Оптимизация показателей качества

Оптимальными называются такие значения показателей качества машин и другой машиностроительной продукции, при которых достигается либо наибольший эффект от эксплуатации при заданных затратах на их создание и эксплуатацию, либо обеспечивается заданный эффект при наименьших затратах, либо наибольшее отношение полезного эффекта к затратам.

Если при условии заданных затрат добиваются наилучшего значения обобщенного показателя качества, характеризующего наибольший эффект от эксплуатации, этот показатель рассматривается как критерий оптимизации, а заданные затраты являются ограничением.

Если же минимизируются затраты на создание и эксплуатацию изделия, критерием оптимизации выступают затраты, а заданное значение обобщенного показателя качества – ограничением при оптимизации.

Критерии оценки проектируемой конструкции

Задачей конструктора является создание машин, наиболее полно отвечающих потребностям рынка, дающих наибольший экономический эффект и обладающих высокими технико-экономическими показателями.

Главными критериями являются высокая производительность, экономичность, прочность и надежность, малые металлоемкость и энергоемкость, ремонтопригодность, простота и безопасность обслуживания и т. д. Кроме того, современные машины должны удовлетворять всем требованием дизайна, иметь хорошую отделку и т. д.

Удельный вес каждого из этих факторов в оценке целесообразности проектируемой машины зависит от ее назначения:

в машинах-генераторах и преобразователях энергии главными являются кпд, экономичность;

в машинах-орудиях — производительность, надежность, степень автоматизации, в том числе вспомогательных операций;

в металлорежущих станках — производительность, точность обработки, диапазон выполняемых операций;

в приборостроении — чувствительность, точность;

в транспортной технике, авиации — расход энергии топлива, малая масса, высокий кпд двигателя.

Как правило, общими критериями оценки машин являются также и прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость, виброустойчивость, надежность.

Прочность — важнейший критерий работоспособности деталей машин. Детали машин в процессе работы не должны разрушаться под действием возникающих в них напряжений. Выбрав предварительно материал, следует произвести расчет на прочность. Если результаты расчетов будут неудовлетворительны, то либо увеличивают размеры деталей, либо подбирают более прочные материалы, либо подвергают деталь термической или термохимической обработке.

Жесткость — способность детали сопротивляться изменению формы под действием. нагрузок. Например, недостаточная жесткость нарушает правильную работу зубчатых передач и может привести к разрушению зубьев.

Износостойкость — важный критерий работоспособности трущихся деталей машин, связанный с постепенным уменьшением размеров или изменением формы деталей по поверхности в результате трения. Износ деталей снижается с увеличением твердости и снижением шероховатости трущихся поверхностей и при условии хорошей смазки.

Теплостойкость. Как известно, работа машины сопровождается выделением теплоты, которое вызывается трением; чрезмерное тепловыделение понижает работоспособность деталей и ухудшает качество работы машины. При необходимости производят тепловой расчет так, чтобы выделенная теплота была равна или меньше отводимой.

Виброустойчивость—способность конструкции работать в заданном режиме колебаний. Это особенно важно для современных быстроходных машин. Практическое значение имеют обычно низкочастотные колебания, для выявления которых производят необходимые расчеты или балансировку системы.

Важнейшим показателем является технологичность проектируемой машины. Под технологичностью понимают совокупность признаков, обеспечивающих наиболее экономичное, быстрое и производительное изготовление изделий с применением прогрессивных методов обработки при одновременном повышении качества, точности и взаимозаменяемости частей.

Технологичность зависит от масштаба и типа производства. Штучное и мелкосерийное производство предъявляет к технологичности одни требования, крупносерийное и массовое производство — другие. Признаки технологичности специфичны также для деталей различных методов изготовления.

12