Проектирование автоматизированнь2х станков и комплексов (862477), страница 52

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

Текст из файла (страница 52)

Методики инженерных расчетовстаночных узловОбщесистемными составляющими функции качества являются критерииточности, устойчивости и эффективности. При расчете деталей станков пока­затели точности и устойчивости в основном соотносятся с их геометрией,т. е. сохранением формы под действием различных нагрузок(силовых,теп­ловых, изнашивающих). Эффективность применения деталей прежде всегозависит от их долговечности. В свою очередь эта характеристика определяет­ся статической и усталостной прочностью детали.В основном при расчете станочных деталей ограничения назначают исхо­дя из обеспечения заданной прочности и устойчивости, а показатели каче­ства-на основе параметров, определяющих точность изготовления деталина станке.

Например, показателем качества детали несущей системы станкаможет являться ее жесткость. Поскольку детали входят как составные части встаночные узлы, то для последних сохраняются все те показатели качества,которые имели место для деталей, но в них вкладывается другой смысл.

Од­ной из основных характеристик деталей является их геометрия, а выходнойхарактеристикой узла-перемещение. Например, узлы станков должныобеспечивать точность и устойчивость перемещений, которые они реализу­ют. Появляются новые оценки эффективности функционирования. Однакопри автоматизированных расчетах используют лишь расчет КПД. Точност­ные показатели и показатели устойчивости применяют для оценки устано­вившихся процессов в станочных узлах.Автоматизированные расчеты в зависимости от того, какие инженерныеметодики реализуются, могут быть только для вычислений проектных пара­метров по формулам, только для проверочных расчетов, а также комбиниро­ванные.

В последнем случае часть проектных параметров рассчитывают,часть-задают, а работоспособность конструкции в целом определяют про­веркой. Кроме того, специально для автоматизированных расчетов исполь­зуют общие инженерные методики с универсальными математическими мо­делями.Как правило, существующие инженерные методики нельзя использовать врасчетных программах без соответствующей адаптации к новой информаци­онной среде.

Нужно разработать банк данных, содержащий информацию, ко­торую раньше конструктор брал из справочников в виде таблиц, номограмм,графиков, соотношений, т. е. требуется провести аппроксимацию данных ввиде, удобном для хранения в памяти ЭВМ. Должны быть решены вопросыэффективного ввода и вывода данных, выдачи сообщений о неудачно задан­ных параметрах, режима взаимодействия конструктора с ЭВМ, максимальнойдлительности одного цикла решения. Автоматизация инженерных методик15.2.

Автоматизированные расчеты детш~ей и узлов металлоре;)!Сущих станков 247позволяет повысить точность расчетов,а следовательно, возможны другиеметоды вычислений. Особое внимание уделяется программам для вычисле­ния исходных параметров: моментов инерции, объемов, центра тяжести,площади сечений деталей сложной конфигурации.хЬ;Х;уРис.15.5.Расчетная схема для определенияцентра тяжести станкаПредставленная на рис.15.5расчетная схема предполагает аппроксима­цию параллелепипедами отдельных узлов и деталей станка.

Для уточнениярасчета можно ввести аппроксимирующие тела типа цилиндра. Центр тяже­сти (хо, у0 ,z0)системы, состоящей из п материальных точек, можно рассчи­тать по формуламппI;m;X;Хо=;;[Уоп=I;m;z;j;[Zoп=j;[(15.2)пI;m;I;m;I;m;j; ]j; ]j; [z; - координаты центра тяжести i-й точки.(15.2) с учетом аппроксимации составных частейстанка в виде параллелепипеда (см. рис. 15.5):гдеm1 -пI;m;y;масса i-й точки; х;, у;,Преобразуем выраженияХ; = х; + Ь;/2; у1 =у;+ d;/2; z; = z; + h;/2,где х;, у;,текущие координаты элемента i-го блока модели станка.z; -Принимая плотность материала детали постоянной, получаемппХо=j; ]1=!__пппI:fuI;b;d;h1(x; +О,5Ь;)пI;b;d;h;(y; +0,5d;)Уо=j; ]1=.!...__пI;b1 d;h;I:/4;I;b;d1 h;j; Jj; ]f; [пZo=пI;b;d;h;(z; +0,5h;)I:/з;~~пI:/2;=-n--Lb;d;h;I:/4;j; ]j; [пI:/4;f; J15. Автоматизированное проектирование металлоре;11сущих станков248Уточнить формулы можно введением коэффициента заполнения i-гоблока модели станка:гдеV;: -оценочный объем деталей i-го блока; V; -объем i-го блока.Тогда/i;=b;d;h;a;(x; +О,5Ь;); // 3;2;=b;d;h;a;(y; + 0,5d;);=b;d;h;a;(z; + 0,5h;); /4;=b;d;h;a;.Оценка этих координат на этапе проектирования позволяет предусмот­реть конструктивные мероприятия, обеспечивающие удобное и надежноетранспортирование станка.Обобщенная схема процесса получения проектных решений при автома­тизации инженерных расчетов представлена на рис.граммы (блок(блок2).1)15.6.После запуска про­конструктор определяет исходные данные для расчетаИсходные данные для проектирования можно условно разделить натри категории-инженерные параметры х, проектируемых конструкций,заданные показатели качества Р0 и накладываемые ограниченияПускКонструктор2-~----,8_____13 --'----~Банкданных~11НетНет6 -~--х (х 1 , х2),g,, P17 - ~ - -.....ОстановРис.15.6.Схемапроцессарасчета блоков модели станкаавтоматизироваmюгоgo.Осталь-15.2.

Автоматизированные расчеты детш~ей и узлов металлоре;)!Сущих станков 249ные сведения, необходимые для реализации процесса проектирования, нахо­дятся в банке данных (блокопределяютсянеизвестныеструкций, текущие(блок3).4(блокиданные8).В процессе автоматизированного расчетаинженерныезначения Р 1параметры х2показателейпроектируемыхкон­качества и ограниченийg1Затем осуществляется оценка и проверка полученных результатови5соответственно). Если условия ограничений выполняются и за­показателикачествасоответствуютполученнымрезультатам,тоформируются обобщенные результаты х,g 1, Р1 расчета конструкции (блок 6)7).

В противном случае конструкторблоке 2. Следует отметить, что в качествеи расчет считается законченным (блоккорректирует исходные данные вограничений часто используют значения показателей качества.15.2.3. Автоматизациярасчетов деталей и узлов станковОдним из основных требований, предъявляемых к математическим моде­лям автоматизированного проектирования, является их универсальность.

Этоозначает, что если обычно для расчета однотипных механизмов создают от­дельные программы, то при автоматизированном проектировании формиру­ютматематическуюмодель,котораяучитываетвсевозможныесочетанияконструктивных элементов однотипных узлов. Таким образом, при использо­вании обобщенной модели отпадает потребность в создании новых программ,необходимо лишь с помощью задания исходных данных в универсальнойпрограмме привести обобщенную математическую модель к виду, которыйсоответствует конкретной конструкции рассчитываемого механизма или де­тали.Задача разработки универсальных математических моделей для автомати­зированного расчета станочных узлов может быть решена введением струк­турных коэффициентов в параметрическую модель узла.

Такая структуриза­ция параметрической модели обеспечивает использование одной и той жематематической модели для расчета множества узлов однотипной конструк­ции с различной структурой. Назовем эти обобщенные модели структурно­параметрическими. Такие модели можно построить при создании универ­сальных программинадругихуровняхавтоматизациипроектирования.Кроме того, структурно-параметрические модели позволяют одновремен­но решать задачи структурного и параметрического анализа и синтеза.

Реше­ниезадачавтоматизированногопроектированиясущественноупрощается.Одной из основных трудностей при решении задач структурного синтеза ианализа является отсутствие четких критериев структурного качества. Дляструктурно-параметрических моделей можно использовать параметрическиекритерии качества. Методы структурного синтеза разработаны в значительноменьшей степени, чем методы параметрического синтеза.Создание структурно-параметрической модели конструкции определен­ного типа начинают с разработки ее структурной формулы, представляющейсобой набор цифр фиксированной длины:15. Автоматизированное проектирование металлоре;11сущих станков250<К1, К2, Кз,где К1,...

, Кп -... , Кп >,структурные коэффициенты.Длина структурной формулы определяется числом вариационных призна­ков конструкции. Каждая позиция структурной формулы соответствует томуили иному вариационному признаку. Конкретное значение К;, которое указа­но в i-й позиции структурной формулы, соответствует конкретному исполне­нию i-го вариационного признака конструкции. Наиболее просто структурно­параметрические модели реализуются на бинарных структурных коэффици­ентах К;= О либо К; = 1. В этом случае структурная формула имеет вид числа,записанного в двоичном коде:<011 ... 10>.Структурные формулы могут описывать не только вариационные кон­струкции, но и конструкции с изменяющейся структурой во время рабочегопроцесса.Следовательно, для описания структурных характеристик кон­струкции можно использовать два вида структурных формул: вариационныеи переключений.

По вариационным признакам, а значит, и по структурнойформуле нельзя полностью восстановить конструкцию. Однако эти признакиопределяют характерные особенности конструкции. Полное представление оконструкции дает совокупность вариационных признаков и элементов , явля­ющихся одинаковыми для всех конструкций.Практика использования структурно-параметрических моделей показыва­ет, что их эффективность при создании универсальных программ для автома­тизированных расчетов резко падает при большом числе вариационных при­знаков или изменяющихся параметров. Поэтому в каждом конкретном случаедолжен быть найден разумный компромисс между универсальностью струк­турно-параметрической модели и ее сложностью.15.3.

Характеристики

Список файлов книги