А.В. Ревенков - Учебник - Теория и практика решения технических задач (1249576), страница 57
Текст из файла (страница 57)
На выбор варианта существенное влияние могут оказывать ограничения, связанные, например, со сроками и затратами на реализацию ТР. 10.3.2. Примеры марфалогпческого исследования пзехнпческах объектов Пример 10.6. Проектирование амортизатора. При проектировании амортизаторов, монтируемых в корпусе бортовой радиоэлектронной аппаратуры, важно обеспечить требуемые характеристики его жесткости. Известно„что мягкие амортизаторы хорошо гасят вибрационные нагрузки, причем их собственная частота колебаний должна быть ниже, чем частоты, которые он должен подавлять (примерно в 1,5 раза).
Жесткие 1высокочастотные) амортизаторы в основном защищают от ударных нагрузок. Чаще всего упругий элемент (УЭ) бортового амортизатора представляет собой тело вращения. Простейшей конфигурацией упругого элемента является втулка (рис.
10.11). Рис. 10.11. Эскиз упругого элемента амортизатора На частотные характеристики влияет не только жесткость материала, но и форма амортизатора. Причем варьированием формы конструкции можно в широком диапазоне изменять частотные характеристики амортизатора. Материал и форма конструкции существенным образом влияют на затраты по изготовлению УЭ. Для снижения производственных расходов часто может ставиться задача по унификации конструкторских решений, что весьма важно для минимизации затрат на формообразующий инструмент и типоразмерный ряд корпусов. Поэтому при проектировании амортизатора целесообразно исследовать множество возможных вариантов конструкторско-технологических решений и выбрать наилучший для сложившихся условий. Рассмотрим возможные формы боковых и торцевых поверхностей, а также некоторые конструктивные решения упругого элемента (рис. 10.12).
Раздел 2. Приемы и методы решения технических задач 260 Рис. 10.12. Формы упругого элемента амортизатора Исходя их опыта проектирования амортизаторов, в заголовок МТ можно внести следующие признаки УЭ: А — форма горцев; Б — вид образующей внешнего диаметра;  — вил образующей внутреннего диаметра; à — материал; Д вЂ” конструктивные решения; Š— пространственная структура. Варианты исполнения формы УЭ можно описать словами: прямая, ступенчатая, наклонная, пилообразная, выпуклая, вогнутая, клиновидная, с выступами. Упругие элементы можно выполнить из различных упругих материалов: резины; каучука; спрессованной пружинной проволоки (получившей название металлическая резина) и т.
и. (табл. ! 0.10). Таблица 10.10. Морфологичеслая таблица решений УЭ амортизатора ' Прямая ~ Силикона- Внешняя тон- ~ Составленная резина квл оболочка, ный из эле- ~ ментов Прямая ~ Прямая П ~ Метвлличе- , 'Армированный Монолит- скав резина упрутими про- ный (МР) кладками 2 'В В ыпуилав ыпуклвя Выпуклая Наклонная , 'Синтетиче- Армированный ский каучук жесткими про- кладками онная Наклонная , 'Жесткие об- ~ кладки по торцам | 4 ~ Пилооб- ~Пилообразная Пилообрвз разная нвя В упругий элемент могут быть введены конструктивные элементы, влияющие на его упругие характеристики. Число ТР упругого элемента амортизатора определяется числом возможных комбинаций решений по каждому из шести выбранных признаков, т.
е. 5 5 . 5 3 4 2 = 3000 вариантов. При большом размере МТ результат комбинирования можно получить с помощью компьютера (рис. 10.13). Иногда может ставиться задача сокращения размерности МТ, например, чтобы сделать эту модель более обозримой.
Здесь можно воспользоваться лингвистическим приемом — выбор терминов для обозначения признака, занесенного в заголовок МТ. Этот термин может определять либо качественное изменение признака, либо количественное его изменение и иметь различную степень обобщения. Б — образую- ~  — ебрвзую- ~ ~ Б — прог'а А — форма .:д-«- р~гив-~ , 'оуи горцев ювв внешнего швл внугревнс- à — материал ' сгранегвеннзв ные решение диаметра го диаметра структура 261 1С. Морфологический подход к анализу и синтезу объектов Рис.
10.13. Пример получения множества решений упругого элемента амортизатора с использованием программы «Морфоген» Например, слово «выступ» обозначает выступ на одной из плоскостей УЭ, а слова «ступенчатый» или «пилообразный» вЂ” несколько выступов, в том числе и один. Слово «круглый» обозначает круглую поверхность, а слово «выпуклый» вЂ” круглую, эллиптическую, параболическую и т. и. Если для обозначения характеристики нельзя подобрать один термин, а требуется несколько слов, то следует стремиться к минимизации числа слов и оптимальному уровню обобщения.
Например, характеристика «переменная жесткость по осям» является весьма обшей, так как подразумевает переменную жесткость вдоль радиуса и переменную жесткость по высоте УЭ, а также наличие внутренних полостей, характеризуемой нулевой жесткостью. Кроме того, последняя более общая формулировка подразумевает идеи по осуществлению переменной жесткости УЭ путем изменения жесткости материала или введения армируюших элементов, а также управление жесткостью за счет режимов технологического процесса при изготовлении упругого элемента, имеющего внутренние полости сложной формы. Четкое понимание ассоциативных связей, стоящих за термином, существенно облегчает построение МТ, позволяет понизить ее размерность, что делает ее более обозримой.
Можно отдельно исследовать морфологическое поле возможных вариантов для одного выбранного признака, например, структуры упругого элемента. Выберем решение УЭ, характеризующееся первой строкой морфологической таблицы 10.10: А1Б1В1Г1Д1Е1. Получили упругий элемент в виде цилиндрической втулки, составленной из не- Раздел 2, Приемы и методы решения технических задач 262 скольких частей и помещенной в тонкую оболочку, для которого мож- но построить отдельную МТ, рассматривая возможные решения по трем признакам (табл. 10.1!).
Тпбдица 1Д 11. Углубленное исследование фрагмента морфологического множества лля одной характеристики (упругий элемент без оболочки) Ж вЂ” ориентапня гранин , 'ьа п1п между элементами К вЂ” армируюшяе элементы 3 — жесткость составных частей 1 ~Вертикальные границы ~ Одинаковая Отсутствуют 2 Горизонтальные границы: Изменяется от оси УЭ 'Имеются ~ к его образуюшей 3 Комбинированное распо- Изменяется вдоль оси УЭ ложение границ 4 ! Наличие частей с нуле~вой жесткостью Всего получилось 3 .
4 2 = 24 варианта структуры для упругой цилиндрической втулки. Выбранный ранее нз основной МТ вариант (А1Б1В! Г1Д! Е1) может иметь разную структуру (рис. 10.14). При варианте Ж131К! — это вложенные друг в друга кольцевые упругие элементы олинаковой плотности, не скрепленные между собой (рис. 10.14, и). Рнс. 10.14. Упругие элементы амортизатора: а — вариант Ж!31К1; б — вариант Ж2ЗЗК2 Другим вариантом структуры рассматриваемого УЭ может быть Ж233К2: кольцевые элементы одинакового диаметра, но разной плотности (упругости) расположены в виде стопки друг на друге и скреплены между собой армирующим пружинным элементом (например, прошиты проволокой), причем плотность кольцевых элементов меняется (увеличивается) от центральной части к торцам (рис.
10.14, б). В табл. 10.10 — 10.11 хорошо представлена область возможных решений. Теперь задача заключается в том, чтобы найти такое сочетание частных решений„которое позволит получить эффективное конструкторское решение. Следует отметить, что в результате синтеза конкретного решения всегда будет получаться некоторый системный эффект. Например, амортизатор (рис. 10.15) благодаря форме упругого элемента нелинейно изменяет свою жесткость.
Внешняя динамическая нагрузка, действующая вдоль оси амортизатора, через опорные шайбы передает- 10. Иорфологический подход к анализу и синтезу объектов 263 рная шайба Кольцевой высту шайбы рпус Упругии элемен чий зазор Кольцевой выступ упругого элемента Ступен ос Рис. 10.15. Конструкпнл амортизатора ся на упругий элемент. При ударных осевых нагрузках рабочий зазор стремится к нулю и кольцевой выступ втулки обеспечивает скачкообразное изменение упругих свойств амортизатора, который становится существенно более жестким. Такими амортизаторами можно защитить аппаратуру и от вибраций, и от ударов. МТ в компактном и обозримом виде позволяет представить весьма большое число возможных вариантов конструктивных решений.
Если все возможные варианты (или большую их часть) прорисовывать, то таблица получится плохо обозримой и сложной для анализа, например (табл. 10.12). Морфологический подход следует рассматривать не только как набор действий и моделей, способствующих получению сильных ТР, но и как эффективную творческую стратегию. Предложенные модели морфологического подхода способствуют порождению системного эффекта, который можно рассматривать в нескольких аспектах. Во-первых, на этапе анализа задачи операция изолирующей абстракции позволяет отвлечься от многих факторов и сконцентрировать внимание сначала на поиске возможных свойств и признаков объекта и его частей, затем — на поиске возможных решений по каждому выбранному признаку.
Такое независимое рассмотрение способствует уменьшению ВПИ и позволяет наметить основные направления поиска их решения. Раздел 2. Приемы и методы решения технических задач 264 Габхцц«10. 1а Множество решений упругого элемента амортизатора Во-вторых, на этапе синтеза рассмотрение комбинаций из возможных частных решений позволяет увидеть спектр вариантов решения поставленной проблемы и, тем самым, найти такое сочетание частных решений, которое за счет системного эффекта приведет к наилучшему решению поставленной задачи. В-третьих, морфологический подход способствует отработке навыка картостроения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
