1.1.3 Структура прибора

Прибор может выполнять свою функцию только тогда, когда он построен в соответствии с требуемым для этого принципом действия. Внутреннее строение системы называется структурой, состоящей из элементов, которые связаны отношениями.

С позиций теории систем элементы представляют собой составные части системы, которые не могут быть разбиты на элементы более низкого порядка. В зависимости от сложности рассматриваемого объекта целесообразно использовать различные уровни рассмотрения (табл. 2).

табл. 1: примеры основных функций

рис. 2

табл. 2: уровни сложности структуры

Уровень сложности	Пример
Система приборов (комплекс)	Электронное устройство обработки данных с периферийными устройствами. Рабочие места для измерительных и регистрирующих приборов, а также приборов для индикации и оценки.
Прибор	Стиральная машина, часы, фотокамера, микрометр, цифровой вольтметр, осциллограф.
Узел	Индикатор, блок питания прибора, осветительное устройство, реле, подшипник, направляющая муфта.
Деталь	Крышка, штифт, основание, шайба, зубчатое колесо, вал, пружина, линза, призма.
Активная поверхность	Плоскость, цилиндр, сфера, конус (элементарные, геометрические поверхности). Накатка, зеркальная поверхность.

Конструктивным элементом называется отдельная деталь или узел, который при конструировании рассматривается как одно целое и поэтому может иметь различную сложность. Если, не принимая во внимание форму элемента, рассматривать только его функцию, то речь пойдет о функциональном элементе.

Узел – ограниченная, автономно работающая группа деталей, связанных между собой. С точки зрения системы он рассматривается как подсистема. Узлы являются конструктивными элементами; они могут быть покупными или поставляемыми изделиями (например, реле; электрические соединители, интегральные микросхемы, стандартные муфты, передачи, двигатели).

Самым низким уровнем «физического» разбиения прибора является уровень деталей. Деталь — это конструктивный элемент, получаемый в результате обработки материала без соединения с другими конструктивными элементами. Внутренние связи в нем отсутствуют.

Однако при конструировании отдельные детали нельзя рассматривать как заданные элементы. Они состоят из элементов формы (геометрических поверхностей основного тела) и материала. Поверхности, участвующие в выполнении функции (активные поверхности), специально обрабатываются.

Количество элементов определяется только после определения их взаимосвязей, которые описываются отношениями. В процессе конструкторской подготовки производства интерес представляют те отношения, которые касаются структуры конструкции и ее функции, т. е. расположения и связи.

Расположения — это отношения между элементами системы, описывающие их геометрические относительные положения.

Расположение может быть однозначно описано с помощью системы координат (связанной с элементом или фиксированной в пространстве). Оно позволяет формально описывать результаты конструирования. Геометрическая структура технического изделия полностью описывается указанием геометрической формы его элементов и их расположения. Кроме геометрических, конструктивные элементы связаны также функциональными отношениями. Поэтому необходимо задавать те отношения, которые реализуют передачу функций между элементами. Этими отношениями являются связи.

Связи представляют собой отношения между элементами системы, предназначенные для передачи материала, энергии или информации между элементами.

Конструктивные элементы связаны между собой обычно не всей поверхностью, а лишь частью ее, в большинстве случаев — только краевыми участками. Геометрическое место, в котором осуществляется передача функции, называется местом связи. Им является каждое механическое соединение между элементами. Связи могут осуществляться с помощью различных физических средств (механических соединений, валов, пружин, электромагнитных и других полей, потоков частиц).

Как и техническая функция, структура может быть описана на различных уровнях абстрагирования и различными средствами. В зависимости от этапа разработки и цели при таком описании на первый план могут быть выдвинуты те или иные свойства структуры. Описание структуры в процессе конструирования служит для документирования полученных промежуточных и конечных результатов, в качестве методического вспомогательного средства для конструктора и для выявления связи структуры с объектом.