одиниці як складові частини виробу і виріб в цілому.

У якості іншого принципу створення виробів використовують принцип структуроутворення (наприклад, в електронній промисловості) на основі напівпровідникових кристалів.

Геометрична форма і розміри кожної деталі визначаються:

 її призначенням і взаємодією з іншими деталями;

 взаємним розташуванням, формою і розмірами спряжених деталей;

 напрямом, величиною і місцями прикладання сил і моментів, що діють на деталь;

 видом деформацій, яким піддається деталь;

 властивостями матеріалів, які використовуються в деталі;

 технологією виготовлення, складання і ремонту, а також іншими чинниками.

Розміри деталей обґрунтовуються відповідними розрахунками (проектними – при розробці деталі і перевірковими – для виготовлених деталей).

Методи розрахунку деталей засновані на ряду допущень і деякому спрощенні розрахункових схем. Часто спрощується форма деталі і умовно приймаються сили, що діють на деталь (скупчені або розподілені за певним спрощеним законом).

Зазвичай розрахункові залежності, що використовують практики, гранично прості і містять, як правило, не більше трьох взаємозв'язаних параметри. Відмітимо, що більшість фундамен-тальних законів природи характеризуються вельми простими залежностями типу:

або та інші.

Для підвищення точності розрахунків проектувальники використовують складніші залежності, до яких на основі аналізу умов експлуатації (як правило, багатофакторних) і виготовлення деталі (теж з великим числом впливаючих чинників) вводяться поправки у вигляді деяких коефіцієнтів, що визначаються дослідним шляхом. Причому, вказані уточнення дозволяють скорегувати значення показника, що розраховується, на 5 – 10%, що неістотно при приблизних розрахунках. Значний ефект може дати подібне уточнення при обґрунтуванні параметрів виробу при масовому його виробництві або за умови, що виріб виготовляється з гостродефіцитного або дорогого матеріалу.