ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Классификация задач конструкторского проектирования из "Автоматизация конструкторского и технологического проектирования (САПР 6) " Основная задача конструкторского проектирования — реализация принципиальных схем, полученных на этапе функционального проектирования. При этом производятся конструирование отдельных деталей, компоновка узлов из деталей и конструктивных элементов, агрегатов из узлов, после чего оформляется техническая документация на объект проектирования. Одна группа задач конструкторского проектирования определяет чисто геометрические параметры конструкции (например, параметры формы) — задачи геометрического проектирования, а другая группа задач предназначена для синтезирования структуры (топологии) конструкции с учетом ее функциональных характеристик — задачи топологического проектирования. Кроме того, к задачам конструкторского проектирования необходимо отнести проверку (анализ) качества полученных конструкторских решений. Классификация задач конструкторского проектирования показана на рис. 1.1. [c.7] Задачи геометрического проектирования. Геометрическое проектирование включает в себя задачи геометрического моделирования, геометрического синтеза и оформления конструкторской и технологической документации. [c.7] Геометрическое моделирование включает решение позиционных и метрических задач на основе преобразования геометрических моделей. Элементарными геометрическими объектами в ММ являются точка, прямая, окружность, плоскость, кривая второго порядка, цилиндр, шар, пространственная кривая и т. д. [c.7] К метрическим задачам относят, например, вычисление длины, площади, периметра, центра масс, моментов инерции. [c.8] В задачи оформления конструкторской документации входит изготовление текстовых и графических документов. Текстовые документы, кроме описательной части, содержат характеристики и паспортные данные узлов и агрегатов технические условия на изготовление, сборку, наладку и эксплуатацию спецификации и т. д. К графическим документам относятся чертежи сборочные и де-талировочные, графики структурных сеток кинематических цепей, циклограммы и зависимости для выбора параметров режимов работы агрегатов и устройств, схемы структурные, функциональные и принципиальные (электрические, электронные, гидравлические и т. д.). [c.9] Задачи топологического проектирования. Основными задачами (процедурами) топологического проектирования являются задачи компоновки, размещения и трассировки. [c.9] Задачи топологического проектирования в наибольшей степени формализованы при конструировании электронной аппаратуры. Поэтому рассмотрим их применительно к электронным устройствам. Среди задач компоновки электронных устройств можно выделить 1) задачи покрытия 2) задачи разбиения [ . [c.10] Задача покрытия заключается в преобразовании функциональной схемы соединений логических элементов у.зла в схему соединений типовых конструктивных элементов (модулей). Критериями качества при решении задачи покрытия могут быть суммарная стоимость и общее число модулей, число типов используемых модулей, число связей между модулями, общее число неиспользованных логических элементов в модулях и др. [c.10] В результате решения задачи разбиения осуществляется разделение на конструктивно обособленные части (узлы) схемы соединений конструктивных элементов на некотором иерархическом уровне. Основными критериями при решении задачи разбиения являются длина внешних связей, характеризуемая либо числом меж -узловых соединений, либо числом внешних выводов всех узлов число образующихся узлов число различных типов узлов. При решении задачи разбиения необходимо учитывать количество элементов в узлах, число внешних выводов узлов, суммарную площадь, занимаемую элементами и соединениями, электромагнитную совместимость отдельных элементов в узле, обеспечение нормального температурного режима и т. д. [c.10] Задача трассировки электронных устройств заключается в определении геометрии соединений конструктивных элементов. Выделяют трассировку проводных, печатных и пленочных соединений. Критериями оптимальности решения задачи трассировки могут быть минимальная суммарная длина соединений минимальное число слоев монтажа минимальное число переходов из слоя в слой минимальные наводки в цепях связи элементов и т. д. (при этом необходимо учитывать технологические и конструктивные ограничения и условия, например для проводного монтажа — максимальное число накруток на один контакт) тип монтажа ( внавал или жгутовой) максимальная длина проводов и т. д. для печатного монтажа — ширина проводников и расстояние между ними число проводников, подводимых к одному контакту максимальное число слоев наличие одного слоя для шин питания и т. п. Примерами конструктивных ограничений служат размеры коммутационного поля наличие проводников, трассы которых заданы максимальная длина проводников и т. п. Качество решения задачи трассировки в большой степени определяется результатами, полученными при размещении конструктивных элементов. [c.11] С решением задач размещения и трассировки приходится сталкиваться не только при проектировании радиоэлектронных устройств, по и при проектировании объектов. других отраслей техники и народного хозяйства (например, при размещении технологического оборудования в цехе, элементов гидросистемы, кинематической схемы, электрооборудования н электроавтоматики стайка, трассировке транспортных потоков цеха, прокладке иефте- и газопроводов с учетом рельефа местности, прокладке автомобильных и железных дорог и т. д.). [c.11] Метод проб и ошибок часто используется следующим образом задаются каким-либо значением неизвестного конструктивного параметра, а затем в результате вычисления других конструктивных параметров оценивают приемлемость принятого значения первого параметра. Эту процедуру повторяют до тех пор, пока не будет найдена совокупность значепн конструктивных параметров, соответствующих ограничениям на параметры и качественным показателям конструкции. [c.12] Число вариантов конструкции значительно сокращается при наличии унифицированных узлов и деталей. [c.13] Нужное конструктивное решение иногда находится в результате патентного исследования. [c.13] Повышение эффективности поиска новых конструктивных решений методом проб и ошибок обеспечивается применением эвристических приемов изобретательской деятельности, таких, как, например, инверсия, аналогия, метод мозгового штурма и т. д. [c.13] Инверсия предполагает изменение на обратные каких-либо функций, форм, способов расположения деталей конструкции. [c.13] В результате инвертирования конструкция по сравнению с исходной может приобрести новые эксплуатационные и технологические свойства. [c.13] Аналогия опирается на подобие конструкций в природе и технике. Широко применяется аналогия в роботостроении при разработке механических устройств робота и его органов чувств . Наименее трудоемким является заимствование конструктивных аналогов из других областей техники. [c.14] Метод мозгового штурма — метод коллективного генерирования технических решений. Создается группа специалистов — генератор идей , включающая в себя специалистов смежных, а иногда даже далеких областей науки и техники. Это объясняется тем, что для специалистов отдельной области науки и техники существует кризис идей , связанный с определенным избытком информации и ограничивающий направления совершенс -вования конструкции, а специалисты из других областей науки и техники могут привнести свежие идеи из своей области. Необходимым условием успеха при использовании этого метода является отсутствие критики высказываемых идей во избежание сковывания творческой инициативы членов группы. Сформированное достаточно большое число решений анализируется специалистами, и наиболее плодотворные технические решения развиваются далее. [c.14] Очевидно, что прямая автоматизация с помощью ЭВМ метода проб и ошибок с набором эвристических приемов невозможна, так как описанные процедуры труднофор-мализуемы. Эффективность использования метода проб и ошибок в основном определяется интуицией, а в конечном счете опытом конструктора. Для разработки алгоритмов топологического синтеза прежде всего необходимо формализовать задачи топологического проектирования. [c.14] Вернуться к основной статье