МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Белгородский государственный технологический университет

им. В.Г. Шухова

В. Б. Герасименко, Ю.М.Фадин

ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ МАШИН

Учебное пособие

Белгород

2014

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Белгородский государственный технологический университет

им. В.Г. Шухова

В. Б. Герасименко Ю.М. Фадин

ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ МАШИН

Утверждено ученым советом университета в качестве учебного пособия» для студентов всех форм обучения направления бакалавриата151000 «Технологические машины и оборудование» профилей подготовки 151000.62-21 «Технологические машины и комплексы предприятий строительных материалов»; 151000.62-22 «Компьютерные технологии проектирования оборудования предприятий строительных материалов»

Белгород

2014

УДК 621.01(075) ББК 34.42

Г37

Рецензенты: В.И.Хлудеев к.т.н. Генеральных директор ЗАО «Белгородский цемент»

А.М. Шестаков, проф. БГТУ им.В.Г.Шухова

В.Б.Герасименко,

Г37 Технические основы создания машин: Учебное пособие/В.Б.Герасименко, Ю.М.Фадин. - Белгород:Изд-во БГТУ, 2014—202с.

В соответствии с рабочей программой дисциплины "Технические основы создания машин" учебное пособие объединяет в единое целое как разрозненные и установившиеся положения, так и вновь возникающие проблемы при создании новых машин или при модернизации действующих машин и оборудования. Цель дисциплины - формирование у изучающих ее устойчивых навыков и представлений о номенклатуре и последовательности процессов, определяющих создание новой техники, о способах решения возникающих при этом задач.Учебное пособие предназначено для студентов всех форм обучения. направления бакалавриата 151000 «Технологические машины и оборудование» профилей 151000.62-21 «Технологические машины и комплексы предприятий строительных материалов» и 151000,62-22 «Компьютерные технологии проектирования оборудования предприятий строительных материалов» Данное издание публикуется в авторской редакции.

Табл. 5. Ил. 43. Библиогр.: 38 назв.

Авторы выражают большую благодарность основоположнику дисциплины Технические основы создания машин профессору Анатолию Александровичу Богомолову.

УДК 621.01(075) ББК34.42

©Белгородский государственный

технологический университет(БГТУ) им В. Г. Шухова

Оглавление

ПРЕДИСЛОВИЕ….…………………………………………………………...2 ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................7

1. РОЛЬ МАШИНОСТРОЕНИЯ В СОЗДАНИИ машин для производства строительных материалов………………………..……...……8

1.1.Машиностроение как базовая отрасль индустрии страны .....................8

1.2.Комплексная механизация и автоматизация производства: проблемы и задачи. Роботизация рабочего оборудования...........................8

1.3.Основные направления развития машин и оборудования для

промышленности строительных материалов................................................9

2. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ СОЗДАНИЯ МАШИН............................................10

2.1. Состав машины как системы. Принципы классификации машин......10

2.2. Выявление потребности в создании новых машин..............................11

2.3.Обеспечение качественных показателей и высокого технического

уровня создаваемой техники..........................................................................12

2.3.1.Формирование технических требований к создаваемым машинам и оборудованию…...........................................................................12

2.3.2. Методика оценки технического уровня создаваемой техники..16

2.4. Основные этапы создания машин..........................................................18

2.4.1. Прогнозирование новых конструкций машин.................................18

2.4.2. Проектирование новых машин..........................................................19

2.4.3. Подготовка производства к выпуску новых машин........................21

2.4.4. Освоение производства новых конструкций машин.......................22

3. ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ..............................................22

3.1. Роль науки в развитии общества и в инженерной деятельности........22

3.2 . Наука, научные кадры, научные учреждения......................................23

3.2.1. Наука…………………………………………………………………23

3.2.2. Научные кадры……………………………………..……………..…26

3.2.3. Научные учреждения..…………………………...………………….27

3.3. Накопление и обработка научной и технической информации…...…28

3.3.1. Научные произведения и их особенности……...……………….…28

3.3.2. Научно-техническая информация…………….……………………29

3.3.3. Картотека и каталоги………………………..………………………30

3.4. Классификация и основные этапы научно-исследовательских работ.

Выбор темы научных исследований..............................................................33

3.5. Способы и методы теоретического исследования ...............................34

3.6. Модели исследований..............................................................................36

3.7. Методы экспериментальных исследований..........................................37

3.7.1. Методология эксперимента...............................................................37

3.7.2. Разработка плана-программы эксперимента....................................38

3.7.3. Методы оценки измерений................................................................38

3.7.4. Обработка и анализ результатов экспериментальных

исследований..................................................................................................40

3.8. Внедрение и эффективность научных исследований.........................44

4. ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ...............................................45

4.1. Открытия. Формы их охраны..................................................................45

4.2. История развития изобретательской деятельности..............................46

4.3. Интеллектуальная собственность...........................................................48

4.4. Изобретение..............................................................................................49

4.4.1. Объекты изобретения.........................................................................50

4.4.2. Формула изобретения.........................................................................52

4.4.3. Алгоритм изобретателя......................................................................53

4.4.4. Права изобретателей и правовая охрана изобретений....................53

4.4.5. Авторское свидетельство. Патент.....................................................54

4.4.6. Составление и оформление заявок на изобретение.........................55

4.5. Экспертиза заявки на изобретение........................................................55

4.5.1.Отсроченная экспертиза......................................................................55

4.5.2. Формальная экспертиза......................................................................56

4.5.3. Экспертиза заявки по существу (патентная экспертиза)................56

4.6. Классификация изобретений...................................................................57

4.7. Система патентной информации в РФ..................................................58

4.8. Патентный поиск....................................................................................59

4.9. Покупка и продажа лицензий................................................................59

4.9.1 .Условия лицензионных договоров...................................................60

4.10. Полезная модель...................................................................................60

4.11. Промышленный образец......................................................................62

4.12. Товарные знаки.....................................................................................62

4.13. Заключение............................................................................................62

5. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И МЕТОДИКА КОНСТРУИРОВАНИЯ МАШИН...........................................................................................................63

5.1. Задачи конструирования.........................................................................63

5.2.Экономические основы конструирования машин.................................63

5.2.1. Полезная отдача...................................................................................64

5.2.2. Качество и конкурентоспособность...................................................66

5.2.3. Экономическая эффективность..........................................................67

5.2.4. Менеджмент.........................................................................................68

5.3.Стандартизация и ее роль при проектировании машин и оборудования....................................................................................................69

5.3 .1 Методы стандартизации………………………………………….....73

5.4. Методы создания производных машин на базе унификации...............77

5.4.1. Секционирование................................................................................77

5.4.2. Метод изменения линейных размеров..............................................78

5.4.3. Метод базового агрегата....................................................................78

5.4.4. Метод компаундирования..................................................................78

5.4.5. Модифицирование..............................................................................79

5.4.6. Комплексная нормализация...............................................................79

5.4.7. Унифицированные ряды.....................................................................79

5.8. Проблемы и задачи унификации............................................................80

5.5 Основы методологии конструирования..................................................81

5.5.1. Конструктивная преемственность при создании новой техники..............................................................................................................81

5.5.2. Изучение сферы применения машин................................................82

5.5.3. Выбор конструкции............................................................................82

5.5.4. Метод инверсии..................................................................................88

5.5.5 Компонование......................................................................................88

5.5.6 Техника компонования ……………………………………………...93

6.СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ВИДЫ ИЗДЕЛИЙ И

КОНСТРУКТОРСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ...............................................94

6.1. Стадии разработки конструкторской документации...........................94

6.2. Виды изделий...........................................................................................95

6.3. Виды конструкторских документов.......................................................96

6.4. Комплектность конструкторских документов......................................98

6.5. Общие положения ЕСКД........................................................................98

6.6. Микропроцессорная и вычислительная техника при проектировании машин................................................................................................................99

6.6.1. Составление моделирующего алгоритма формирования образца машины и характеристика его основных этапов........................................101

7. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭСТЕТИКИ И ЭРГОНОМИКИ ПРИ СОЗДАНИИ НОВЫХ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ.........................................................................................104

7.1. Основные научные направления изучения системы: "человек – машины – среда"............................................................................................104

7.2. Художественное конструирование – неотъемлемое звено процесса конструирования............................................................................................107

7.3. Форма изделия – активный фактор при конструировании................108

7.4. Дизайн……….........................................................................................109

7.4.1. Эстетическая оценка качества.........................................................109

7.4.2. Краткая историческая справка........................................................109

7.4.3. Красота..............................................................................................110

7.4.4. Единство, пропорциональность, форма.........................................110

7.4.5. Гармония красок...............................................................................113

7.5. Структура теории композиции в технике. Категории композиции..116

7.6. Цвет, функциональная окраска в машиностроении...........................117

7.7. Основные эргономические требования, предъявляемые к машинам при конструировании.....................................................................................118

8. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ И СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ...............................................................................120

8.1. Унификация конструктивных элементов............................................120

8.2. Принцип унификации деталей..............................................................124

8.3. Принцип агрегатности...........................................................................125

8.4. Устранение подгонки............................................................................130

8.5. Рациональность силовой схемы...........................................................131

8.6. Компенсаторы........................................................................................134

8.7. Устранение и уменьшение изгиба........................................................138

8.8. Компактность конструкции..................................................................142

8.9. Совмещение конструктивных функций...............................................144

8.10. Принцип самоустанавливаемости......................................................145

8.11. Бомбирование.......................................................................................147

8.12. Влияние упругости на распределение нагрузок...............................148

8.13. Сопряжение по нескольким поверхностям.......................................150

8.14. Осевая фиксация деталей....................................................................151

8.15. Сменность изнашивающихся деталей...............................................154

8.16. Составные конструкции......................................................................156

Заключение.....................................................................................................159

Библиографический список..........................................................................160