Конструирование. Оптимизация

В основе системного подхода лежит исследование объекта как системы, направленное на поиск механизмов целостности объектов и выявление всех его связей. Системный подход обосновывает общую оптимизацию разработки, проектирования, конструирования, производства, эксплуатации объекта. Одна из важнейших задач системного подхода—выбор вида, числа, уровня сложности, формы представления математических моделей. В общем случае системный подход при проектировании — это учет всех факторов, которые влияют на процесс создания объекта. Другими словами, системный подход — это решение технической задачи для части с учетом целого. [c.60]

Что касается избыточных связей б кинематических цепях механизма, то при конструировании машин их следует стремиться устранять или же оставлять минимальное количество, если полное их устранение оказывается невыгодным из-за усложнения конструкции или по каким-либо другим соображениям. В общем случае оптимальное решение следует искать, учитывая наличие необходимого технологического оборудования, стоимость изготовления, требуемые ресурс работы и надежность машины. Следовательно, это весьма сложная задача на оптимизацию для каждого конкретного случая. [c.35]

При конструировании необходимо выявить функциональные параметры, от которых главным образом зависят значения и допускаемый диапазон отклонений эксплуатационных показателей машины. Теоретически и экспериментально на макетах, моделях и опытных образцах следует установить возможные изменения функциональных параметров во времени (в результате износа, пластической деформации, термоциклических воздействий, изменения структуры и старения материала, коррозии и т. д.), найти связь и степень влияния этих параметров и их отклонений на эксплуатационные показатели нового изделия и в процессе его длительной эксплуатации. Зная эти связи и допуски на эксплуатационные показатели изделий, можно определить допускаемые отклонения функциональных параметров и рассчитать посадки для ответственных соединений. Применяют и другой метод используя установленные связи, определяют отклонения эксплуатационных показателей при выбранных допусках функциональных параметров. При расчете точности функциональных параметров необходимо создавать гарантированный запас работоспособности изделий, который обеспечит сохранение эксплуатационных показателей к концу срока их эксплуатации в заданных пределах. Необходимо также проводить оптимизацию допусков, устанавливая меньшие допуски для функциональных параметров, погрешности которых наиболее сильно влияют на эксплуатационные показатели изделий. Установление связей эксплуатационных показателей с функциональными параметрами и независимое изготовление деталей и составных частей по этим параметрам с точностью, определенной исходя из допускаемых отклонений эксплуатационных показателей изделий в конце срока их службы, — одно из главных условий обеспечения функциональной взаимозаменяемости. [c.19]

Изменения в характере работы конструкторского и технологического отделов менее значительны по сравнению с расчетно-теоретическим отделом, так как соответствующие подсистемы САПР ЭМП еще недостаточно разработаны и мало внедрены. Однако ускорение работ по автоматизации типовых процедур конструкторско-технологического проектирования ЭМП приведет к существенным сдвигам и в работе этих отделов. Преодолены принципиальные затруднения для автоматизации таких работ, как деталировка чертежей, расчет типовых конструктивных деталей и узлов, оптимизация конструктивных параметров, технологических процессов и т. п. Освободившись от подобных трудоемких работ, конструкторы и технологи получают возможность перехода к новым обязанностям по формализации процессов конструирования и технологической проработки проектов ЭМП и участия в разработке соответствующих компонентов и подсистем САПР. [c.49]

Для рещения задач частичной оптимизации и конструирования дополнительных расчетных связей типа (4.41) применяются те же методы, которые применимы к полным задачам оптимизации. Более конкретное представление о кибернетическом подходе к математическому моделированию дают два примера, приводимых ниже. [c.102]

Задача конструирования комбинированных алгоритмов сложна и не решается однозначно. Разные методы могут иметь сходство по тем или иным характеристикам (табл. 5.1). Учитывая это, а также многообразие методов и их модификаций, трудно выбрать наилучшую комбинацию даже при наличии априорной информации о свойствах задачи оптимизации и имеющихся в наличии ЭВМ. [c.145]

Инженерный подход к конструированию опирается на накопленный опыт применения методов оптимизации в электромеханике, эвристические соображения и интуицию, а также глубокое изучение и понимание объектов проектирования. Обычно сначала конструируются несколько вариантов алгоритмов, которые по предварительным оценкам кажутся конкурентоспособными. Затем алгоритмы более детально исследуются при решении конкретных задач. После сравнительного анализа отбирается наилучший вариант (варианты). Из-за отсутствия гарантий оптимальности полученные таким путем алгоритмы непрерывно совершенствуются как на стадии разработки, так и в процессе эксплуатации. [c.145]

При заданных форме и материале задача конструирования элемента сводится по существу к выбору его геометрических размеров. Эту задачу по аналогии с задачей выбора геометрических размеров ЭМП на стадии расчетного проектирования можно сформулировать и решить как задачу оптимизации параметров. В качестве критериев оптимальности при этом можно использовать те или иные технико-экономические показатели, например минимальную массу или минимум стоимости производства. Задачу оптимизации размеров детали можно сформулировать и в многокритериальной постановке. В качестве ограничений на решение задачи рассматриваются требования технического задания, стандартов и других нормативных документов, лимитирующих габариты, максимальные механические нагрузки элемента, надежность, долговечность и т. п. [c.167]

Математические модели конструктивных элементов по аналогии с моделями ЭМП на стадии расчетного проектирования целесообразно разрабатывать в двух вариантах быстрые и медленные. Это объясняется тем, что многие элементы для проверки ограничений требуют выполнения большого объема расчетов. Например, при конструировании вала необходимо вести расчеты на прочность и деформацию, определять крутильные и изгибающие колебания, уровень шумов и вибрации, усилия, передаваемые на подшипники, и т. п. Многие из этих расчетов ведутся достаточно точно с помощью громоздких алгоритмов, использующих теоретические методы моделирования и требующих большого машиносчетного времени. Поэтому при оптимизации геометрических размеров элемента следует пользоваться упрощенными (быстрыми) моделями, а для выбранного конечного варианта провести поверочные расчеты с помощью более точных (медленных) моделей. [c.167]

Программно-техническая реализация процесса выбора технологических параметров осуществляется по аналогии с расчетным проектированием (в случае использования методов математического моделирования и оптимизации) или диалоговым конструированием ЭМП (в случае неформального подхода). [c.182]

Гл. 5 имеет ключевое значение. Здесь рассматриваются особенности построения математических моделей преобразования энергии в ЭМУ, удовлетворяющих ряду требований с позиций их применения в САПР, а также основные математические методы оптимизации проектных решений и методы автоматизированного конструирования. [c.7]

Среди прочих проблем проектирования ЭМУ следует выделить вопросы конструирования, существо которых во многом определяется необходимостью обработки графической информации. В среднем до 70% всех работ по конструированию ЭМУ связано с формированием и преобразованием графических изображений. Вместе с тем конструирование ЭМУ тесно переплетается с анализом физических процессов, параметрической оптимизацией, расчетом допусков на параметры. Формирование конструктивного облика объекта невозможно без проведения целого ряда поверочных расчетов по определению механической прочности и теплового состояния элементов конструкции, моментов инерции, массы и других показателей. Параметры конструкции являются входными данными для выполнения проектных работ на различных этапах проектирования. [c.17]

Состав средств обеспечения объектных подсистем САПР зависит от класса проектируемых объектов. В качестве примеров таких подсистем можно назвать подсистемы конструирования объектов, их деталей и сборочных единиц, поиска оптимальных проектных решений, анализа энергетических или информационных процессов в объектах, определения допусков на параметры и вероятностного анализа рабочих показателей объектов с учетом технологических и эксплуатационных факторов, технологической подготовки производства. Любая из перечисленных подсистем не даст возможности проектировщику получить рациональные проектные решения, если не будут учитываться особенности математического и графического описания именно данного класса объектов, не будет обобщен опыт их проектирования, не будут предусмотрены перспективные технологические приемы. Вместе с тем весьма желательна всемерная универсальность объектных подсистем в отношении большого класса однотипных объектов. Например, для всего класса ЭМУ могут быть созданы на единой методической основе объектные подсистемы для анализа электромеханических и тепловых процессов, не говоря уже о конструировании деталей или механических расчетах. Именно универсальность объектных подсистем позволяет свести к минимуму дублирование дорогостоящих работ по их созданию и открывает путь к формированию все более широких по назначению отраслевых САПР. Объектные подсистемы могут находить применение как на определенном этапе проектирования, так и на нескольких его этапах, при этом решается ряд типовых задач с соответствующей адаптацией к требованиям каждого этапа. Примерами могут служить подсистема определения допусков на параметры и вероятностного анализа, применяемая на соответствующем этапе, и подсистема поиска оптимальных проектных рещений, которая может служить как для определения рационального типа и конструктивной схемы объекта, так и для параметрической оптимизации. [c.22]

Конструирование составляет неотъемлемую часть проектирования в целом. Конструкторские задачи решаются в процессе всего проектирования ЭМУ на начальных этапах определяется общая конструктивная схема объекта и проводятся предварительные конструкторские расчеты, в дальнейшем конструкция может уточняться и детализироваться по результатам параметрической оптимизации, и, наконец, на завершающем [c.175]

Оптимизация метрических и физических параметров с точки зрения этих условий может в определенной мере уменьшить нагрузку высшей пары, тем самым облегчить условия конструирования ее. [c.115]

Однако экспериментальный метод имеет и некоторые серьезные недостатки, а именно (а) он дает результат лишь для данной системы волокно — матрица, полученной при помощи конкретного процесса производства (б) он становится недопустимо дорогим и слишком долгим на стадиях оптимизации материала и создания промышленных образцов (в) он не может учесть объемное содержание компонентов как конструктивную степень свободы материала (г) он не обладает механизмом учета природы прочности слоя (д) он не дает рекомендаций для эффективного исследования И конструирования материал с целью создания улучшенных свойств слоев и композитов. [c.108]

Процесс проектирования систем АЛ состоит из большого числа взаимосвязанных проектных процедур поиска, анализа, оценки, оптимизации и выбора проектного решения. Требования системного подхода к исследованию процессов проектирования систем АЛ позволяют оценить удельный вес каждого этапа конструирования узлов, механизмов, систем агрегатов АЛ с точки зрения выполняемых ими функций, определить характер связей и отношений между элементами АЛ. Такой подход позволит представить процесс проектирования систем АЛ как сложно-иерархическую систему со структурно-информационными связями и топологией. Каждая ступень иерархии отражает уровень детализации проектного решения или входящих в этап проектирования составляющих компонентов конструкторского решения. Основными компонентами этой сложно-иерархической системы являются структура, функция, состояние, связь, элемент, отношение, управление, передача, энергия и т. д. [c.90]

Увеличение трудозатрат на этапе конструирования систем АЛ в условиях функционирования САПР происходит за счет дополнительных трудозатрат по внедрению совершенных методов анализа и синтеза принимаемых проектных решений, их многовариантного анализа и методов многокритериальной оптимизации. Это гарантирует принятие наиболее рационального проектного решения, реализуемого на этапах изготовления объектов АЛ, с минимумом общественных трудозатрат и одновременным улучшением качественных характеристик систем АЛ. [c.104]

Рассматривая различные наборы точек и линий, отображающих отсек поверхности, необходимо ставить задачу оптимизации этих наборов по некоторому критерию. Эта задача является одной из фундаментальных в начертательной геометрии, а также в конструировании. [c.11]

Реальные конструкции и машины изготавливаются из узлов, обладающих конечными значениями жесткости и массы, а также несовершенными характеристиками передачи энергии. В результате приложения внешних- или внутренних нагрузок при работе конструкции или машины одновременно будут возникать конечные деформации, что при определенных условиях приведет к колебаниям с очень большими амплитудами или к потере устойчивости процессов статического или динамического деформирования. Для современной инженерной практики очень важно уметь предсказывать возникновение подобных перемещений, неустойчивости или колебаний с большими амплитудами, а также использовать ту или иную оптимизацию в процессе конструирования и изготовления, с тем чтобы иметь возможность контролировать уровень статических и динамических напряжений, величину амплитуд при динамическом поведении, а также уровни передаваемых или излучаемых шумов в соответствии с нуждами практического применения. [c.15]

В разделе обеспечение надежности машин при конструировании изучаются режимы работы и спектры нагрузок машин, приводящие к потере исходных характеристик методы расчета изменения машиной и ее элементами начальных параметров в результате изнашивания, усталости и других процессов, а также расчета предельных состояний, сроков службы и показателей надежности. При рассмотрении методов повышения надежности и долговечности машин изучаются конструктивные факторы (в том числе выбор рациональной конструктивной схемы, функциональная взаимозаменяемость, резервирование и т. д.), стандартизация, унификация и агрегатирование узлов с точки зрения надежности, методы расчета машины на надежность в целом, а также методы оптимизации показателей надежности и долговечности и экономического обоснования выбранных вариантов. [c.283]

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]

Анизотропия свойств волокнистых композиционных материалов учитывается при конструировании деталей для оптимизации свойств путем согласования поля сопротивления с полями напряжения. [c.425]

Принцип соблюдается при конструировании изделия оптимизацией размеров звеньев размерных цепей на основе функционально-технологического синтеза. Он обеспечивает повышение точности замыкающего звена размерной цепи при сокращении количества составляющих звеньев. [c.78]

Ниже приводится описание возможных для применения при курсовом проектировании ширавлспий оптимизации и конструирования деталей машин с помощью вычислительной техники. Описываемые программы реализованы на комплексе АРМ-М (автоматизированное рабочее место машиностроителя) и персональных ЭВМ и позволяют получит ь, например, компоновочную схему двухступенчатого цилиндрического редуктора в соответствии с выбранным критерием оптимизации, эскизный или рабочий чертежи сконструированного вала, рабочие чертежи зубчатого цилиндрического или червячного колес. [c.328]

Заметим, что оптимизация в алгоритмах конструирования упрощается при использовании таких числовых инвариантных характеристик графа, как цикломатическое число или число внутренней и внешней устойчивости и др. [c.209]

Необходимо отметить, что третье направление применения ЭВМ в проектировании является универсальным и охватывает возможности первых двух, оказывая на них существенное влияние. Например, в процессе решения расчетных задач анализа и оптимизации целесообразно готовить входные данные, оценивать полученные результаты, принимать решения о путях продолжения расчетов именно в режиме диалога, ибо это позволяет во много раз сократить время решения, а в ряде случаев упростить алгоритмы оптимизационных расчетов за счет введения неформализуемых критериев предпочтения. Облегчению подготовки данных и интерпретации результатов проектирования в значительной мере способствует графическая форма их представления на устройствах ЭВМ. А органическое объединение расчетных и графических работ, характерное для эскизного конструирования ЭМУ, при автоматизированном их выполнении позволяет повысить производительность труда конструкторов в 7—10 раз. Важность такого и подобных ему эффектов от системного применения ЭВМ в проектировании становится особенно ощутимой, если принять во внимание непомерное затягивание сроков проектирования и освоения производства сложных объектов, приводящее порой к моральному устареванию изделий еще до начала их серийного производства. [c.11]

Общими особенностями приведенных и других действующих промышленных САПР являются направленность на получение типовых проектных решений, на основе известных аналогов, когда главное внимание уделяется вопросам параметрической оптимизации, ограниченные возможности диалогового взаимодействия проектировщиков с САПР (речь идет о диалоге, управляемом ЭВМ), использование средств информационного обеспечения, в недостаточной мере приспособленных для целей автоматизированного проектирования, ориентация подсистем конструирования прежде всего на изготовление чертежей проектируемых изделий, их узлов и деталей. Эти особенности характерны для САПР первого поколения, так как проистекают из функциональных свойств имеющегося системного программного обеспечения и возможностей технических средств. Крюме того, важно иметь в виду, что эти САПР представляют собой результаты первых опытов создания подобных систем, когда не пащли окончательного рещения даже принципиальные вопросы. [c.289]

На всех этапах АПМП может быть достигнута оптимизация технологии и конструирования. [c.11]

Однако далеко не всегда удается определить и обосновать весовые коэффициенты. Существует принципиально иной подход к поставленной проблеме — векторная оптимизация, который наиболее детально разработан М. Е. Салуквадзе для широкого круга задач оптимального управления (программирования оптимальных траекторий, аналитического конструирования оптимальных регуляторов, исследования операций и др.) [5.47]. Указанный подход был применен для оптимизации параметров теплообменных аппаратов по нескольким критериям качества [5.48]. Сущность метода заключается в определении идеальной (утопической) точки в пространстве критериев качества и введении нормы в этом пространстве, с помощью которой находится реальная точка в пространстве оптимизируемых параметров, характеризующаяся наибольщей близостью критериев качества к своим наилучщим значениям. [c.218]

Положительные результаты лабораторных исследований и промышленных испытаний РПУ позволяют рекомендовать приведенные соотношения для оптимальных характеристик роторно-пульсационных устройс гз в качестве основы для оптимизации их основных геометрических и кинематических параметров, а. также для разработки и конструирования оптимальных устройств подобного типа. [c.34]

Целью аэродинамического расчета котельной установки (расчет тяги и дутья) является выбор необходимых тягодутьевых машин на основе определения производительности тяговой и дутьевой систем и перепада полных давлений в газовом и воздушном трактах. Кроме того, в ходе расчета проводится оптимизация элементов и участков газовоздушного тракта, обеспечивающая минимальные расчетные затраты, а такжё определяются расчетные данные для конструирования газовоздухопроводов. [c.5]

Интенсивные местные охлаждения частей статора повышают в них напряжения и могут быть причиной заметных короблений. Физические явления в выходных патрубках за последние годы хорошо изучены [9, 25] и уже приняты меры к устранению особо вредных влажнопаровых потоков в проточной части и к оптимизации всей структуры потока в выходных патрубках. Но все же асимметрия температурных полей в ЦНД остается одним из факторов, затрудняющих конструирование корпусов все возрастающих размеров. [c.49]

Имеются следующие технические средства для снижения относительных удлинений выбор оптимальных схем проточной части в каждом цилиндре и взаимного расположения цилиндров применение двухкорпусных цилиндров устройство в цилиндрах камер отбора так, чтобы улучшить процесс прогрева и сблизить тепловое состояние корпуса и ротора подвод пара оптимальной температуры в различные отсеки уплотнений оптимизация соотношения масс корпуса и ротора целесообразное расположение неподвижных точек корпусов и упорных подшипников уменьшение оттока теплоты от корпусов наружу в зоне их опор увеличение жесткости ЦНД и многие другие. Некоторые из указанных средств связаны с глубоко принципиальными вопросами выбора кинематических схем турбинных ступеней, другие — с принципами конструирования деталей турбин, которые были рассмотрены в п. П1.4—III.7. При этом ряд конструктивных решений, как, например, двухкорпусные цилиндры, экраны, опоры цилиндров, конструкции лабиринтовых уплотнений и думмисов и др. должны разрабатываться с учетом особенностей быстрого пуска [c.52]

Применение приближенной теории деформации прерывистых связей иллюстрируется в главах II — IV многими примерами расчета палубных надстроек (средней и полубака), выполненных из различных материалов, ребер жесткости палубного настила, продольных переборок и платформ и т. п. Каждый из этих примеров наряду с определением размеров деталей корпуса преследует цель оптимизации выбора самой конструкции. Таким образом, теория Шиманского предоставляла кораблестроителям большие возможности для рационального конструирования корпуса. Вот что писал по этому поводу сам Юлиан Александрович В современной практике корпусострое-ния, еще далеко не свободной от элементов необоснованного технического консерватизма, подкрепление круглых вырезов часто осуществляется в виде накладных листов круглой или прямоугольной формы, полностью охватывающих вырез, как это показано на рис. 5. [c.57]

Основные положения. Применение аналитических безмашинных методов расчета к проектированию сложных систем виброизоляцни реальных машин, функционирующих в условиях действия случайных возмущений, в частности к проектированию оптимальных нелинейных систем вибронзоляции наземных машин, не дало удовлетворительных результатов в связи с большими трудностями вычисления. Поэтому практически невозможно реализовать многие известные методы аналитического конструирования линейных систем виброизоляции машин, не говоря уже о нелинейных системах или об условиях неполной информации. Методы численной оптимизации могут быть сформулированы и развиты для широкого класса задач проектирования сложных систем виброизоляции с учетом реальных условий их функционирования и проектирования. [c.306]

Из процедур алгоритмического конструирования наиболее простыми являются процедуры параметрической оптимизации, позволяющие определить оптимальные параметры систем виброизоляцни при выбранной (или заданной) их структуре и наличии полной информации об объекте и возмущениях, действующих на него. К наиболее сложным, самым совершенным с точки зрения функциональных возможностей, можно отнести процедуры, позволяющие осуществить выбор принципа действия, а затем структурный и параметрический синтез стохастических систем виброизотя-ции при неполной информации как о самом объекте, так и об условиях его фупкцн онирования. [c.306]

Процесс конструирования включает выбор структуры мате риала. Итерационный подход заключается во все более глубоко изучении свойств материалов при выборе из все меньшего числ, предполагаемых структур. Конечным итогом этой операции яв ляется начало самой конструкторской работы. В отличие от ме Таллов, композиционные материалы сами являются объекто1 оптимизации для использования в конкретных структурах. [c.302]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...