Frol_1-125 (1074089), страница 7
Текст из файла (страница 7)
и.). Это 29 то, что определяет «почерк» фирм, и оын весьма неохотыо расстаются со своими, ставшими традиционными решениями, часто связанными с «ноу-хау» и даже иногда носящими ыазвания фирм; — индивидуализация консгрукцнй механизмов и машин не должна распространяться на все элемеыты и узлы. Модули могут и должны использоваться для различных моделей; — конструктивная преемственность дает возможность увеличить эффективность разработки за счет использования модулей и уыифицированыьгх элементов и узлов; — степень заымспювания определяется на концептуальном уровне и зависит от возможности принятия своих и чужих технических решений в нензмеыном или модифицярованыоы виде; реальных возможностей проектировщика, определяемых квалификацией, сроками и другими обстоятельствами.
Математичегжое моделирование является основой основ проектирования механизмов и машин. Моделирование в процессе проектирования с внедрением САПР получило цринципыально новые возможности: за существенно меныпее время стало возможным сравнить значительыо большее число вариантов конструкции. Полнота и адекватность математических моделей определяют достоверность оценки выходных характеристик и параметров проектируемых механизмов н машин, а также возможность их оптимизации и прогнозирования с учетом вероятностной природы эксплуатационных нагрузок и происходицих в машинах процессов. Модель обьеипа нроекнгирования в общем виде представляет уравнение фушщионироваыыя механизма или машины: у = г(Р, АЪ где У вЂ” вектор выходных параметров объекта; Р— вектор внеш-~ ннх и внутренних воздействий; Х=(х,, х, ..., х,) — вектор структурных и параметрических переменных объекта проектирования.
По выходным параметрам объекта проектирования вычисляют вектор качества объекта проектирования у который сравнивают с регламентированным значением Я: Лу=ф — у. Знак и величина составляющих вектора определяют качество и надежность объекта проектирования. В любом случае подробность и точыость выбираемой нли составляемой математической модели должны нахошгться в соответствии с заданным качеством объекта.
Излишняя подробность модели приводит к неоправданному увелыченню машинного времени, недостаточная — к неправильному результату. Весъма желательна проверка адекватности принятой модели. Вероянгноснгный нодход к моделированию определяется тем, что на любой механизм и машину в процессе эксплуатации действует большее число внешних и внутреыыих факторов. Не всегда факторы действуют одновременно и не ясе следует или можно учитывать при проектировании. Но каждый из них является случайной величиной нлн случайной функцией. Поэтому наиболее полным и достоверным подходом к оценке качества н надежности механизмов и машин является вероятностный подход. Общий подход к оценке надежности машин разработан в трудах проф.
А. С. Проннкова 1101. Реализовать вероятностный подход при проектировании мохсао двумя основнымн путями: созданием вероятностных моделей механвзмов и машин или использованием нх детерминированных моделей в сочетании со статистическим моделированием. Первый путь слажен, и, кроме того, далехо не всегда удаепж получить вероятностную модель объекта достаточно достоверной или получить ее вообще. Второй путь проще и, как правило, дает весьма достоверные результаты.
Статистические испытания механнзмов и машин проводятся по методу Моите-Карло. Применение этого метода заключается в многократном расчете выходных параметров объекта по его детерминированной модели. При этом для случайных параметров, входящих в нее, перебирают наиболее вероятные значения в соответствии с нх законами распределения. Исходные данные делят на две группы: конструкционные (которыми варьирует проектировщик и влияние которых на вьпюдные характеристики объекта он исследует) и эксплуатационные (варьируемые в процессе эксплуатации: силовые, тепловые, химические, биологические и др.).
Выбор конкретного для данного испытания сочетания значений варьируемых параметров производства из базы данных по стандартной подпрограмме. Прогнозирование выходных харахтеристих механизмов н машин ва стадии проектирования вызвано необходнмостью обеспечения их качества и надежности в процессе эксплуатации. Прогнозирование дает возможность, во-первых, оценить сопротивляемость механизма и машины эксплуатационным нагрузкам, во-вторых, целенаправленно выбрать оптимальные параметры механизма и машины Рис. 2.4 зд и ограничить эксплуатационные нагрузки, что в целом обеспечивает регламеитированиые показатели качества и иадежиости. При прогиозироваиии (рис. 2.4) расчетным путем'выявляют область состояний 1, в которой находится выходной параметр узла и которая зависит от всего комплекса учитываемых в модели виешиих и внугреииих факторов, и сравнивают ее с нормированной абластыа работоспособности 2, определяющей граиицы допустимых зиачеиий этого параметра.
Качество и иадежиость проектируемого механизма или машииы определяются размерами области состояний их выходных параметров, ее изменением во времеви и положеиием относительно области работоспособности. Чем меньше область состояиий выходных параметров механизма и машииы, тем выше их качество, и чем медлеииее оиа измеияется во времени, тем выше их иадежиость [10]. 0птимизаиин. Проектируемые механизмы и машины должны иметь заданные выходиые характеристики. В самых простых случаях оптимальное значение нужной характеристики механизма удается вычислить с помогцью формул, содержащихся в справочиой литературе.
Однако такой метод определеишг оптимальиых характеристик далеко ие всегда обеспечивает получеиие оптимвльиых решеиий при проектироваиии машии. Поэтому примеияют различиые методы оптимального проектирования, позволяющие найти иаилучшее решение с точки зреиия обеспечения совокупиости требуемых характеристик машины. При этом процедура поиска оптимальиых параметров мехаиизмов и машин, соответствующих оптимуму выходиых характеристик, становится иеотъемлемой частью процесса проектирования.
Проектироваиие мехаиизмов и машин с задаииыми или иаилучшими выходными характеристиками требует матеагатической формулировки задачи оптимальиого проектирования, дла решевия которой необходимо выполиить определенную последовательиость действий: — определить основную систему перемеивых и выделить реиюющие расчетные параметры; сформулировать в виде неравенств все ограничения, иалагаемые иа расчет; — сформулировать математическую модель мехаиизма или машииы в виде системы необходимых и достаточных выражений, связывающих различные переменные и описывающих поведение объекта проектироваиия; — выработать критерий качества, выражающий цель коиструктора при проектировании и позволяющий определить область допустимых решений; — выбрать метод оюпимизаиии, наиболее пригодиый для решаемой задачи и дающий возможиость систематически и эффективио исследовать области допустимых решений для отькжаиия иаилучших иэ них.
зг лопт 6 Фопт Р Рве 2.5 Задачи оптимизации реальвых мехавизмов и машии, как правило, ве только многопараметрические, но и миогокритериальвые. Даже если описавие коиструкции и обласгь изменевия варьируемых параметров х ...х, известны, формирование целевой функции (обобщеиного критерия качества) Ф (х ...х,) — серьезвая проблеага. Оптимизация может быль аднокритериальвой или многокралериальвой. Пример однокритериальиой оптимизации: функция суммарпых потерь энергии Рх=Р„+Рй (Є— потери иа вязкое трение в рабочем зазоре, Р— мощность, затрачиваемая на прокачввание жидкости через оцору) для всех типов гидростатических опор и направляющих имеет экстремальный характер в зависимости от рабочего зазора Ь (рис.
2.5, а) и от вюкости д смазочной жидкости (рис. 2.5, б) [1]. Следовательво, по условвю мивимизации энерготехвических потерь можно выбрать оптимальвый рабочий зазор Л, прираввяв брг/ЙЬ = О, и оптимальную вязкость д, приравияв брхфд = О. 1 зз. АВтОИАтизиРОВАннОе ОРОектиРОВАние Уровевь автоматизации конструкторских работ существенно отстает от уровня автоматизации машиностроительвого проюводства, По усредневиым данвым, производительность труда при обработке деталей за последние 50 лет возросла примерно в 10 раз, а проюводительность конструкторского труда за тот же период увеличилась всего на 20%. Между тем многие виды коиструхторской деятельности поддаются частичной или даже полной автоматизации: сбор и обработка исходной ивформации (что составляет 10 — 15% проектвых работ), все виды расчетпых работ (предварительные расчеты иа стадии эскизного проекта и поверочвые — на стадии техвического проекта), все чертежвые работы и оформлеиие всех видов техиической документации (что составляет до б0% времени проектирования) и др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
