Специализированное средство структурирования схем механизмов

1

• Авторы
• Файлы

Кузлякина В.В. Крысенко А.В. Статья в формате PDF 116 KB Основным и наиболее сложным этапом в производстве продукции является этап проектирования, который состоит из трех основных частей: структурно- параметрического синтеза, расчетов на прочность, конструирование. На стадии исследования и проектирования формируется технический уровень и качество продукции, которые должны полностью отражать передовые достижения научно - технического прогресса, соответствовать требованиям потребителя, хаpaктеру потребностей и превосходить мировые достижения. Принятые конструкторские и технические решения определяют хаpaктер технологической подготовки. Решения конструктора окончательные, они трудно исправимы в производстве, и поэтому стадия исследования и проектирования механизмов требует особого внимания.

Современные механические объекты очень сложны, состоят из большого количества отдельных звеньев и простейших механизмов, связи между которыми неустойчивы и многокритериальны. Оптимальный вариант конструкций приходится выбирать по нескольким параметрам. Поэтому при проектировании, последовательно переходя от структурно - параметрического синтеза к расчетам на прочность и конструированию, очень часто приходится, пройдя весь путь, возвращаться в исходную точку и начинать путь, возвращаться в исходную точку и начинать все сначала.

Стремительное развитие компьютерных технологий заставляет задуматься о вполне естественном желании облегчить труд конструктора, автоматизировать его рабочее место, что позволило бы, многократно повысить производительность его труда. Системы автоматизированного проектирования (САПР) являются современным инструментом, помогающим в творческой деятельности проектировщиков. Большая часть работ в области автоматизации проектирования посвящена проблемам автоматизации конструирования отдельных деталей, тогда как наиболее сложной и важной является проблема автоматизации проектирования объектов в целом на стадии структурно - параметрического синтеза, когда закладываются его основные свойства.

Известно, что в общем объеме затрат на создание новых машиностроительных объектов более 10 % занимают затраты на проектирование и разработку конструкторской документации. Стремительно возрастает номенклатура новых технических объектов и их сложность. Объем поискового конструирования в некоторых отраслях промышленности удваивается каждые три года. Время на проектирование отдельных машиностроительных объектов от замысла до воплощения колeблется от восьми до пятнадцати лет. Кроме того, растут требования к качеству проектов, особенно в части надежности, диагностики неисправностей, точности, тонких технических решений, в том числе, связанных с равновесием экосистем.

Пpaктика настоятельно требует совершенствования инструментов и методов проектирования. Прежде всего, это относится к поиску и принятию решения. Выдающиеся ученые в прошлом нередко задумывались над тем, как появляются в сознании человека те или иные решения. Однако их современников больше интересовал результат творчества, нежели его ход. Поэтому исследований в области методов поиска технических решений было сравнительно немного. Разрешить указанные противоречия, можно только кардинально изменив технологию проектирования, ориентируя ее на всестороннюю автоматизацию.

Большое применение в промышленности находят механизмы с замкнутыми механическими цепями, которые обладают большей жесткостью и позволяют получать высокую точность в позиционировании. Изучение функций положения плоских и прострaнcтвенных механизмов с замкнутыми кинематическими цепями представляет значительные трудности, и поэтому возникает необходимость в создании специальных расчетных методик, а также программных комплексов, реализующих эти методики. На начальном этапе проектирования такие методики были приближенными, со многими допущениями, позволяющими делать расчетные процедуры имеющимися в распоряжении инженеров средствами. Усовершенствование компьютеров позволило реализовать сложные аналитические зависимости на самом ответственном этапе проектирования - этапе структурно - параметрического синтеза.

Проектирование любого механизма начинается с проектирования его схемы. Последующие расчеты на прочность и конструирование формы звеньев не влияют на основные свойства механизма. Существуют несколько методов проектирования схемы механизма по заданным его свойствам: и графических, и аналитических. Графические методы хорошо развиты и широко использовались в докомпьютерный период проектирования. Однако их возможности ограничены, и им на смену для решения сложных задач пришли аналитические методы.

Проблемы и процедуры структурного и кинематического синтеза плоских рычажных механизмов описаны достаточно подробно и основательно. Однако в них принята упрощенная, традиционная форма зрения, не позволяющая учесть их конструктивные особенности и эффективно использовать в системах автоматизированного проектирования. Для автоматизации процедуры структурирования схем механизмов предлагаются обобщенные структурные модули («примитивы») и их параметрическое описание. Различных типов примитивов ограниченное число, но с их помощью можно описать структурную схему механизма любой сложности. Из этих «примитивов», как из кирпичиков, можно построить огромное «здание» механизма. Основываясь на знаниях хаpaктеристик «примитивов», алгоритмов их поведения, можно выполнить любые сложные расчеты проектируемого механизма в целом. Начальный этап проектирования механизмов: структурирование схем и исследование кинематики реализован в подсистеме «КИНМЕХ» автоматизированной системы «ДИНАМО», которая будет представлена на конференции.

---