Методика построение конструктивной функциональной структуры технического объекта

Контрольная работа №1

Методика  построение конструктивной функциональной структуры

технического  объекта.

      В настоящей главе дается методика углубленного изучения конструкций и структуры ТО, который требуется усовершенствовать. При таком изучении в первую очередь необходимо понять и уточнить  следующее: Какие физические выполняет каждый элемент ТО и как элементы функционально связаны между собой. На основе каких физико-технических эффектов работает каждый элемент ТО и как они взаимосвязаны между собой.

      Разделение ТО на элементы .В основу  анализа функции ТО и построения конструктивной  ФС  положен принцип выделения и рассмотрения структур с двухуровневой иерархией, т.е. любой ТО  можно разделить на несколько элементов ,каждый из которых имеет вполне определенную функцию. При этом рассматриваемый ТО представляет  собой верхний уровень, а выделенные функциональные элементы - нижний. Если требуется продолжить анализ, то каждый из выделенных элементов нижнего уровня рассматривается как самостоятельный ТО ,который также можно разделить на несколько функциональных элементов. Объединение таких структур с двухуровневой иерархией  позволяет получить многоуровневую структуру .

          Предельное  детальное разделение ТО возможно до неделимых элементов. Неделимым элементом будет называть  деталь  с минимальным числом функций  по обеспечению работы  других элементов ,при любом делении которой появляются элементы, не имеющие  самостоятельной функции или с одинаковыми функциями. Примерами таких элементов  являются шарик в подшипнике или шариковой ручке.

          Таким образом, любой ТО  может быть разделен на несколько укрупненных  функциональных элементов, каждый из которых должен иметь минимальное число  определенных функции. Такое разделение  обычно соответствует  установившемуся  в инженерной практике конструктивному разделению на агрегаты,  блоки, узлы, детали, части деталей Одновременно с разделением  ТО на  элементы  выделяют объекты  окружающей среды (ОС) , с которыми рассматриваемый ТО находится в функциональном или вынужденном взаимодействии и которые существенно влияют  на конструкцию ТО.

         К объектам ОС также могут относиться подводимая энергия, управляющие сигналы, объекты, на которые действуют отработанные вещества.

         Среди всех выделенных элементов  ТО при проектно-конструкторских  разработках особое внимание  чаще всего уделяют главным элементам. К главным элементам будем относить рабочие органы. При выделении главных элементов и соответствующих им объектов ОС рекомендуется иметь в виду следующие свойства:

          Главным элементам присваивают обозначение Е₀ (если их несколько, то Е₀₁, Е₀₂, …). Остальным элементам присваивают обозначения Е₁, Е₂, …, Е_n. Объекты ОС, с которыми взаимодействуют ТО и его элементы, обозначают через V₁, V₂, …

              Описание функций элементов.

          При  описании функций элементов целесообразно в скобках дублировать обозначения объектов ОС и других элементов , которые участвуют в описании функции. Сами функции будем обозначать буквами Ф₀, Ф₁, Ф₂, …(индексы соответствуют обозначениям элементов).

 
 
 

Построение  конструктивной функциональной структуры.

         Конструктивная ФС представляет  собой ориентированный граф, вершинами которого являются наименования элементов ТО и объектов СО, а ребрами- функции элементов.

        При построении ФС сначала  изображают вершины. Первая сверху  вершина – наименование самого ТО. Во втором ряду (по горизонтали) предпочтительно располагать вершины-объекты ОС, в третьем ряду вершины-элементы. В вершинах, представляющих собой овалы или прямоугольники, указывают обозначения (в соответствии с табл. 2, 3) и наименования объектов ОС и элементов.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

После этого строят  направленные ребра графа. Ребра  выходят из из вершин  элементов ,чьи функции они описывают ,и и заканчиваются в вершинах-элементах ,работу которых они обеспечивают.

Из каждой  вершины  –элемента  выходит столько ребер ,сколько функций имеет элемент.

Конструктивная ФС  может иметь ребра двух видов.

Первый тип – простые ребра. Ребра второго типа описывают функции элементов ,которые обеспечивают  соединения  или взаимодействие между другими несколькими элементами  и объектами ОС .

Вершины  графа  рекомендуется  располагать в таком порядке ,чтобы было минимальное число пересечений ребер и чтобы вершины ,связаны ребрами ,были ближе друг другу. 
 
 
 

 

          Построение конструктивной ФС технологического процесса ,материала и вещества. Аналогично анализу функций ТО может быть проведен анализ технологических процессов ,материалов и веществ. При этом для технологических процессов ФС  представляет собой граф ,вершинами которого являются  обратные объекты Е, а ребра –элементарные операции Ф с указанием режимов обработки. У материалов    к вершинам  относятся компоненты Е ,из которых состоит материал ,а ребрами – функции компонентов Ф.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа №2

Методика  постановки инженерной задачи для решения  морфологическим  методом.

         Метод морфологического анализа и синтеза был разработан для конструирования астрономических приборов. Рассматриваемый морфологический метод основан на комбинаторике. Суть его состоит в том, что в интересующем изделии или объекте выделяют группу основных конструктивных или других признаков. Для каждого признака выбирают альтернативные варианты, т.е. возможные его исполнения или реализации. Комбинируя их между собой, можно получить множество различных решений, в том числе представляющих практический интерес.

 

2. Постановка  задачи и построение конструктивной  функциональной структуры. 

Постановка  задачи поиска улучшенного технического  решения с помощью морфологического метода выполняется в соответствии с предварительной постановкой задачи. Задачи инженерного творчества ,как правило ,решаются итерационным путем, т.е. делается несколько приближений к искомому решению на основе полученных результатов.

Операция 1. Описание проблемной ситуации. Эта  операция представляет  собой самую  предварительную краткую формулировку  задачи ,в которой должны содержаться ответы на следующие вопросы:

а. в чем  состоит  затруднение или проблемная ситуация и какова ее предыстория?

б. Что требуется  сделать  для устранения проблемной  ситуации ,т.е. какую потребность  нужно  удовлетворить?

В. Что мешает  устранению проблемной ситуации или достижению цели?

г. Что дает решение задачи для людей ,предприятия, народного хозяйства и т.д.?

Операция 2. Описание функции(назначения) ТО. Описание содержит четкую и краткую характеристику технического средства, с помощью которого можно удовлетворить возникшую потребность.

Операция 3. Выбор прототипа и составление  списка требований. В описании проблемной ситуации часто указываются прототип, который требуется усовершенствовать.

Операция 4. Составление списка недостатков прототипа. При выполнении этой операции необходимо стремиться выявить все недостатки прототипа, которые могут быть  устранены  в новом изделии.

Операция 5. Предварительная формулировка задачи. Кратко обобщаются результаты, полученные при выполнении операций 1-4 .

 В дополнение  к этому выбирают  критерий  качества, т.е. такой наиболее  важный количественный  показатель  или параметр, с помощью которого  из двух или нескольких  допустимых вариантов технического  решения выбирают наилучший. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа № 3 

Межколесный дифференциал наземного транспортного средства.  

Конструктивная  схема технической системы: