Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине
| Вид материала | Методические указания |
- Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине Для студентов иэутс,, 852.81kb.
- Методические указания по выполнению курсовой работы студентам заочной формы обучения, 668.08kb.
- Методические указания по выполнению курсовой работы Ижевск, 289.74kb.
- Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов 2 курса всех специальностей, 1477.96kb.
- Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине Маркетинг для студентов, 150.44kb.
- Методические указания по самостоятельной подготовке к практическим занятиям и выполнению, 426.22kb.
- Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине «Теория принятия, 547.84kb.
- Методические указания к выполнению курсовой работы Владивосток, 732.88kb.
- Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Организационное, 296.9kb.
- Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине "Финансовый менеджмент", 603.59kb.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра ”Сервис и техническая эксплуатация автотранспортных средств”
Методические указания
по выполнению курсовой работы по дисциплине
“Принципы инженерного творчества”
для студентов-заочников специальности 190603-
“Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (автомобильный транспорт)”
Ростов-на-Дону 2007
Составители: к.т.н., доц. И.Д. Чистяков,
к.т.н., доц. Ю.И. Мозговой
Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Принципы инженерного творчества»
Примеры и информационные фонды/ ДГТУ, Ростов-на-Дону, 2007, 8с.
Методические указания предназначены для студентов дневного и заочного обучения специальности 190603- “Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (автомобильный транспорт)”. Специализация-190603 «Автосервис и фирменное обслуживание».
Печатается по решению методической комиссии факультета
«Конструкторский»
Научный редактор – д-р техн. наук, профессор И.А.Хозяев
Рецензент – профессор С.И.Ананьев
- Издательский центр ДГТУ, 2007
- ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
- Задача 1. Закрепление детали сложной формы.
Для слесарной обработки деталей машин, агрегатов, приборов используются обычные тиски. Недостатком таких тисков является невозможность обеспечения жесткого крепления детали, которая имеет сложную форму, например, каплевидную. Как быть? Традиционный путь решения этой задачи – изготовление вкладышей. Использование вкладышей позволило жестко закрепить деталь в обычных тисках. Но при этом оказалось, что для каждой оригинальной и сложной формы детали требуется изготовлять индивидуальные вкладыши, что ведет к увеличению времени на обработку детали и стоимость детали.
Предложите решение задачи по сокращению времени и уменьшению стоимости детали на слесарной обработке.
Решение задачи с помощью АРИЗ 85А.
1.Выбор задачи
- Определить конечную цель решения задачи:
- Какова техническая цель задачи, или какую характеристику объекта надо изменить?
- Какова техническая цель задачи, или какую характеристику объекта надо изменить?
- Необходимо сократить время, затрачиваемое на закрепление детали любой формы в тисках.
1.1.2. Какие характеристики объекта заведомо нельзя менять при решении задачи?
- Нельзя менять детали машин (их конфигурацию).
1.1.3. Какова экономическая цель решения задачи, или какие расходы снизятся, если задача будет решена?
- Снизятся расходы, связанные с обработкой детали, так как отпадает надобность в изготовлении дополнительных приспособлений.
1.1.4. Каковы (примерно) доступные затраты?
- Затраты должны быть примерно равны стоимости обычных тисков.
1.1.5. Какой главный технико-экономический показатель надо увеличить?
- Необходимо уменьшить стоимость деталей.
- Проверить обходной путь. Допустим, задача принципиально неразрешима. Какую другую – более общую задачу нужно решить, чтобы получить требуемый конечный результат.
- Обработка деталей без закрепления её в тисках.
- Определить, решение какой задачи целесообразнее – первоначальной или обходной?
- Итак, с тисками или без них?
1.3.1. Проанализировать первоначальную задачу с токи зрения тенденции развития ведущей отрасли техники.
- Одной из ведущих отраслей техники является радиоэлектроника. В этой отрасли наблюдается тенденция к самонастраивающимся приборам, устройствам. Например, телевизор сам настраивается на выбранную программу; приемник сам осуществляет точную настройку на заданную волну и т.п.
1.3.2. Проанализировать первоначальную задачу с токи зрения тенденции развития данной отрасли техники.
- Данная задача относятся к отрасли машиностроения, в которой также наблюдается тенденция к “само”. Это различные самоходные установки вместо прицепов, самонастраивающиеся станки и т.д.
1.3.3. Проанализировать обходную задачу с точки зрения тенденции развития данной отрасли техники;
- См.п. 1.3.2.
1.3.4. Проанализировать обходную задачу с точки зрения тенденции развития ведущей отрасли техники.
- См.п.1.3.1.
1.3.5. Сопоставить первоначальную задачу с обходной. Произвести выбор задачи.
- Обработка деталей без закрепления их в тисках возможна только в случае, если усилия обработки очень малы, например, при электрохимической. Однако электрохимическая обработка не может заменить обработку резанием, при которой развиваются большие усилия. Для решения выбираем первоначальную задачу.
- Определить требуемые количественные показатели.
- Время закрепления детали любой формы в тисках не должно превышать время закрепления деталей прямоугольной формы (40 сек).
1.5. Внести в требуемые количественные показатели поправку на время, необходимое
для реализации изобретения.
- Время зажатия детали в тисках 20-30с. является перспективным.
1.6. Уточнить требования, вызванные конкретными условиями, в которых предполагается реализация изобретения.
1.6.1. Учесть особенности внедрения, в частности, допустимую степень сложности решения.
- Решение должно быть таким, чтобы реализовать его в жизни можно было практически на любом заводе.
1.6.2. Учесть предполагаемые масштабы применения.
- Основанная область применения – машиностроение.
2.Уточнение условий задачи (применение стандартов опускаем)
2.1. Уточнить задачу, используя патентную литературу;
- Учитывая, что данная задача и все последующие является учебными задачами, для студентов первых курсов данный пункт выполнять необязательно.
2.2. Применить оператор P.B.C. (размер, время, стоимость).
2.2.1. Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до 0. Как теперь решается задача?
-Объектом изменения размеров необходимо выбрать непосредственную часть, соприкасающуюся обрабатываемой деталью.
В нашем случае губки тисков, которые непосредственно держат деталь.
Будем изменять размеры губок.
Итак, размеры губок стремятся к 0.
Размеры детали примем средние от 10 до 20см. Для начала представим себе размеры губок в 5см. Как работали губки тисков, так и сейчас они работают. Качественного изменения работы губок не произошло. Мысленно уменьшим размеры губок до 1см. Теперь, чтобы зажать деталь, необходимо использовать несколько губок. Ещё уменьшим размеры губок. Представим размер губок в 1мм. Для закрепления детали такими губками, потребуется использовать их в огромном их огромном количестве. Например, в виде кучи песка. Ещё уменьшим размеры губок. Губки имеют размеры молекулы.
Такими губками могут быть жидкости и газы.
Но как их использовать?
2.2.2. Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до бесконечности. Как теперь решаются задачи?
- Губки имеют размеры в 30-50см. Качественного изменения в их работе не произошло.
Ещё увеличим размеры губок. Губки имеют размеры в 10-100метров. На таких губках можно установить различной формы вкладыши, чтобы можно было зажимать любую деталь на своём участке губки.
2.2.3. Мысленно меняем время процесса (или скорость движения объекта) от заданной величины до 0. Как теперь решается задача?
- Нам необходимо затрачивать на закрепление детали в тисках меньше 30 секунд. Лучше закреплять деталь в тисках мгновенно. Для этого лучше и использовать магнитные электромагнитные силы. С их помощь можно быстро зажать деталь 2.2.4. Мысленно меняем время процесса (или скорость движения объекта) от заданной величины до бесконечности.
- Время процесса закрепление детали в тисках – одни сутки или неделя.
За это время деталь можно приклеить или приварить к губкам, чтобы деталь прочно держалась в тисках.
Если мы можем ждать год, то наступит зима, вода замерзнет, и лед будет держать деталь.
2.2.5. Мысленно меняем стоимость (допустимые затраты) объекта и процесса от заданной величины до нуля. Как теперь решается задача?
- Если исходная сумма 300-500руб. то можно изготовить пластинки с пружинами, которые будут выполнять функции губок.
Уменьшим стоимость до 0.
В этом случае самым дешевым будет использование замерзающих водоемов во время зимы.
2.2.6. Мысленно меняем стоимость (допустимые затраты) объекта и процесса от заданной величины до бесконечности. Как теперь решается задача?
- Предположим, что имеется сумма в 10000руб. В этом случае можно изготовить магнитные тиски, тиски с искусственным замораживанием, крепление деталей с помощью перепада давлений и т.д.
Таким образом, с помощью оператора Р.В.С. удалось, если не преодолеть, то расшатать психологический барьер, получив на этом шаге ряд интересных идей решения задачи.
- Изложить условия задачи (не используя специальных терминов и не указывая, что нужно придумать, найти, создать) в двух фразах по следующей форме
2.3.1. Дана система из … (указывать элементы).
- Пластина (губки) и детали любой формы.
2.3.2. Элемент … (указать) при условии … (указать) дает не желательный эффект …
(указать).
- пластины не могут держать деталь любой формы, не повредив её поверхности.
Примечание: Если система состоит из однотипных групп элементов, например, 20 труб с 20 заглушками, надо рассматривать одну группу.
- Перенести элементы из 2.3.1. в следующую таблицу.
| 2.4.1. | Элементы, которые можно менять, переделывать, переналаживать (в условиях данной задачи): - Пластины. |
| 2.4.2. | Элементы, которые трудно видоизменить, (в условиях данной задачи): - Деталь |
Примечание: 1. к 2.4.1. следует отнести технические элементы, рассматриваемой системы. К 2.4.2. – природные и такие технические элементы, которые нельзя менять по условиям задачи.
2.Почти всегда (если нет специальных указаний в условиях задачи) инструменты следует относить к 2.4.1, а изделие - к 2.4.2.
2.5. Выбрать из 2.4.1 такой элемент, который в наибольшей степени поддаётся изменениям, переделки, переналадки.
- Пластины.
Примечание: 1. Если все элементы в 2.4.1. равноценны по степени допускаемых изменений: начните выбор с неподвижного элемента (обычно его легче менять, чем подвижный).
- Если в 2.4.2. есть элемент непосредственно связанный нежелательным эффектом, выбираем его в последнюю очередь.
- Если в системе есть только элементы 2.4.2. возьмите в качестве элемента - внешнюю среду (В.С.).
4.Аналитическая стадия.
3.1. Составьте формулировку идеального конечного результата (ИКР) по следующей форме:
3.1.1. Объект (взять элемент, выбранный 2.5.)
- Пластины.
3.1.2. Что делает?
- Держат.
3.1.3. Как делает? На этот вопрос всегда следует отвечать словами “САМ”, “САМА”, ”САМО”.
- САМИ.
3.1.4. Когда делает?
- В процессе слесарной обработки детали.
3.1.5. При каких обязательных условиях (ограничениях, требованиях и т.п.)?
- Без повреждения поверхности детали.
Итак, ИКР - пластины САМИ держат деталь любой формы в процессе её слесарной обработки без повреждения поверхности детали.
3.2. Сделать два рисунка: “было” (до и ИКР) и “стало” (ИКР). На рисунке “стало” найти элемент, указанный в 3.1.1. и выделить ту его часть, которая не может совершить требуемого действия при требуемых условиях. Отменить эту “часть” штриховкой, обводкой контуров и т.п. на рисунке и записать в виде словесной формулировки.
Примечания: 1. рисунки могут быть условные, лишь бы они отражали суть “было” и “стало” (рис. 1., рис. 2.)
- Рисунок “стало” должен совпадать со словесной формулировкой ИКР.
Было. Стало.
Вид сверху Вид сверху
Рис. 1. Рис. 2.
Проверка: На рисунках должны быть все элементы, перечисленные в 2.3.1. Если в 2.5. выбрана внешняя среда, её надо указать на рисунке “стало”.
3.3. Выявить физическое противоречие, ответив на вопросы:
3.3.1. Чего мы хотим от выделенной части объекта?
- Мы хотим, чтобы выделенная часть пластин, которая соприкасается с деталью любой формы, изменяла свою форму по форме детали, т.е. была гибкой, мягкой.
3.3.2. Что мешает выделенной части объекта самой осуществить требуемое действие?
- Выделенная часть пластин не может изменять форму, т.к. должна быть жесткой, твердой, чтобы прочно держать деталь.
3.3.3. В чем несоответствие между п.3.3.1 и п.3.3.2.?
-Выделенная часть пластин должна быть мягкой, чтобы обхватить деталь любой формы, и выделенная часть пластин должна быть твердой, чтобы держать деталь.
Примечание: Формулировка физического противоречия (3.3.3.) обязательно должна содержать два противоречивых требования к одной части объекта и указание на действие, для которых необходимо выполнение этих требований.
3.4. Проверить возможность устранения физического противоречия:
3.4.1. Разделением противоположных свойств во времени:
- В момент помещения детали между пластинами выделенная часть пластины мягкая, а в момент окончания закрепления детали, выделенная часть пластин становится твердой.
3.4.2. Разделение противоположных свойств в пространстве.
- К одной части детали подходит часть твердой пластины, к другой – части детали - часть мягкой пластины, т.е. пластины дробные, как бы состоящие из нескольких пластин.
Пластины, состоящие из шариков, колец.
3.4.3. Разделение противоположных свойств изменением агрегатного состояния выделенной части объекта.
- Пластины жидкие, твердеющие когда нам нужно – из замерзающей жидкости, либо из ферромагнитной, твердеющей при наличии магнитного поля.
Данная задача практически решена на шаге 3.4. Вот эти решения:
1. В тисках на обычных плоскопаралльных: губках – обоймы с подпружиненными пластинами. У каждой пластины своя пружина. Когда зажимают деталь, то губки тисков сближаются, пружины сжимаются – одни больше, другие меньше – и пластины охватывают деталь. Пластин много, пружины сильные и деталь в тисках сидит прочно. Такую конструкцию предложили учащиеся профессионально – технического училища №5 г. Челябинска и показали её на ВДНХ г. Москва в мае – июне 1976г. (ИР, 77/1 стр.40).
2.Одна губка выполнена в виде серии упругих колец, которые расположены в коробке. Одна из стенок коробки сделана подвижной и связана с приводом устройства – гидравлическим, пневматическим или винтовым. Кольца занимают примерно половину объема коробки, так что их можно разворошить и втиснуть между ними обрабатываемую деталь. Кольца занимают примерно половину объёма коробки, так что их можно разворошить и втиснуть между ними обрабатываемую деталь. Затем закрепляют деталь с помощью подвижной стенки. По периферии следует располагать кольца, которые побольше, а по соседству с деталью – маленькие, чтобы они лучше охватывали деталь. На данную конструкцию тисков к.т.н. Ю. М. Ермаков г. Москва получил а.с. №510350 (ИР, 77/1 стр.40).
3. Губки состоят из порошка. Для осуществления этого принципа необходимо, чтобы порошок был ферромагнитный. Тогда, подав магнитное поле, ферромагнитный порошок охватит всю деталь и будет её удерживать, не повредив поверхности детали.
Аналогом может служить английский патент 824047, где описана муфта. В этой муфте роторы соединяются и разъединяются смесью ферромагнитного порошка и масла.
4. Функции губок переданы жидкости.
Например: способ для закрепления деталей при механической обработке с помощью жидкости, быстро затвердевающей под воздействием электромагнитного поля. Жидкость представляет собою смесь из 55% высоко рафинированного белого масла, 5% глицеринового моноомеата и 40% кварцевого тонкого порошка. Зажимаемые детали ставят на дно противня с затвердевающей жидкостью, в которую введены два электрода. При включении тока детали зажимаются. При выключении – детали мгновенно освобождаются. Расход электроэнергии очень мал.
5. Общеизвестно, что если в воду поместить предмет, а затем прервать воду в лёд, то предмет будет прочно зажат.
6. Заключив жидкость или воздух в эластичные емкости, то ими можно задержать деталь любой формы.
Выше приведенные решения задачи не исчерпывают всех идеи решения. Возможны и другие варианты решения задачи.
1.2 Задача 2. Усовершенствование элементов приемного русла кормоуборочного комбайна.
Для захвата и ввода в рабочие органы кукурузоуборочной техники стеблей кукурузы и транспортирования початков применяются цепи специальные подающие, которые во время эксплуатации необходимы “успокаивать” (гасить) колебания. Для этого применяют капроновые “успокоители цепи”, которые при взаимодействии с цепью быстро изнашиваются и требуют замены (рис. 3). Анализ предыдущих поисков и решений показал их неэффективность (как в СНГ, так и за рубежом). Ввиду высокой стоимости одного успокоителя(40 руб.) и большого количества выпуска (380 тыс. шт. в год) эта проблема была выбрана для проведения анализа и решена при помощи АРИЗа.
1. Анализ исходной ситуации:
- Определение конечной цели решения задачи:
- уменьшение расхода материальных ресурсов на гашение колебаний цепного контура.
Какие характеристики необходимо изменить?
- Амплитуду колебания цепи на прямых участках.
Какие характеристики нельзя изменять?
- Скорость перемещения цепи;
- Прочностные характеристики;
- Шаг цепи;
- Стоимость.
Какие расходы снизятся при решении задачи?
- Расходы на изготовление успокоителей цепи.
Примерно допустимые затраты:
- Затраты не превышающие стоимости полозков на 1 цепном контуре (200 руб.).
Какой главный технико-экономический показатель надо улучшить?
- Устранив собственные колебания цепи в процессе эксплуатации;
Питающий транспортер
Рис. 3
2. Анализ задачи
2.1. Условия мини-задачи.
Техническая система для транспортирования кукурузы включает замкнутый цепной контур и капроновые успокоители цеп:
ТП-1- если успокоителей цепи много, то гасится колебания цепного контура, но возрастают затраты на изготовление успокоителей.
ТП-2- если успокоителей мало - затраты на их изготовление минимальны, но ухудшается условие работы цепи ( возрастает амплитуда колебаний).
2.2. Конфликтующая пара:
- Цепь – успокоитель
2.3. Графическая схема ТП-1.
Противодействие. А - Полозок
Б – ЦепьГрафическая схема ТП-2
Бездействие. А - Полозок
Б – Цепь2.4. Для дальнейшего решения выбираем схему: «Бездействие», где требуется обеспечить полезное действие на цепь при минимальном количестве полозков.
2.5. Дана система из колеблющейся цепи и несуществующих успокоителей. Отсутствующие успокоители не изнашиваются, но и не успокаивают цепь. Не обходимо эффективно, гасить колебания цепи:
3. Анализ модели задачи.
3.1. Изменяемым элементом выбираем цепь
3.2. ИКР-1: цепь сама устраняет собственные колебания.
3.3. Оперативная зона – одно звено цепи, состоящие из наружной и внутренней пластины ролика и оси.
3.4. Оперативное время – время движения цепи.
3.5. Измененное звено само гасит собственные колебания.
3.6. Звено должно быть жестким, чтобы не развились колебания и должно быть шарнирным, чтобы обкатывать звездочку.
3.7. Звено во время давления на него биологической массы должно становиться жестким и снова становиться гибким во время накатывания на звездочку.
4. Разрешение физического противоречия.
4.1. Для решения задачи применяем метод маленьких человечков (ММЧ) (рис. 4).
Следовательно, чтобы наружные пластины и внутренние заклинивались, необходимо, чтобы они были в одной плоскости, а для обеспечения свободы перемещения друг, относительно друга они не должны быть в разных плоскостях.
4.2. Ответ представлен на рис.5 (возможен ряд других решений).
5. Анализ способа устранения физического противоречия.
5.1. Ответ обеспечивает не полный ИКР-1:
- цепь сама гасит свои колебания, в одну сторону.
5.2. Управление ликвидацией колебаний цепи происходит автоматически.
5.3. Патентный поиск показал новизну получаемого решения. Оформлена заявка на предполагаемое изобретение.
6.Развитие полученного ответа.
Полученный ответ может быть использован для цепей, провисание которых во время работы плохо влияет на эксплуатационные характеристики.
Цепь втулочно-роликовая состоящая из звеньев приводной роликовой цепи ПРД 3000 ГОСТ 13563-75, содержащая наружные и внутренние пластины в виде плоских деталей независимых друг от друга, отличающихся тем, что с целью получения износостойкости и надежности в эксплуатации и эффективного гашения собственных колебаний внутренние пластины звеньев выполнены с выштамповкой по совмещенным контурам на наружную поверхность, а наружные с концевыми частями, повторяющими профиль выштамповки.
Дальнейшие развитие данного решения подсказывает вариант прикрепления дополнительных элементов упоров без изменения самой конструкции цепи.
Реализация методов маленьких человечков: