Классификация конструкторских задач.

По содержанию технические задачи делятся на конструкторские и технологические. Кроме того, их также условно можно подразделить на типовые и творческие.

Способы решения типовых задач основаны на применении к конкретным условиям общих принципов, на подведении заданной частной ситуации под какое-то общее правило. Сами данные условия задачи указывают на алгоритм их решения. В задаче, условно называемой творческой, сформулировано определенное требование, выполнимое на основе знания законов физики или техники, но отсутствуют какие-либо указания (прямые или косвенные) на те явления или процессы, законами которых необходимо воспользоваться при решении задачи. В этой задаче связь между искомым результатом и способами решения многозначна. У творческих задач обычно несколько вариантов решения, а границы его неопределенно широкие.

Конструкторские задачи в зависимости от общей цели деятельности классифицируют следующим образом:

— задачи на моделирование — создание объекта по уже известному или по рисунку, чертежу, схеме, эскизу;

— задачи на доконструирование — доработка или поиск отсутствующего звена (узла) технического устройства;

— задачи на усовершенствование или переконструирование — внесение конструктивных изменений для улучшения отдельных показателей работы технического устройства;

— задачи на конструирование по техническому заданию или собственному замыслу.

Конструктору приходится решать задачи, по сути дела, на каждом этапе процесса конструирования технического устройства (частные конструкторские задачи). Например, на этапе «Разработка эскизного проекта» решают задачи по составлению эскизных набросков частей устройства, по их анализу и выбору рационального варианта.

Отбор заданий на конструирование и требования к устройствам

При отборе технических заданий на конструирование к ним предъявляют следующие требования: органическая связь заданий с изучаемым материалом; реальность содержания; краткая и четкая формулировка условия; целесообразность выполнения заданий и практическая потребность в данной конструкции; посильность выполнения; учет способностей и возможностей учащихся, а также наличия материала и оборудования в учебных мастерских.

Важное значение имеют сроки выполнения заданий. Каждое задание должно быть доведено до конца. Если техническое устройство достаточно сложное, то целесообразно конструирование и изготовление его вести звеньями по два-три человека с разделением труда. Но при этом важно, чтобы каждая сборочная единица (узел) сложного устройства была сконструирована и изготовлена одним лицом.

Рассмотрим технические требования к проектируемым конструкциям.

1. Соответствие конструкций деталей их функциональному назначению и условиям работы обеспечивается конфигурацией, размерами и взаимным расположением элементов.

2. Условием прочности является ограничение рабочих напряжений в нагруженных сечениях в пределах допускаемых. Оно обеспечивается правильным выбором конструкционных материалов, их термообработкой, выбором целесообразной формы сечений и установлением расчетных размеров конструкций. Ограничение прогиба и углов поворота в сечениях в пределах допустимых значений является условием жесткости устройства. Однако завышенный запас прочности и излишняя жесткость конструкции не допустимы.

3. При конструировании следует выбирать такой материал, который обеспечивает необходимую прочность, жесткость, износоустойчивость и обрабатываемость. Вместе с тем конструкционный материал должен быть недорогим. Выбор материала связан с конструктивным оформлением деталей, определяющим способы получения заготовок. Марку материала необходимо выбирать с учетом анализа условий работы деталей, характера воспринимаемых ими нагрузок, а также вида напряжений, возникающих в нагруженных сечениях и на отдельных поверхностях деталей.

4. В процессе конструирования должна решаться проблема экономии материала в результате уменьшения припусков, рационального использования отходов, уменьшения брака и т. п. Уменьшение массы деталей — важное средство экономии материала. При конструировании технических устройств нужно стремиться к уменьшению их массы и габаритов (объема), но без снижения надежности и других качеств.

5. Большое значение имеет конструктивная простота устройства. Она выражается в отсутствии лишних деталей и механизмов, наличие которых не обусловливается функциональным назначением и условиями работы технического устройства.

6. В ходе конструкторской работы следует учитывать требования безопасности труда, стремиться облегчить операции управления. Все подвижные части устройства, представляющие опасность для обслуживающего персонала, должны иметь ограждения. Конструкция должна обеспечивать возможность монтажа и демонтажа отдельных узлов без их разборки и демонтажа соседних узлов, а компоновка агрегатов, узлов и механизмов — удобный доступ к ним для выполнения операций технического ухода (регулировки, очистки, осмотра, смазывания и др.).

7. В процессе конструирования необходимо стремиться к тому, чтобы создаваемые устройства были красивы, современны, не ухудшая при этом их эксплуатационные качества. Конструктор должен уметь разрабатывать пространственный рисунок будущего устройства в нескольких вариантах, решая одновременно вопросы цветового оформления, и изготавливать модель технического устройства, соблюдая все основные требования, предъявляемые к техническим объектам.