Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Повилейко Р.П. Архитектура машины. Художественное конструирование. Проблемы и практика

.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
8.32 Mб
Скачать

П; П

I

1

2

3

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а

б л и ц а

2

 

 

Пропорциональные связи в природе и технике

 

 

 

 

 

О б ъ е к т

 

Спектр частот возбуждающих

Конкретная форма проявления пропорциональных связей

 

 

(организующих)

колебаний

 

2

 

 

3

 

 

 

 

4

 

 

 

 

Станок в цехе

 

Преобладающий спектр час­ Расчет пропорций

станка

в целом

и

отдельных

 

 

тот возбуждающих

коле­

его узлов и деталей, в результате увеличивает­

 

 

баний в данном цехе

(ме­

ся срок длительного сохранения

точности

и

 

 

ханический,

кузнечно­

работоспособности станка

 

 

 

 

 

прессовый и т. д.)

 

 

 

 

 

 

 

 

Радиоэлектронная

аппара­

Вибрации и ударные пере­

Расчет рациональных пропорций аппаратуры как

тура при эксплуатации

грузки,

характерные

для

элемент теории надежной виброизоляции

 

 

 

данного

вида

эксплуата­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Внутризаводской, а

также

Вибрации

при движении от

Расчет рациональных пропорций

транспорта

в

любой иной вид наземного

неровностей пути

 

связи с характером подвески и виброизоляции

транспорта (экипажи, ав­

 

 

 

 

пассажиров

 

 

 

 

 

 

томобили, поезда и т. д.)

Удары ветра и

подземные

Оптимально подобранные пропорции здания и от­

Здание

 

 

 

толчки

(микросейсмы)

дельных его элементов способствуют длитель­

 

 

 

 

 

 

ной сохранности и устойчивости их, выделе­

 

 

 

 

 

 

нию образцов

(Парфенон и т. д.),

возможно,

 

 

 

 

 

 

объяснимо

присутствие золотого

сечения (кор­

 

 

 

 

 

 

ректировка

пропорций

проводится

сознатель­

 

 

 

 

 

 

но или интуитивно)

 

 

 

 

5Судно

6Солдат

Удары волн, порывы

ветра, Расчет рациональных пропорций

способствует

вибрации, качка

длительной сохранности судна

 

 

Движения в бою

Интуитивная подгонка по весу амуниции и про­

 

порциональное распределение

ее по

телу,

 

а также методы крепления (жесткость

систе­

 

мы в целом обеспечивает необходимую ско­

 

рость движений в бою)

 

 

90

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл. 2

1

2

3

 

 

 

4

 

 

7

Человеческое тело

Шаги и бег

Складываются

определенные

пропорции тела

 

 

 

(опять золотое деление?), изменяется походка

 

 

 

в связи с окостенением или иными изменения­

 

 

 

ми организма

(старость).

Обнаруживается

 

 

 

возможность предсказаний пределов спортив­

 

 

 

ных результатов,

связанных с

движениями

 

 

 

тела и отдельных его частей

 

 

8

Определенные части и орга­

Профессибнальные вибрации

Изменяются пропорции частей тела,

появляются

 

ны человеческого тела

и периодические нагруз­

мозоли и стойкие тканевые изменения

 

 

ки, связанные, в частно­

 

 

 

 

 

 

 

 

сти, с применением руч­

 

 

 

 

 

 

 

 

ного инструмента

Соотношение

масс

и жесткостей

околосердечных

9

Грудная клетка

Биение сердца

 

 

 

тканей и органов,

исключающее

возможность

возникновения резонанса.

10 Слуховой аппарат человека Музыка

11 Органы чувств

Поле раздражителей

12 Животные, насекомые, пти­ Частота движений

цы, рыбы, пресмыкаю­ организма щиеся

13

Растения

Порывы ветра

Попытки Г. Гельмгольца объяснить физиологиче­ ские законы гармонии и построить, исходя из этого, теорию консонанса и диссонанса (ре­ зонансные явления)

Идеи А. Ф. Иоффе далеко идущей аналогии физической природы зрения, слуха, запаха и вкуса, создающих безграничное многообразие ощущений путем сочетаний колебаний. С этой точки зрения объясняется довольно легко ряд особенностей механизма зрения и др.

частей Складываются определенные пропорции живых существ и характер симметрии (плоскостная, осевая, точечная) в зависимости от преобла­ дающей направленности сил внешней среды к направленности движения

Складываются определенные пропорции растений, объяснимы причины осевой симметрии боль­

шинства растений

Общая теория пропорций

Возможность развития, материального пре­ образования является отличительной чертой любого живого существа в развивающемся ми­ ре. В неживой природе возможность прогресса, или существования, обеспечивается воздейст­ вием внешних сил. Для человека прогресс в физическом развитии организма обеспечивает­ ся воздействием внешних сил, а также воздей­ ствием сил, которые возникают во время соб­ ственного движения. Для предметов, создан­ ных руками и разумом человека (а также для иных живых существ), прогресс будет обеспе­ чиваться воздействием внешних сил, а также инстинктивным, на первых порах, а затем дея­ тельным, активным отбором человека (или иных живых существ). Защита нормальной работоспособности и функционирования орга­ низма при воздействии спектра динамических нагрузок, значительно различающихся по ве­ личине и направлению (а также случайных по времени), выражается в стремлении надежно самоизолироваться; спектр частот возбуждаю­ щих колебаний может выражаться полосой вибрации, серией ударов, единичными ударами или суммой всех этих воздействий. Под влия-

нием спектра частот возбуждающих колебаний каждое тело стремится разрушить или органи­ зовать свою форму так, чтобы сохранить воз­ можность нормального функционирования. Самоорганизация формы происходит двумя путями:

сужением спектра частот собственных колебаний;

сдвигом спектра частот собственных ко­ лебаний по отношению к спектру частот воз­ буждающих колебаний.

Спектры частот возбуждающих и собствен­ ных колебаний связаны чрезвычайно гибко. Сдвиг одного из них обязательно вызывает сдвиг другого. Требования необходимости оди­ наково эффективной защиты тела или организ­ ма в изменившихся условиях, а также доста­ точной устойчивости этой защиты накладывают ограничения на соотношения величин спектров.

Для нормально функционирующего замкну­ того объема материи (предмет, тело, орга­ низм) величина отношения частоты возбуж­ дающих колебаний к частоте собственных колебаний есть величина постоянная в данных условиях, а при изменении условий эта вели­ чина должна по возможности сохранять свое значение в определенных пределах. При виб-

роизоляцки это соотношение принимается рав­ ным в инженерных расчетах 2,5—5,0.

Важную роль в формировании пропорций

92

тела играет количество энергии, сообщенной телу в единицу времени спектром частот воз­ буждающих (организующих) колебаний. Ско­ рость изменения в соотношениях массы, жесткости, частот организующих колебаний определяется следующей закономерностью:

изменение пропорций нормально функциони­ рующего замкнутого объема материи (пред­ мет, тело, организм) пропорционально величи­ не поглощенной телом энергии.

Сформулированные закономерности самоор­ ганизации объясняют происхождение и, более того, необходимость присутствия симметрии в живой и неживой природе. При всех иных ус­ ловиях тело, обладающее весовой и геометри­ ческой симметрией, имеет суженный спектр частот собственных колебаний, что соответству­ ет большей, устойчивости, жизнестойкости те­ ла и организма. Характер симметрии (осевая, плоскостная, точечная и др.) будет зависеть от направления действия той части спектра частот возбуждающих колебаний, которая об­ ладает большей энергией. Так как действия этих участков спектра частот возбуждающих колебаний могут варьировать во времени и направлении, то каждому из этих вариантов

Рис. 46. Примеры пропорциональных конструкций

станков:

а) токарного. б) фрезерного, в) зубофрезерного, г) координатнорасточного, д) хонинговального, е) шлифовального.

может соответствовать в природе свой поря­ док симметрии. Симметрия является основ­ ным, первичным признаком организованной материи. В дальнейшем, по мере усложнения организации материи (химическая, биологиче­ ская и т. д.), появляется тенденция, с одной стороны, к снижению симметрии (нарушение первичных элементов симметрии), с другой стороны, к усложнению симметрии (накопле­ ние в различных комбинациях новых элемен­ тов симметрии).

Легко заметить, что рассмотренные пробле­ мы по меньшей мере близки, а по большей ме­ ре могут даже привести частично не только к объяснению причин закономерности проявле­ ния симметрии в окружающем мире, или иначе говоря, природы симметрии, но и к возможно­ му решению проблем количественных основ гармонии цветов, гармонии в музыке, гармонии в пропорциях человеческого тела и, следова­ тельно, вообще законов гармонии. Рассмотрен­ ных примеров достаточно для того, чтобы по­ верить в возможность количественных сужде­ ний об объективных источниках прекрасного. Ну, а если эти объективные источники прекрас­ ного могут быть хотя бы частично описаны математически и оценены количественно, то, значит, и законы гармонии и прекрасного в ок­ ружающем мире, законы эстетики могут иметь твердую количественную основу.

Л И Т Е Р А Т У Р А

Б о г д а н о в и ч Л.

Б.,

Б у р ь я н В.

А., Р а у т-

м а н Ф. И.

Художественное

конструирование в ма­

шиностроении. Киев, «Техника»,

1970.

 

 

Б р у н о в

Н.

Пропорции

античной и

средневековой

архитектуры. М., Изд. Всес. Акад. арх., 1936.

 

В о р о б ь е в

Н.

Н.

Числа Фибоначчи.

М., «Наука»

1972.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г е л ь м г о л ь ц

Г.

Учение

о

слуховых

ощущениях

как физиологическая основа для теории музыки. СПб

1895.

Г и к а М. Эстетика пропорций в природе и искусстве.

М , Изд. Всес. Акад. арх., 1936.

 

Г р и м м

Г. Д. Пропорциональность в

архитектуре.

М,—Л., ОНТИ, 1935.

 

 

Д а в ы д о в с к и й А. С.

Эстетика и технологичность

конструкций

станков.— В сб.

«Совещание

по разработ­

ке современных форм металлорежущих станков». Те­ зисы докладов. М , ЭНИМС, 1964.

Д о б р о в о л ь с к и й

Е.

А., Э р л и х

Л. Б. Основ­

ные принципы конструирования

современных

машин.

М.— Киев, Машгиз, 1956.

 

изоляции вибрации и

И л ь и н с к и й

В.

С.

Вопросы

ударов. М., «Советское радио», 1960.

стандарты.

М.,

К а з а р и н о в а

В.

И.

Красота и

«Знание», 1968.

И.

И.

Как создают

машины.

М.,

К а п у с т и н

«Московский рабочий»,

изд. 1-е,

1960,

изд.

2-е, 1967.

К о р б ю з ь е

Ш.

Архитектура

XX века

М., «Про­

гресс», 1970.

 

 

В. А. Звуковые и ультразвуко­

К р а с и л ь н и к о в

вые волны. М., Физматгиз, 1960.

 

 

 

 

К р и н с к и й

В.

Ф.

Модульные пропорции. Диссер­

тация на соискание ученой степени доктора архитек­ туры, М., 1955.

94

 

К р ю к о в

Ю.(

М е л ь н и к о в А. Пропорционирова-

ние станков — «Техническая

эстетика»,

1966, № 7.

М.,

 

Л а у э р

Д. Ф. Загадки

египетских

пирамид.

«Наука», 1966.

 

 

 

 

,

М е л ь н и к о в

А. О золотом сечении.— «Техническая

эстетика»,

1968, № 8.

 

 

 

 

М е с с е л ь

Э.

Пропорции в античности и в сред­

ние века. М., Изд. Всес. Акад. арх., 1936.

 

ях

П о в и л е й к о

Р. П. Об анатомических требовани­

человека

к современной

технике.

Новосибирск

1964.

 

 

 

 

 

Р

 

П о в и л е й к о

Р. П. Мистическое

1,618...— «Зна­

ние— сила», 1963, № 8.

 

 

 

 

П о в и л е й к о

Р. П. Исследование

некоторых

воп­

росов конструирования машин и автоматов. Диссерта­

ция на соискание

ученой степени кандидата

техниче­

ских наук. Новосибирск, 1967.

 

 

П о в и л е й к о

Р. П. Пропорции в

технике.— «На­

учная мысль» (Вестник АПН), 1968,

вып. 11

(англ.,

нем., фр., исп. языки, вошла в сборник работ, вышед­

ших в Токио^в 1969

г. на японском языке).

 

П о в и л е й к о Р. П., П о н о м а р е н к о А. И.

Красота и стандарты

(предпочтительные пропорции).—

В кн.. «Первая Западно-Сибирская

конференция по

технической эстетике». (Сокращенная

стенограмма)

Новосибирск, 1964.

 

 

 

 

 

П о в и л е й к о

Р.

П.,

Ш е х в и ц Э. И. Пропорции

в технике. Новосибирск, 1965.

 

 

П о в и л е й к о

Р.

П.,

III е х в и ц

Э. И.

Опеделе-

ние габаритных пропорций станков в

связи с их виб­

роустойчивостью.— В

кн:

«Приборы

точной

механи­

ки и технология приборостроения». М.,

ВЗМИ,

1971.

П о к р о в с к и й Г. И. Архитектура и

законы

зре­

ния. К теории архитектурных пропорций и форм. М, Изд. Всес. Акад. арх., 1936.

С е м и о т и к а

и

и с к у с с т в о м е т р и я . М., «Мир»,

1972.

 

 

Т и м е р д и н г

Г.

Е. Золотое сечение. (Пер.

В. Г. Резвой, ред.

Г. М. Фихтенгольца). Пг., 1924.

Ти ц А. А. Архитектура, стандарт, красота. Киев. «Будивельник», 1972.

Ти м о ш е н к о С. П. Колебания в инженерном де­ ле. М., Физматгиз, 1959.

Це й з и н г А. Золотое сечение как основной мор­

фологический закон

в природе и искусстве. М., 1876.

Ч е р н ы ш е в А.

Н. Художественное конструирова­

ние полиграфического оборудования. М., «Книга», 1972. Ш е в е л е в И. Ш. Геометрическая гармония. Опыт исследования пропорциональности в архитектуре. Кост­

ромское книжное издательство. Кострома, 1963.

Ш е х в и ц Э. И., П о в и л е й к о Р. П. К вопросу о рациональных архитектурных пропорциях металлоре­

жущих станков.— В кн.:

«Вопросы

механической обра­

ботки

металлов».

ВЗМИ

(сборник

научных

трудов).

Вып. 5. М., «Высшая школа», 1963.

 

 

Ш м е л е в

А.

И. Вертикальные многошпиндельные

токарные полуавтоматы. М„ Машгиз, 1961.

 

Э р л и х Л. Б. Архитектура

станков.— «Вестник ме­

таллопромышленности», 1939, № I.

 

 

Borissavlievitch М. The Golden Number and the Scien­

tific

aesthetics

of

Architecture.

Allec Tiranti,

London

МЕТОДЫ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Дизайн и изобретательство

Проектирование любой технической систе­ мы начинается с поиска основной конструк­ тивной идеи. Для ручного инструмента, не­ сложных конструкций, малых машин, осно­ ванных на общеизвестных физических эф­ фектах, этот поиск может достаточно эффективно осуществляться как конструкто- ром-изобретателем, так и художником-кон- структором, дизайнером. С ростом сложности машин для дизайнера, не имеющего глубоких специальных знаний в узкой области, такая возможность уменьшается, поиск становится коллективным. С поиска основной техничес­ кой идеи, технического решения начинается как художественное конструирование (ди­ зайн), так и просто конструирование про­ мышленного изделия. В этом одинаково убеждены как изобретатели, так и дизайнеры.

Обманчивая простота всех гениальных изобретений питает неистребимую мечту изобрести что-нибудь «из головы». Просты законы Ньютона, и, казалось бы, нужно напрячь совсем немного воображения, чтобы создать нечто подобно-важное, но именно Ньютон любил повторять, что он увидел даль-

96

ше и больше других, потому что стоял на

новным принципам: 1) неологии, 2)

адапта­

плечах гигантов науки прошлого. Более чем

ции,

3)

мультипликации,

4)

дифференциа­

прав

гений

изобретательства Т. А. Эдисон,

ции, 6) инверсии,

7) импульсации,

8)

дина­

любивший повторять, что талантливость

со­

мизации, 9) аналогии, 10) идеализации.

 

Это

ставляется всего лишь из 1% вдохновения, из

дало

возможность

построить

особую

деся­

99%

тяжелого труда.

 

 

утверждается,

тичную систему классификации

конструктор­

В

теории

изобретательства

ско-изобретательских

задач в

виде

набора

что изобретатели не менее чем в 70% случа­

матричных таблиц, в строках которых запи­

ев ищут решение, перебирая без определен­

саны

меняющиеся

характеристики

объекта

ной системы различные варианты, и по мень­

Пк, а в столбцах — основные приемы их изме­

шей мере 2/3 изобретательских задач ре­

нения Пр.

Эти таблицы были названы десятич­

шаются одними

и теми же приемами, кото­

ными матрицами поиска (ДМП). Каждой из

рые могут быть названы типовыми приемами

100

(10x10) ячеек ДМП был присвоен двой­

разрешения технических проблем.

 

 

 

ной индекс, первая цифра которого характе­

Из литературы по методике конструирова­

ризовала

группу

показателей ' Пк, а

 

вто­

ния

и изобретательства

были

выбраны

все

рая— группу

приемов

Пр. Например:

1.2 —

возможные

приемы

разрешения

технических

адаптация геометрических показателей, 10,9 —

задач, а также

те показатели, которые под­

аналогия

художественно-конструкторских

по­

вергались изменениям при использовании при­

казателей и т. д.

 

 

 

 

 

 

 

емов: всего

428

авторских приемов и

129

по­

ДМП на базе десятичной разбивки показа­

казателей.

Из них в результате сопостави­

ла себя обозримой

в

восприятии,

легкой в

тельного анализа были выделены 223 ориги­

запоминании и исчерпывающе удобной в

нальных недублированных приема и 95 пока­

пользовании. Контрольная проверка ДМП на

зателей.

Объективно

сформировать

и

500

оригинальных

изобретениях из

области

ранжировать группы из них помогла теория

машиностроения показала,

что

ни

одно

из

графов с помощью ЭВМ. Было сформировано

них не вышло

за рамки

выделенных

групп

10 групп

основных

показателей,

включая

приемов и показателей. Кроме того, анализ

художественно-конструкторские удобства об­

230 художественно-конструкторских разрабо­

служивания и безопасности. Весь массив

ток станков, технологического оборудования,

приемов удалось

в результате

свести

к 10

ос­

приборов, инструмента

показал,

что все прие-

7 Р, Повилейко

97

мы

и методы синтеза,

относимые к дизайну

целом,

и

как множество систем,

связанных

и художественному конструированию, явля­

различными отношениями. Система может быть

ются частными случаями ДМП. Причем бо­

сужена до отдельной

детали

конструкции

и

лее 2/3 задач решилось простейшими метода­

расширена так, что любой компонент среды,

ми: неологией, адаптацией, интеграцией.

ранее внешней по отношению к системе,

ста­

Каких-то особых приемов, выходящих за рам­

новится ее элементом. Поэтому одна и та же

ки ДМП, в практике художественного конст­

конструкция как источник множества систем

руирования обнаружено не было.

может

иллюстрировать

одновременно

самые

Следует отметить, что показатели и измене­

различные

приемы, методы, принципы

раз­

ния этих

показателей

реальны,

объективны,

решения технических противоречий. Решение

а приемы, ведущие к изменению, улучшению

задачи должно строиться на последователь­

этих показателей, субъективны и по сути сво

ном переборе ряда расширяющихся, сужаю­

ей отражают работу человеческого мозга.

щихся и

сдвигающихся

родственных

систем.

Формы этого отражения могут быть различ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ны — одинаковое решение может быть вызва­

Классификация

 

 

 

 

 

 

но к жизни и объяснено различными приема­

 

 

 

 

 

 

ми, в зависимости от того, какая часть или

 

 

 

 

 

 

сторона конструкции стала для проектиров­

показателей

 

 

 

 

 

 

 

щика нитью ариадны, ведущей

к решению

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

технической

проблемы.

Об

этом

свидетельст­

Ниже дается классификация показателей,

вуют факты одновременного создания одного

и

того

же

изобретения

исследователями,

которые

учитываются

при конструировании

идущими разными путями.

 

 

любой машины или системы машин.

ним

от­

При построении ДМГ1 используется поня­

1. Геометрические

показатели.

К

тие

системы.

Под термином система понима­

носятся:

длина, ширина, высота,

площади,

ют машины в целом, а также приборы, аппа­

занимаемые конструкцией в плане, и площа­

раты, механизмы, приспособления и т. д., их

ди сечений, объем, форма.

 

 

 

 

 

 

отдельные части и детали. Одна и та же кон­

2. Физико-механические показатели. К ним

струкция в зависимости

от

целей

производст­

относятся:

вес конструкции и отдельных ее

ва

может рассматриваться

и как

система в

элементов,

материалоемкость,

прочность

и

98

иные

качества

используемых

материалов

9.

Удобство

обслуживания

и безопасность.

(в том числе новых материалов), коррозо-

Сюда

включены

все

показатели,

связанные

устойчивость и т. д.

показатели.

К

 

ним

от­

с охраной

труда

и

техникой

безопасности,

3.

Энергетические

 

эргономикой и инженерной психологией,

носятся:

вид

 

и мощность энергии,

 

характе­

удобствами

изготовления,

работы,

контроля

ристики привода, к. п. д. и т. д.

 

 

пока­

и ремонта, требованиями комфортабельных

4.

Конструкционно-технологические

условий труда (шум, вибрации, влажность,

затели. К ним относятся: технологичность из­

температура,

запыленность, освещенность и

готовления машины, ее транспортабельность,

др.)

и высокой

культуры

производства;

в дан­

жесткость,

сложность или

простота

конст­

ную группу вводятся все факторы, связанные

рукции и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с участием человека в обслуживании машины

5. Надежность и долговечность. К ним от­

(все вредные факторы, связанные с воздейст­

носятся факторы чисто технического характе­

вием

на машину,

выносятся в другие группы).

р а — техническая

надежность

и

долговеч­

10.

Художественно-конструкторские

пока­

ность, а также соотнесенные к

конструкции

затели.

К

ним

относятся все показатели, ко­

такие факторы, как защищенность

от вред­

торые, с одной стороны, придают формам ма­

ных воздействий среды;

все

факторы,

свя­

шины высокие художественно-конструктор­

занные с участием

человека в работе,

вынесе­

ские

достоинства

(тектоничность, масштаб­

ны в другую группу показателей.

 

К

ним

ность, цельность, гармоничность, пропорцио­

6. Эксплуатационные

показатели.

 

нальность

и др.),

а

с другой стороны — по­

относятся:

производительность,

точность и

зволяют рассматривать машину как промыш­

качество

работы

машины,

стабильность

ее

ленный

образец.

 

 

 

 

 

 

параметров, степень готовности к работе

(бы­

Неология

 

 

 

 

 

 

строта приведения в рабочее состояние, или

 

 

 

 

 

 

иначе говоря,

быстрота

«разгона»)

и т. д.

 

 

 

 

 

 

7.

Экономические

показатели.

К

 

ним

от­

Принцип неологии (от латинского «знание

носятся:

себестоимость

машины

и отдельных

нового» , «новизна») заключается в использо­

ее элементов,

трудозатраты

на

производство

вании проектировщиком процессов,

конструк­

и эксплуатацию, расходы, потери и т. д.

 

ций, форм, материалов, их свойств и пр., новых

8.

Степень

стандартизации и

унификации.

для данной отрасли техники или новых вообще

7 *

99

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ