1.5. Особенности проектирования изделий

1.5.1. Виды изделий и требования к ним

И з д е л и е – предмет или совокупность предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятиях. ГОСТ 2.101-68 устанавливает четыре вида изделий: детали, сборочные единицы, комплексы, комплекты.

Конструктивно любая машина и механизм состоит из деталей.

Д е т а л ь – изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций (болт, гайка, вал, веретено тормоза откатки, зубчатое колесо и т.д.). Совокупность деталей, соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями и предназначенные для совместной работы называют у з л о м (сборочной единицей). Например, подшипник, редуктор, тормоз отката, артиллерийское орудие, автомобиль, станок и т.д.

Простейший узел является составной частью более сложного узла, в свою очередь, он оказывается узлом изделия, комплекса и т.д.

К о м п л е к с – две и более составных частей изделий, не соединенных на предприятии изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций (артиллерийская батарея, ракетный комплекс, АТС, цех-автомат и т.п.).

К о м п л е к т – два или более изделий, не соединенные на предприятии изготовителе сборочными операциями и представляющих набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера (боекомплект, комплект запасных частей, приборов, тары и т.д.). В реальной машине число деталей исчисляется сотнями, тысячами, а в сложных - миллионами.

Большое разнообразие деталей и сборочных единиц можно условно разделить на два класса: детали и сборочные единицы общего назначения, которые встречаются почти во всех машинах и изучаются в курсе "Детали машин"; детали и сборочные единицы специального назначения (поршни, турбины, насосы, тормоза отката, накатник, камеры сгорания, стволы артиллерийских орудий и др.), изучаемые в специальных дисциплинах.

В класс деталей и узлов общего назначения включают: соединения, передачи, валы, подшипники, муфты, опоры, уплотнения, пружины и др. Ко всем видам изделий предъявляются требования, изложенные выше (пункт 1.3).

1.5.2. Стадии разработки изделий

Конструирование (проектирование) машин – творческий процесс, целью которого является создание новой машины, способной выполнять заданные функции. Основные особенности этого процесса состоят в многовариантности решения, необходимости согласования принимаемых решений с общими и специфическими требованиями, предъявляемыми к конструкции, а также с требованиями соответствующих стандартов (МС, СТ СЭВ, ГОСТ, ОСТ, РСТ, СТП), регламентирующих термины, определения, условные обозначения; систему измерений; методы расчета; конструкторскую документацию и ее оформление; материалы и методы испытаний и др.

В проектировании сложных изделий одновременно участвуют десятки и сотни человек, зачастую совершенно не знакомые друг с другом. Для придания согласованности их действий разработана специальная методика проектирования, включающая в себя ряд стадий (этапов) разработки, каждый из которых имеет вполне определенные цели и задачи. Проектированию изделия предшествует разработка технического задания.

Техническое задание - это документ, содержащий наименование, основное назначение, технические требования, показатели качества, экономические показатели и специальные требования заказчика к изделию.

Техническое задание разрабатывают на основе требований заказчика с учетом достижений и технического уровня отечественных и зарубежных конструкций, патентного поиска, а также результатов научно-исследовательских работ и научного прогноза.

Например, исходными данными, предусмотренными техническим заданием, для проектирования автомобиля могут быть скорость, масса, габариты, число перевозимых людей, условия эксплуатации; для проектирования артиллерийского орудия: дальность стрельбы, масса орудия и снаряда, габариты, вид и скорость передвижения, скорострельность, состав расчета, условия эксплуатации.

Стадия разработки конструкторской документации и этапы выполнения работ установлены ГОСТом 2.103-68. Он обобщает опыт, накопленный в передовых странах по проектированию машин.

Первая стадия – разработка технического предложения.

Техническое предложение – совокупность конструкторских документов, обосновывающих техническую и технико-экономическую целесообразность разрабатываемого изделия на основе требований технического задания, рассматривающих варианты возможных решений с учетом достижений науки и техники, патентных материалов, возможностей машиностроительных заводов отрасли и смежных отраслей. Техническое предложение утверждается заказчиком и генеральным подрядчиком.

Вторая стадия – разработка эскизного проекта.

Эскизный проект – совокупность конструкторских документов, содержащих принципиальные конструкторские решения и разработку чертежей общих видов, дающих представление об устройстве разрабатываемого изделия, принципе его действия, габаритах и основных параметрах. Сюда входит также пояснительная записка с необходимыми расчетами.

Третья стадия – разработка технического проекта.

Технический проект – совокупность конструкторских документов, содержащих окончательное решение и дающих полное представление об устройстве изделия. Чертежи проекта состоят из чертежей общего вида изделия и сборочных чертежей узлов. На этой стадии рассматриваются вопросы надежности, соответствия требованиям безопасности, условиям эксплуатации, хранения, транспортировки и т.п. Технический проект включает пояснительную записку со всеми расчетами и обоснованиями.

Четвертая стадия – разработка рабочей конструкторской документации.

Рабочая документация – совокупность документов, содержащих чертежи узлов и деталей, оформленных так, чтобы по ним можно было изготовить изделия, контролировать их производство и эксплуатацию. На этой стадии разрабатываются конструкции деталей, оптимальные по показателям надежности, технологичности и экономичности.

При выполнении курсовых и дипломных проектов следует пользоваться "перечнем работ, выполняемых при разработке технического эскизного проекта" из ГОСТа 2.120 (2.119)-73.

Конструкции деталей и узлов разрабатываются на основе проектов.

Проект – это совокупность расчетов, графических материалов и пояснений к ним, предназначенных для обоснования и определения параметров конструкции (кинематических, динамических, геометрических и др.), ее производительности, экономической эффективности. Для особо важных конструкций проект дополняют макетом или действующей моделью.

Основными принципами проектирования деталей и узлов машин являются: обеспечение прочностной триботехнической надежности; равнопрочность и выбор соответствующих форм сечений; рациональное распределение нагрузок; соответствие требованиям стандартизации, унификации и взаимозаменяемости; выбор материалов с учетом стоимости, технологии обработки и соответствия механических характеристик основному критерию работоспособности.