2.2. Структурный синтез технического объекта и ориентировочная оценка этапа

На этапе структурного синтеза технического объекта и его оценки (поз. 2, 3 на рис. 2) вырабатывается техническая концепция (техническое предложение, инженерный замысел) проектных решений, способных реализовать технологический процесс, для которого ТО создаётся, и технические требования к нему. Под технической концепцией (ТК) понимается способ описания объекта техники, освещающий принцип выполнения запланированных функций.

Первоначально при разработке ТК в соответствии с требованиями к техническому объекту фиксируют полный комплекс функциональных услуг, которые должны быть им реализованы, включая прямые, а также косвенные, необходимые для реализации прямого назначения. Например, приводные станции транспортирующих машин, принятые в качестве объектов курсового проектирования изучаемых дисциплин, выполняют функции приведения частоты вращения вала к частоте вращения рабочего органа, регулирования его скорости, получения реверсного движения, привода от одного двигателя нескольких исполнительных механизмов и т.п. На начальной стадии изучения конструкторской деятельности чаще задают лишь первую из названных функций. Её параметром является требуемое общее передаточное отношение i_общ. Реализации задачи преобразования частот вращения служат разнообразные передачи, в том числе механические: зубчатые, червячные, цепные, ремённые и т.д. Задача синтеза в данном случае будет заключаться в создание такого механизма, который бы, прежде всего, реализовал требуемое передаточное отношение i_общ. Вновь акцентируем внимание на невозможности однозначного решения технических проблем. В частной задаче создания передаточного механизма можно предложить комбинацию разнообразных передач, каждая из которых однозначно должна обеспечить требуемое передаточное отношение, но при этом будет иметь свои характерные качества.

Форма фиксации инженерного замысла может быть разнообразной, но наиболее часто она проводится в виде конструкторских документов, называемых схемами. ГОСТ 2.701-2008 классифицирует схемы на виды, определяемые особенностями элементов и связей, входящих в изделие (электрические гидравлические и т.п.), и типы в зависимости от основного назначения (структурные, принципиальные и т.п.). Наиболее наглядной и лаконичной формой представления описанной информации применительно к курсовым проектам по ДМ и ОК являются структурные и кинематические схемы. Взаимосвязи всех функциональных структурных элементов ТО, поддержанные решением вопросов о принципах реализации, дают основание построить принципиальную схему объекта проектирования в целом и его отдельных элементов. При этом первоначально вырабатывается схема, отражающая концепцию исполнительного механизма, а затем прорабатывается периферия.

Одновременно с составлением отмеченных схем производятся энергетический, кинематический и силовой анализы предложенных вариантов проектируемого объекта. Применительно к разрабатываемым в курсовых проектах приводным станциям определяются требуемая мощность, подбирается типовой двигатель, устанавливаются частоты вращения и крутящие моменты по всей кинематической цепи.

Завершается концептуальный синтез и анализ технического объекта сравнительной оценкой предлагаемых альтернативных вариантов (поз. 3 на рис 2). На обсуждаемом этапе процесса проектирования сравнительная оценка может рассматриваться как сугубо ориентировочная. Среди наиболее важных показателей оценки машин можно назвать ожидаемые материало-, энерго-, трудоёмкость, возможность обеспечения требований техники безопасности, производственной санитарии и охраны окружающей среды. Оценка здесь производится на уровне ориентировочного сравнения альтернативных вариантов типа «подходит – не подходит», «обеспечивает – не обеспечивает», «более или менее предпочтительно», «больше - меньше» и т.п. В связи с ориентировочностью оценки для дальнейших работ часто назначают ряд наиболее перспективных вариантов. В процессе проведения сравнительной оценки предлагаемый вариант технического предложения может быть отклонён. В этом случае идёт поиск новых конструктивных решений с помощью переменных проектирования. К ПП на стадии структурного синтеза следует отнести изменение структуры ТО в целом, изменение отдельных его составляющих элементов, изменение параметров работы структурных элементов.

Этапу синтеза и анализа передаточного механизма посвящена специальная лабораторная работа.