Проектирование оптимальных Конструкций машин

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ МАШИН [c.138]

Следовательно, возникают противоречия между новым методологическим подходом к постановке задач проектирования оптимальных конструкций машин и уровнем научных и инженерных разработок. [c.139]

Этапы проектирования оптимальных конструкций -машин при разработке САПР [c.140]

Для решения задач проектирования оптимальных конструкций машин необходимо все требования и взаимосвязи рассматривать совместно. [c.141]

Для исследуемой модели, как и для других реально проектируемых машин, выбор параметров из их областей существования приводит к значительным изменениям критериальных функционалов, что особенно важно при целевом проектировании оптимальной конструкции. [c.47]

Современный уровень машиностроения, условия эксплуатации оборудования и экономика производства требуют глубокого анализа и оптимизации систем механизмов с учетом их свойств во взаимодействии, в динамике. Решение задач синтеза о т д е л ь -н ы X механизмов уже не удовлетворяет полностью требованиям проектирования оптимальных конструкций производственных машин-автоматов. [c.33]

Разработку конструкции детали нельзя рассматривать как самостоятельную задачу, так как в конечном итоге необходимо обеспечить эффективность всей машины. Поэтому при установлении критерия оптимизации конструкции детали следует учитывать критерий, принятый для проектирования оптимальной конструкции ма-шины, [c.73]

Для исследуемой модели, как и для других реально проектируемых машин, выбор параметров из их областей существования приводит к существенным изменениям функционалов (21), что особенно важно при целевом проектировании оптимальной конструкции. Так, для рассматриваемой вертикальной гибкой роторной системы при [c.218]

При проектировании технических объектов важное значение имеет определение оптимальных вариантов структур и конструкций машин и устройств, параметров схем, режимов работы технологического оборудования и т. д. Под оптимальным будем понимать такой вариант структуры или конструкции, параметры которой удовлетворяют всем системным, конструктивным, технологическим, электрическим и экономическим требованиям ТЗ, а критерий оптимальности, описывающий качество проектируемой структуры или конструкции, принимает наилучшее (минимальное или максимальное) значение. [c.262]

Процесс проектирования машин необходимо проводить в виде диалога между конструктором и ЭВМ с целью выбора наиболее оптимального варианта конструкции машины и входящих в нее сборочных единиц и деталей с точки зрения производительности, надежности, точности и экономичности изделий. При проведении экспериментально-поисковых работ необходимо непосредственно с дисплея передавать программу изготовления опытных деталей на станок без чертежа. [c.40]

Эскизное проектирование. На этом этапе разрабатывают оптимальную конструкцию выбранного варианта машины составляют техническое описание этого варианта для детальной проработки и разрабатывают документацию на наилучший вариант решения. [c.371]

Задачи проектирования оптимальных механических конструкций, т. 0. конструкций, наилучших по своим несущим, прочностным или другим свойствам, впервые возникли в строительстве и являются основными в механике сооружений. Для их решения разработан ряд методов, применимость которых выходит далеко. ча рамки строительной механики [346, 390] и распространяется, в частности, на машины и механизмы [8, 9, 17, 18]. [c.257]

Значительные резервы уменьшения объема ремонтных работ могут быть выявлены на стадии проектирования и изготовления оборудования, поскольку уменьшение объема ремонтных работ связано главным образом с повышением надежности и долговечности оборудования. Физический износ оборудования можно в несколько раз сократить путем использования на стадии проектирования машин базовых деталей и сборочных единиц оптимальной прочности, совершенствования системы смазки и заш,иты от пыли и грязи трущихся поверхностей, применения в конструкции машин прогрессивных видов материалов. В результате указанных мероприятий будет обеспечено значительное уменьшение объема ремонтов при эксплуатации оборудования. Уменьшается объем ремонтных работ с повышением уровня стандартизации, унификации и рационального расположения сборочных единиц и деталей в конструкциях машин, закладываемого на стадии их проектирования. [c.257]

Приступая к созданию нового изделия, конструктор представляет себе некоторый идеал, некоторую оптимальную конструкцию, все элементы которой условно обладают одинаковым ресурсом и наилучшим образом отвечают своему функциональному назначению. Вместе с тем при проектировании машины конструктор всегда исходит из реальных возможностей, которые представляют ему современная технология и средства ее реализации (существую-ш ее оборудование). Принимаемое в результате компромиссное решение приводит к тому, что, с одной стороны, конструкция имеет слабые звенья, а с другой — ряд ее элементов обладает завышенным ресурсом. Поэтому чем шире арсенал технологических и технических средств, тем больше соответствует созданная конструкция идеалу ее создателя. [c.11]

Важнейший этап - разработка, т.е. проектирование конструкции машины. На рис. 1 представлена схема, поясняющая методологию оптимального конструирования. Главным вопросом является оптимизация основных газодинамических параметров. Поиск оптимума в этой области направлен на обеспечение заданных выходных параметров двигателя, в том числе и показателей надежности. Важным моментом в этом процессе является соединение и взаимодействие теоретических исследований и экспериментов. [c.51]

Проблема создания конструкций машин обладающих оптимальным уровнем ремонтопригодности, т. е. оптимальной приспособленностью к работам по поддержанию и восстановлению работоспособности и ресурса, охватывает комплекс вопросов, решаемых при проектировании, изготовлении и эксплуатации машин. [c.7]

Классификация О. А. Беликова имеет определенную взаимосвязь со сложностью конструкции машины, принципом построения системы управления, методами переналадки, что определяет надежность машин и, следовательно, позволяет еще на стадии проектирования путем аналитического исследования определить наиболее оптимальный вариант конструкции машины. [c.194]

При проектировании машин стремятся к установлению оптимального варианта конструкции. Рассматривая конструкцию машины как систему, разрабатывают ее математическую модель для определения параметров оптимальной конструкции. [c.34]

Основные понятия о САПР и использовании ее при проектировании деталей машин см. [31]. В данном курсе мы будем указывать только заданные и управляемые параметры тех или иных изделий. Примеры расчета можно рассматривать как один из вариантов поиска оптимальной конструкции. [c.19]

Для дальнейшего развития теории машин-автоматов необходимо а) изучать общие законы и общие свойства машинных технологических процессов различных отраслей промышленности, способствующих возможности их автоматизации б) исследовать структуры циклограмм и законов движения исполнительных органов технологических машин-автоматов с целью разработки методик их проектирования и выбора оптимальных конструктивных решений в) создать методы расчета производительности машин-автоматов, которые помогли бы вскрыть резервы и указали бы пути совершенствования конструкций машин с целью непрерывного повышения их производительности г) разработать методы кинематического и динамического проектирования исполнительных органов с непрерывным и прерывным движениями д) произвести анализ приводов технологических машин для уменьшения удельных расходов энергии, установления наилучших технологических режимов, повышения степени автоматизации и осуществления оптимальных кинематических и динамических характеристик рабочих органов [c.3]

Схемы новых машин-автоматов разрабатываются с учетом основных принципов проектирования машин, так как именно на стадии выбора и расчета структурной и кинематической схем машины закладывается возможность реализации оптимальной конструкции. [c.218]

Разрешая противоречия между рассматриваемыми требованиями, необходимо в процессе проектирования машины выполнить системный анализ, т. е. решить многовариантную задачу выбора оптимального варианта конструкции машины. [c.21]

Определив потребное количество и качество товара, удовлетворяющего заданную потребность, укрупненную технологию и основные технико-экономические показатели производства товара, приступают к разработке технического задания (ТЗ) на создание машины. Техническое задание содержит описание цели создания машины и граничных условий, связанных с достижением этой цели. При этом указываются все функции и действия, необходимые для получения требуемых результатов, описываются требуемое качество получаемых результатов и критерии поиска оптимального варианта конструкции машины. Содержание ТЗ должно также отражать взаимосвязь проектируемой машины с внешней средой на всех этапах ее жизненного цикла при проектировании и подготовке производства, в процессе изготовления, эксплуатации, ремонта и утилизации. [c.542]

С увеличением размеров и скоростей современных машин становится все более важным при проектировании инженерных конструкций проводить исследования колебаний, возникающих в них. Хорошо известно, что решить имеющие большое практическое значение проблемы балансировки машин, крутильных колебаний в валах и зубчатых передачах, колебаний турбинных лопаток и дисков, выбора оптимальной частоты вращения валов, колебаний железнодорожных полотен и мостов, вибрации фундаментов и т. п. можно с помощью теории колебаний. Только используя эту теорию, можно определить наиболее благоприятные размеры конструкции, когда рабочие режимы машины отдалены, насколько это возможно, от критических режимов, при которых могут появиться опасные колебания. [c.14]

При проектировании различных теплосиловых установок тепловых двигателей, компрессоров, холодильных машин, летательных аппаратов, технологического оборудования, особенно химической и пищевой промышленности, и ряда других устройств—следует учитывать процессы переноса теплоты часто эти процессы становятся определяющими при выборе конструкции. Работоспособными и экономичными будут конструкции, в которых осуществляется оптимальный тепловой режим. [c.170]

При проектировании новых самолетов по результатам анализа и продувок моделей в аэродинамической трубе определяются величины подъемной силы и лобового сопротивления, возникающие в процессе различных стадий полета. Они, в свою очередь, используются для определения значений и распределения изгибающих моментов, крутящих нагрузок и сдвиговых усилий, действующих на крылья, фюзеляж и хвостовое оперение. При этом, естественно, должно учитываться много других факторов, в том числе сугубо специфических. Например, подвесные мотогондолы могут испытывать более высокие ускорения, чем самолет в целом, поэтому их размещение должно производиться с учетом тщательной балансировки изгибающих и крутящих моментов, действующих на крыло. При разработке больших самолетов на стадии предварительного проектирования отводится много счетно-машинного времени на анализ нагрузок и моментов с целью выбора оптимального внешнего контура конструкции. Проще говоря, проект самолета в целом представляет собой компромиссное решение между требованиями аэродинамики и возможностями конструктора. На начальной стадии проектирования решается также вопрос о выборе материалов. Повышенная прочность и жесткость композиционных материалов позволит конструкторам обеспечить утонение секций несущих поверхностей и повышение относительного размаха крыла по сравнению с алюминиевыми конструкциями. [c.58]

В 1946 г. Машгиз (ныне издательство Машиностроение ) выпустил книгу Г. А. Шаумяна Основы теории проектирования станков-автоматов , которой было суждено сыграть большую роль не только в дальнейшей творческой судьбе ее автора, но и в формировании теории машин-автоматов, научно-теоретической основы автоматизации. В предисловии Шаумян писал В настоящей работе освещаются основные вопросы проектирования станков-автоматов и автоматических станочных линий. В основу всего труда положена разработанная автором теория производительности рабочих машин-станков, позволяющая заранее анализировать производительность проектируемой машины и предусматривать как в конструкции, так и в способах ее эксплуатации условия, обеспечивающие реализацию запроектированной производительности. Конструктор получает возможность, основываясь на разработанной теории создания высокопроизводительных станков-автоматов, определить технологическую структуру автомата, оптимальные режимы резания с учетом различных видов потерь, дать всесторонний анализ производительности проектируемой машины, выбрать структурную схему автомата и после нахождения оптимального решения перейти к разработке конструкции автомата (или автоматической станочной линии) . [c.50]

Созрели предпосылки для перехода к третьей, более высокой ступени — реализации обратной связи от эксплуатации к последующему проектированию. Внедрение принципиально новых нетрадиционных технических решений (систем программного и прямого цифрового управления от ЭВМ, промышленных роботов-манипуляторов, автоматических систем машин не только для массового, но и серийного производства, новых технологических методов и процессов, конструкций и компоновки машин) требует при комплексной автоматизации поиска оптимального сочетания новизны и преемственности, обоснованности технических и экономических предпосылок применения технических решений для данного производства. [c.168]

Проектируемая машина должна отвечать требованиям эксплуатации, так как это определяет эффективность ее использования, а затем отвечать и требованиям производства. Эти требования неоднозначны. Каждая категория этих требований может содержать отдельные виды требогваиий,. состоящие из комплексов конкретных требований-, предъявляемых к проектируемым отдельным моделям машин. На уровне методологических разработок можно рассматривать и анализировать только отдельные виды требований применительно к определенному классу машин. Требования эксплуатации, как и требования производства, в большинстве случаев неоднозначны и могут быть представлены несколькими вариантами. Аналогичное положение имеет место при рассмотрении каждого варианта требований, так как ему может соответствовать некоторое множество вариантов конструкции машины, из которых выбирают оптимальный. Между отдельными видами требований эксплуатации и требований производства имеются взаимосвязи. Изложенные положения могут быть представлены в виде системной модели проектирования оптимальной конструкции машины. [c.46]

В гл. 111 на рис. 12 представлена системная модель проектирования оптимальной конструкции машины, которая отражает многовариантный характер постановки задачи выбора оптимальной конструкции структуру, характер н вид связен, требующих формали- [c.140]

На рис. 36 представлены этапы проектирования оптимальных конструкций машин при разработке САПРМ. Исходным положением является логическая постановка задачи, содержание которой представляется системными моделями. [c.143]

Одним из ведущих направлений повышения надежности при проектировании является создание оптимальной конструкции машины. С позищ1Й надежности оптимальной будет такая конструкция машины и ее элементов, когда с наименьшими затратами средств достигается требуемая продолжительность работы отдельных узлов, механизмов и машины в целом при заданной безотказности и регламентированных затратах на ремонт и техническое обслуживание. [c.100]

Рассмотрены вопросы проектирования систем охлаждения и термо-стабилизапии деформируемых элементов энергоустановок, подверженных термическим и механическим воздействиям. П 1ведены модели и описаны алгоритмы машинного проектирования оптимальных конструкций. [c.108]

Комплексная стандартизация (КС). По определению, данному Постоянной Комиссией СЭВ по стандартизации, — это стандартизация, при которой осуществляется целенаправленное и планомерное установление и применение спстемы взаимоувязанных требований как к самому объегсту КС в целом и его основным элементам, так и к материальным и нематериальным факторам, влияющим на объект, в целях обеспечения оптимального решения конкретней проблемы. Следовательно, сущность КС следует понимать как систематизацию, оптимизацию и увязку всех взаимодействующих факторов, обеспечивающих экономически оптимальный уровень качества продукции в требуемые сроки. К осиовн лм факторам, определяющим качество машин и других изделий, эффективность их производства и эксплуатации, относятся совершенство конструкций и методов проектирования и расчета машин (их составных частей н деталей) на прочность, надежность и точность качество применяемого сырья, материалов, полуфабрикатов, покупных и получаемых по кооперации изделий степень унификации, агрегатирования и стандартизации уровень технологии и средств производства, контроля и испытаний уровень взаимозаменяемости, организации производства и эксплуатации машин квалификация рабочих и качество их работы. Для обеспечения высокого качества машин необходима оптимизация указанных факторов и строгая взаимная согласованность требований к качеству как при проектировании, так и на этапах производства и эксплуатации. Решение этой задачи усложняется широкой межотраслевой кооперацией заводов. Например, для производства автомобилей используют около 4000 наименований покупных и кооперируемых изделий и материалов, тысячи видов технологического оборудования, инструмента и средств контроля, изготовляемых заводами многих отраслей промышленности. КС позволяет организовать разработку комплекса взаимоувязанных стандартов и технических условий, координировать действия большого числа организаций-исполнителей. Задачами разработки и выполнения программ КС являются 1) обеспечение всемерного повышения эффективности общественного производства, технического уровня и качества продукции, усиление режима экономии всех видов ресурсов в народном хозяйстве 2) повышение научно-технического уровня стандартов и их организующей роли в ускорении научно-технического прогресса на основе широкого использования результатов научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ и лучших оте- [c.59]

Главная особенность проектирования — это многовариантность решений для получения оптимальной конструкции, обеспечивающей требуемые характеристики машины при наименьших затратах на ее изготовление и эксплуатацию. При эюм в поисках оптимального варианта конструкции часто приходится выполнять несколько вариантов pa 4eia. Для того чтобы избавить конструктора от выполнения трудоемких расчетов, многофакторного анализа и большого объема графических работ, поиски оптимального варианта удобно выполнять с помощью электронно-вычислительных машин (ЭВМ). [c.37]

Создание автоматических линий и выполнение проектно-конструкторских работ на уровне систем машин весьма специфично и включает ряд сложных задач, с которыми не приходится сталкиваться при конструировании обычного технологического оборудования. Это прежде всего разработка многооперационных технологических процессов с концентрацией операций, выявление возможных вариантов построения системы машин в целом и выбор оптимального, проведение многоступенчатых приемносдаточных испытаний. Именно применительно к проектированию автоматических линий наиболее перспективны методы и системы автоматизированного проектирования (САПР). Наконец весьма сложны вопросы рациональной эксплуатации автоматических линий, реализации всех потенциальных возможностей, заложенных в технологических процессах и конструкциях машин. [c.6]

Проектирование представляет собой изыскание оптимального варианта конструкции машины и ее составных частей. Ограничения, накладываемые на процесс проектирования, могут носить технический и организационный характер. К техническим ограничениям относят положения, касающиеся параметров конструкции, а к организационным ограничениям могут быгь отнесены сроки выполнения проектных работ и т. п. [c.140]

Подавляющую часть физических процессов и явлений, которые происходят в сплош ных средах (жидких, твердых, газообразных, типа плазмы и др.), можно описать с помо щью систем дифференциальных уравнений или интегродифференциальных уравнений с частными производными. Такие уравнения — весьма сложный математический объект, особенно если они являются нелинейными, а именно учет нелинейных членов в урав нениях является зачастую решающим для описания очень важных эффектов механики сплошной среды. Надежное количественное описание таких эффектов является необхо димым элементом при проектировании самых различных машин и устройств, начиная от таких крупномасштабных объектов, как самолет, подводная лодка, ракета и кончая такими миниатюрными приборами, как интегральная схема, гибкий световод и т. п. Особенно существенно значение количественных характеристик явлений при оптимальном проек тировании конструкций, когда требуется добиться большей экономичности, дальности полета, минимального веса или улучшить другие аналогичные параметры. Так, например, проектирование летательных аппаратов, полет которых может проходить со скоростью, большей скорости звука, требует умения решать задачу об обтекании тела газовым пото ком в рамках нелинейных уравнений газовой динамики. Здесь в рамках линейных моделей не удается правильно описать эффект возрастания сопротивления при приближении ско зости полета к звуковой. Таких примеров можно было бы привести очень много. [c.13]

В книге рассмотрены конструкции, мегоды проектирования, расчета и основы эксплуатации подвесны-х грузонесущих, толкающих и грузоведущих конвейеров и их основных разновидностей. Даны конструкции машин в целом и их отдельных составных элементов для различных условий работы и назначения с рекомендациями оптимального их выбора, расчета и эксплуатации. [c.2]

В понятие качество машины входят ряд составляющих и в том числе необходимая надежность этих машин и оптимальная долговечность их деталей. В настоящее время без учета этих факторов нельзя проектировать машины. В чем же заключается этот учет Он заключается в систематической оценке при проектировании и изготовлении машины данных эксплуатации и стендовых испытаний. Именно наличие систематической обратной связи эксплуатация — конструирование — изготовление должно обеспечить надлежащее качество выпускаемых изделий. На заводах, эксплуатирующих оборудование, ведется учет количества выпускаемой продукции и сроков службы быстроизиашивающихся детален, а также времени простоя данной машины из-за того или иного узла. Построением так называемого графика выхода из строя деталей и узлов машины и сопоставле-кием его с фактическим временем простоев этих узлов выявляют наиболее уязвимые места конструкции машины. Затем рассматривают кинематическую схему машины и схему ее управления. Составляют так называемые структурные схемы силовой цепи машины, цепи управления и т. п. На эти схемы наносят средние сроки службы деталей тех нли иных узлов. Сопоставляя полученную информацию, намечают пути достижения оптимальных сроков службы деталей (оптимальной их долговечности). Следует стремиться к одновременной замене деталей в сроки плановых ремонтов. [c.146]

В конструкции нагружающих механизмов машин, предназна--юпиых для испытания на длительную прочность и ползучесть, нет принципиальной разницы, поскольку в обоих случаях испытание проводится под постоянной нагрузкой. Поэтому большинство крип-машин пригодно также и для испытания на длительную прочность. Однако при проектировании нагружающих устройств машин для испытания на длительную прочность необходимо предус.матривать запас мощности, достаточный для разрушения образца через обусловленные промежутки времени. Если оптимальная мощность крип-машин для испытаний в интервале 400—800° составляет 2—3 г, то для определения в том же температурном интервале длительной прочности желательна мощность машины в 4—6 т. [c.106]

При проектировании новых современных машин и механизмов конструктор постоянно пользуется стандартами, с их помойные рассчитывает оптимальную точность изготовления, шероховатость поверхности и другие параметры. Применяя прогрессивные опережаюи ие стандарты, разработчик закладывает в технологическую документацию новейшие достижения науки и техники с целью создания экономичных и технически совершенных конструкций. [c.3]

В условиях учебной САПР студенты в скором будущем будут получать информацию о базовых конструкциях, хранящихся в памяти ЭВМ, через графический дисплей [16]. Как правило, объекты авиационных конструкций представляются в памяти не только в форме чертежа, но и в форме других графических моделей,- позволяющих более рационально осуществить процесс информационного обмена между проектировщиком (студентом) и базой данных ЭВМ. Применение более абстрактных, чем чертеж, схем и графических моделей определяется необходимостью осуществления таких специальных для данной отрасли техники поисковых разработок, как аэродинамический расчет пр.офилей теоретического контура поверхностей, расчет динамических характеристик и центровки летательного аппарата, прочностной расчет различных пространственных конструкций и, наконец, разработка средств механизации управления самолетом. Во всех перечисленных расчетах используется широкий диапазон графических моделей различной степени абстракции — от чертежей и наглядных аксонометрических изображений до пространственных и функциональных схем. Данные изображения в автоматизированном проектировании являются основным средством управления процессом машинных расчетов и поиска оптимальных вариантов решения. [c.166]

При проектировании машин, механизмов и сооружений приходится определять размеры отдельных элементов изделий. Эта-задача может быть решена в результате расчетов на прочность, жесткость н устойчивость. В сопротивлении материалов изложены методы расчетов, обеспечивающих возможность создания надежных конструкций проектируемых объектов при оптимальном использонаиип материала. [c.12]

В связи с комплексностью поставленной задачи массив исходных данных для ее решений значительно увеличивается И содер-яит кроме статистических данных о нагружении и физико-механических характеристик материалов, данные о трудоемкости изготовления, ремонтопригодности, величинах критериев оптимизации. Разработан алгоритм машинного проектирования соединений с натягом. Блок расчета геометрических параметров позволяет получить нулевое решение о Конструкц ии соединения, которое впоследствии уточняется с целью получения оптимальных Нараметров. Блоки расчета напряженно-деформированного состояния ГНДС), давления автофрет фования, долговечности, ремонтопригодности и экономичности потребовали самостоятельного рассмотрения. [c.35]

Потери в конструкциях. Выше говорилось о потерях в материалах и в отдельных однородных упругих элементах. Рассмотрим теперь потери в конструкциях, которые составлены из многих элементов, изготовленных из различных материалов. Очевидно, что общие потери в конструкции складываются из потерь в ее составных элементах. Однако вклад этих элементарных потерь в общие потери различен и существенным образом зависит от формы колебаний конструкции в целол1. Так, потери машины, установленной на амортизаторы, зависят от того, насколько близко к пучностям или узлам собственной формы колебаний машины расположены амортизаторы. Потери в простейшей конструкции — однородном стержне — зависят от того, совершает он из-гибные, продольные или крутильные колебания. На одной и той же частоте потери этих трех форм движения различны, так как обусловлены разными физическими механизмами демпфирования. Для расчета общих потерь в конструкции, таким образом, требуется знать не только потери в отдельных ее элементах, но и форму колебаний всей конструкции. Ниже приводятся примеры расчета потерь в двух типичных составных машинных конструкциях и обсуждаются полученные результаты. Такие расчеты необходимы при проектировании машинных конструкций с оптимальными демпфирующими свойствами. [c.218]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...