12. Совмещенность конструкций машин

12.1. Характеристика конструкций машин

Конструкция рассматривается как комплекс структур и состояний изделия, определяет класс некоторого множества изделий с одинаковыми свойствами. Под свойствами понимается объективная особенность, позволяющая более точно определить изделие при заданной степени детализации; за их пределами изделие теряет свое функциональное назначение.

Конструкция предусматривает взаимное расположение частей и элементов, способ их соединения, взаимодействие, и также материал, из которого должны быть изготовлены отдельные элементы, предусматривает подбор конструктивных характеристик, определяющих основу конструкции.

Конструкция машины должна:

• отвечать своему функциональному назначению при экономичности и удобстве обслуживания, требованиям конкурентоспособности;

• быть конструктивной, т. е. иметь простую кинематическую схему с минимальным количеством и меньшей протяженностью размерных цепей и многозвенностью; многократную обратимость; высокую и длительную надежность; целесообразность и изящество внешних форм;

• быть технологичной, т. е. обеспечивать возможность изготовления деталей наиболее производительными и эко­номичными способами на основе высокой конструктивности машины и функционально-технологического синтеза.

Конструкция предусматривает расчленение машины на нормализованные и унифицированные узлы, что приводит не только к изменению методов освоения новых объектов произ­водства, но и к специализации заводов по отдельным узлам. Это обеспечивает разработку обобщенных конструктивных и технологических решений, направленных на широкое применение методов массового и крупносерийного производства и условиях с единичным и мелкосерийным характером производства, в связи с чем резко повышается производительность труда и снижаются производственные затраты.

Комплекс структур и состояний обусловлен производственным процессом и должен отвечать конкретным возможностям предприятия.

Комплекс конструкции. Под комплексом понимается упорядоченная совокупность, определенная с учетом свойств и особенностей, представляющих основу для выделения данной совокупности среди других, существующих в конструкциях. Свойство комплекса зависит от времени и взаимодействия с другим комплексом.

Из особенностей искусственных комплексов, т. е. изделий вытекают следующие требования конструирования:

• оптимального нагружения;

• оптимального материала;

• оптимальной стабильности технического состояния;

• оптимальных соотношений взаимосвязанных величин параметрических и структурных;

• оптимальной технологичности.

Эти требования объективны и находят свое воплощение в доминирующей конструкции, которой отдают явное предпочтение перед остальными. Ее проектируют с применением модульных концепций технологического обеспечения на основе функционально-технологического синтеза.

Комплекс конструкции в упорядоченном составе порождает комплекс структур и состояний составных элементов.

Структура конструкции. Структура означает совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе, т. е. сохранение основных свойств при различных внешних и внутренних изменениях. В проблеме управления объектом машиностроения понятие структуры конструкции соотносится с понятием структуры технической системы, материала, функциональной погрешности геометрических параметров.

Структура материала. Свойства и состояния материалов, из которых выполнено изделие, является первопричиной потери ими работоспособности, в основе которой лежат физические закономерности. Чем глубже изучены закономерности, описывающие свойства и состояния материалов, тем достовернее можно сохранить показатели работоспособности в заданных пределах. Современная наука изучает закономерности изменения свойств и состояния материала на субмикроскопическом, микроскопическом, макроскопическом уровнях структуры, в структуре поверхностного слоя металла.

Структура материала, из которого изготовлено изделие, относится к внутренней структуре: Фундаментальные науки – физика, химия, кристаллография, материаловедение – используются в качестве научной основы для описания внутренней структуры. В зависимости от методов описания можно получить информацию о выявленной структуре с различной степенью точности, столь необходимую для изготовителей.

Структура функционального допуска на текущий размер цилиндрической детали в поперечном сечении. Изменение текущего размера ρ(φ) дает правильное представление об изменениях отклонений поверхности детали по окружности. В качестве основного математического приема принимается аппроксимация точности разложением функционального допуска профиля в поперечном сечении в тригонометрический ряд Фурье для получения начальных составляющих.