Конструирование машин и механизмов

Конструирование машин и механизмов

Конструирование машин и механизмов длительное время носило характер индивидуального мастерства, основанного на интуиции и сообразительности отдельных умельцев, конструкторов и изобретателей. Процесс конструирования при этом осуществлялся в ходе изготовления машин с уточнением кинематики, формы и размеров деталей «по месту» на основе многократного экспериментального опробования.

В дальнейшем возникла необходимость выработать основные принципы, положения и правила, которыми необходимо руководствоваться при конструировании машин.

Научную основу конструирование машин получило только во второй половине XIX в. в связи с возрастающими потребностями промышленности, усложнением машин и развитием технической базы машиностроения, что, в свою очередь, потребовало совершенствования и изменения методов конструирования.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Такие изменения происходили в направлении развития теории механизмов и машин, теоретических основ конструирования деталей машин и других теоретических наук, а также по линии совершенствования организации конструкторских работ.

В конце XIX и начале XX вв. наряду с расширением и укреплением технической базы машиностроения стали создаваться специализированные конструкторские бюро, появился ряд работ по расчету и конструированию машин, что способствовало появлению разнообразных оригинальных конструкций машин, порой одного и того же назначения, так как в тот период конструкторы руководствовались лишь требованиями момента.

По мере накопления опыта все острее стало ощущаться отсутствие общей методологии, которая соединила бы теорию и практику конструирования машин, с одной стороны, и общие тенденции развития машиностроения, общетехнические и социальные проблемы — с другой. В связи с этим большое значение имела книга профессора А. И. Сидорова «Основные принципы конструирования и проектирования машин», написанная в начале XX в.; в отдельных аспектах она представляет интерес и в настоящее время.

Научно-техническая революция вызвала большой спрос на литературу, освещающую современные основы конструирования.

Тем более, что характерное для нашего времени перекрещивание научно-технических направлений, взаимное проникновение методов различных наук, возникновение новых научных дисциплин на стыке старых, давно развившихся и оформившихся, привели к глубоким принципиальным изменениям основ конструирования и характера деятельности конструктора, его роли в создании новых машин.

Современные конструкции машин теперь не являются результатом труда только конструкторов. В сложном процессе создания их в наши дни участвуют наряду с конструкторами специалисты других областей: системотехники, инженерной психологии, научно-технического прогнозирования, эргономики, технической эстетики, теории сетевого планирования и многих других. Все это в ряде случаев столь сильно влияет на ход работы, что привычные представления о методах конструирования существенно меняются.

Значительный интерес для конструкторов представляет новая отрасль знаний, изучающая законы творческого мышления, — эвристика, которая возникла на стыке философской теории познания, с одной стороны, и логики, психологии, кибернетики — с другой. Эта новая отрасль знаний, направленная на интенсификацию творческого мышления, находит все большее признание во многих областях творческой деятельности конструкторов.

Достижения научно-технической революции, использование различных технических средств усиливают интеллектуальные возможности человека и может создаться впечатление, что человек уже находится на пределе своих интеллектуальных возможностей, поэтому научные исследования и практические работы по вскрытию и реализации внутренних интеллектуальных возможностей приобретают исключительно важное значение.

В статье «Научно-техническая революция и труд» («Наука и жизнь» 1976, № 8) д-р филос. наук Е. С. Жариков приводит следующие суждения по этому вопросу.

«Расширение наших возможностей с помощью ЭВМ не снимает, а обостряет проблему изучения и реализации резервов человеческого интеллекта. Бесспорно, без «думающих» машин браться за многие современные научные и технические проблемы, требующие гигантских расчетов, попросту бессмысленно. Но именно развитие и использование в практике кибернетических устройств предопределили возникновение острой потребности разобраться в возможностях человеческого интеллекта. Зависимость между ростом «интеллектуальных способностей» машины и возрастанием требований к мышлению человека, работающего в человеко-машинных системах, уже обнаружена, описана, и даже сделаны прогнозы, как именно увеличится нагрузка на мозг человека в связи с прогрессом «думающих машин» через 10, 20 и 30 лет. Принципиальную же сторону проблемы предельно четко сформулировал основоположник кибернетики Н. Винер. «Если мы требуем ума, — говорил он, — от машины, то от самих себя мы должны потребовать еще большего ума».

Наблюдениями выявлено, что некоторые особенности человеческого мышления, вполне допустимые и полезные при одних условиях, превращаются при других условиях в свою противоположность. Научно-техническая революция обнаружила эту тенденцию внутренних помех человеческого мышления. Проанализируем для примера некоторые из них.

Глухота специализации. В чем ее суть? Нередко отличный специалист, многократно участвующий с успехом в узких научно-технических разработках, оказывается беспомощным перед проблемами, которые носят комплексный многоотраслевой характер. Утрачивается панорамное видение оъекта своей науки и объекта науки в целом. (Утратил, если, разумеется, имел такое представление, а может быть, это неумение системно смотреть на мир он вынес из вуза?). Это далеко не безобидное явление. Замечено, что с ростом в науках числа комплексных проблем увеличивается процент случаев отказа от их решения или задержек в сроках решения именно из-за узости профессионального сознания специалистов.

Другой пример. Более 80% из всех впоследствии использованных нововведений специалисты отрицают в момент их появления как «противоречащие установленным законам» и потому «нереальные». В чем причина? Специалистов, занятых в различных сферах умственной работы, можно разбить на две группы.

Первая группа. Ее составляют люди, которые с годами утрачивают способность творчески подходить к новым проблемам. А. Кларку принадлежит объяснение одной из причин этой зависимости: шестерни воображения (без которого не обходится никакая творческая работа. — Е. Ж.) с увеличением эрудиции начинают вязнуть в избытке знаний. А может быть, здесь и другое объяснение — просто действие силы инерции, привычки, закрепленные годами приемы‘и методы работы?

Вторая группа — люди, которые умеют управлять своими знаниями: они могут решать проблемы уже апробированными методами и подходить к проблеме с принципиально новых позиций…

…Двум группам конструкторов предлагалось разработать принципиально новые схемы станков определенного назначения. Одна группа — специалисты в той именно области, для которой надо было проектировать станки. Другая — специалисты такого же ранга, но ранее не работавшие со станками данного профиля. Вторая группа дала около 70% оригинальных схем для конструирования станков. И лишь 30% выпало на долю первой группы. А что, если их поменять местами? Те, кто дал в первом случае 30% оригинальных предложений, теперь, когда они пришли в чужую область и, следовательно, стали дилетантами в ней, предложили 70% оригинальных схем станков. Вторая же группа, которой теперь поручили создавать новые схемы станков в их собственной области (они уже здесь эрудиты), дала всего 30%. (Заметим, что и первая и вторая группы — это были высококвалифицированные специалисты.). Можно ли это объяснить избытком эрудиции или тут действует сила инерции, привычки? А может, перестали сказываться привычные приемы и представления.

Довольно часто подобную ситуацию в науке называют кризисом идей. Но это скорее не столько кризис идей, сколько кризис людей, которых не обучили способам управления собственными знаниями в соответствии с требованиями разных проблемных ситуаций».

Эвристика утверждает, что творческую деятельность человеческого мозга нельзя отождествлять с общим понятием мышления, так как умственная деятельность человека чаще всего приспосабливается к интеллектуальным операциям, основанным на вырабатываемых в процессе обучения стандартных методах мышления и доводящимся в ряде случаев до автоматизма. Эвристические (творческие) процессы, несмотря на то, что они также являются продуктом мозговой деятельности человека, имеют специфические отличия, обеспечивающие построение новых стратегий для открытия ранее неизвестных конкретных закономерностей при решении поставленных задач.

Поэтому человек творческого склада ума должен обладать хорошо развитой интуицией и способностью к анализу, позволяющей осознанно, методически достигать цели на основе анализа ситуации и синтеза полезных идей.

Исходя из этого эвристика предлагает ряд практических методов и приемов, позволяющих конструкторам стимулировать свое творчество, организовать мыслительный процесс и таким образом ускорить решение проблем, требующих творческих решений.

Очевидно, что существующая в настоящее время разобщенность сведений, необходимых для успешной организации работы конструкторов, по большому числу монографий, сборников статей и обзоров отнюдь не способствует быстрому и системному овладению этими знаниями.

Автор выражает надежду, что настоящая книга, освещающая некоторые этапы развития, современную методологию конструирования машин и содержащая некоторые практические рекомендации, поможет инженерам и техникам-конструкторам в создании новых, еще более совершенных машин.

Конструирование — главный этап создания машины

Конструирование — главный этап создания машины

Как отмечалось, создание машины является комплексным процессом, требующим участия в нем специалистов различных профилей.

В комплексе работ по созданию машины главнейшим и определяющим этапом является разработка конструкторского проекта, которая окончательно определяет инженерно-техническое оформление конструкции машины.

Конструкторы машины обобщают труд различных специалистов, занятых на предыдущих этапах, и выносят окончательное решение на основании результатов, полученных на ранних стадиях создания машины.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Основываясь на внешнем сходстве деятельности конструкторов машин и авторов технологических проектов, на практике еще смешивают эти по своему существу различные специальности.

Проекты новых производств, в которых используются новые машины, разрабатываются технологами этих производств или, как их называют, проектировщиками. При технологическом проектировании производится выбор машин и другого оборудования, определение их взаимодействия, а также расстановка машин и оборудования на рабочих площадях для практического осуществления заданного или разработанного технологического процесса.

Поэтому при создании машины технологи должны обосновать необходимость машины и ее параметры. В этом смысле смешивать понятия проектирование и конструирование совершенно неправильно.

Конструирование и исследование машины тесно связаны между собой. Исследование представляет собой системное и углубленное познание изучаемого предмета. Основная задача исследования — получить сведения о предмете исследования и передать их для использования конструкторам и технологам. Поэтому участие научных сотрудников в создании машин определяется количест-венностью и качественностью полученных сведений при исследованиях, эти сведения могут быть полезными для конструкторов и должны быть использованы ими в проекте.

Нередки также случаи, когда деятельность изобретателей отождествляется с работой конструкторов. Такое отождествление может основываться только на недоразумении. Изобретение — это принципиально новое устройство, создающее ранее неизвестный технический эффект. К нему предъявляются два требования — новизна и полезность, определяемые специальными экспериментами патентной службы. При несоблюдении указанных требований изобретение не может получать официального признания с выдачей на него соответствующего свидетельства или патента.

В случаях, когда изобретение защищено авторским свидетельством или патентом и его решено применять на практике, нужную инженерную разработку его производят научные сотрудникк (если это необходимо) и конструкторы, воплощающие предложенное устройство в форму конкретной конструкции.

В отличие от проектирования, исследования и изобретательства под конструированием понимается разработка конструкторской документации, объем и качество которой позволяют изготовить машину с соблюдением всех требований машиностроительной технологии. С течением времени эта отличительная особенность приобретает все более важно значение. Всего лишь 25—30 лет назад, для того чтобы изготовить сконструированную машину, конструктор был обязан предоставить изготовителям графические материалы (чертежи, схемы) и спецификацйи.

В наши дни конструктор машины должен разработать конструкторский проект, включающий полный комплект графической и текстовой документации, на основе которой возможно: изготовить машину, провести ее испытания, убедиться в правильности принятых технических и конструктивных решений, а также наладить единичное, серийное или массовое производство таких машин; разобраться в процессе использования машины, в принципах ее работы, правилах эксплуатации и обслуживания для обеспечения ее надежности и долговечности.

Конструкторская документация является результатом конструкторского творчества, средством, с помощью которого конструктор выражает свои творческие мысли и доводит их до изготовителей машины.

Для того чтобы понять смысл и сущность конструкторской работы, нужно вспомнить, что к моменту ее начала имеется лишь техническое задание на разработку конструкции машины, отвечающее только на вопрос о том, какой машина должна быть. Станет ли она такой — это уже вопрос творческой работы конструктора.

Говоря другими словами, конструирование — это процесс инженерной разработки конструкции, процесс ее создания. Но понятия «создание конструкции машины» и «создание машины» нельзя смешивать. Разрабатывая конструкцию машины, конструктор обязан предусмотреть в ней определенную новизну. В каком смысле это следует понимать? Означает ли это, что новая конструкция должна отвечать всем признакам изобретения?

В жизни бытует афоризм о том, что все новое — это хорошо забытое старое. И действительно во всех новых машинах мы встречаем элементы, а порой и полное повторение известных схем и конструкций. Почти невозможно указать машины, в которых не повторялся бы принцип издревле известного колеса, рычага, шатунно-кривошипного механизма, зубчатых, ременных, цепных передач и т. д. Всегда существует конструктивная преемственность.

Изыскание новых принципов построения механизмов не является задачей конструктора. Суть новизны создаваемой конструкции заключается в прогрессивности ее параметров или возможности решения с ее помощью качественно новых задач.

Для этого конструктору необходимо хорошо понимать общие тенденции развития техники вообще и машиностроения в частности и учитывать их в своей работе. Конструктору не следует в погоне за новизной разрабатывать новые конструкции различных узлов и деталей машины, если для нужных целей можно использовать хорошо зарекомендовавшие себя и уже освоенные промышленностью или разработанные ранее механизмы, детали и изделия. Нужно стремиться к максимальному применению таких механизмов и деталей в разрабатываемой конструкции машины без всякой боязни, что это нанесет ущерб ее новизне.

Читать далее: Особенности создания машин в условиях международного экономического и научно-технического сотрудничества

Главная | Machine Design

Недавние

Tanida Ruangsawat/Dreamstime и Pop Nukoonrat/Dreamstime

5 для Friday: Automate на подъеме и в движении на расширяющемся рынке

9000 3 26 мая 2023 г.

KPixMining/ Dreamstime

Что лучше: латунные или стальные резьбовые вставки?

25 мая 2023 г.

iStock

Stratasys приобретает Desktop Metal за 1,8 миллиарда долларов в рамках консолидации 3D

25 мая 2023 г.

Blackboard373/Dreamstime

Контроль шума и вибрации

24 мая 2023 г.

Главные новости

Schaeffler

Подготовка к выставке Automate 2023: Schaeffler демонстрирует новейшие компоненты для робототехники

24 мая 2023 г.

Компания Schaeffler расширяет свои предложения для сектора робототехники и демонстрирует свой новейший опыт на выставке Automate 2023.

Рекомендуется

Инженерная академия: Проектирование для производства и сборки

27 февраля 2023 г.

На этом специальном мероприятии будет рассмотрен вопрос о том, как лучше связаны между собой заводские операции и клиенты, которых они обслуживают.

Загрузить выпуск нашего Обзора заработной платы за 2022 год

18 января 2023 г.

Wrightstudio/Dreamstime

Успешная цифровая трансформация зависит от ценностей

900 11

24 мая 2023

Степан Попов/Dreamstime

Получение подходящего клея для соединения пластиковых деталей

23 мая 2023 г.

Конструкция машины

В центре внимания НИОКР: технология статора для печатных плат заменяет громоздкие медные обмотки

9 0003 23 мая 2023

Даниил Пешков/Dreamstime

Кража данных — растущая проблема производителей

22 мая 2023 г.

ОСОБЕННОСТИ

Automate 2023 приветствует экономичные и гибкие решения для автоматизации

22 мая 2023 г.

5 Для пятницы: автоматизация становится движущейся, с обзором того, как автоматизация трансформирует

19 мая 2023 г.

Правильный выбор чугуна 90 004

18 мая 2023 г.

ПОИСК ТЕХНИЧЕСКИХ ЛИСТОК, ЦЕНЫ, ЗАПАСА И СОСТОЯНИЯ ЗАПЧАСТЕЙ ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ

Учебные ресурсы

Приглушение звука: выявление причин и предотвращение шума насоса

26 мая 2023 г.

Технический документ: Думаете, вы готовы начать использовать водород в качестве источника топлива?

25 мая 2023 г.

Запуск IIoT в работу

24 мая 2023 г. peed Операция

19 мая 2023 г.

Эффективность разблокировки : Непрерывный мониторинг состояния для повышения производительности оборудования

15 июня 2023 г.

Look Who’s Talking: Automate 2023 Keynotes, Topics and Quick Links

17 мая 2023 г.

Анатолий Садовский

Почему мотористы (и инженеры) ценят устройства плавного пуска

15 мая, 2023

Thomson Industries, Inc.

Сокращение времени и затрат за счет настройки систем управления движением со стандартными компонентами

10 мая 2023

Altair

Хан Экскурсия по выставочному стенду nover Messe 2023: как предприятия внедряют и раскрывают возможности искусственного интеллекта

9 мая 2023 г.

igus GmbH

На пути к углеродной нейтральности: изобретение igus Plugs для рекуперации тепла на Hannover Messe

8 мая 2023 г.

9000 3 Cornelius20/Dreamstime

Ключи от вала 101

5 мая, 2023

Верхние советы: Выбор реле мониторинга машины

4 мая 2023

ТАКТИЛЬНЫЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ Упрощают и улучшают опыт пользовательского интерфейса

мая 3, 2023 9

Tanida Ruangsawat/Dreamstime и Slawek Kozakiewicz/Dreamstime

5 в пятницу: дистанционное управление, три измерения в 3D-печати, IDEA Awards Early Bird Крайний срок

5 мая 2023 г.

90 003 Танида Руангсават/Dreamstime

5 в пятницу: Открытие номинаций на премию IDEA Awards, новое измерение в 3D-печати, видеоэкскурсия по Hannover Messe

28 апреля 2023 г.

2023 Награды IDEA: помогите нам привлечь внимание к совершенству в дизайне продукции 9

25 апреля 2023 г.

igus GmbH

Доступ к автоматизации: приложения, метавселенная и коботы по низкой цене

апрель 19, 2023

Вопросы и ответы: дизайн для электрификации, дизайн для эргономики и новые инструменты анализа

14 апреля 2023 г. 3D-печатные прототипы

10 апреля 2023 г.

Courtesy Action BOX

Как построить собственную машину для литья под давлением

10 апреля 2023 г.

Как Design for Excellence (DfX) пересекается с быстрым прототипированием

28 марта 2023 г.

NeuronicWorks

DfX: как Design for Excellence помогает в разработке продуктов

22 марта 2023 г.

QuickChat: DC Решения для промышленных энергосистем

22 мая 2023 г.

Андрей Жежера/Dreamstime

Правильная пластиковая звездочка

12 мая 2023 г.

900 03 Интеграция цифровой трансформации — это командная работа

10 мая 2023 г.

Phuchit/ Dreamstime

Основные советы по проектированию деталей для станков с ЧПУ

8 мая 2023 г.

Как экосистемы стимулируют внедрение интеллектуального производства

5 мая 2023 г.

Джефф Бернстайн

Роботы Открытый мир возможностей для президента A3

4 мая 2023 г.

Четыре варианта использования дополненной реальности в проектировании и производстве

900 03 28 апреля 2023 г.

Конвергенция ИТ/ОТ на Hannover Messe

28 апреля 2023 г.

Частная беспроводная связь с промышленными устройствами

27 апреля 2023 г.

Digital Twin, Hold the Sugar

20 апреля 2023 г.

Advantech

Коммутатор Ethernet совместим с TSN

26 мая 2023 г.

Emerson

Промывочные кольца обеспечивают точное измерение и быструю сборку

26 мая 2023 г.

Аналоговые датчики на выходах I/O-Link

25 мая 2023 г.

AutomationDirect

Монтажная система обеспечивает гибкое использование систем машинного зрения, сканеров

25 мая 2023 г.

SCHURTER

Панельный держатель предохранителя обеспечивает маленькую, легкую и надежную защиту

25 мая 2023 г. al Кожух

4 апреля 2023 г.

Конструкция машины, часть I Курс (Технологический институт Джорджии)

Об этом курсе

38 583 недавних просмотров

«Проектирование машин, часть I» — это первый курс из трех углубленных курсов «Проектирование машин». Серия курсов Coursera «Проектирование машин» охватывает основные темы механического проектирования, такие как теории статического и усталостного разрушения, анализ валов, крепежных деталей и зубчатых колес, а также проектирование механических систем, таких как коробки передач. В рамках этой серии курсов мы рассмотрим ряд захватывающих тематических исследований конструкции, в том числе выбор материала тотального имплантата тазобедренного сустава, конструкцию и испытания крыла самолета 777, а также влияние динамических нагрузок на конструкцию болтового соединения. сосуд под давлением.

В этом первом курсе вы изучите методы надежного анализа для прогнозирования и проверки производительности и срока службы конструкции. Мы начнем с рассмотрения важнейших свойств материала при проектировании, таких как напряжение, прочность и коэффициент теплового расширения. Затем мы переходим к теориям статического разрушения, таким как теория фон Мизеса, которую можно использовать для предотвращения разрушения в приложениях со статической нагрузкой, таких как балки в мостах. Наконец, мы изучим критерии усталостного разрушения конструкций с динамическими нагрузками, таких как первичный вал в трансмиссии автомобиля.

Гибкие сроки

Гибкие сроки

Сброс сроков в соответствии с вашим графиком.

Совместно используемый сертификат

Совместно используемый сертификат

Получите сертификат по завершении

100% онлайн

100% онлайн

Начните немедленно и учитесь по собственному графику.

Coursera Labs

Coursera Labs

Включает практические учебные проекты.

Узнайте больше о Coursera Labs Внешняя ссылкаПромежуточный уровень

Промежуточный уровень

Часов, чтобы закончить

Прибл. 31 час

Доступные языки

Английский

Субтитры: арабский, французский, португальский (европейский), итальянский, вьетнамский, немецкий, русский, английский, испанский

Приобретаемые навыки

• Материалы
• Решение проблем

90 447 механический Дизайн

• Сбой

Гибкие сроки

Гибкие сроки

Сброс сроков в соответствии с вашим графиком.

Общий сертификат

Общий сертификат

Получите сертификат по завершении

100% онлайн

100% онлайн

Начните сразу и учитесь по собственному графику.

Coursera Labs

Coursera Labs

Включает практические учебные проекты.

Узнайте больше о Coursera Labs Внешняя ссылкаПромежуточный уровень

Промежуточный уровень

Часов для прохождения

Прибл. 31 час

Доступные языки

Английский

Субтитры: арабский, французский, португальский (европейский), итальянский, вьетнамский, немецкий, русский, английский, испанский

Преподаватель

Доктор Кэтрин Вингейт

Академический специалист

Школа машиностроения Вудраффа

94,912 Учащиеся

9048 6 1 Курс

Предлагает

Технологический институт Джорджии

Джорджия Технологический институт является одним из ведущих исследовательских университетов страны, отличающимся своей приверженностью делу улучшения условий жизни человека с помощью передовой науки и технологий.

Кампус Технологического института Джорджии занимает 400 акров в центре города Атланта, где более 20 000 студентов и аспирантов получают целенаправленное технологическое образование. 5 звезд 48