WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 |
Министерство образования и науки Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет С. А. ЕВТЮКОВ, А. А. ОВЧАРОВ, И. В. ЗАМАРАЕВ ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ И СТРОИТЕЛЬНО-ДОРОЖНЫХ МАШИН Учебное пособие Санкт-Петербург 2011 1 УДК 625.08.001.24:681.3 Рецензенты: д-р техн. наук, проф. В. А. Кузьмичёв (ГОУ ВПО СПбГПУ);

канд. техн. наук С. А. Рысс-Березарк (ООО «Ленстройпроект») ВВЕДЕНИЕ Одним из важнейших направлений научно-технического прогресЕвтюков, С. А.

са в настоящее время стала автоматизация научно-исследовательских Построение математических моделей и систем автоматизирои проектных работ. Реализация этого направления требует широкованного проектирования подъемно-транспортных и строительного внедрения в народное хозяйство страны систем автоматизиродорожных машин: учеб. пособие / С. А. Евтюков, А. А. Овчаров, ванного проектирования (САПР), а также подготовки инженерных И. В. Замараев; СПбГАСУ. – СПб., 2011. – 44 с.

кадров, способных как создавать САПР, так и использовать их в практической деятельности.

ISBN 978-5-9227-0279-9 Математическое моделирование на ПК и САПР – это качественно новое мощное средство выработки научно обоснованРассматриваются вопросы проектирования технических объектов или ных решений, обеспечивающее повышение точности практичесистем, их моделирования, принципы построения математических модеских решений и освобождение специалистов от нетворческой лей, структура САПР и ее разработка, технические средства САПР, структу(механической) работы.

ра программного обеспечения и реализация диалоговых режимов в САПР.

Широкое использование математического моделирования на Предназначено для студентов специальностей и направлений подготовПК и САПР позволяет всесторонне исследовать возможности проки: 190205 – подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование; 190109.65 – наземные транспортно-технологические средектируемой машины или системы машин, изучить влияние разства; 190600.62 – эксплуатация транспортно-технологических машин и комличных факторов и параметров, не прибегая к созданию и испыплексов. Профиль подготовки – «Сервис транспортных средств и технолотанию реальных образцов машин, оценить эффективность многогических машин». Также представляет интерес для аспирантов, инженеровчисленных вариантов и выбрать из них оптимальный. Реализация конструкторов и научных работников.

методов оптимального проектирования строительных и дорожных машин и оборудования на основе математического моделиИл. 5. Библиогр.: 8 назв.

рования на ПК и использование САПР позволят значительно повысить производительность труда проектировщиков при синтезе Рекомендовано Редакционно-издательским советом СПбГАСУ в качеи оптимизации искомых параметров создаваемых машин и систем стве учебного пособия.

машин, резко поднять степень обоснованности вырабатываемых решений.

В курсе «Математическое моделирование и САПР строительных © С. А. Евтюков, А. А. Овчаров, ISBN 978-5-9227-0279-9 и дорожных машин» изучаются методология и методы математичеИ. В. Замараев, ского моделирования на ПК строительных и дорожных машин и ме© Санкт-Петербургский государственный ханического оборудования, принципы построения, функциональархитектурно-строительный университет, ные возможности и особенности организации информационного, 2 технического, математического и программного обеспечения САПР, состав и функциональные возможности пакетов прикладных программ САПР и специального программного обеспечения, приводятся сведения по их использованию, овладению методами использо- Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЕКТИРОВАНИИ вания САПР. ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ИЛИ СИСТЕМ Целями изучения дисциплины являются как приобретение студентами знаний основных положений и методов математиче- 1.1. Жизненный цикл перспективной технической системы ского моделирования на ПК и САПР строительных и дорожных или технического объекта машин, а также механического оборудования, так и умение использовать эти знания в процессе изучения специальных курсов. Одной из важнейших особенностей системного подхода к проК последним относятся «Строительная механика и металличе- ектированию является комплексный анализ перспективной техские конструкции строительных машин», «Строительные маши- нической системы или технического объекта во времени и проны и оборудование», «Машины для земляных работ», «Дорожные странстве. Для описания системы или объекта в пространстве машины», «Двигатели внутреннего сгорания, автомобили и трак- вводится понятие «внешняя среда», а для описания системы во торы», «Технология машиностроения и ремонта строительных времени – понятие «жизненный цикл», отражающее период сумашин», «Комплексная механизация, автоматизация и механово- ществования системы.

оруженность строительства» и др. Кроме того, студенты должны Под жизненным циклом системы понимается время начиная уметь использовать и пополнять приобретенные знания в процес- с момента возникновения замысла на ее создание и кончая снятисе практической деятельности после окончания института, в кон- ем системы с эксплуатации. В нем можно выделить следующие структорской, проектной, эксплуатационной и ремонтной работе. основные стадии (рис. 1.1): выявление необходимости создания В основу данной дисциплины заложен системный подход, опре- перспективной технической системы (ПТС) или объекта (ПТО), деляющийся особенностями использования электронных вычис- обоснование характеристик ПТС (или ПТО), проектирование, излительных машин и заключающийся в анализе строительных ма- готовление опытных образцов, серийное производство, эксплуаташин и оборудования, систематизации и составлении программных ция и целевое применение, снятие с эксплуатации.



модулей, которые могут быть интегрированы в различных требуе- Перечисленные стадии распадаются на этапы, отражающие измых сочетаниях. менение содержания решаемых в них задач (рис. 1.2).

Из жизненного цикла системы (объекта) можно выделить процесс научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР), или процесс разработки. НИОКР включает в себя обоснование характеристик ПТС (или ПТО), проектирование, изготовление опытных образцов, их испытание и доводку. Выделение процесса НИОКР обусловлено тем, что решения, принятые при разработке, определяют эффективность ПТС (или ПТО) на всех последующих стадиях ее жизненного цикла.

4 1.2. Структура процесса проектирования технической системы Создание и внедрение САПР требуют проведения глубоких исследований для определения места и способа включения технических средств в процесс разработки. В частности, необходимо определить взаимосвязи различных видов деятельности при разработке ПТС (или ПТО) выделением операций, допускающих или не допускающих автоматизацию. Характеристики этих операций в значительной степени определяют требования к техническим средствам САПР, а также к их программному, информационному, методическому и организационному обеспечению.

В связи с этим рассмотрим содержание этапов проектирования технической системы (см. рис. 1.2). Первым этапом является разработка технических предложений, т. e. выбор концепции ПТС (или ПТО), ее облика, параметров и основных характеристик в соответствии с техническим заданием (ТЗ).

Характерной особенностью этапа разработки технических предложений является то обстоятельство, что самое приближенное техникоэкономическое обоснование (ПО) возможно лишь после проведения некоторого объема проектных работ. Поэтому на данном этапе существует обмен информацией между заказчиком и разработчиком, в результате чего возможна некоторая корректировка ТЗ.

При разработке технических предложений учитываются конструктивные и эксплуатационные особенности ПТС (или ПТО), тенденции и перспективы развития отечественной и зарубежной техники. Для сравнительной оценки различных технических решений могут изготавливаться и испытываться отдельные элементы, узлы или модели машины. Кроме того, на данном этапе прорабатываются вопросы использования ПТС (или ПТО), составляется перечень теоретических и экспериментальных работ, подлежащих выполнению в процессе НИОКР, определяется уточненный состав исполнителей работ, изготовителей опытных образцов и серийных изделий, разрабатывается проект единого сквозного плана проведения НИОКР, включающего сведения об исполнителях и данные о времени и затратах на создание технической системы, содержащие информацию о составных элементах последней, а также сведения о затратах на ее испытание и внедрение в серийное производство.

6 ции ние тация примененение ЭксплуаЦелевое ка опытного опытных ство производства образцов ТехнологичеИзготовская подготовление изводства подготовка пропроизводТехнологическая Серийное ОКР образцов образцов вание НИОКР ПТС НИР ложения ТехничеЭскизный Техническое ские предпроект проектироРис. 1.1. Основные стадии жизненного цикла перспективной технической системы опытных опытных образцов образцов Испытание Доводка ПТС Выявление ОбосноваПроекИзготовИспытание Серийное ЭксплуатаСнятие сти создания теристик вание опытных опытных ство вое примеплуатанеобходимоние характироление и доводка производция и целес эксДля более полной оценки соответствия ПТС требованиям ТЗ (наОбоснование для проведения НИОКР.

пример, для проверки компоновки оборудования, агрегатов и мехаОсновные технические характеристики.

низмов) в ряде случаев создается макет проектируемого объекта.

Состав оборудования.

По результатам эскизного проектирования принимается решеУсловия применения ТЗ ние о дальнейшей работе над проектом.

Целью разработки технического проекта (этап технического проектирования) является выдача комплекта конструкторской документации на ПТС, инструкций по производству ее элементов и подсистем, эксплуатации системы и т. д.

ТЭО На этом этапе осуществляется подробная проработка конструкОпределение основных технических решений.

Рассмотрение возможных вариантов.

ции, производится увязка подсистем, выполняется большой комОценка возможностей промышленности.

плекс расчетов и экспериментальных исследований.

Оценка стоимости разработки и эксплуатации.

Сложившаяся практика приводит к различным схемам структуОпределение сроков разработки и создания ризации НИОКР в отраслях промышленности. Однако чаще всего структура НИОКР (в частности, процесса проектирования) соответствует структуре разрабатываемой ПТС.

Процесс проектирования можно разбить на три этапа:

Разработка ТЗ на проведение работ смежными первый этап – выработка технических предложений, на коорганизациями.

тором проектируется изделие в целом (выявляются параметры, хаУточненный анализ эффективности, рактеризующие взаимодействие объекта с внешней средой);

условий применения, эксплуатации.

Решения по внутренней компоновке опытного второй этап – разработка эскизного проекта, на котором образца, чертежи общих видов основных процесс проектирования детализируется до уровня агрегатов и сиагрегатов и подсистем стем, а также конструктивных элементов и функциональных подсистем;





третий этап – техническое проектирование, на котором проПереработка конструкции и систем.

цесс проектирования делится до уровня узлов и деталей изделия.

Уточненная конструктивная проработка и увязка конструкции и систем.

Разработка технической документации.

1.3. Моделирование процесса проектирования Выдача комплекта конструкторской документации и инструкций Математические модели процесса проектирования определяются кругом проблем и частных вопросов, решаемых на каждом конкретном этапе проектирования.

В соответствии с показанной выше иерархической структурой Стадия изготовления опытных образцов процесса проектирования можно построить и иерархию моделей.

Переход к моделям более низкого уровня осуществляется по мере Рис. 1.2. Этапы проектирования технической системы углубления проектной проработки ПТС (или ПТО).

8 предложений Этап технических Эскизное Техническое проектирование проектирование Анализ процесса проектирования различных технических си- 1.4. Влияние автоматизации на процесс проектирования стем показывает, что можно выделить группу задач, возникающих практически на каждом этапе проектирования. При переходе от Внедрение САПР в процесс проектирования оказывает заметодного этапа к другому формулировка типовых задач повторяется, ное влияние на его содержание и организацию. Прежде всего, при при этом производится последовательная декомпозиция крупных внедрении САПР возрастает производительность труда разработзадач на ряд более мелких. Решение на каждом последующем эта- чиков вследствие использования методов проектирования, требупе проектных задач всё меньшей размерности приводит к тому, что ющих меньше времени и затрат. Кроме того, в результате применеобщее количество информации о разрабатываемом изделии увели- ния современных математических методов и средств переработки чивается. информации улучшаются условия для творческой работы. Так, Для решения указанных задач в процессе проектирования слож- предварительная оценка внедрения перспективных систем автоманых технических объектов реализуются следующие обобщенные тизации проектирования показывает, что сокращение времени на процедуры: поиск необходимой информации, рутинные операции подготоввыявление потребности в разработке новой технической си- ки данных и вычисления существенно увеличивает возможности стемы или ее элементов; процесса проведения исследований, анализа их результатов и обоанализ технических возможностей создания системы; снованного принятия проектных решений. С внедрением САПР анализ производственных возможностей. развивается тенденция использования имитационных моделей на Указанные процедуры обеспечивают совместное рассмотре- ЭВМ вместо практикуемого в настоящее время физического эксние характеристик разрабатываемой технической системы с па- перимента. Все названные выше факторы, наряду с сокращением раметрами реализующего их процесса. При этом в зависимости времени и стоимости разработки, будут способствовать улучшеот постановки проектных задач взаимодействие процедур будет нию качества и характеристик ПТС (или ПТО).

различным. По мере качественного развития САПР и интеграции ее с систеВвиду множества решаемых задач и трудности их формали- мами управления предприятий и отраслями машиностроения позации целесообразно идти не по пути создания одной общей мо- явится тенденция к сокращению числа стадий и этапов НИОКР.

дели, пригодной для решения всей совокупности задач, а по пути В частности, возможно уменьшение числа стадий НИОКР до двух:

разработки системы моделей. По своему содержанию модели бу- предпроектные исследования, включающие углубленную продут отличаться друг от друга в зависимости от этапа проектирова- ектную проработку, например, гидравлического экскаватора;

ния. Однако по своей структуре они, как правило, должны содер- разработка, включающая техническое проектирование, изгожать следующие блоки: ввод ТЗ; банк данных (блок, содержащий товление опытных образцов, их испытание и доводку.

справочную информацию, статистические, экономические и другие данные); блок генерирования вариантов проектных решений;

блок предварительной оценки вариантов; блок формирования математической модели для расчета технико-экономических характеристик; блоки оценки показателей для принятия решений; блок формирования сетевой модели процесса разработки; блок расчета характеристик процесса разработки.

10 ные элементы конструкций строительных машин и обрабатываемых сред.

Строительные машины, как объект проектирования, имеют сходГлава 2. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ную структуру и состоят из многих компонентов: деталей (винт, МОДЕЛЕЙ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ стойка, вал и т. п.), сборочных единиц (редуктор, карбюратор, двигатель внутреннего сгорания, стрела экскаватора, гидроцилиндр, 2.1. Математические модели и их иерархические уровни например механизма подъема стрелы и т. п.), агрегатов (двигатель внутреннего сгорания, рабочее оборудование (например, экскаваРазработка и исследование строительных машин, как и любой тора – система из сборочных единиц, включающая ковш, рукоять, другой сложной техники, включает рассмотрение следующих во- стрелу и механизм их управления), гусеничная тележка трактора, просов: лебедка, например механизма подъема стрелы крана) и т. п. Такое синтеза системы объектов, который состоит в выборе пара- расчленение машин на составные элементы позволяет вести разметров, структуры и условий их применения; дельное проектирование (поблочно) с последующим объединенианализа системы, заключающегося в изучении свойств, в за- ем элементов в систему.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.