135791 (722632), страница 11

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

Текст из файла (страница 11)

описания форм цепей, содержащих в своем составе до четырех конту-

ров, на основании анализа которых составлен атлас исполнительных

механизмов, возможность использования которых для ВКА определя-

ется, исходя из разработанных кинематических и динамических крите-

риев качества.

- 124 -

4.3. Структурно-функциональная модель САПР ВКА на этапе схе-

мотехнического и функционального проектирования.

Созданный комплекс программных средств является ядром предла-

гаемой структурно-функциональной модели САПР ВКА для этапа ее схе-

мотехнического и функционального проектирования [151], актуаль-

ность разработки которой отмечена в первой главе.

На рис. П.5 приведена структура САПР ВКА, реализующая методи-

ки функционального и схемотехнического проектирования и состоящая

из обслуживающих и проектирующих подсистем.

Обслуживающими являются подсистемы управления и контроля про-

цессом проектирования ВКА (ПУПВКА), оперативного взаимодействия

(ПОВ), отображения графической информации (ПОГИ), информационного

обеспечения (ПИО). Вся информация о существующих конструкциях ВКА

и вспомогательная справочная информация хранится в банках данных

системы (БнД). Связь конструктора с ЭВМ в диалоговом режиме осу-

ществляется с использованием алфавитно-цифрового дисплея (АЦД) и

символьно-графического дисплея (СГД).

Проектирующие подсистемы представляют собой функционально за-

конченные части системы, последовательно реализующие выделенные

этапы проектирования ВКА. К ним относятся подсистемы выбора и ана-

лиза аналогов и прототипов ВКА (ВАВКА, ААВКА, ВПВКА и АПВКА), син-

теза и анализа физических принципов действия ВКА (СФПД и АФПД),

структурного синтеза и анализа (ССВКА и САВКА), качественного син-

теза и анализа (КСВКА и КАВКА), параметрического синтеза и анализа

(ПСВКА и ПАВКА), компоновки ВКА и ее анализа (КВКА и АКВКА), а

также подсистемы выбора и анализа аналогов и прототипов приводов,

вводов движения в вакуум, механизмов и уплотнительных пар (ВАП,

ВАВВ, ВАМ, ВАУП, ААП, ААВВ, ААМ, ААУП, АПП, ВПВВ, ВПМ, ВПУП, АПП,

АПВВ, АПМ, АПУП). Кроме этого в системе имеются подсистемы струк-

- 125 -

турного синтеза основных составных элементов ВКА (ССП, ССВВ, ССМ,

ССУП), а также предусмотрены подсистемы структурного синтеза их

сборочных единиц (СССБП, СССБВВ, ССЭУП).

Функционирование системы происходит следующим образом. По

вводимому конструктором техническому заданию на создание конкрет-

ной ВКА, являющемуся отправной точкой разработки, система осущест-

вляет поиск аналога ВКА из числа хранимых в БнД и при наличии

нескольких аналогов, соответствующих ТЗ, производит их анализ, вы-

бирая наилучшую конструкцию, чертежи которой находятся в конструк-

торском архиве. Если аналоги отсутствуют, конструктор может произ-

вести корректировку ТЗ (например, производя его усечение по не-

основным показателям качества), и система осуществляет поиск и

анализ прототипов. Выбор аналогов и прототипов производится в два

этапа: сначала проводится качественная оценка существующих

конструкций, позволяющая определить требуемый тип ВКА, а затем

проводится количественная оценка для выявления подходящей

конструкции. Если прототип ВКА найден, а осуществленная корректи-

ровка ТЗ нежелательна, то система анализирует внесенные конструк-

тором в ТЗ изменения и выдает дополнительное ТЗ на модернизацию

соответствующего функционального устройства - структурный синтез

привода, ввода движения в вакуум, механизма или уплотнительной па-

ры в подсистемы (ССП, ССВВ, ССМ и ССУП).

Если прототип не найден, то осуществляется разработка нового

технического решения ВКА, удовлетворяющего заданному ТЗ. В этом

случае система производит с использованием эвристических приемов

поиск и выбор ФПД ВКА. На основе выбранного ФПД производится выяв-

ление всевозможных структурных схем, анализ и синтез которых

представляется целесообразным. После получения структурных схем

определяется качественный состав ФМ ВКА, а на основе моделирования

- оцениваются значения их параметров качества. Затем система ана-

- 126 -

лизирует параметрические характеристики найденных структур на

соответствие ТЗ и если структуры, соответствующей ТЗ, нет, то син-

тезируется новая структура на основе другого ФПД или корректиру-

ется ТЗ в сторону смягчения предъявляемых требований.

Если синтезированная структура соответствует ТЗ, то в

подсистеме ПАВКА формируют частные ТЗ на основные элементы ВКА -

привод, ввод движения в вакуум, механизм и уплотнительную пару.

Далее система выполняет процедуры поиска и выбора аналогов и про-

тотипов этих структурных составляющих, аналогичные процедурам по-

иска и выбора аналогов и прототипов ВКА. При этом в подсистемах

анализа прототипов в случае необходимости формируется ТЗ на струк-

турный синтез сборочных единиц привода, ввода движения в вакуум,

механизма и элементов уплотнительной пары (СССБП, СССБВВ, ССМ и

ССЭУП). Если прототип не найден, то осуществляют структурный син-

тез новых технических решений этих устройств: подсистемы (ССП,

ССВВ, ССМ, ССУП).

Структурный синтез и анализ новых конструкций ВКА или их эле-

ментов, аналогично выбору аналогов и прототипов ВКА, также прово-

дится в два этапа: сначала качественно, а затем количественно.

В зависимости от наличия аналогов и прототипов элементов ВКА

система производит компоновку ВКА из аналогов или из модернизиро-

ванных прототипов, либо из элементов, полученных в результате их

синтеза, и осуществляет выбор оптимальной компоновки. После этого

с использованием уравнения функционирования ВКА (этап моделирова-

ния) осуществляется окончательный параметрический анализ ВКА,

спроектированной на основе оптимальной компоновки. Если полученная

конструкция ВКА не соответствует ТЗ, то осуществляется корректи-

ровка ТЗ на элементы ВКА и процесс проектирования повторяется.

Введение в структуру САПР нового этапа - качественного синте-

за и анализа ВКА позволяет выбирать наиболее целесообразные для

- 127 -

дальнейшего рассмотрения конструкции, что значительно снижает вре-

мя работы системы. Ускорению процесса проектирования и улучшению

качества проектного решения способствует наличие обратной связи -

постоянной, после каждого этапа, проверки получаемой конструкции

на соответствие ТЗ.

Основными функциями, выполняемыми подсистемами выбора и ана-

лиза аналогов и прототипов ВКА и их элементов, являются следующие:

формирование по ТЗ параметрической модели ВКА; выбор аналогов и

прототипов, соответствующих ТЗ, формирование интегральных критери-

ев качества ВКА и ее элементов; выбор наилучшего аналога и прото-

типа из числа отвечающих требованиям ТЗ; формирование ТЗ на модер-

низацию структурных составляющих ВКА и их сборочных единиц.

Основными процедурами в подсистемах СФПД и АФПД являются:

построение множества ФПД ВКА; выявление множества структур ФПД;

выбор допустимых структур ФПД; технологический и экономический

анализ ФПД; выбор рациональной структуры ФПД.

В подсистемах ССВКА и САВКА выполняются следующие процедуры:

формирование множества структурных схем ВКА; синтез допустимых

структурных схем; оценка и выбор рациональных структурных схем;

корректировка принятых решений.

В подсистемах КСВКА и КАВКА осуществляют определение качест-

венного состава структурных элементов схем ВКА и выбор среди ка-

чественных структурных схем рациональных решений.

В подсистемах ПСВКА и ПАВКА осуществляют: проектировочные и

поверочные расчеты ВКА; определение выходных параметров структур-

ных элементов ВКА; формирование критериев оптимальности и ограни-

чений; оптимизацию параметров ВКА; анализ оптимальной компоновки

ВКА; корректировку принятого решения в подсистеме ССВКА или кор-

ректировку ТЗ; формирование проектной документации; формирование

ТЗ для выбора или проектирования структурных составляющих ВКА.

- 128 -

Основными процедурами в подсистемах КВКА и АКВКА являются

следующие: синтез компоновок из элементов ВКА; формирование крите-

рия качества компоновок; анализ и выбор оптимальной компоновки;

формирование проектной документации.

При использовании описанной САПР в качестве подсистемы в ГАП

ВКА обязательным процессом является процедура проверки синтезиро-

ванных значений параметров ВКА требованиям, определяемым техни-

ческими характеристиками автоматизированной производственной ячей-

ки (станок, робот, комплекты оснастки и инструмента), являющейся

элементом конкретной ГАП [152]. Кроме того, предусмотрена система

адаптации базы данных и накладываемых граничных условий к измене-

нию станочного парка производства, появлению новых технологий и

др.

Использование подобной САПР, повышая качество и эффективность

труда конструктора, позволит ему получать принципиально новые тех-

нические решения.

4.4. Конструкции ВКА, разработанные на основе синтезированных

структур.

4.4.1. Конструкции ВКА, разработанные на основе синтеза ее

структуры на уровне типов основных ФМ.

Сопоставительный анализ сформированного с учетом морфологии

ВКА множества ее обобщенных вариантных структур (с использованием

программного модуля "VP1") и существующих конструкций ВКА показал

отсутствие ВКА плоского типа с использованием электромагнитного

привода. Данный факт определил цель проектирования соответствующей

конструкции затвора. В связи с тем, что величина хода штока типо-

вого электромагнитного привода не позволяет обеспечить сложного

- 129 -

движения и требуемых перемещений уплотнительного диска для перек-

рывания проходного отверстия и герметизации УП в плоских уст-

ройствах, в качестве прототипа была выбрана разработанная нами ба-

зовая конструкция сверхвысоковакуумного затвора с двумя исполни-

тельными органами и электропневматическим приводом [153]. Приняв

за основу структуру, генерируемую по правилу (3.22), получаем из

выражения (3.30) искомую формулу строения создаваемого устройства:

Общий вид разработанного затвора представлен на рис. П.6,

П.6А. Для согласования функциональных параметров сопрягаемых

основных ФМ совместно с электромагнитным приводом использован гид-

равлический усилитель, т.е. образован комбинированный привод, поз-

воляющий применять подобное решение и для устройств с цельнометал-

лической УП. Проведенный анализ множества позволил модифициро-

вать описываемую конструкцию за счет использования для перемещения

уплотнительного диска принципиально нового для ВКА ввода движения

- упруго деформируемого полого элемента - трубки Бурдона. Подобное

выполнение конструкции позволило упростить управление работой зат-

вора, повысить его быстродействие и уменьшить дестабилизирующее

воздействие элементов затвора на вакуумную среду [154].

Дальнейшее развитие конструкций ВКА, включающих вводы движе-

ния - механизмы непосредственного действия, не содержащие пары

трения в вакуумной полости, обусловило необходимость получения

структуры с одним исполнительным органом. Формула строения данного

устройства получена из выражения (3.32) :

Общий вид конструкции сверхвысоковакуумного затвора , реали-

зующей данную цель, приведен на рис. П.7, П.7А-В.

Подобное выполнение затвора позволило использовать в структу-

ре только один исполнительный орган при сохранении достоинств вы-

- 130 -

шеописанной конструкции [155].

4.4.2. Конструкции ВКА, разработанные на основе синтеза ее

механизмов.

Необходимость синтеза механизмов обусловлена, как правило,

использованием электромеханического или ручного привода, а также

сложным видом движения при перекрывании и герметизации проходного

отверстия, что особенно актуально для плоских и проходных затво-

ров. Рассмотрим конструкции ВКА, полученные с использованием раз-

личных путей синтеза ее механизмов (см. п. 3.4.1.).

Кинематическая схема поворотного затвора, полученная на осно-

ве анализа трехконтурной формы цепи (с использованием ППП "SSVC"),

реализованной посредством плоских рычажных механизмов, приведена

на рис. П.8. Формулу строения данного устройства, согласно (3.35),

можно представить в виде:

Проработка и практическое воплощение полученной схемы меха-

низма совмещенной структуры (рис. П.9) обеспечили рациональное

движение уплотнительного диска при перекрывании и герметизации

проходного отверстия: поступательное его движение на стадии герме-

тизации и поворот уплотнительного диска на 90 на стадиях открыва-

ния и закрыванияя затвора при небольшом ходе ведущего звена приво-

да.

Подобное выполнение устройства приводит к повышению ресурса и

надежности работы затвора за счет исключения неравномерности сжа-

тия уплотнителя и его трения о седло, а также обеспечения фиксиро-

ванного положения уплотнительного диска в каждый момент работы

затвора, что устраняет возможность его перекосов [120].

- 131 -

Дальнейшая доработка рассмотренной конструкции обусловлена

Характеристики

Список файлов реферата