2065

Федеральное агентство по образованию Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)

В.С. Щербаков, Н.В. Беляев, В.В. Беляев

СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ ЭСКИЗНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОГРЕЙДЕРА

Монография

Омск Издательство СибАДИ

2009

УДК 681.5: 621.08 ББК 31.965: 39.311-06.5 Щ 61

Рецензенты:

д.т.н., профессор, С.В. Корнеев (Омский государственный технический университет)

д.т.н., профессор, Д.И. Чернявский (Омский государственный технический университет)

Монография одобрена редакционно-издательским советом СибАДИ.

В.С. Щербаков, Н.В. Беляев, В.В. Беляев Щ 61 Автоматизация эскизно-технического проектирования автогрейдера:

Монография. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2009. – 139 с.

ISBN

В монографии проведен анализ тенденций развития автогрейдеров, обоснован критерий эффективности автогрейдера, рассмотрен этап эскизнотехнического проектирования жизненного цикла изделия; рабочий процесс автогрейдера представлен как сложная динамическая система, состоящая из базовой машины, системы управления рабочим органом, микрорельефа обрабатываемой поверхности и силы реакции разрабатываемого грунта на рабочий орган; проведен анализ влияния основных геометрических параметров и рабочего процесса автогрейдера на его планирующую способность; приведена инженерная методика расчета основных параметров автогрейдера, описан программный продукт для автоматизации эскизно-технического проектирования автогрейдера.

Монография может быть полезна студентам ВУЗов, аспирантам, инженерам, научным работникам, чья деятельность связана с исследованиями автогрейдеров, их моделированием и проектированием.

Табл. 22. Ил. 82. Библиогр.: 115 назв.

2.4.Математическая модель процесса копания грунтов………………………... 52

2.5.Математическая модель микрорельефа обрабатываемой поверхности ….. 54

ВВЕДЕНИЕ

Целью каждой проектно-конструкторской разработки является создание и выпуск изделий на уровне лучших мировых образцов. Достичь этой цели можно лишь путем применения комплекса наиболее эффективных технических решений. Для этого требуется синтезировать и проанализировать много вариантов решений, что по ряду причин затруднительно без применения вычислительной техники [52,66].

Внаши дни наблюдается бурное развитие систем автоматизированного проектирования (САПР) в машиностроении, которые используются для автоматизации конструкторских и технологических работ. Современные САПР применяются для сквозного автоматизированного проектирования, технологической подготовки, анализа и изготовления изделий в машиностроении, для электронного управления конструкторской и технологической документацией.

Применение САПР в промышленности позволяет существенно снизить затраты времени и средств на создание новых и модернизацию существующих машин [5].

Автогрейдер, как землеройно-транспортная машина, выполняет широкий круг работ, в том числе работ по возведению земляного полотна. Значительная часть этих работ приходится на планировочные работы [61,92,93].

До настоящего времени не было разработано САПР автогрейдера, в полной мере учитывающей закономерности влияния основных конструктивных параметров на планировочные и тяговосцепные свойства.

Всвязи с этим возникла необходимость исследования планировочных, тягово-сцепных характеристик автогрейдера и создания научно-обоснованной методики по выбору рациональных конструктивных параметров при эскизно-техническом проектировании автогрейдера.

5

1. СОСТОЯНИЕВОПРОСАВПРЕДМЕТНОЙОБЛАСТИ

1.1. Жизненный цикл изделия

Жизненный цикл изделия - это период времени, проходящий с начала его разработки до момента вывода изделия из эксплуатации и утилизации. Жизненный цикл изделия может быть поделен на стадии

(рис. 1.1):

Стадия внешнего проектирования - период, в течение которого происходит формирование требований к изделию и разработка технического задания (ТЗ) на его проектирование [107,109].

Содержание стадии: выяснение целей создания изделия, уточнение круга решаемых с его помощью задач, исследование свойств внешней среды, изучение вероятных характеристик процесса взаимодействия среды с изделием, формирование начальных представлений об облике и возможностях изделия.

Выход стадии - ТЗ на проектирование изделия, т.е. исходное описание изделия, содержащее сведения о его назначении, требования к его характеристикам, сведения о результатах проведенных исследований, условия испытаний, правила ввода в действие и эксплуатации.

Стадия внутреннего проектирования - период, в течение которого разрабатывается описание проектируемого изделия, достаточное для его изготовления и эксплуатации [107].

Содержание стадии: уточнение внешнего вида изделия, определение его внутренней структуры, выбор технических решений по элементам конструкции изделия, значениям технических параметров и режимам эксплуатации.

Выход стадии - технический проект изделия, т.е. комплект проектно-конструкторской и технологической документации, необходимой, и достаточной для серийного изготовления изделия, удовлетворяющего требованиям ТЗ.

Большой объем работ на этой стадии сделал необходимым ее разделение на три этапа.

6

Стадия внешнего проектирования

Формулировка цели

Согласование ТЗ

Стадия внутреннего проектирования

Техническое предложение

Эскизныйпроект:

-Анализ;

-Синтез.

Технический проект:

-Конструкторская документация;

-Технологическая документация.

Стадия изготовления и испытания опытного образца

Опытныйобразец

Уточнение параметров

Рабочий проект

Стадия серийного выпуска и эксплуатации изделия

Серийное производство

Эксплуатация

Утилизация

Рис 1.1. Стадии жизненного цикла изделия

7

Техническое предложение содержит технико-экономическое обоснование целесообразности разработки, уточняет требования к ней, полученные на основании анализа технического задания и проработки вариантов возможных технических решений. Требования к выполнению технического предложения установлены ГОСТ 2.11873 [5].

Этап эскизного проектирования предусматривает уточнение параметров и характеристик изделия, необходимое вследствие проектно-конструкторской проработки его основных агрегатов и узлов, формирования их облика, сопровождаемого комплексом экспериментальных исследований и расчетов. Выход этапа - эскизный проект изделия.

Эскизный проект представляет собой проектную конструкторскую документацию, в которой изложены принципиальные конструкторские решения, дающие общее представление о конструкции и принципе работы, а также данные, определяющие соответствие назначению (ГОСТ 2.119-73) [5].

Этап рабочего проектирования предусматривает проработку конструкций всех агрегатов, узлов и деталей изделия, а также технологии их изготовления и сборки. Выход этапа - технический проект изделия.

Технический проект содержит окончательное техническое решение, дающее полное представление о конструкции разрабатываемой и включающее данные, необходимые для разработки рабочей конструкторской документации (ГОСТ 2.180-73) [5].

Конструкторскую документацию разрабатывают на стадии рабочего проекта и используют для технологической подготовки производства, изготовления, контроля, приемки, поставки, эксплуатации и ремонта.

Техническую документацию, получаемую в процессе проектирования и используемую на различных стадиях жизненного цикла, разделяют на исходную, проектную, рабочую, информационную.

К исходной документации относят заявку на разработку и освоение продукции, исходные требования, рекомендации по разработке продукции, получаемые в процессе исследований, ТЗ.

Проектную документацию разделяют на конструкторскую и технологическую. Конструкторскую составляют материалы технического предложения, эскизного и технического проектов, а технологическую - материалы предварительного проекта [5].

8

Рабочая документация состоит из конструкторской, технологической, эксплуатационной и ремонтной документации [5].

К информационной документации относят карту технического уровня и качества продукции (ГОСТ 2.116-84), патентный формуляр, информационную карту расчета экономической эффективности и цен новой продукции, каталоги, отчеты о патентных исследованиях и др[5].

Стадия изготовления и испытаний опытного образца - период, в

течение которого изготавливается и испытывается один или несколько образцов изделия [107].

Содержание стадии: изготовление опытного образца изделия с одновременной отладкой и корректировкой конструкторской и технологической частей рабочего проекта, испытания опытного образца (или партии) в лабораторных и полевых условиях на предмет выявления конструктивных недостатков и технологических недоработок, а также с целью уточнения значений параметров изделия и их соответствия ТЗ.

Выход стадии - рабочий проект изделия, скорректированный с учетом выявленных конструктивных и технологических недостатков, полностью адаптированный к условиям конкретного производства.

Стадия серийного выпуска и эксплуатация изделия - период, в

течение которого ведется серийное производство изделия с параллельной его эксплуатацией [107].

Содержание стадии: серийный выпуск изделий и передача их в эксплуатацию, сопровождающиеся выявлением дефектов конструкции изделия, недостатков в обеспечении его надежности и долговечности, технологических просчетов.

Выход стадии - документация на модернизацию изделия и технологии его изготовления.

Заключительная стадия жизненного цикла изделия – снятие с эксплуатации и утилизация.

1.2.Этап эскизного проектирования

Вданной работе разработана САПР эскизного этапа проектирования автогрейдера.

При проектировании типовые проектные процедуры обычно выполняются в традиционной последовательности, называемой типичной последовательностью проектных процедур. Процедуры,

9