135791 (722632), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

ВКА путем их перебора, т.е. позволяет определить желательные зна-

чения параметров структурных составляющих ВКА, что является необ-

ходимым условием синтеза элементных структур ВКА и оптимизации

конструкции при функционально-схемотехническом проектировании.

Выводы.

1. Предложена обобщенная модель функционально-схемотехни-

ческого проектирования ВКА, предоставляющая конструктору упорядо-

ченную последовательность действий, необходимых для выбора страте-

- 117 -

гии при создании ВКА.

2. Разработана методика и математическая модель параметри-

ческого анализа конструкций ВКА, позволяющая выявлять необходи-

мость модернизации конструкций и проводить их оценку.

3. Разработана методика функционально-схемотехнического про-

ектирования ВКА, позволяющая генерировать и находить удовлетворяю-

щие ТЗ технические решения ВКА. Предложены правила генерации, пре-

образования и выбора структур ВКА и проведена формализация про-

цесса ее структурного синтеза.

4. Предложена методика синтеза ФПД ВКА как этапа ее функцио-

нального проектирования, позволяющая разрабатывать функциональную

структуру ВКА тогда, когда разработка ее элементной структуры на

основе известных функциональных структур не удовлетворяет требова-

ниям ТЗ.

5. Показана важность синтеза механизмов при проектировании

ВКА. Выделена группа классификационных признаков, имеющих опреде-

ляющее значение для их синтеза, произведена систематизация струк-

тур ВКА применительно к механизмам и представлено их описание на

введенном предметно-ориентированном языке схемотехнического проек-

тирования. Предложены пути синтеза кинематических схем механизмов

ВКА.

6. Проведен кинематический анализ механизмов ВКА, на основа-

нии которого обоснованы и выведены критерии оптимальности ВКА.

7. Произведен анализ процесса функционирования ВКА на основе

его моделирования. Изучено влияние параметров структурных состав-

ляющих на динамические свойства ВКА, позволившее сформулировать

возможные пути улучшения показателей качества ВКА. Отмечена важ-

ность моделирования функционирования ВКА при ее схемотехническом

проектировании.

.

- 118 -

4. СОЗДАНИЕ НОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ВКА НА БАЗЕ АВТОМАТИЗАЦИИ СХЕ-

МОТЕХНИЧЕСКОГО И ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Исследования, проведенные во второй и третьей главах настоя-

щей работы, показали неизбежность использования средств вычисли-

тельной техники для решения задач функционального и схемотехни-

ческого проектирования ВКА вследствие их сложности и больших раз-

мерностей при необходимости охвата всех возможных вариантов синте-

зируемых решений, а также для исключения субъективизма при прове-

дении оптимизации ВКА.

4.1. Программные средства анализа существующих конструкций

ВКА.

Созданные программные средства реализуют разработанную инва-

риантную [142] методику параметрического анализа ВКА (п.3.2), а

также метод выбора типа структурных составляющих ВКА (п.3.3) и

представляют собой три программых модуля "WYBOR", "VTIP", "OPTIM".

Программный модуль "WYBOR", построенный по функционально- мо-

дульному принципу, обеспечивает проведение параметрического анали-

за существующих конструкций ВКА на соответствие требованиям ТЗ и,

позволяя найти аналоги или прототипы, обеспечивает выбор оптималь-

ной конструкции [143]. Структура программного модуля, состоящего

из блока управления (БУ), блоков выбора и анализа конструкций

(БВК, БАК), блока формирования весовых коэффициентов (БФВК), блока

управления базой данных (БУБД), связанного с блоками занесения

(БЗК), удаления (БУК), коррекции (БКП) и просмотра параметров

конструкций (БПП) и каталогов (БПК), блоков ввода-вывода и обра-

ботки файлов данных (БВВ, БОФД) приведена в приложении на рис.

П.1. Программный модуль "WYBOR" позволяет: осуществить параметри-

- 119 -

ческий выбор марки конструкции ВКА, наиболее полно соответствующей

заданным параметрам ТЗ с учетом важности того или иного параметра

в каждом конкретном случае выбора; работать с созданной базой дан-

ных в режимах: просмотра каталога имеющихся конструкций и значений

их параметров, коррекции значений параметров конструкций, внесения

новых или удаления устаревших конструкций из банка данных; форми-

ровать значения весовых коэффициентов рассматриваемых параметров

либо путем назначения, либо с использованием метода парных сравне-

ний.

Входными параметрами модуля являются: код режима работы; тре-

буемые значения параметров конструкций ВКА (ТЗ); значения весовых

коэффициентов рассматриваемых параметров.

Выходными параметрами модуля являются: марка конструкции ВКА,

наиболее полно удовлетворяющей ТЗ, и ее параметры; информация о

конструкциях-аналогах (также отвечающих ТЗ); информация о

конструкциях-прототипах (не удовлетворяющих ТЗ) с указанием неу-

довлетворенных параметров (по желанию пользователя).

Оптимизация выбора осуществляется блоком БАК в соответствии с

критерием (2.19). При этом принято, что разброс значений парамет-

ров существующих конструкций подчиняется равномерному распределе-

нию, что объясняется дискретным рядом конструкций ВКА.

Информационное обеспечение модуля включает значения парамет-

ров характеристик существующих конструкций ВКА, сформированные по

данным источников п. 1.2, список критичных для выбора параметров

ВКА и предлагаемые значения их весовых коэффициентов.

Программный модуль "VTIP", также построенный по функциональ-

но-модульному принципу, обеспечивает качественный выбор типов

основных ФМ ВКА на основании разработанных таблиц применимости (п.

3.3) [144]. Структура модуля, включающего блок диалогового взаимо-

действия (БДВ), блок выбора типов (БВТ) приводов (Пр), вводов дви-

- 120 -

жения (ВД) и уплотнительных пар (УП), блок анализа и оптимизации

(БАО) и блок контроля ввода данных (БК), представлена на рис. П.2.

При выборе вакуумных вводов движения программный модуль "VTIP"

позволяет производить поиск и выбор их типов по основным и допол-

нительным критериям качества, а также проводить оптимизацию полу-

ченных типов по критерию относительной стоимости.

Входными данными модуля является информация о требуемых пара-

метрах ФМ, представляемая в соответствии с градациями соответству-

ющих таблиц п. 3.3.

Выходными данными являются: качественная информация о типах

ФМ, удовлетворяющих ТЗ; информация о типах ФМ, не удовлетворяющих

одному или двум заданным требованиям, с указанием параметров, под-

лежащих изменению.

Программный модуль "OPTIM" предназначен для проведения срав-

нительного параметрического анализа нескольких однотипных

конструкций ВКА, задаваемых пользователем с целью выявления наи-

лучшей, или для оценки технического уровня новой разработки [143],

и является автономной реализацией блока БАК модуля "WYBOR". Отли-

чие заключается только в типе используемых при оптимизации идеаль-

ных моделей. Если в модуле "WYBOR" идеальной моделью является

конструкция, описываемая требованиями ТЗ, то в модуле "OPTIM" при

сравнительном анализе конструкций - это конструкция с параметрами,

лучшими, чем у существующих конструкций ВКА, хотя возможно и не

достижимыми, а при оценке технического уровня - это параметры

конструкции ВКА, являющейся лучшей (эталонной) в рассматриваемом

классе устройств.

Входными параметрами модуля "OPTIM" являются: код рассматри-

ваемого класса ВКА; диаметр условного прохода; количество рассмат-

риваемых конструкций; значения параметров сравниваемых конструкций

ВКА и их весовые коэффициенты (аналогично модулю "WYBOR").

- 121 -

Выходными параметрами модуля являются: степень сходства

рассматриваемых конструкций с идеальной моделью (%), номер наилуч-

шей конструкции и ее параметры.

Информационное обеспечение модуля "OPTIM", помимо данных,

используемых в модуле "WYBOR", содержит параметрическое описание

идеальных моделей всех типоразмеров ВКА.

Рассмотренные программные средства инвариантны [145] и могут

быть использованы для анализа ТО любой предметной области при соз-

дании соответствующего информационного обеспечения.

4.2. Программные средства синтеза и анализа структур ВКА.

Основополагающим этапом функционально-схемотехнического про-

ектирования ВКА является синтез ее структур, проводимый на основе

формализованных в п. 3.3 положений. При этом необходимость опери-

рования с параметрами входных и выходных свойств сопрягаемых эле-

ментов делает программные модули синтеза структуры ВКА и генерации

ее ФПД идентичными. Причем программный модуль структурного синтеза

ВКА "VP1" оперирует соответствующими параметрами допустимых вари-

антов ФМ ВКА, выбранных с помощью средств п. 4.1, а программный

модуль генерации ФПД ВКА "VP2" - параметрами входных и выходных

свойств ФЭ из созданного предметно-ориентированного банка структу-

ризованных описаний ФЭ.

Модуль "VP2" позволяет генерировать цепочки ФЭ по следующим

алгоритмам: по описанию ВКА на физическом уровне, включающем связи

между ее элементами на основе конкретной структурной модели; по

заданному входному управляющему воздействию и требуемому результа-

ту с возможностью выбора желаемой длины цепочки ФЭ [146].

Следует отметить, что разработанная методология структурного

синтеза применима и для создания других ТО, представимых в виде

- 122 -

последовательно взаимодействующих модулей [147 - 149].

Одним из важнейших аспектов автоматизации конструкторской де-

ятельности при создании ВКА [150] является синтез ее механизмов,

который, как отмечалось в п. 3.4, предлагается производить двумя

путями: на основе типовых элементарных механизмов или на основе

анализа форм цепей. В соответствии с этим разработаны два пакета

прикладных программ (ППП), общим начальным этапом которых является

синтез формулы строения ВКА (выражение (3.35)), реализованный

программой "SSVC1", которая запрашивает в диалоговом режиме данные

в соответствии с выделеными классификационными признаками, описан-

ными в п. 3.4. На основании конкретных признаков формируется

описание желаемого принципа работы ВКА и определяются требования к

механизмам ВКА с позиции реализации перекрытия и герметизации про-

ходного отверстия.

ППП "Р4" предназначен для синтеза механизмов ВКА из типовых

элементарных механизмов и расчета параметров типовых и синтезиро-

ванных механизмов [144].

Структура ППП, включающая: модули расчета элементарных меха-

низмов (МР): кулачкового механизма (КулМ), кулачкового механизма с

архимедовой спиралью (КулМАС), кривошипно-ползунного механизма

(КПМ), двухползунного механизма (2ПМ), клинового механизма (КлМ),

винтового механизма (ВМ), зубчатого механизма (ЗубМ), механизма

шарнирного четырехзвенника (Ш4Зв), кулисного механизма (КулисМ);

модуль контролируемого ввода данных (МКВвД); модуль синтеза меха-

низмов (МСМ); модуль расчета параметров синтезированного механизма

(МРП); модуль оказания помощи (МОП) при работе с ППП - приведена

на рис. П.3.

Входными параметрами ППП являются: типы элементарных механиз-

мов и их количество; фазовые углы циклограммы работы механизмов;

длины звеньев механизмов; максимальное перемещение толкателя (для

- 123 -

кулачковых механизмов); вид движения на входе синтезируемого меха-

низма; требуемый вид движения на выходе синтезируемого механизма;

желаемое количество кинематических пар; коэффициент полезного

действия; диаметр условного прохода перекрываемого отверстия.

Стандартные параметры "зашиты" в пакет.

Выходными данными являются следующие параметры функционирова-

ния механизмов: функция положения, функция передаточного отноше-

ния, коэффициент передачи усилия, момент сил сопротивления, функ-

ция усилия уплотнения.

ППП "SSVC" предназначен для синтеза механизмов ВКА на основе

анализа массива форм цепей и содержит два самостоятельных модуля:

модуль формирования массива форм цепей и модуль формирования схем

механизмов из форм цепей, обобщенные блок-схемы которых приведены

на рис. П.4. ППП "SSVC" позволяет реализовать следующие процедуры

[134]: формировать машинный справочник форм цепей с автоматической

оптимизацией описания их контуров; сформировать структуру механиз-

мов перемещения и уплотнения ВКА; сформировать описание структуры

кинематических цепей, из которых они образованы; формировать кине-

матические цепи из форм цепей.

Преобразование той или иной кинематической цепи в конкретный

механизм выполняется непосредственно разработчиком ВКА.

По результатам работы ППП "SSVC" сформированы таблицы и

Характеристики

Список файлов реферата