3 Структура, зміст та методика виконання курсового проекту

Пояснювальна записка починається з титульного аркуша.

Основні розділи записки пояснення курсового проекту:

1. Вступ.

2. Аналіз технічного завдання.

3. Огляд аналогічних конструкцій та вибір напряму проектування.

4. Розрахунок заданого елемента.

5. Опис конструкції.

6. Паспорт елемента.

7. Висновки.

8. Список використаних джерел.

Додатки.

Нижче наведено рекомендації щодо змісту відповідних розділів пояснювальної записки.

Розділ «Вступ». У цьому розділі необхідно визначити мету курсового проекту, подати стислу характеристику сучасного стану проблеми обраної тематики, визначити її актуальність і перспективи розвитку, підкреслити реальність розробки, вказати, в якій конкретно галузі науки і техніки буде використано матеріали курсового проекту.

Розділ «Аналіз технічного завдання». Необхідно проаналізувати задані у ТЗ керівником курсового проекту параметри і умови, в яких має використовуватися ЕРЕ, а також кліматичні та механічні умови використання майбутнього елемента.

Аналіз ТЗ виконується відповідно до ГОСТ 15.001-95. Технічні вимоги, наведені у технічному завданні на проектування ЕРЕ, є вихідними даними для конструювання. Доцільним є попередній аналіз ТЗ, тому що можуть виникнути питання, які у завданні не ставляться. Правильні відповіді на них можна отримати лише у тому випадку, коли студент знайомий із принципом роботи запропонованого для проектування ЕРЕ. На практиці ТЗ виконується легше, коли воно пропрацьовано.

Перед аналізом ТЗ необхідно вивчити лекційний матеріал і ознайомитися з літературою, що рекомендується із запропонованої теми, звернувши особливу увагу на уточнення алгоритму розрахунку виробу.

Аналіз ТЗ рекомендується проводити у такій послідовності:

1) визначити мету проектування, а також функціональне призначення запропонованого для розробки ЕРЕ;

2) розподілити за групами вихідні дані – електричні, конструкторські, економічні, експлуатаційні, технологічні та ін.;

3) проаналізувати кожну групу параметрів з точки зору можливості їх досягнення у майбутній конструкції;

4) визначити вплив одного параметра на інший;

5) уточнити особливості експлуатації проектованого ЕРЕ;

6) виявити вимоги, які мають бути виконані за будь-яких обставин;

7) проаналізувати можливі «компромісні» рішення;

8) встановити необхідні дані для проектування ЕРЕ, не вказані в завданні.

За формулювання додаткових вимог до конструкції, слід перерахувати дані, які визначають її розробку, забезпечують досягнення поставленої мети. Важливо мати на увазі, що ці вимоги мають бути не зведенням правил, а певною пам'яткою, яка допомагає конструктору виконати ТЗ. Дану частину роботи студент виконає легше, якщо чітко уявлятиме всі наступні етапи проектування.

Додаткові технічні вимоги до ЕРЕ виявляються за самостійного вивчення студентом, наприклад, впливу на виріб, що розробляється, навколишнього середовища (механічні, кліматичні дії; дії оператора під час експлуатації пристрою). Для формулювання додаткових технічних вимог студентові необхідно знати:

1) вид розробки (нова або подальше вдосконалення); календарний графік роботи;

2) призначення, мету розробки, принцип роботи, діапазони зміни заданих параметрів ЕРЕ;

3) робочі умови (тип апаратури, для якої розробляється ЕРЕ, механічні та кліматичні дії, тривалість роботи, частота включень та ін.);

4) зовнішній вигляд (форма за зовнішнім контуром, габаритні і приєднувальні розміри, маса);

5) джерело живлення та споживання напруги;

6) виробничі вимоги (одиничне виробництво, мала серія, велика серія), способи підвищення ефективності виробництва;

7) аналогічні конструкції ЕРЕ.

Додаткові вимоги до конструкції потрібно формулювати коротко, використовуючи технічні і фізичні поняття, математичні залежності.

Також у цьому розділі необхідно проаналізувати вимоги до показників призначення ЕА (якщо галузь застосування не відзначено у ТЗ) та вимоги ЕРЕ зі стійкості до кліматичних і механічних дій. Вимоги до показників призначення встановлюють основні технічні характеристики ЕА, які визначають її цільову направленість: радіотехнічні характеристики функціонального призначення (параметри сигналів, вихідні параметри, індикація, тощо); експлуатаційні показники технічної ефективності, які визначають основні конструкторські рішення (потужність випромінювання, діапазон частот, швидкодія тощо); класифікаційна характеристика об’єкта встановлення, яка визначається згідно з класами, групами та підгрупами використання [1, п. 1.3, с. 11–25].

У розділі «Аналіз аналогічних конструкцій і вибір напряму проектування» необхідно проаналізувати не менше трьох конструкцій аналогічного призначення.

Перш ніж розпочати розробку конструкції ЕРЕ, студенту необхідно проаналізувати аналогічні вироби, які випускаються промисловістю. З цією метою рекомендується заздалегідь отримати консультацію керівника, вивчити реальні зразки аналогічних ЕРЕ, наявні у лабораторіях кафедри; ознайомитися з літературою з теми, яка дозволяє простежити хід розвитку того або іншого технічного рішення.

Більшість технічних пристроїв можна класифікувати за основними ознаками. Крім основних існує велика кількість відмінних ознак, які характерні для меншої групи виробів або не для групи, а лише для одного чи небагатьох виробів з неї. Наприклад, ЕРЕ змінної ємності можна реалізувати шляхом переміщення одних обкладинок відносно інших за рахунок обертального або поступального їхнього руху, а також шляхом змінення відносної діелектричної проникності діелектрика, розташованого у регульованому електричному полі.

Таким чином, знаючи основні ознаки створюваних ЕРЕ і враховуючи відмінні, можна знайти декілька шляхів для вирішення поставленої задачі. Ознайомлення з відомими конструкціями аналогічного призначення полегшує формулювання основних ознак. Для аналізу обирають дві-три відомі конструкції, аналогічні заданій. З метою з'ясування ступеня відповідності аналогів ТЗ рекомендується заздалегідь уточнити функціональне призначення аналізованих ЕРЕ, їхні електричні і конструкторські параметри, відповідність аналізованих конструкцій заданим умовам експлуатації та річній програмі випуску. Вивчивши конструкторські рішення та електричні параметри вибраних аналогів, необхідно визначити їхній взаємозв'язок із зовнішнім середовищем. З метою аналізу інформації, потрібної для наступної роботи, її рекомендується заносити у зошит. Бажано навести повний перелік недоліків і переваг, що, на думку студента, який аналізує, має відомий пристрій. Зібраний матеріал корисний для формулювання додаткових технічних вимог, які в сукупності із заданими є технічним описом майбутнього ЕРЕ.

Технічний опис може складатися із чотирьох пунктів. У першому уточнюються обмеження геометричного та конструкторського характеру, наприклад, вказуються габаритні і приєднувальні розміри. У другому пункті подаються кількісні значення параметрів пристрою. У третьому зазначаються функціональні залежності параметрів, наприклад закон зміни ємності – логарифмічний. У четвертому наводяться відомості, що не увійшли до перерахованих пунктів; наприклад, конструкція ЕРЕ має бути технологічною. Завдяки інформації, отриманій у першому пункті, студент може відразу розпочати креслення пристрою або його зовнішнього контуру, переходячи потім до компонування.

Відомості, що наведено у другому і третьому пунктах, є результатом кількісного відображення взаємозв'язків пристроїв із зовнішнім середовищем. Проте, їх не можна використовувати на початковій стадії розробки пристрою, оскільки їхня конструкторська реалізація вимагає вибору напряму проектування. Дані, що наведено у четвертому пункті, свідчать про незакінченість процесу формалізації додаткової інформації, необхідної для розробки пристрою.

Аналіз аналогічних конструкцій рекомендується ілюструвати фрагментами ескізних креслень успішних конструкторських рішень.

Попередні етапи є обробкою існуючої за темою проекту інформації. Вибір напряму – це ніби перше корегування складених вимог, їхнє доповнення. Можна стверджувати, що сформульований перелік технічних вимог майже завжди відображає рівень уявлень студента про обраний напрям конструювання. Тому на цьому етапі студентові рекомендується:

1) обрати загальний принцип роботи ЕРЕ;

2) уточнити, чи можна що-небудь запозичити з відомих пристроїв;

3) знаючи недоліки аналогічного ЕРЕ, не задумуючись над способом практичної реалізації, перерахувати можливі варіанти його поліпшення;

4) спробувати перекомпонувати ЕРЕ, змінити конфігурацію деталей, замінити наявні деталі іншими і проаналізувати отриманий результат;

5) проаналізувати ідеї з реалізації вимог ТЗ, які виникали.

З метою уточнення можливості реалізації прийнятої ідеї студент має звернути увагу на обсяг річного випуску проектованого ЕРЕ, характер і специфіку виробничої бази, можливу номенклатуру матеріалів, заміну металевих деталей пластмасовими, а також замислитися над технологією виготовлення майбутнього пристрою (зробити вибір між зварюванням, литтям, штампуванням, фрезеруванням та ін.). Ухвалені рішення мають забезпечити можливість застосування гнучкого автоматизованого виробництва і дотримання необхідних економічних показників майбутньої конструкції.

Проводячи вказану роботу, студент, як правило, помітить не один, а декілька шляхів вирішення поставленої задачі. Причому, кількість варіантів буде більшою, якщо буде глибше вивчено матеріал із теми. Основна трудність вибору кращого варіанта полягає у тому, що він здійснюється як за результатами аналітичних розрахунків, так і логічним шляхом, тобто використовуються всі можливі якісні критерії оцінки схвалюваного рішення, які полягають у:

1. відповідності вибраного принципу роботи функціональному призначенню ЕРЕ;

2. розробці конструкції за відомими принципами, покладеними в основу функціонування пристрою;

3. відповідності відмінних ознак, передбачуваного варіанта конструкції цілям розробки і технологічним вимогам;

4. виборі напряму проектування з урахуванням наявних засобів;

5. мінімальній кількості питань, що виникають під час проектування пристрою.

Розділ «Електричний і конструкторський розрахунок» містить власне розрахунок ЕРЕ згідно з формулами і зауваженнями допоміжних джерел.

Курсовий проект обов'язково містить розрахункову частину, за допомогою якої визначаються основні параметри, розміри деталей та конструкції пристрою у цілому, виконується аналітичне обґрунтування раніше прийнятих конструкторських рішень і тих, що приймаються згодом (кількісно оцінюється можлива зміна параметрів проектованого ЕРЕ за тривалої роботи, аналізуються точність і стабільність параметрів, прогнозується якість). Слід мати на увазі, що розрахунок має супроводжуватися складанням і уточненням ескізних креслень деталей, збірних одиниць і всього виробу. Не можна відкладати виконання ескізних креслень до закінчення всіх розрахунків. Це може призвести до того, що після їхньої розробки більшість розрахунків потрібно буде робити знову, тому що лише на кресленнях можна уточнити остаточні розміри і форму деталей, провести їх погодження і так далі.

Перед виконанням розрахунків, як правило, формулюють задачу, обирають і обґрунтовують метод її розв’язання, наводять необхідні вихідні дані.

Розрахунок виконується на підставі формул, наведених у технічній літературі. Він, як правило, не враховує вплив усіх факторів навколишнього середовища. Це можна пояснити тим, що за наявності великої кількості змінних (якщо вони взаємозалежні) математичні формули стають настільки складними, що ними не завжди можна користуватися. За основу розрахунку береться відповідна дійсності математична модель процесу, що повніше характеризує роботу ЕРЕ. Але моделі у певній мірі є абстрагованими від дійсності. Отже, перед застосуванням вибраної формули необхідно переконатися у тому, що вона справедлива для умов, зазначених у ТЗ. У даному випадку, як показує досвід, точність розрахункових виразів перевищує точність виготовлення конструкцій. Не завжди потрібно виконувати розрахунки до четвертої та подальших значущих цифр, навіть якщо використовується обчислювальна техніка; наприклад, розрахунок діаметра екрана котушки індуктивності з точністю до тисячної долі міліметра, який через технологічні обмеження або з інших причин реалізується з точністю не більше десятої долі міліметра. Таким чином, рішення про те, з якою точністю вести розрахунки, рекомендується приймати згідно з урахуванням особливостей конструкції, що розробляється, властивостей використовуваних матеріалів і досяжної точності обраного технологічного процесу.

Під час розрахунку необхідно використовувати всі можливі засоби для його прискорення і полегшення і, перш за все, обчислювальну техніку. Найбільш прийнятною з навчальної точки зору є робота з ПК. Хід розрахунку має бути наведено детально, щоб керівник проекту міг його перевірити.

Завершальною частиною розрахунку є перевірка результатів.

Для запобігання помилкам розрахунки рекомендується виконувати в окремому зошиті. При цьому рекомендується основні розрахунки фіксувати на правому аркуші зошита, а допоміжні – на лівому. Записи необхідно виконувати охайно, наочно розташовуючи всі проміжні підрахунки. Слід пам'ятати, що розрахунки, зроблені поспішно та недбало оформлені, у більшості випадків мають грубі помилки.

Далі виконують компонування. Під компонуванням розуміють процес розміщення в обмеженому просторі деталей, що входять у конструкцію розроблюваного пристрою. Оскільки у даному випадку відсутні реально існуючі деталі та їх моделі, то компонування здійснюють шляхом виконання ескізних креслень, які фактично описують ухвалювані конструкторські рішення. Перевагою ескізування є швидкість креслення. Успішні варіанти ескізів потребують перевірки за допомогою масштабного викреслювання. Звідси не витікає, що креслення, зроблене у масштабі на даному етапі, має бути докладним. Необхідно виконати масштабне ескізне креслення. Приклад виконання ескізного креслення наведено у додатку Е. Студент зобов'язаний оволодіти і ескізуванням, і масштабним кресленням. Від ескізів він повинен уміти легко перейти до викреслювання фрагментів елементарних масштабних креслень, що супроводжуються аналітичним розрахунком, а від них, якщо це необхідно, до нових ескізних варіантів.

На початку ескізного креслення студент має загальне уявлення про передбачувану конструкцію та її основні складові. На цьому етапі з'являється прагнення розбити майбутню конструкцію на частини хоча б за функціональними ознаками. Найелементарнішим у даному випадку є розбиття конструкції на кожух (деталі конструкції, які виконують захисні та екрануючі функції), несучі елементи (каркас, корпус, основа і т.п.) і елементи, що забезпечують функціональне призначення ЕРЕ. Крім того, для дотримання технологічності складання конструкцію поділяють не на окремі деталі, а на групи з'єднаних між собою деталей, дрібні складальні одиниці (надалі – складальні одиниці), тому що без цього здійснити складання взагалі не можливо, а також, наприклад, для використання надалі автоматизованого виробництва. Таким чином, під час розбиття конструкцій ЕРЕ рекомендується:

1) використовувати прості, з мінімальною кількістю з'єднань складальні одиниці, які являють собою для виробничої ділянки закінчені вироби;

2) з'єднувати складальні одиниці між собою у послідовності, за якої попередня операція не заважає виконанню подальших.

Якщо розбиття конструкції проведено правильно, то можна починати її ескізне опрацювання з окремого розгляду кожної складальної одиниці. При цьому студент може міркувати таким чином: «Ця складальна одиниця поширена, апробована і надійна, бажано пристосувати її повністю, нічого не змінюючи. Виготовлення ЕРЕ здешевіє. Проте потрібно уточнити, як виникала дана складальна одиниця; які функції вона виконує в існуючих конструкціях і які буде виконувати у пристрої, що розробляється; як вплине на конструкцію ЕРЕ вступ цієї складальної одиниці».

Необхідно зазначити, що під час ескізного опрацювання окрім дотримання вимог ТЗ паралельно вирішується дві задачі. Перша полягає у забезпеченні виготовлення проектованого ЕРЕ з використанням автоматизованого процесу. При цьому рекомендується:

1) мінімальна кількість деталей з конфігурацією, відповідною обраному автоматизованому виробництву (АВ);

2) відповідність оброблювальних і вимірювальних інструментів АВ;

3) використання таких рішень, які реалізуються для розмірів, що мають великі граничні відхилення від номінальних значень, а з метою усунення малих граничних відхилень – застосування (якщо це можливо) в процесі складання пружних (або таких, що деформуються) деталей;

4) відсутність підсумовування граничних відхилень номінальних розмірів.

Вирішення другої задачі має бути спрямовано на досягнення економічно доцільної конструкції, наприклад, можна уникати різьбових з'єднань, усувати з конструкції все те, що є зайвим, суворо дотримуватись вимог ТЗ (вихідні параметри мають точно відповідати заданим значенням). Вільні обсяги до конструкції часто свідчать про нераціональне компонування, що не дозволяє зменшити її габарити.

Даний етап полягає у створенні складального креслення (СК) ЕРЕ. Особливість його полягає у тому, що приступивши до викреслювання СК, студент тим самим частково відмовляється від подальших пошуків оптимального варіанта. Однак методика роботи має залишати йому деяку свободу варіювання схвалюваними рішеннями.

Доцільно керуватися такими рекомендаціями:

1. здійснювати детальне опрацювання пристрою від серединного обсягу конструкції до периферії, щоб уникнути малого коефіцієнта заповнення обсягу ЕРЕ;

2. насамперед викреслювати деталі або їх групи, однозначно визначені формою та місцеположенням;

3. викреслювати деталі, послідовно переходячи від лінії, обраної за основну, до сусідньої;

4. не відкладати на останній момент пропрацювання деталей із невизначеними розмірами, щоб мати можливість своєчасно компенсувати їх збільшення за рахунок ущільнення та зменшення сусідніх розмірів.

5. не вирішувати ті питання, які можуть бути опрацьовані на наступній стадії – виконання робочих креслень деталей;

6. доти, доки форма деталей, з’єднаних кріпильними елементами, не визначена, останні представляти на кресленні у вигляді осьової лінії;

7. зображення елементів кріплення виконувати після з’ясування розміру простору, який вони займають, і зазорів між сусідніми деталями;

8. кріпильні елементи після їх уніфікації креслять із дотриманням відповідних ГОСТ;

Розділ «Опис конструкції» – містить опис складального креслення, розроблений ЕРЕ з наведенням усіх визначених та розрахованих параметрів. У цьому ж розділі (згідно з додатком Г) студент має визначитися із маркуванням розробленої конструкції, описати хід визначення та нанести маркування на корпус ЕРЕ на складальному кресленні. У технічних умовах складального креслення описати спосіб нанесення маркування, шрифт та колір.

Розділ «Паспорт» відображає технічну документацію на розроблений ЕРЕ із точним зазначенням його параметрів. Приклад паспорта трансформатора живлення наведено у додатку В.

Розділ «Висновки» має містити оцінку повноти виконаної роботи, тобто стислий аналіз аналогічних за призначенням конструкцій, відзначати їхні переваги та недоліки, а також – обов’язково – конструкторський та функціональний опис розробленого ЕРЕ.

У списку використаних джерел потрібно навести перелік джерел, використаних за тематикою. До нього можуть входити навчальні посібники, довідники, стандарти, методичні вказівки, періодичні видання та інші, використані під час проектування ЕРЕ, матеріали.

У додатках має бути наведено матеріали, які є графічними розробками форми та складових частин ЕРЕ, що проектується. Вони допомагають наочно відобразити достатню інформацію про розроблений ЕРЕ та його складові.