Основи конструювання

. "

Програмний зміст курсу.

1. Введення. Роль конструктора в технічному прогресі. Професія - конструктор: кваліфікаційні вимоги; професійні здібності. Обсяг і характер роботи конструктора на промисловому підприємстві.

2. Конструювання як процес.

2.1. Конструювання - вид розумової діяльності (праці). Зміст процесу конструювання (Аналіз + Синтез). Технічне рішення, його властивості та ознаки (істотні додаткові). Виявлення технічних рішень. Зв'язок між технічним завданням і його оптимальним рішенням. Стадії розробки.

2.2. Основні етапи конструювання.

I. Аналіз технічного завдання. Основні вимоги до об'єкта конструювання. Загальні правила конструювання. Основний принцип (принципи) роботи об'єкта.

II. Виявлення технічних рішень. Підбір і розробка варіантів конструкції, що відносяться до об'єкта і основного принципу. Робочі принципи. Уявний образ об'єкту. Простота конструкції. Забезпечення надійності та безпеки. Оцінка вимог до об'єкту: маса, компактність, вартість матеріалів, обмеження по простоті конструкції, швидкість дії (потужність), модульність, універсальність.

Методи, що застосовуються при розробці варіантів конструкції (технічних рішень): Інверсія. Аналогія (Прецеденти). Емпатія. Комбінування. Компенсація. Динамізація. Агрегатування (Способи агрегатування). Компаундування. Резервування. Мультиплікація. Метод розчленовування (Секція-дії внутрішніх). Асоціація. Ідеалізація. Метод перенесення властивостей ("фокальних" об'єктів) та ін

Мова конструктора: Терміни. Термінологія.

Джерела науково-технічної інформації: Технічна література. Виробничо-технічна інформація. Нормативно-технічна документація (Стандарти). Патентна інформація.

III. Аналіз варіантів конструкції (технічних рішень) і вибір оптимального варіанту.

Число і якість варіантів. Суперечливість вимог до об'єкта, його частинах і функціональним елементам. (Сумісність технічних рішень по елементах конструкції об'єкта і робочим принципам).

Рішення задачі оптимізації математичними методами (із застосуванням ЕОМ): Оптимальне рішення. Критерій оптимізації.

Структура оптимального конструювання: Вибір критеріїв (Властивості і види критеріїв). Математичне моделювання (Опис цільової функції і безлічі допустимих рішень). Вихідні параметри об'єкту. Вимоги до параметрів оптимізації (Види параметрів). Основні обмеження для механічних конструкцій. Вибір ефективного методу рішення оптимізаційної задачі, його реалізація (Основні математичні методи: Аналітичні. Чисельні. Евристичне програмування).

Варіантне конструювання. Оптимізація на інтуїтивному рівні. Розрахунки при конструюванні. Основні параметри оптимізації конструкцій.

IV. Розробка конструкторської документації для практичної реалізації об'єкта.

Технічний (техноробочого) проект. Робочі креслення.

3. Практичні питання конструювання.

3.1 .* Основи конструювання і розрахунку деталей машин. Стандартизація та уніфікація. Технологічні вимоги і економічні чинники.

3.2 .* Конструювання валів і осей. Підшипникові вузли.

3.3. Передачі. Коробки передач. Приводи головного руху з ступінчастим і безступінчатим регулюванням: Кінематичний розрахунок.

3.4. Аналіз конструкцій на технологічність. Технологічність конструкції, її види (Показники технологічності за ГОСТ 22851-77), ГОСТ 18831-71:

Відпрацювання конструкції на технологічність. Основні вимоги і рекомендовані рішення при відпрацювання конструкції на технологічність. ("Методика відпрацювання конструкції виробів на технологічність та оцінки рівня технологічності виробів машинобудування та приладобудування").

3.5. Маса і матеріаломісткість конструкцій. Зниження маси і матеріаломісткості. Вибір матеріалів з урахуванням забезпечення міцності, жорсткості і надійності конструкцій при мінімальній масі.

3.6. Жорсткість конструкцій. Конструктивні способи підвищення жорсткості.

1. Жорсткість. Равнопрочность. Фактори, що визначають жорсткість: пружні характеристики матеріалів (E, G); геометричні характеристики перерізів (A; J, W; JК, Wк); лінійні розміри, тип (жорсткість) опор; вид навантаження. Питома показник жорсткості.

Конструктивні способи підвищення жорсткості: Загальні способи. Способи для консольних і двухопорний систем, що працюють на вигин.

2. Забезпечення жорсткості вузлів металорізальних верстатів (МРС).

2.1. Конструювання шпиндельних вузлів (ШУ).

ШУ з опорами кочення. Основні вимоги до ШУ. Конструкція ШУ. Підшипники кочення для опор ШУ: Способи створення попереднього натягу (жорсткий і м'який натяг). Розрахунок точності ШУ. Виконує змащування та ущільнення ШУ. Визначення головних розмірів ШУ. Розрахунок ШУ на жорсткість (Оптимізація межопорного відстані).

2.2. Несуча система і базові деталі: станини напрямні.

Розрахунок базових деталей на жорсткість. Напрямні ковзання, кочення, комбіновані.

2.3. Тягові пристрої МРС.

Основні вимоги до тяговим пристроям. Тягові пристрої приводу подачі: Передача гвинт-гайка кочення. Розрахунок передачі гвинт-гайка кочення: Попередній вибір параметрів передачі. Розрахунок на жорсткість.

4. Основи художнього конструювання.

Поняття про інженерному та художньому конструюванні. Художньо-конструкторське рішення.

Технічна естетика. Інженерна психологія. Ергономіка. Промислова естетика.

4.1. Система "людина-машина". Людина-оператор (Ч-О) - ланка системи "людина-машина": властивості Ч-О (сприйняття, увага, пам'ять); рецептори і ефектори; фізіологічний клімат.

Схеми взаємозв'язків людина-об'єкт: "трикутних взаємозв'язків", приватні моделі поведінки Ч-О; схема проходження сигналу по контуру управління (швидкість обігу сигналу по контуру управління; похибка і надійність ланок; швидкість обробки інформації).

Основні характеристики робочого середовища: категорії I, II, III, IV.

4.2. Основні вимоги до конструкції індикаторів і регуляторів.

Візуальні, акустичні та тактильні індикатори.

Натискні, движкові (ригелі), важільні, обертальні регулятори.

Принципи групування індикаторів і регуляторів на панелях управління.

Загальні вимоги до органів управління та індикації.

4.3. Ергономічна відпрацювання конструкцій.

Ергономічні показники (ГОСТ 16456-70): Гігієнічні. Антропометричні. Фізіологічні і психофізичні. Психологічні.

Ергономічний аналіз та відпрацювання конструкцій: Методи досліджень. Види досліджень. Основні етапи ергономічної відпрацювання. Фактори ергономічного аналізу. Оцінка результатів прийнятого художньо-конструкторського рішення. Естетичний аналіз. Естетичні показники (інформаційна виразність; цілісність композиції; досконалість виробничого виконання і стабільність товарного виду).

Основні вимоги до форми, обробці і забарвлення зовнішніх поверхонь об'єкта. Впливу освітлення на сприйняття форми і кольору. Вимоги до освітлення.

4.4. Основи композиції.

Завдання естетичного аналізу. Композиція: Загальні категорії (Тектоніка. Об'ємно-просторова структура). Властивості і якості (Цілісність форми. Співпідпорядкованість. Рівновага. Симетрія і асиметрія. Динамічність і статичність форми. Єдність характеру форми). Кошти (визначає композиційний прийом. Пропорції і масштаб. Контраст і нюанс. Метр і ритм. Темп і пластику).

Деякі особливості сприйняття форми. Оптичні ілюзії. Психологічні чинники сприйняття.

4.5. Елементи кольорознавства.

Фізичні та психологічні характеристики кольору: Яскравість, колірний тон, чистота; Светлота, насиченість.

Вплив видів відображення.

Колірні моделі: Лінійна. Тривимірна модель Месселя. Колірний графік.

Особливості психологічного сприйняття кольору. Колірний круг. Вибір колірних поєднань: Контрастна і нюансной гармонія.

Колірні ілюзії.

Основні рекомендації щодо вибору колірних рішень (Робоче місце. Робоча зона. Приміщення (інтер'єр) в цілому).

Сигнальні значення кольору.

5. Основи патентознавства.

Винахідництво - важливий фактор технічного прогресу. Винахідницькі право. Об'єкти і суб'єкти винахідницького права. Захист об'єктів винахідницького права (Патент; АС; Диплом).

Відкриття. Винахід. Промисловий зразок. Раціоналізаторську пропозицію.

Винахідницька діяльність: Виявлення винаходів (Головні критерії винаходи. Патентоспроможність). Прототип ". Аналоги. Істотні ознаки (Структури. Віда. Відносини). Істотні відмінності. Позитивний ефект. (ГОСТ 15.011-82).

Патентний пошук. Джерела ганьблять, не ганьблять новизну винаходу.

Патентна інформація (Документація). Довідково-пошуковий апарат. Система МКИ. Довідково-інформаційні фонди патентних служб.

Складання та оформлення заявки на винахід. Опис винаходу. Формула винаходу.

6. Активізація інженерної творчості.

Дозвіл технічних протиріч (Внешніе. внутрішньооб'єктового). Процес пошуку нових ідей - процес виявлення і дозволу ТП: істотний етап створення винаходів. Необхідність оволодіння методами активізації (творчий рівень винаходи). Метод "проб і помилок" (Евристика). Брейнсторнінг. Синектика. Метод "контрольних питань". Морфологічний аналіз. Алгоритмічна методика (АРИЗ). "Винаходити машина".

7. Конструкторський бізнесу.

Лекція 3 "Основи конструювання"

§ 3.1. Резюме Лекції 2.

ТО, Конструювання - логічний розумовий процес (не виключає, однак, елементів інтуїції "Осяяння"):

від абстрактно сформованого завдання А (основного принципу) через функціонуючі елементи (ФЕ) (Існуючі ТР [елементи рішень]) до бажаного результату (Робочі принципом) [КД].

Тобто, конструювання направлено від сутності завдання до явища, яке бажають отримати (викликати).

Основи структури конструювання як процесу - зв'язок між ТЗ і найкращим його варіантом (Рішенням) - яка дозволяє визначати основні положення (вони не носять характер непорушних законів) для підрозділу істотних робочих етапів конструювання:

1) У ТЗ міститися (в явній або не явній формі) необхідні і достатні дані для всіх можливих рішень (Основний принцип);

2) Кожне окреме рішення є комбінацією функціонуючих елементів (ТР), характеризуються певною дією;

3) Кожне рішення має недоліки (помилки), число яких можливо мінімізувати;

4) ТР з мінімальним числом недоліків є оптимальним.

Ці положення визначають сувору (єдино можливу) послідовність дій при конструюванні об'єктів: повторення (повернення) припустимі й необхідні.

Звідси випливає основні етапи конструювання як процесу:

I. Проаналізувати ТЗ: сформулювати Основний принцип.

II. Виявити ТР, доцільні комбінації, які дають усі можливі рішення задачі (Робочі принципи); Þ Розумовий образ об'єкту.

Зміст:

- Аналіз існуючих конструкцій і принципів їх роботи - виявлення ТР-це єдиний шлях:

У КД і діючої конструкції ТР втілені в певній сукупності вузлів, деталей або їх елементів (Згадаймо приклад - Шестерня), вони як би "губляться" у цій масі. У процесі аналізу виявляються ТР, які є основою побудови деталі, вузла або об'єкта в цілому.

NB. ТР - основа для порівняння і оцінки різних об'єктів: всю розробку в цілому порівняти важко, особливо якщо об'єкт складний і включає в себе різні вузли і системи: електричні, гідравлічні, хутро. передачі та ін Порівняно піддаються ТР, до яких можна застосувати загальний критерій, що характеризує Основний принцип.

III. Знайти містяться в кожному рішенні недоліки та вжити заходів до зменшення їх кількості (помилки повинні бути виключені повністю) або їх дії (Покращені робочі принципи).

Зміст:

- Уявні експерименти (при недостатньому досвіді - ескізну опрацювання): перестановка і заміна елементів об'єкта; оцінка ефективності змін - їх вплив на кінцевий результат.

Виявити ТР з min-min числом недоліків - шляхом порівняльної оцінки (Оптимальний робочий принцип).

IV. Виготовити КД для практичної реалізації об'єкта (Як-min-Робоче креслення).

NB. Ще раз варто підкреслити, що ефективність застосування методики (методик) конструювання багато в чому залежить як від звичайної здатності до мислення, так і від низки певних якостей (у т.ч. і професійних) особистості конструктора.

На жаль докладний розгляд цих питань виходить за рамки програми курсу "ОК": це - питання з "Психології творчості".

Можна назвати основні: -

n живе людське мислення, кероване діалектичною логікою * і включає системний підхід [!]**.

n образне мислення і творчу уяву.

Всі ці якості - справа наживна: вони формуються і розвиваються в процесі діяльності на основі трьох "само ...":

-Самоосвіта (... виховання);

-... Аналіз;

-... Оцінка.

** В даний час в області інженерії (Інженерна Діяльність) найбільш дефіцитна (престижна) третя категорія інженерів: системотехнік (або "універсалістів") - інженер широкого профілю, завдання якого - організація та управління інженерною діяльністю та створення складних технічних систем (1к - виробничник ; 2к - дослідник-розробник).

* Принципи: -

-Принцип первинності матеріального;

-Принцип загального взаємозв'язку;

-Принцип розвитку.

§ 3.2. Розглянемо більш детально основні етапи процесу конструювання.

I. Аналіз ТЗ проводиться на підставі:

-Вимог до об'єкта конструювання;

-Загальних правил конструювання (див. Орлов кн.1, 1977р, стор 63 ... 67 = 52).

I.1. Основні вимоги до об'єкта конструювання.

Розробка (Проектування, конструювання) технічних об'єктів пов'язана з конкретними, -

-Виробничою необхідністю;

-І побутовими потребами людини.

Підготовка виробництва (конструкторська ПП-частина), виготовлення та експлуатація об'єкту, у свою чергу, відбуваються в конкретних виробничих і експлуатаційних умовах.

Це вносить певні обмеження в роботу конструктора, з яким він завжди повинен вважатися в процесі конструювання: "обузди-вать фантазію".

В іншому випадку - без врахування обмежень, доводиться завжди вносити зміни в конструкцію при виготовленні та експлуатації, а це Þ додаткові витрати праці і матеріалів.

Перелічимо основні вимоги до об'єкта, які повинні забезпечувати max. його відповідність конкретним умовам застосування:

À - відповідність своєму призначенню і висока продуктивність; високу якість, надійність і ремонтопридатність. Результат виконання цих вимог - забезпечення призначеного (гарантійного) ресурсу;

Á - зручність застосування, функціональні властивості, необхідні для виконання потрібних операцій; (спеціалізація чи універсальність)

 - відповідність конструкції об'єкта умовам виготовлення його конкретними технологічними способами, на конкретному виробництві в конкретному кількості. (Лиття, штампування, зварювання і т.д.; - одиничне - серійне - масове; одне - серія (і) - багато).

Ця вимога диктується економічною доцільністю;

à - можливість виготовлення об'єкта на конкретній виробничій базі підприємства-виробника з min-min витратами (конструктор повинен враховувати наявні:

-Обладнання, інструмент, оснащення для виготовлення, збирання і контролю;

-Кваліфікація персоналу і стан технологічної дисципліни тощо).

Ä - відповідність конкретним умовам технологічної підготовки виробництва (це - матеріали, напівфабрикати, заготовки, ПКІ (Гізи) Î їх наявність і дефіцитність).

Основа виконання цієї вимоги - узгодження КД зі службами (Підприємствами та організаціями), які беруть участь при виготовленні.

Для виконання цієї вимоги проводиться вхідний конструкторський, технологічний і норма-контроль КД, отриманої з інших організацій і підприємств.

Å - відповідність вимогам СТ (ГОСТ, ОСТ, СТП), ТУ, Правил, Інструкцій, Норм, так звані Нормативно-технічні матеріали, наприклад, - ССБП; П. без-й ексіл ЦПК; ПУіБЕ судин РД; ПУЕ і т.д . і т.п.

Æ - КД на об'єкт повинен відповідати вимогам ЄСКД.

На що треба звернути увагу, це:

-Не давати в кресленнях технологічних вказівок (за винятком - коли технологія єдина);

-Не забувати вказувати всі Тех. Вимоги на виготовлення, контроль (вимірювання) і випробування об'єкта.

Крім того в процесі вивчення та аналізу ТЗ конструктор:

-Наводить довідки;

-Знайомиться з літературою;

-Вивчає креслення, докладені до ТЗ, і аналогів;

-Уточнює ТТ до об'єкта і з'ясовує обмеження (умови, які обов'язково повинні бути дотримані при виконанні завдання).

Результат I етапу

- З'ясування мети конструювання (основного принципу роботи об'єкта);

-Підтвердження того, що ця мета в ТЗ сформульована правильно.

В іншому випадку - конструктор зобов'язаний обгрунтовано довести необхідність коригування ТЗ: помилка розробника ТЗ може привести, як min - до невірного напрямку розробки об'єкта; max - до розробки непридатною конструкції.

Лекція 4. Основи конструювання.

Етап II - Виявлення ТР, доцільні комбінації, які дають усі можливі рішення задачі (Робочі принципи) Þ Розумовий образ об'єкту.

Зміст:

-Аналіз існуючих конструкцій і принципів їх роботи - виявлення ТР, - це єдиний шлях:

У КД і діючої конструкції ТР втілені в певній сукупності вузлів, деталей або їх елементів (згадаємо приклад-Шестерня ...), вони як би "губляться" у цій масі. У процесі аналізу виявляються ТР, які є основою побудови деталі, вузла чи машини в цілому.

NB. ТР - основа для порівняння і оцінки різних об'єктів: всю розробку в цілому порівняти важко, особливо якщо об'єкт складний і включає в себе різні вузли і системи (електричні, гідравлічні, хутро. Передачі та ін.) Порівняно піддаються ТР, до яких можна застосувати загальний критерій, що характеризує Основний принцип.

При цьому рекомендується керуватися такими міркуваннями:

- Слід йти від необхідного до бажаного, а від бажаного до допустимого.

Якість конструкції об'єкта залежить від якості ідеї чи принципу, використаного в ТР об'єкта. Слід знаходити побільше ТР для вибору найкращого; розробляти варіанти відомих ТР ... ; Прагнути з'ясувати всі необхідні деталі, здатні вплинути на конструюються об'єкт.

Оцінювати порівняльну важливість кожного варіанту, щоб полегшити вибір оптимального або створити компромісний. Уникати поспішних рішень і надмірного впливу авторитетних рішень. Правильно оцінювати результати розрахунків і раціонально їх використати.

- Домагатися простоти конструкції. Наприклад, якщо передбачається ввести новий вузол або змінити вже існуючий, треба уточнити, чи не можна взагалі обійтися без них.

Уникати складних, многодетальних конструкцій. Не використовувати в конструкції об'єкта елементи (вузли і механізми), працездатність яких сумнівна і вимагає експериментальної перевірки.

NB - Поліпшення конструкції за деякими параметрами за рахунок погіршення якості, надійності і безпеки роботи її неприпустимо.

Вимоги пред'являються до конструкції зазвичай суперечливі. Тому, покращуючи один параметр об'єкта, конструктор впливає на ін, нерідко погіршуючи їх. Важливо оцінити ці впливи, приймаючи компромісне рішення, яке в конкретному випадку буде оптимальним.

При оцінки вимог, що висуваються до об'єктів розробки, необхідно враховувати наступне:

- Зменшення маси об'єкта викликає зменшення міцності і жорсткості.

- Компактна, малогабаритна конструкція тягне за собою поліпшення умов збирання, обслуговування, регулювання і ремонту.

- Застосування дешевих матеріалів викликає погіршення міцності, зносостійкості і довговічності.

- Створення простої конструкції об'єкта накладає обмеження на технічні та технологічні можливості його роботи.

- Збільшення швидкості дії механізму призводить до зростання інерційних сил і навантажень на деталі і вузли.

- Розбиття конструкції на модулі (вузли) для полегшення організації їх складання (або транспортування) веде до зменшення жорсткості конструкції, підвищує трудомісткість складання.

- Створення конструкції для різних режимів роботи і різних операцій (універсальної) завдає економічних втрат при експлуатації об'єкта на одній операції.

Для знаходження кращого конструктивного рішення конструктор повинен створити якомога більше варіантів конструкції, тому що у кожному варіанті можливе вирішення тих чи інших питань у різному ступені.

Слід зауважити, що розробка принципово різняться варіантів справа непроста. Крім знання великого обсягу різних ТР, конструктивних схем і т.д. потрібні здібності та навички використання прийомів і методів конструювання.

Існують методи, які активізують і спрямовують творче мислення на шляху створення нових, нешаблонних, нестандартних рішень. Конструктору корисно знати ці методи (і вчитися використовувати їх).

Наведемо основні:

Інверсія (зроби навпаки) - метод отримання нового ТР шляхом відмови від традиційного погляду на завдання. При цьому погляд на завдання здійснюється звичайно з діаметрально протилежної позиції. Якщо говорити про елементи об'єкт, то вони зазвичай міняються місцями.

Принцип інверсії: -

- З зовні - зсередини;

Вертикально - горизонтально;

Вертикально - догори дном (догори ногами);

З лицьового боку - із зворотного боку;

Поверхня охоплює - поверхня охоплювана;

Симетрично - асиметрично;

Провідне - ведене;

Рідке - тверде;

Шкідливий - корисне;

Жорстке - гнучке;

Розтягнення - стиск (Приклад?!).

Елемент на одній деталі - Перенести на ін деталь, що взаємодіє з першою, і т.д. і т.п.

Аналогія (метод прецеденту) - використання ТР з ін галузей науки і техніки. Аналогічні рішення, що використовуються для вирішення інженерних завдань, можуть бути запозичені з живої природи як конструкції і елементи біомеханіки.

Метод прецеденту використовує аналогію з раніше розробленими конструкціями.

Аналогія може не тільки використовувати раніше створені конструкції, а й моделювати різні якості: форму, колір, звук і т.п.

Емпатія - ототожнення особистості конструктора з об'єктом розробки, тобто елементом або процесом: "входження в образ". Цей метод призводить до нового погляду на завдання.

Комбінування - використання в конструкції в різному порядку і в різних поєднаннях окремих ТР, процесів, елементів. При цьому можна знайти нову якість, що доповнює позитивний ефект.

Метод комбінування може застосовуватися за трьома схемами об'єднання елементів:

нове + новий,

нове + новий,

старе + старе.

Комбінації елементів можуть бути різного характеру: хутро. з'єднання, з'єднання через проміжні елементи, дублювання, освіти багатоступеневих конструкцій та ін

Компенсація -   урівноваження небажаних і шкідливих факторів засобами протилежної дії. Наприклад, часто необхідно компенсувати вплив маси, сил інерції, тертя, різні втрати ... - Це здійснюється за допомогою компенсаторів (постійних, регульованих, автоматичних, пружинних та ін.)

Динамізація - перетворення нерухомих і незмінних елементів конструкції в нерухомих і незмінних елементів конструкції в рухливі і змінюваної форми.

Агрегатування - створення безлічі об'єктів або їх комплексів, здатних виконувати різні функції, або існувати в різних умовах. Досягається шляхом зміни складу об'єкта або структури його складових частин.

Способи агрегатування:

n з'єднання агрегатів з самостійним об'єктом представляють комплекс (транспортер з підвісними знаряддями);

n агрегатування приєднанням, коли до базової складової частини можуть приєднуватися різні залежні складові частини;

n агрегати, вузли, деталі (наприклад, агрегатні верстати; поворотно-ділильні столи + силові вузли: механізм головного руху і механізм подач);

n агрегатування зміною, коли в об'єкті можуть застосовуватися всілякі варіанти складових частин при різній компонуванні (наприклад, різні варіанти кузова автомобіля на одному шасі ...).

Компаундування - складається з тім, що для збільшення продуктивності паралельно з'єднуються дві технічні об'єкта. Поєднання виробляється різними прийомами:

n об'єкти встановлюються незалежно паралельно і зв'язуються синхронізуючими пристроями;

n ... конструктивно об'єднуються в один агрегат і т.д.

Блочно-модульне конструювання - передбачає створення виробів на основі модулів і блоків. Модуль - складова частина виробу, яка складається переважно з уніфікованих або стандартних елементів різного функціонального призначення (наприклад, М. С. У.).

Резервування (дублювання) - збільшення кількості технічних об'єктів для підвищення надійності виробу в цілому.

Мультиплікація - підвищення ефективності за рахунок використання декількох робочих органів, що виконують одні й ті ж функції (по місцях; многодетальная обробка; багатоповерхові конструкції; багатошарові конструкції тощо).

Метод розчленовування - полягає в уявному поділі традиційних технічних об'єктів з метою спрощення виконуваних або функцій та операцій. Секціонування передбачає дроблення ТО на конструктивно подібні складові частини - секції, осередки, блоки, ланки.

Асоціація - використання властивості психіки при появі одних об'єктів у певних умовах викликати активність інших, пов'язаних з першими. Збіг певних ознак різних об'єктів дозволяє знайти нехарактерні рішення. (Наприклад, хутро. Маніпулятор, що імітує роботу руки ...).

Ідеалізація - падіння реальних об'єктів нереальними, нездійсненними властивостями і вивчення їх як ідеальних (точка, лінія, абсолютно тверде (чорне) тіло та ін.) Цей метод дозволяє значно спростити складні системи, виявити суттєві зв'язки і застосувати математичні методи дослідження.

Перенесення властивостей (або метод "фокальних" об'єктів) - конструюються об'єкт поміщають в "фокус" уваги і переносять на нього властивості чи функції декількох довільно вибраних об'єктів.

Сукупність комбінацій знайдених ТР - основа для створення конструкції об'єкта.

Наступний етап (III) - аналіз варіантів і вибір оптимального - важкий і найвідповідальніший етап конструювання. Від результатів його виконання залежить якість об'єкта на всіх стадіях життєвого циклу.   

? - Мова конструктора. -?

? - Джерела інформації. -?

?? - Спеціальний науково-технічну мову термінів.

Термін (від лат. Terminus - кордон, межа) - слово або сполучення слів, що вживається з відтінком спеціального значення. Система термінів-термінологія.

Конструкторський мова - термінологія, при уважному розгляді виявляє свою образну першооснову:

вісь - палець - вал - вал ^ муфта

стакан - гільза ^ патрон

баба - баба ^ піноль

гітара

хвостовик.

Образний зміст термінів допомагає глибше зрозуміти їх зміст [і сприяє розвитку творчої уяви]. Однак, слід зауважити, захоплення образами створює заряд психологічної інерції, яка може перешкоджати пошуку нових ТР. Тому при вирішенні конструкторських завдань потрібна більша незалежність від конкретних технічних засобів.

Джерела [науково-технічної] інформації.

Роль технічної інформації при конструюванні величезна.

Конструктор творчо переробляє наявні в його розпорядженні (арсеналі) або запозичені з технічної літератури інформацію, існуючі ТР, пристосовуючи їх до конкретних умов.

Найчастіше в структурі розробленого об'єкта відсутні істотно нові ТР (винаходи). Це пояснюється тим, що конструктори, вирішуючи наприклад, завдання підвищення рівня технічного оснащення м / с, на багатьох підприємствах галузі займаються одними і тими ж проблемами: Щодня відбувається повторення одних і тих же конструктивних рішень.

Бурхливе зростання обсягу НТІ: подвоєння протягом семи років (в середині 80-х у нашій країні загальна кількість інформаційних документів становило в рік ³ 10 млн. Примірників), - все більше ускладнює пошук і вивчення необхідного.

Парадокс. Тому - як правило, легше розробити новий об'єкт, ніж переконатися, що таке де-то вже існує. (Винахід велосипеда).

У той же час - вивчення та накопичення позитивного досвіду конструювання - життєва необхідність, особливо для молодих фахівців.

Оскільки прагнення освоїти всю попередню інформацію - марно!, то - вихід: вивчати інформацію з конкретних актуальних для даного фахівця питань, починаючи з новітніх досягнень і закінчуючи ретроспективною інформацією.

СПЕЦІАЛІЗАЦІЯ.

"ВУЗЬКИЙ" фахівець.

Результат вивчення інформації Þ забезпечення Конструктивною наступності - використання при розробці попереднього досвіду за профілем спеціалізації і суміжних галузей, введення в конструкцію розробляється об'єкта всього корисного, що є в існуючих конструкціях.

Основні джерела НТІ:

Технічна література: Підручники; Довідники конструктора (міжгалузеві та галузеві); Енциклопедії технічні (універсальні та галузеві); Словники термінологічні та роз'яснювальні; Типажі машин і устаткування і т.п.

Виробничо-технічна інформація - інформація про новітні досягнення наукової та виробничої практики: Огляди; Реферативні видання; Експрес-інформація; ІЛ; Бюлетені; Типові РМ і в тому числі винаходи і т.п.

-Н-ТД - ГОСТ, ОСТ, СТП, ТУ, РТМ, ТО та ін;

-Патент-ліцензійна інформація (про зміст - у розділі Патентознавство).

БНТІ Þ допомогу Фахівцям.

Лекція 5. "Основи конструювання".

III. Аналіз варіантів конструкції і вибір оптимального варіанту.

II етап полягає в підборі та розробці варіантів, що відносяться до об'єкта і принципу роботи.

III етап Þ прийняття одного, остаточного варіанту.

Важливо відзначити, що прийняття конкретного варіанту має вирішальне значення на всіх стадіях розробки. Оптимальне рішення надає напрямок всієї праці.

Імовірність вибору оптимального варіанту ... тим вище, чим більше число варіантів, з яких вибирається це рішення, і чим вища якість цих варіантів.

Як ми сказали раніше, основа для відбору ТР - вимоги (ТЗ) щодо розроблюваного об'єкта. Ці вимоги можуть пред'являтися до об'єкту в цілому або до його складових частин і функціональним елементам.

Як вимоги до об'єкта, так і варіанти ТР нерідко є суперечливими. Суперечливість варіантів може мати саму різну ступінь, аж до взаємного виключення.

У будь-якому випадку виконується перевірка сумісності прийнятих рішень по різних частинах конструкції і принципам роботи конструируемого об'єкта.

У випадках, коли є певна кількість варіантів і вибір найкращого (оптимального) не очевидний, на допомогу конструктору приходить метод оптимізації.

Оптимальним вирішенням завдання призначається рішення, яке з тих чи інших ознаками переважно.

Звідси випливає: щоб серед великої кількості варіантів знайти оптимальний, потрібна інформація про предназначітельності різних сполучень значень показників характеризують варіанти, - критерій оптимізації.

Завдання вибору оптимальних параметрів розробки відповідно до обраних критеріїв називається задачею оптимального проектування (конструювання).

Тут слід зазначити, що під оптимальним проектуванням (найчастіше) розуміється процес прийняття оптимальних (у деякому сенсі) рішень за допомогою ЕОМ. Ця проблема, пов'язана з отриманням оптимального рішення з множини допустимих, є спільною для всіх стадій розробки і багато в чому визначає техніко-економічну і технологічну ефективність розроблюваних (конструйованих) об'єктів.

Розглянемо деякі положення теорії оптимального проектування.

Процес оптимального проектування включає в себе три основних етапи:

1) вибір об'єктивного критерію оптимізації;

2) опис цільової функції і безлічі (області) допустимих рішень (математичне моделювання об'єкта);

3) вибір ефективного методу розв'язання задачі та його реалізація.

À Критерій оптимізації конструируемого об'єкта служить показник, який оптимальний для даного об'єкта.

Вибір критерію визначається наступним:

n критерій-засіб, за допомогою якого повинні зіставлятися конкуруючі варіанти конструкції об'єкта;

n критерій повинен виражати відповідність між доцільним якістю об'єкта і реальними процесами конструювання, виготовлення і експлуатації об'єкта.

Критерій призначений не для того, щоб "замінити мета поставленої задачі", а для того, щоб перевірити перевагу вибраних варіантів.

Критерій повинен бути об'єктивним і виправдовувати своє призначення. Для цього він повинен мати поруч властивостей:

n бути незалежним;

n бути однозначним, тобто не бути функцією інших факторів;

n бути безпосередньо пов'язаним з параметром оптимізації;

n бути сумісним з іншими факторами, щоб не порушувати їх роботу та ін

В якості критерію оптимізації в залежності від характеру і призначення об'єкту конструювання можуть бути прийняті:

n його вартість;

n конструктивні і точнісні показники;

n маса (вага);

n довговічність (ресурс) та ін

Á Оптимізація як процес раціоналізації елементів конструкції можлива тільки тоді, коли сформульована мета.

При вирішенні завдань оптимізації математичними методами: математична залежність критерію оптимізації від шуканих параметрів об'єкта носить назву цільової функції.

Назва не випадково: оптимізація проводиться з метою отримання найкращого значення критерію оптимізації.

* Z = Z (X, U) ® min, [x1 ,..., xn] = X

- N шуканих параметрів об'єкта;

- Ui (t) - невідомі функції конструювання.

Простору, в яких змінюються X, U - назвемо просторами проектування.

*- Умова min функціоналу, що визначає вибраний критерій - є критерій оптимальності.

Функціонал - (у варіаційному численні) математичне поняття, що означає змінну величину, що залежить від вибору однієї або декількох функцій. У загальному значенні - оператор, що відображає нескінченно мірний простір, в множині дійсних або комплексних чисел.

Параметри оптимізації:

Як шуканих параметрів об'єкта можуть служити будь-які чисельні значення:

- Принцип роботи виробу (н.)

- Технічні показники (Vmax або Vmin; продуктивність; to; M і ін);

- Показники якості (Qu; HRC - поверхні валу і тп.).

Параметри оптимізації повинні відповідати наступним вимогам, -

- Піддаватися вимірам з достатнім ступенем точності і обмежуватися межами допусків;

- Бути інформаційними, тобто. всебічно характеризувати об'єкт;

- Мати фізичний зміст, тобто повинна бути можливість досягнення корисних результатів певної властивості об'єкта у відповідних умовах;

- Бути однозначними тобто максимізувати або мінімізувати тільки одна властивість об'єкта.

Параметри оптимізації в залежності від мети, для яких вони призначені, можуть бути, -

- Просторово - часовими (довжина, час, площа, обсяг, швидкість, прискорення і т.д.);

-Механічними (маса, щільність, сила, момент сили, робота, енергія, потужність, тиск і т.д.);

- Електромагнітними (кількість електрики, щільність струму, питомий опір, магнітний потік і т.д.);

- Тепловими (to, кількість теплоти, тепловий потік, коефіцієнт теплообміну і т.д.);

- Акустичними (звуковий тиск, інтенсивність звуку і т.д.);

- Якісними (зовнішній вигляд, якість поверхні і т.д.).

У задачах оптимізації до критеріїв оптимальності зазвичай доводиться приєднувати обмеження, щоб звузити простір проектування (це не тільки системи математичних рівнянь, але й логічні вирази типу ² якщо ... то ... ²).

Основні обмеження для механічних конструкцій:

1) на величину напружень (хутро.), які накладаються вимогами надійності і економічності (умови міцності та стійкості);

2) на переміщення елементів, що накладаються вимогами жорсткості, працездатності діючої НТД (умови жорсткості);

3) умова спільності деформацій: нерозривність елементів конструкції при дії зовнішніх навантажень;

4) функціональні обмеження, пов'язані з умовами та експлуатації елементів об'єкта (Н, габаритні обмеження, матеріал, сортамент, кріплення і т.п.)

 Завдання про мінімум функціонала при заданих обмеженнях в загальному випадку є завданням теорії оптимальних систем з певними параметрами, описуваної системою диференціальних та інтегральних рівнянь. Єдиного методу вирішення настільки загальних завдань не існує.

В основному застосовуються, - аналітичні (диференціальні і варіаційні обчислення) і, - чисельні методи (лінійне, нелінійне і динамічне програмування, метод гілок і меж.

eЕврістіческое програмування в системі людина - ЕВМf

I оптимізація з кількох (багатьох) параметрами за допомогою ЕОМ.

II Якщо вдається виділити один головний параметр, який досить повно характеризує об'єкт оптимізації, застосовуються методи відрізняються більш простими обчислювальними процедурами.

! Рішення задач оптимізації математичними методами дає найкращі результати. Однак не завжди можливий вибір математичних методів оптимізації з використанням ЕОМ.

Обмеження: відсутність СВТ і відповідних фахівців; крім того, не всі завдання оптимізації мають математичне рішення.

За цим конструктор, що працює на промисловому підприємстві, 1), застосовує т.зв. варіантне конструювання (порівняння декількох варіантів конструкції і вибір варіанта з мінімумом недоліків); 2), виконує оптимізацію на інтуїтивному рівні.

Адже завдання оптимізації доводиться вирішувати не тільки при визначенні основних параметрів об'єкта, а й за багатьма другорядних питань.

Будь-який вибір конструкторського рішення форми і розмірів елементів об'єкта - рішення оптимизирующей завдання, коли конструктор вибирає оптимальне рішення з тієї сукупності варіантів, які зберігаються в його пам'яті. Ці варіанти задовольняють ТЗ на конструкцію, тобто знаходяться у межах, дозволених області. Знання конструктором основних критеріїв і методів конструювання дозволяє робити правильні логічні висновки. При цьому допомагає модель конструюється об'єкта - розумовий образ (в уяві конструктора) або графічне зображення (схема, ескіз). Модель відображає спрощену принципову схему, яку в процесі конструювання обростає IP. Тут на допомогу приходить конструктору ² розумовий експеримент ²: наприклад, проводиться ² навантаження ² зразка на основі чого визначається раціональне поперечний переріз, і т.п.

Знання методів оптимізації, досвід роботи, здатність творчо мислити дозволяють конструктору уникнути недоліків і помилок у конструкції об'єкта.

Основні параметри.

При конструюванні оптимізацію доцільно виконувати за наступним (основним) параметрами, -

- 1. Оптимізація навантаження - самий головний параметр, який визначає конструкцію об'єкту: равнопрочность, оптимальне використання матеріалу, надійність і т.д.

- 2. Оптимізація матеріалу залежить від конструкції об'єкта. Застосовуваний матеріал може бути різним, але його вибирають за необхідне механіко-фізичних властивостях, технологічності, вартості, доступності і т.д.

- 3. Оптимізація надійності включає в себе показники якості, коефіцієнт безпеки, точності і т.д.

- 4. Оптимізація відносин взаємопов'язаних величин полягає в оцінці таких характеристик об'єкта: геометричні розміри (характеристики), кінематичні та динамічні властивості, маса, пружні властивості і відносини між ними.

Аналіз конструкцій на технологічність

- Виконується при розробці технічного (техноробочого) проекту об'єкта

- Після розробки остаточних технічних рішень

- Для оцінки об'єкта за технологічними параметрами і відпрацювання його на технологічність.

Щоб поліпшити технологічність виробів (для зниження собівартості) виконується технологічний контроль конструкторської документації по ГОСТ2.121-73.

Основний суб'єкт, який розробляє конструкторську документацію - креслення, схеми, текстові документи та ін - конструктор. Він визначає "особу" сконструйованого об'єкта: зміст конструкторської документації (КД) і всі відображені в них технічні рішення (ТР). За це він несе відповідальність, обумовлену в Посадовий інструкції, відповідно до чинного законодавства.

Виходячи з цього, у виробничій практиці спостерігається деяка переоцінка (м'яко виражаючись) ролі конструктора у створенні конструкції об'єкта.

При цьому склалося антагоністичні відносини між конструкторами і технологами: технолог "супротивник" конструктора, відтак "ретроград", що гальмує технічний прогрес.

Ця недооцінка ролі технолога в конструюванні об'єктів не приносила б шкоди, якби конструктор володів усім обсягом технологічних знань і досвіду.

Але - "не можна обійняти неосяжне",-тому конструкторська документація (КД) - повинна бути творчістю не одного виконавця, а бути результатом спільної плідної роботи різних фахівців.

І перше, провідне місце в цьому процесі займають технологи.

Якість КД та її технічний рівень визначаються тим, наскільки тісною та плідною була ця співпраця.

Технолог має спільно з конструктором розробляти конструкцію об'єкта на всіх стадіях розробки.

Це реалізується у відпрацюванні вироби на технологічність:

? Які недоліки мають ці технічні рішення з точки зору технологічності

> ТМ. Т0 - визначається наступними компонентами:

аналізаторами і тривалістю латентного періоду (час від моменту появи сигналу середнього рівня до відповіді на нього дією):

│? Лп (за) = 0,15 .... 0,22 з

│ ? Лп (са) = 0,12 .... 0,18 з

│? Лп (та) = 0,09 .... 0,22 з

│? Лп (заг) = 0,31 .... 0,39 з

Крім того, необхідно врахувати кількість індикаторів та органів керування.

? З? 10 секунд.

А також темп роботи оператора (біт / с):

оптимально 0,5 ..... 5 біт / с (<0,5 - «засинає»,> 5 - «перевантажений»).

Таким чином швидкість обробки сигналу оператором залежить від:

характеру інформації (знайома 30 ... 45 б / с; незнайома);

конструкції індикатора (шкала, світлофор, звук);

характеру зчитування інформації (команда, інформування, ситуація);

различимость сигналу (сигнал повинен перевищувати фон у 3 .... 5 разів).

Основні вимоги до конструкції індикаторів.

Індикатори забезпечують Людині-оператору прийом сигналів управління.

Основний апарат прийому - органи почуттів, які є частиною аналізаторів.

При роботі з об'єктами управління Людину-оператор зазвичай використовує тільки три види аналізаторів: зоровий (візуальний), слуховий (аудіальний) і дотиковий (тактильний).

Особливості цих аналізаторів людини (фізіологічні) представляють певні вимоги до конструкції індикаторів.

Зоровий аналізатор, основний елемент якого - око, дуже складна система: 7 млн. колбочок і 130 млн. паличок.

Палички забезпечують високу роздільну здатність при ДН і колірне зір.

Колбочки-сутінковий зір і чорно-біле зір.

Розрізняють біно-і монокулярне зір (поле зору). Найвужча область розрізнення кольору - зелена, найширша - жовта (навіть дальтоніки).

Деякі характеристики очі нелінійні, якщо шкала використовується на відстані до 500 мм від очей, то пропорційно збільшення шкала на відстані 5 м дасть в 10 разів більшу похибку.

Середній час наведення двох очей в одну точку - близько 0,17 секунд, розрізнення площ двох фігур - до 2%; роздільна здатність по куту - 3 ° .... 12 °, по яскравості - 2%.

Ці параметри забезпечуються при спостереженні протягом> 0,5 с. Час адаптації ока до зміни освітленості - від 5 до 30 ..... 40 хв.

Візуальні індикатори можуть мати вигляд:

світлофорів;

лічильників;

шкал і светопланов.

Світлофори - сигнальна лампочка, табло або світиться кнопка (клавіша): наявність або відсутність сигналу.

Всі кольори, крім синього! = Розрізнятися.

Лічильники - найточніші звітні пристрою. Але їх недолік - вони не можуть показувати напрямки і швидкість зміни параметра. Темп подачі сигналів, зайва інформація: нулі ліворуч.

Шкали - за формою, рухливості. Основні вимоги - различимость поділів і знаків.

Светоплани - електронно-променеві трубки, люмін-і газорозрядні індикатори, рідко-кристалічні індикатори (РКІ) і світловипромінюючі діоди (СІД), що виконуються часто у вигляді комбінованих дисплеїв.

Для полегшення роботи рекомендується використовувати мнемосхеми.

Наприклад, проекція на лобове скло у літальних апаратів.

Слуховий аналізатор, основний елемент якого - вухо, сприймає звукові коливання прості (чисті тони) і складні (мова, музика) в широкому діапазоні частот і рівнів сигналу (20 ..... 2000 Гц, 0,002 Н/м2 ..... . 100 Н/м2).

Слух забезпечує стереоефект (~ 0 ..... 120 Дб), біноуральний слух має незначну роздільну здатність по кутах, але забезпечує прийом сигналів з будь-якої точки сфери, в центрі якої Людина-оператор.

Основні рекомендації по акустичним індикаторами:

tзвучанія сигналу? 0,3 ..... 0,5 с. ;

якщо використовується кілька АС кут між ними повинен бути 15 .... 20 ° (без повороту голови) або 3 ..... 4 ° (при можливості повернути голову на джерело звуку);

враховувати біноуральность слуху і ефекти адаптації;

наявність шуму (які заважають сигналів), модуляцію сигналу.

Тактильний (дотиковий) аналізатор - дає можливість на дотик визначати характерні форми органів управління і полегшувати або прискорювати процес управління.

Тактильні індикатори - помітні на дотик: рукоятки, кнопки, тумблери.

Для кращої розрізнення - розміри повинні відрізнятися між собою? 20%.

N B: коли органи управління поруч - але результат впливу різний: колір і форма!

На підставі сказаного рекомендується (загальні рекомендації):

використовувати зорові аналізатори - для вирішення завдання саме орієнтації; зняття спотворень з багато шкальних приладів; порівняння, які йшли одне за одним сигналів; спостереження за джерелом інформації та отримання точної кількісної інформації; оцінки руху. Краща различимость - у дискретних сигналів;

використовувати слухові аналізатори - для забезпечення індивідуальної одноканальної зв'язку; передачі коротких повідомлень; сигналізації про завершення ряду наступних один за одним операцій; для дублюючих сигналів. Для розрізнення-один рівень, але різна частота;

використовувати тактильні аналізатори-для тих випадків, коли зір або слух зайняті; коли потрібні підтверджують сигнали чи формуються прості команди управління.

Конкретно, дивитися Вудсон У., та інші «Довідник з інженерної психології для інженерів і художників-конструкторів. «Москва,« Світ », 1968 рік.

Основні характеристики робочого середовища.

Характер фізичної та нервово-психологічного навантаження ділять на чотири категорії:

¬ легка (комфортна) робоче середовище;

середня (щодо дискомфортна) робоче середовище;

® важка (екстремальна) робоче середовище;

¯ дуже важка (сверхекстремальная) робоче середовище.

дивись збірка стандартів безпеки праці (ССБТ) ® «Техніка безпеки і охорона праці», «Основи безпеки життєдіяльності».

Формування сигналів управління - здійснюється регуляторами з застосуванням ефекторних апарату Людини-оператора.

Можна сказати, що в цьому випадку можливо два режими роботи: Людина-інструмент (джерело сигналу) і Людина-машина (джерело енергії).

При виборі або конструюванні регуляторів необхідно дотримуватися двох основних правил:

не можна нехтувати руховими навичками людини. В іншому випадку ускладнюється процес управління;

для досягнення максимального ефекту управління, зусилля, прикладені людиною до регуляторів, повинні відповідати характеру дії регулятора.

По конструкції всі регулятори можна розділити на:

натискні (кнопки, клавіші, педалі). Для кнопок: чим рідше використовується і чим менше додається тим менше діаметр поверхні натискання - увігнута, для полегшення фіксації пальця.

движкові (ручельние) - це пристрої управління простими перемикачами, які (як і натискні) повинні мати два чітко фіксованих крайніх положення (небажане виняток - трьох позиційні).

важільні - головки тумблерів і гойдаються важелів: повинні мати чітко помітний кут відхилення і розміри (форму) головки для захоплення пальцями або всією рукою.

обертальні - різноманітні ручки управління з плавним або

дискретним рухом робочого елемента.

Рукоятки управління можуть бути тактильними індикаторами, що дає можливість визначати характерні форми рукояток і полегшувати або прискорювати процес управління.

Зауваження. Великий вплив на точність і темп роботи Людини-оператора надає ступінь навченості, натренованості та професійної придатності; необхідність і бажання виконувати поставлене завдання.

Для забезпечення універсальності обслуговування об'єктів операторами з різними параметрами повинен дотримуватися принцип максимальної стабільності характеристик об'єкта.

Тому індикатори та органи управління групуються на панелях Панелі управління (приладу) за їх функціональним застосування.

¬ Найбільш важливі і часто використовувані індикатори та органи управління розміщують в оптимальній зоні;

аварійні - в легкодоступних місцях поза оптимальній зоні;

® другорядні, періодично використовувані - поза оптимальної зони, керуючись правилами угруповання і взаємозв'язку між ними.

Останні правила полягають у наступному:

1. При груповому розміщенні індикаторів для контрольного зчитування:

¬ при наявності в групі шести і більше індикаторів - їх розташовують у вигляді двох паралельних рядів (вертикальних або горизонтальних);

не робити більше п'яти - шести розрядів;

® при наявності 25-30 і більше індикаторів комплектувати їх в 2-3 зорово помітні групи. Лицьові поверхні індикаторів слід розташовувати перпендикулярно до лінії погляду оператора, що знаходиться в робочій позі.

2. При розміщенні органів управління:

¬ органи управління необхідно розташовувати в зоні досяжності (Людина-оператор не повинен міняти робочу позу, і не потрібно перехрещувати руки (ноги) або закривати рукою при включенні індикатор). Важливі і часто використовувані - в зоні легкої досяжності.

органи управління необхідно розташовувати в послідовності, відповідній послідовності дій (наприклад, включення (виключення)), і групуватися таким чином, щоб дії оператора здійснювалися зліва-направо і зверху-вниз.

3. При правильно розміщених органах управління Людина-оператор, працюючи, не повинен думати про майбутні маніпуляціях управління:

  ¬ розташування функціонально однакових органів управління має бути однаковим у всіх групах;

  ­ це розташування повинне забезпечувати рівномірність навантаження обох рук і ніг Людини-оператора;

® поверхні, на яких розташовуються Індикатори і Органи управління не повинні бути монотонними, зони розташування їх повинні бути добре освітлені.

У висновку, деякі загальні вимоги до органів управління:

1. Розміри їх повинні відповідати прикладеним зусиллям.

2. Форма і фактура поверхні повинна забезпечувати зручне захоплення.

3. Кольорове оформлення має бути погоджено із загальним колірним рішенням об'єкта. Не слід використовувати «накладної» колір, тобто фарби, застосовують матеріали відповідного кольору, хімічні або гальванічні покриття.

4. Форма не повинна ускладнювати видалення забруднень.

5. Конструкція повинна гарантувати безпеку оператора, наприклад, від ураження електричним струмом або травм ефекторів.

Лекція 16. Основи конструювання

Ергономічна відпрацювання конструкцій - загальні положення

частина процесу художнього конструювання.

Ергономіка вивчає функціональні можливості людини в процесах праці з метою створення досконалих виробів та оптимальних умов праці.

ГОСТ 16456-70 встановлює чотири групи комплексних ергономічних показників: -

гігієнічні;

антропометричні;

фізіо-та псіхофізіо-логічні;

психологічні.

За цими показниками оцінюється якість продукції в цілому і зокрема, конструкції.

¬ Гігієнічні показники: рівні освітленості; вентильовані; температури; вологості; запиленості та тиску повітря - мікроклімат, механічні та фізичні фактори: напруженість магнітного та електричного полів; радіація; токсичність; шум і вібрації; гравітаційні перевантаження та прискорення Ô ці показники предмет Охорони праці та техніки безпеки.

­ Антропометричні показники визначаються відповідністю конструкції об'єкта розмірами і формою тіла людини, розподілу маси його тіла.

Ці показники перевіряють порівнянням визначальних розмірів тіла людини при різних робочих позах з відповідними розмірами вироби. У ряді випадків необхідно враховувати розміри голови і кисті рук людини.

® Фізіологічні та психофізіологічні показники визначаються відповідністю конструкції об'єкта наступних можливостей людини:

n силовим;

n швидкісним;

n енергетичним;

n зоровим;

n слуховим;

n дотикальним;

n нюховим і смаковим.

Для перевірки цих показників аналізують:

¬ розміри органів управління, їх форму і докладені зусилля;

зони огляду

1. 30 .... 40 °

2. 50 .... 60 °

3. 90 °

® робочі зони Людини-оператора при управлінні ручними і ножними регуляторами;

¯ аналізують характер рухів.

Зона огляду: 30 .... 40 ° відповідає максимальної - роздільної здатності;

50 .... 60 ° - чіткого кольоровому, а 90 ° - чорно-білого зору.

Найбільш зручне розташування індикаторів-по горизонталі 30 ° нижче лінії погляду, але не більше 30 ° (вгору) або 40 ° (вниз).

При розгляді робочих зон слід мати на увазі, що величина зусилля, що додається до Об'єкту управління, залежить:

n від напрямку: вгору, вниз, у бік;

n висоти розташування: від 300 до 1800 мм;

n й руки: у більшості людей права рука сильніше лівої в 1,2 рази.

Якщо Людина-оператор повинен часто виконувати перемикання, то величини зусиль повинні бути зменшені в 2 .... 3 рази.

У всіх випадках зусилля більше 150 Н - для рук і більше 250Н-для ніг при тривалості натискання більше 3 секунд - втомлює.

¯ Психологічні показники конструкції вироби визначаються відповідністю закріплених і знову формуються робочих навичок людини його можливостей по сприйняття і переробки інформації.

                                Лекції 17. Основи конструювання

Ергономічний аналіз та відпрацювання конструкцій.

1.0 В основі ергономічної відпрацювання конструкції лежить повна сукупність ергономічних параметрів, що дозволяє знайти оптимальне художньо-конструкторське рішення.

Ергономічна відпрацювання виробляється на основі ергономічного аналізу.

Ергономічний аналіз застосовує різноманітні методи дослідження, такі як:

n соціологічні методи (опитування);

n візуальні (органометріческіе) методи;

n складання циклограм роботи Людини-оператора із застосуванням хронометражу і фотохронометраж (фотозйомка, кіно-, відео-грами);

n електрофізіологічні методи.

Види досліджень:

n електроенцефолографія (мозок);

n електроокулографія (руху очного яблука);

n електроміографія (м'язи);

n електрокардіографія (серце);

n динамометрія і т.д.

1.1 Основні етапи ергономічної відпрацювання визначаються стадіями розробки:

1) на стадії Технічного пропозиції - попередній ергономічний аналіз аналогів і прототипів розробляється об'єкта (не тільки кращих, але і свідомо «поганих»), а також детальний аналіз конкретних умов функціонування об'єкту і виявлення найбільш важливих ергономічних показників;

2) на стадії ескізного проектування - пошуковий етап ергономічного аналізу, на якій розглядають кілька варіантів конструкції об'єкта (художньо-конструкторське рішення);

3) на стадії Технічного проекту - остаточна художньо-конструкторська компонування об'єкта з ретельною ергономічної відпрацюванням панелей і пультів управління з індикаторами і регуляторами;

4) на стадії Робочого проектування - авторський нагляд за реалізацією прийнятих художньо-конструкторських рішень.

При ергономічному аналізі враховують такі основні групи факторів:

1) наскільки враховані антропометричні, психофізіологічні, біомеханічні та гігієнічні дані Людини-оператора;

2) чи забезпечує робоче місце Людині-оператору просту і природну позу, достатній робочий простір, можливість зміни робочої пози (наприклад, сидячи-стоячи), зручний огляд всіх функціонально важливих вузлів та елементів об'єкта, умов для оперативного обслуговування та профілактики;

3) чи створює колірне рішення об'єкта позитивні емоції у Людини-оператора і чи компенсує несприятливі дії трудового процесу;

4) чи є інформація, що надходить до Людини-оператору, наочною і відповідної сформованим у нього уявленням і стереотипам дій.

Часто при ергономічному аналізі застосовують контрольні карти, що містять перелік питань по цих групах факторів, що впливають на трудовий процес.

NB: Приклад д / MPC, дивись Варламов Р. Г., струною О. Д. «Елементи Художнього конструювання та теорії ергономіки» М: 1980 рік, стор 39 ... 40.

При ергономічному аналізі необхідно враховувати:

1) кліматичні умови місцевості;

2) мікроклімат приміщення і його інтер'єр;

3) необхідний ритм роботи оператора, частоту виконання і точність робочих операцій;

4) характеристику основних (типових) пошукових маршрутів оператора, необхідність і можливість зміни робочої пози, взаємодія з іншими операторами.

На підставі цього необхідно:

1) провести аналіз габаритів об'єкта;

2) визначити оперативні робочі зони і межі робочого місця в цілому і встановити їх відповідність антропометричним даним;

3) визначити обсяг і якість оперативної інформації, що подається на панелях об'єкта, і проаналізувати їх відповідність психофізіологічним можливостям Людини-оператора;

4) визначити склад органів управління і проаналізувати їх з точки зору хіротехнікі. Хіротехніка - галузь ергономіки, яка займається розробкою найбільш раціональної форми рукояток управління (або ручного інструменту);

5) проаналізувати взаємодію сенсорних і моторних зон: логіку відповідності Органів управління та Індикаторів;

6) проаналізувати відповідність типових оперативних маршрутів біомеханічних вимогам.

Результати ергономічного аналізу дають можливість забезпечити:

1) рівномірний розподіл психофізіологічних навантажень на Людину-оператора:

2) природність, плавність і послідовність робочих операцій.

1.2 Оцінка результатів прийнятого художньо-конструкторського рішення.

Для об'єктивної оцінки виконання експлуатаційних, компонувальних, естетичних (в т.ч. соціально-економічних і ергономічних), конструктивно-технологічних вимог застосовують спеціальні методики.

Наприклад, такі як:

¬ Групові або експертні методи оцінки (бали: 0 ... 1-погано; 1 ... 2-задовільно; 2 ... 3-добре; 3 ... 4-відмінно). Можна застосовувати, коли є кваліфікована група експертів, але тим не менше оцінка «суб'єктивна».

Метод неповних інтегральних аналогів. Більш об'єктивний, тому що він використовує теорію інваріантів, критерії оцінки та критеріальні рівняння ..... þ Системний аналіз.

Ергономічний аналіз тісно пов'язаний з аналізом естетичним: наприклад, створення колірного клімату в інтер'єрі і колірне рішення обладнання - повинні розглядатися не тільки з позицій краси і гармонії, але в аспектах створення певного емоційного настрою Людини-оператора і закономірностей його зорового сприйняття.

Згідно з методикою РД-50-149-79 для оцінки художньо-конструкторського рішення застосовують показники:

1. Інформаційна виразність характеризує здатність об'єкта відображати у своїй формі діючі в суспільстві естетичні уявлення та культурні норми, такі як, наприклад: оригінальність (відмінність від аналогів); стильова відповідність (стійкі ознаки форми відповідають певному періоду); відповідності моді (зовнішній вигляд, відповідність тимчасово пануючим естетичним смакам); раціональність форми (відповідність призначенню, конструкції, технології виготовлення і застосовуваним матеріалам).

2. Цілісність композиції характеризує гармонійну єдність частин і цілого, органічний взаємозв'язок елементів форми об'єкту та його узгодженість з формою навколишніх об'єктів.

3. Досконалість виробничого виконання і стабільність товарного виду характеризуються чистотою виконання контурів, заокруглень зчленувань елементів, ретельність нанесення покриттів і обробки поверхонь, чіткість виконання фірмових знаків і покажчиків, комплекту Ескізно-технологічної документації та інформаційних (рекламних) матеріалів, стійкість до пошкоджень.

Можна сказати, що зовнішні поверхні об'єкта, їх обробка та фарбування є основними елементами, що створюють його естетичне сприйняття. При художньо-конструкторської відпрацюванні цих елементів необхідно виконувати наступні вимоги:

до форми

1) зовнішні контури об'єкта повинні бути простими і суворими:

наприклад, єдність форми і змісту для зовнішніх робочих органів; краща форма - |, -; гострі кути скругляются, але великий радіус округлення візуально «обважнює» конструкцію.

Проста форма полегшує видалення забруднень.

2) пропорції окремих частин забезпечують виділенням в конструкції вертикальних або горизонтальних ліній. При цьому враховують: вертикальні лінії роблять об'єкт візуально «вище», а горизонтальні «нижче».

3) форма об'єкта в цілому повинна бути гармонійно пов'язана з формою пультів управління.

4) елементи зовнішньої поверхні об'єкта: петлі і ручки кришок (люків, дверей), кришки і кожухи для рухомих частин не треба виділяти на тлі зовнішньої поверхні. Петлі і ручки повинні бути ретельно оброблені.

до обробки і забарвленням

1) забарвлення об'єкта повинна відповідати його конструкції, і не збігатися з забарвленням приміщення (або навколишнього середовища);

2) строката забарвлення вносить враження безладності і «дробности» конструкції;

3) темне забарвлення створює враження тяжкості і бруду, світлі - враження легкості: темні - тільки для фарбування фундаментів і несучих конструкцій;

4) травмонебезпечні деталі і частини виробів фарбують у яскраві, що попереджають кольору; для рухомих елементів обладнання (столи, полозки), рухомих об'єктів слід застосовувати «растігровку», яка активізує оточуючих;

5) органи управління фарбують у яскраві, добре помітні кольору;

6) внутрішні поверхні корпусних деталей забарвлюють для полегшення складання в світлі кольори; дверей, люків, відкидних панелей - в яскраві кольори, щоб вони чітко виділялися у відкритому положенні;

7) об'єкти, що випромінюють тепло, фарбують у срібний або блакитний кольори.

На сприйняття форми і кольору значно впливає освітлення.

Основні вимоги до освітлення робочих місць, (штучного):

1) кращі індивідуальні світильники, розташовані посередині довжини робочої зони на висоті 1900 ... 2000 мм від підлоги і на відстані 150 ... 200 мм від переднього краю робочої зони (робота стоячи). При інших роботах індивідуальні світильники встановлюються оператором в потрібному положенні щодо робочої зони;

2) блискучі предмети слід висвітлювати розсіяним світлом; дрібні темні предмети краще видно на фоні, світлі - на темному;

3) світло повинне падати на поверхню предмета під невеликим кутом, це краще виявляє фактуру;

4) прозорі предмети повинні бути освітлені ззаду;

5) необхідно уникати різкої контрастності освітленості об'єкта робочої операції і навколишнього фону (місцевий + загальне освітлення);

6) необхідно виключати джерела блесткості, а також - ритмічне чергування темних і світлих поверхонь у полі зору. Це знімає у працюючих так звані послеобраза, людина бачить якийсь яскравий предмет, в той час як він уже пішов з поля зору. Послеобраза також знімаються застосуванням додаткових кольорів.

Основи композиції.

Ми розглянули раніше інженерно-психологічний і ергономічний етапи художнього конструювання (ХК) об'єкта.

Ми встановили, що ЕА і Про конструкцій тісно пов'язані з естетичним аналізом.

Тут слід зазначити: естетичний етап ХК об'єкта може (і повинен) виконувати тільки кваліфіковані дизайнером!

Естетичним аналіз можна виконати лише після серйозного вивчення об'єкта аналізу і визначення всіх його утилітарних якостей і особливостей.

Естетичним аналіз вимагає знання основ теорії композиції, тенденцій розвитку об'єктів даного виду, особливостей сприйняття кольору, наявність почуття матеріалу і стилю, професійного художнього смаку і т.д.

Принципи "подобається - не подобається", "красиво - не красиво" - неприйнятні.

У загальному значенні естетичним аналіз дозволяє для конкретного об'єкта виявити:

- Об'ємно-просторову структуру;

- Тектоніку;

- Гармонійність форми;

- Колірне рішення

Далі, ми спочатку розглянемо основи композиції.

Перш відзначимо, - все, що ми будемо говорити далі відноситься до поняття "технічна форма", тобто стосовно об'єктів утилітарного призначення: виробничо-технічного і побутового.

На відміну від поняття "декоративна форма", яка належить до об'єктів виключно або переважно декоративного призначення.

Отже, композиція (лат. Compositio - складання, розташування, твір) - структура, взаємозв'язок найважливіших елементів об'єкта, якими визначається його зміст, виражається задум.

В основі композиції технічного об'єкта лежить вибір елементів (або їх групи) співпідпорядкованості цих елементів.

В якості елементів виділяють геометричні, світлотіньові або колірні властивості форми об'єкта.

Композиція характеризується -

- Категоріями,

- Властивостями і якостями,

- Засобами.

Перерахуємо:

I. Загальні категорії: тектоніка і об'ємно-просторова структура об'єкта.

II. Властивості і якості:

A. гармонійна цілісність форми;

B. підпорядкованість;

C. композиційне рівновагу;

D. симетрія, асиметрія і їх поєднання;

E. динамічність і статичність форми;

F. єдність характеру форми.

III. Засоби композиції:

A. визначає композиційний прийом;

B. пропорції і масштаб;

C. контраст і нюанс;

D. метр і ритм;

E. тіні і пластика.

Число поєднань безлічі композиційних чинників дуже велике:

наприклад, взявши тільки 6 основних властивостей і якостей композиції, ми отримаємо -

Тому знання категорій, властивостей, якостей і засобів композиції дозволяє вибрати раціональні прийоми і методи роботи над композицією об'єкта.

Розглянемо основні категорії композиції та їх взаємозв'язок.

Тектоніка є зриме відображення роботи конструкції і матеріалу в формі.

У тектоніці виражається зв'язок форми і змісту вироби.

Наприклад, лита конструкція має таку форму, щоб однозначно було видно - це лиття, а не зварна або будь-яка інша конструкція.

Тому говорять про тектоніці "литий форми", про тектоніці "штампованих несучих елементів", про тектоніці "пластмасових конструкцій" і т.д.

Оскільки конкретний матеріал конструкції зумовлює композицію будь вироби, то тектоніка - одна з основних категорій.

Поняття "тектоніка" нерозривно зв'язує дві найважливіші характеристики об'єкта -

- Його конструктивну основу (матеріал);

- І форму в усіх її проявах (у цілому і приватному).

Конструктивна основа, крім матеріалу включає силових елементів конструкції, характер розподілу зусиль (силові потоки), співвідношення мас і т.п. Форма повинна чітко відображати всееті.

Об'ємно-просторова структура.

Будь-яка форма володіє двома властивостями: вона матеріальна і просторові.

Матеріальна форма - це обсяг, що обмежує частину простору певних розмірів і конфігурації.

Обсяг і простір - рівноправні елементи композиції.

Об'ємно-просторова визначає характер взаємодії обсягу з простором.

Можна сказати, що -

- З одного боку - обсяг повинен виражати внутрішні закономірності, властиві об'єкту, відображати його функціонально-конструктивну основу;

- А з іншого - в певній закономірності розвиватися в просторі, в ідеалі - таким чином, щоб бачачи форму виробу в одній проекції, можна було уявити, як вона виглядає в інших.

Основні категорії композиції тісно взаємопов'язані:

матеріал «тектоніка« ОПВ

Порушення тектоніки - помилкове відображення роботи конструктивної основи, порушує органічний зв'язок елементів ОПВ об'єкта, і навпаки.

Такі порушення виникають, коли (інженер-конструктор) розглядає форму тільки від її технічної основи - як би "зсередини" або (оформлювач) - тільки "зовні".

Дизайнер йде до форми одночасно "зсередини" і "зовні" - в підсумку створює цілісне, гармонійне виріб.

Приклад: міст однопрогонових балка

міст багатопрогонових º нерозрізна балка

	ферма

Властивості і якості композиції

Властивості і якості композиції дозволяють виділити наступні естетичні показники об'єкта:

- Гармонійну цілісність форми;

- Підпорядкованість елементів;

- Композиційну рівновагу елементів;

- Симетрію і асиметрію елементів і їх комбінації;

- Динамічність і статичність елементів, їх характер.

Тим самим ми перерахували основні властивості і якості композиції об'єкта.

Їх можна, досить умовно, розділити на головні, що визначають дану форму, і другорядні. Однак оцінка якості композиції не може бути результатом механічного підсумовування оцінок по окремих її властивостям, що іноді "непрофесіонали" намагаються робити.

Визначення.

Гармонічна цілісність форми - відбиває логіку і органічні зв'язку конструктивного рішення з його композиційним втіленням.

Ю.С. Сомов "Композиція в техніці":

Композиція МРС може бути побудована контрасті між складною, насиченою тінями структурою відкритої частини: напрямні, елементи супорта, ходові і тягові гвинти, органи управління різних зовнішніх елементів: ребра і т.п.

І лаконічними, чистими обсягами несучої частини станини, опор верстата і великих формотворчих елементів: коробки подач і швидкостей, несучі стійки, столи та ін

Основна якість - контраст - протиставлення простого й складного почав.

Спів підпорядкованість елементів - визначається закономірностями композиції, які залежать від виду (характеру) об'єкта.

Наприклад: у технологічному обладнанні визначальними є базові елементи, що несуть основне навантаження. Їх форма визначається матеріалами (міцністю і твердістю).

, Лицьова панель складного пульта управління є фоном, на якому у певній послідовності і сполученнях розташовані індикатори та органи управління.

Їх форма повинна мати певну інформаційну сутність: що спостерігати, як натиснути, як перемкнути.

Тому підпорядкованість елементів повинна базуватися на схемі зв'язків і необхідної послідовності дій управління.

Композиційне рівновагу елементів і форми - такий стан композиції об'єкта, при якому всі елементи збалансовані між собою. Зорова композиційна врівноваженість.

Композиційне рівновага не є просте рівність величин, воно залежить від:

- Розподілу основних мас щодо центру конструкції (ЦК - смисловий центр предмета);

- Характеру організації простору, що визначається пропорціями і розташуванням осей, пластикою форми, колірними і тональними відносинами.

Класичні приклади:

Прилад на стійці - Зорове урівноваження

врівноважена конструкція кольором.

Симетрія, асиметрія і їх комбінації.

Під симетрією (грец. Symmitria - відповідність) в естетиці розуміють гармонійне розташування в просторі окремих частин цілого, відповідність і відповідність між ними.

Симетрія: дзеркальна, центральна, площинна і осьова - найпростіші види, які при ХК застосовують рідко.

Г. Вейль (математик): "симетрія ... є тією ідеєю, за допомогою якої людина протягом століть намагався осягнути і створити порядок, красу і досконалість ".

Не можна стверджувати, що симетрична композиція явно краще асиметричною.

Гармонія симетричної форми видно відразу. Вловити гармонію в асиметричній формі значно складніше, але умова цілісності асиметричної форми - це її композиційна врівноваженість, яка може бути досягнута за рахунок комбінацій симетрії та асиметрії.

Динамічність і статичність форми.

Динамічною називають форму активно односторонньо спрямовану, ніби втручається в простір.

Статична форма - підкреслене вираження стану спокою, непорушності, стійкості.

Тут слід зазначити, що динамічність і статичність форми оцінюють по горизонтальній осі, що пов'язано з особливостями сприйняття, наприклад:

Єдність характеру форми - важлива властивість композиції, яке визначає одиничний підхід до формоутворення всіх елементів цієї форми.

Ось чому всі об'єкти одного призначення, загалом мало відрізняються один від одного.

Композиція сприймається як ціле якщо вона побудована з відносно невеликого числа елементів.

Деякі дослідники стверджують, що тут застосовно магічне число Міллера: МЧМ = 7 ± 2 (5 ... 9).

Однак це відносно, тому що менше число елементів композиції не завжди спрощує її оцінку.

Тому важливіше, щоб композиція укладалася в кут зору, що не перевищує 40 °.

На підставі цього, площинні композиції з прямокутними обрисами ми повинні розглядати з видалення, приблизно рівного діагоналі для її цілісного сприйняття.

При роботі над формою необхідно враховувати оптичні ілюзії, тобто помилкове тлумачення розмірів і конфігурації предметів при їхньому зоровому сприйнятті. Для забезпечення гармонійності форми вводяться відповідні корективи в композицію.

Оптичні ілюзії пояснюються головним чином пристроєм зорового апарату людини, його зв'язками з мозком - чисто фізіологічними причинами.

Горизонталь-вертикаль Ріс.0.

Ілюзія Мюллера-Лієра Рис.1.

Ілюзія Вундта Рис.2.

Ілюзія Хайринг Рис.3.

Ілюзія Целльнера Рис.4

Психологічні чинники сприйняття - коливання уваги, уяву, окомір, спостережливість, абстрактне мислення.

Рис 5: гострі кути трикутника "ламають" окружність.

Ефект іррадіації світла: біла фігура на чорному тлі здається більше, ніж така ж чорна на білому тлі.

Тому що чергуються чорні і білі смуги потрібно виконувати різної ширини: чорні ширше білих. Це стосується штрихів шкал.

Подвійні зображення.

[Голландський художник Мауріц Корнеліс Есхер].

Психологічні особливості сприйняття.

Око "охочіше" переглядає горизонталі ніж вертикалі; віддає перевагу лініях висхідним зліва направо, ніж справа наліво - низхідним.

, ... точніше оцінює ширину предметів, ніж їх висоту або глибину.

ƒ Контраст може призвести до помилок в оцінці розмірів.

Рис 6.

Правильний облік фізіологічних та психологічних особливостей сприйняття дозволяє дизайнеру домагатися бажаного впливу форми та її узгодження в композиції.

Засоби композиції.

Визначальний композиційний прийом - приймається на початку ХКР, потім послідовно розвивається різними засобами композиції, виявляючи тим самим ідею композиції.

До них можна віднести варіанти ХК компонування об'єкта: радісно, ​​лекальні, або плоскі рубані форми утворюють поверхонь; нюансне або контрастне рішення форми: матеріали і стики елементів форми і т.п.

Пропорції і масштаб.

Пропорції - "класичне" засіб композиції, що стоїть на першому місці - засіб гармонізації форми.

Вони визначаються розмірними відношеннями елементів форми, на них будується вся композиція.

II в.д.н.е. Вітрувій "пропорції є відповідність між членами усього твору і його цілим по відношенню до частини, прийнятої за вихідну, на чому і заснована вся відповідність".

Художники-конструктори використовують у своїй роботі системи пропорционирования, вироблені багатовіковою практикою архітектури.

Канонічне співвідношення для пропорционирования - закон "золотого перетину", що використовує ірраціональні відносини.

"Золотий перетин" характеризується таким ставленням нерівних частин, при якому ціле так відноситься до більшої частини (майору), як велика частина до меншої (мінору).

Позначивши

Знайшовши рішення рівняння

x2 + ax - a2 = 0, отримаємо

при а = 1

Використовують і інші закономірності, - арифметичну пропорцію.

H1-H2 = H2-H3 = H3-H4 = a

- ® геометричну

- ¯ гармонійну

Масштаб (масштабність)-особливий вид пропорционирования об'єкта по відношенню до людини.

Масштаб - це міра відповідності предмета розмірами людського тіла, що виявляється в процесі безпосереднього використання предмета людиною.

Масштабність - це сумірність предмета з людиною, предметно-образне сприйняття окремих предметів у їх конкретній величині і формі.

Контраст - протиставлення композиційних елементів вироби у вигляді форми, текстури, кольору, світлотіні і т.п. один одному.

Нюанс - поступове, тонке і взаємопов'язане зміна властивостей композиційних елементів.

Контраст активізує форму, і часто визначається функціональною компонуванням вироби. Його слід застосовувати обережно.

Нюанси форми сприймаються слабкіше, майже не залежать від функціональної компонування та ВПС об'єкта.

Тому вони є, в основному, сферою чисто художнього осмислення форми і матеріалу виробу, мають найбагатші можливості та складності реалізації.

Метр (метричний повтор) і ритм - певні закономірності повторення елементів композиції.

Метр має постійний (або зорово здається постійним) крок повторів.

Ритм - закономірне зміна порядку структури елементів: наприклад, поступова зміна кроку повторів - ритміка.

Тіні визначають собою пластичність (пластику) форми, під якою розуміють її рельєфність, скульптурність, м'якість переходів основних утворюють ліній (поверхонь).

Недоліки форми можна в якійсь мірі приховати тінями, тоді як світло (відблиски) безжально їх виявляють.

Леонардо да Вінчі: "Тінь зміцнює форму, світло руйнує її"

Елементи кольорознавства.

Колір широко використовується в художньому конструюванні.

Колір характеризується двома групами параметрів:

- Фізичними (об'єктивні)

- Психологічними (суб'єктивні).

Психологічні: светлота, насиченість, колірний тон.

Светлота (ступінь ахроматичності) - еквівалент деякого ахроматичного сірого поля.

Колір поверхні, -

- Ахроматичний (безбарвний) білий, відтінки сірого, чорний;

- Хроматичний (кольоровий) - сприймається оком людини тільки при достатньому рівні освітленості (вночі всі кішки сірі)

, Яскравість - сила світла, випромінюваного з одиниці площі поверхні (формула!)

Светлота змінюється повільніше яскравості, тому контраст між двома кольоровими поверхнями визначається різницею їх світлини, а не яскравості.

ƒ Колірний тон - характеризується чисельно довжиною хвилі переважного випромінювання.

Колірний тон можна охарактеризувати

- Чистотою кольору (ступінь монохроматичности): відсотком спектрального кольору (весь колір складається з білого і спектрального)

- Насиченістю - ступенем контрастності між аналізованим кольором і білим кольором.

На сприйняття кольору, крім рівня освітленості, впливають і види відображення світлових і колірних потоків від поверхонь.

Екстремальні випадки:

Але це в ідеалі, на практиці має місце змішане відображення.

Зв'язок між фізичними та психологічними параметрами кольору встановлюється за допомогою колірних моделей.

Найпростіша колірна модель - лінійна: спектр отриманий Ньютоном при розкладанні сонячного променя тригранної призмою.

У практиці ХК використовується тривимірна модель колірного тіла, розроблена Мекселлом.

У якій використовується математичний опис кольору на підставі експериментально встановленої закономірності (колірне рівняння).

C = X * x + Y * y + Z * z

де С - будь-який потрібний нам колір;

X, Y, Z - основні кольори (R, G, B);

x, y, z - відносні кількості основних кольорів - x + y + z = 1.

З останнього умови випливає, що для геометричної інтерпретації колірного рівняння можна використовувати будь-яку з трьох площин координат:

XY, YZ або ZX, тому що наприклад x = 1 - (y + z).

Загальноприйнятою є система координат XY, в якій побудований колірної графік.

Цей графік має вигляд:

Усі спектральні кольори розташовані на площині ХУ по дузі, що має показаний вигляд.

По прямій стягуючого цю дугу, розташовані пурпурні кольори, які не є спектральними.

-Центр контуру - Б (білий колір).

Кожна точка всередині замкнутого контуру відповідає певній кольоровості, тобто поєднання колірного фону і насиченості.

Це дозволяє позначати всі кольори координатами Х та У, відповідають цій кольоровості. Ця система є краще, ніж використання кольорів, наприклад, - кульовий, маренго, карий, фісташковий, слонової кістки і т.п.

На кольоровому графіку ХК видно, що в нього є і які з квітів утворюють пари взаємно додаткові.

Особливості психологічного сприйняття кольору пов'язані в основному з, -

- З практичним досвідом людини

- І асоціативним мисленням людини

Характеристика основних кольорів:

Червоний колір - колір вогню (небезпека) і крові. Він асоціюється з теплом і тому збільшує напругу м'язів, кров'яний тиск і ритм дихання; має стимулюючий вплив і викликає емоції.

Помаранчевий колір-одночасно і зігріваючий і стимулюючий; дуже яскравий; при різній насиченості може і заспокоювати, і дратувати.

Жовтий колір-має найбільшу світність в спектрі і стимулює   зір-колір сонця, гарного настрою і веселощів. Деякі тону (жовтий-зелені) діють заспокійливо.

Зелений колір-колір природи, заспокійливий; сприяє деякому відпочинку розуму і пробуджує в людині терпіння; діє освіжаюче і заспокійливо, зменшує надто яскраве сонячне освітлення.

Блакитний колір-колір неба і води, холодний; сприймається як світлий, свіжий і прозорий; має заспокійливу дію.

Фіолетовий колір-особливо "благородний" (одіяння вчених і священиків), викликає сум.

Чорний колір-у великих кількостях пригнічує; дуже корисний у невеликих кількостях, особливо для контрастів.

Білий колір-символ чистоти. Якщо застосовується один або з квітами зелено-блакитній частині спектра-колір холодний. З квітами жовто-оранжевої частини спектру-дає відчуття тепла.

Сприйняття кольорів залежить від характеру (темпераменту) людини.

Наприклад, червоний колір діє збудливо на холериків - підвищує активність. У меланхоліків - це дія ледь помітно.

Синій колір слабо діє на холериків, незначно знижуючи їх активність, але зовсім пригнічує активність меланхоліків, примушуючи "піти в себе".

Крім цього, сприйняття кольорів визначається статтю, віком, станом здоров'я і навіть професією людини.

Так, жінки більш сприйнятливі до яскравого, пасастого колірному оточенню, тоді як чоловіки-индеферентно чи це їх дратує.

Це ж можна сказати про молодих і літніх людей.

Зелений колір добре діє на хворих, для здорових його надлишок нудний.

М'ясникові - червоний колір у звичайній обстановці неприємний, так само, як і лікаря-білий.

І т.д. і т.п.

Все сказане можна представити схематично у вигляді кольорового кола (правда, без поправок на характер, вік, стать і т.д.). Колірний коло симетричний по світлин відносно осі, що проходить через Ж і Ф кольору.

Вибір колірних сполучень може виконуватися на основі, -

-Контрастної гармонії з використанням 2х, 3х і більше кольорів;

-Нюансной гармонії з використанням 2х, 3х і більше кольорів.

Контраст - поєднання кольорів, розміщених в ЦК один проти одного.

Нюанс - поєднання кольорів, розташованих поруч у ЦК.

При спостереженні кольорових поверхонь (колірних плям), як і при спостереженні геометричних об'єктів мають місце колірні ілюзії.

Основні,-зміна кольору при послідовному і паралельному колірних контрастах.

1 Послідовний колірний контраст: при переведенні погляду з поверхні одного кольору на поверхню іншого кольору (або при спостереженні поверхні через світлофільтр) ми бачимо третій колір, що відрізняється від двох перших.

Причина - в зміні чутливості ока при тривалому (12 ... 20с) спостереженні колірного образу при спостереженні після цього інший за кольором поверхні.

Так, наприклад, при спостереженні зеленої фігури і наступному перекладі погляду на білу поверхню ми побачимо слабку пурпурово-червону фігуру; при перекладі на синю-фіолетову і т.д.

2 Одночасний колірний контраст: светлота і відтінок кольорової фарбування залежать від характеристик фону: дивитися вкладку.

Не вдаючись у подробиці застосування кольору в ХКР, слід відзначити, що дизайнери в даний час користуються теорією узгоджених квітів. Суть її в тому, щоб дати людині, яка працює в умовах штучної предметного середовища, таке ж бачення кольорів, як і в природі ...

Основні рекомендації щодо вибору колірних рішень.

При цьому прийнято виділяти три основні зони, -

1-робоче місце;

2-робочу зону;

3-приміщення (інтер'єр) в цілому.

Умовно:

1-відповідає зонам точного зору, де людина може розрізнити найдрібніші предмети: відповідає УЗ »10;

- І миттєвого зору a = 180-область найкращого колірного зору і достатньої відносної гостроти зору (на кордоні зони ЗНЗ падає на 20% відносно ЗТЗ);

2 - ефективного зору b = 300 - зона з гіршими характеристиками, але ще дозволяє людині нормально працювати з об'єктом праці;

3 - зона повного огляду g = 1200 (при нерухомій голові; g "-за нерухомої)-характеризує зону, у пре справах якої людина разл-

[Чому заєць косою?]

розрізняють рух і колір, але не деталі (відносна гострота зору на кордоні зон 3 і-всього (%).

Таким чином, -

- Робоче місце - відповідає панелі управління або частини пульта управління, на якій повинні бути зосереджені всі найбільш важливі органи управління (регулятори) та контролю (індикатори).

У цій зоні крім сигнальних (попереджувальних) і допоміжних квітів, що мають певну інформативне навантаження, використовуються малонасичені кольору, в які фарбуються поверхні об'єкта (панелі).

Зона робочого місця повинна мати найбільш насичені в колірному і яркостном плані елементи об'єкта. Кольори: сигнальні (попереджувальні) та інформативні (можна сказати - основні R-G-B).

Робоча зона - характеризується закінченим об'єктом: технологічне забезпечення в цілому (верстат, пульт управління тощо) і частиною простору приміщення, яке безпосередньо примикає до об'єкта.

Приміщення в цілому-характерне тим, що основні його поверхні (стіни, підлога, стеля; технологічне забезпечення; ПТО; інженерні комунікації) фарбуються в opt кольору, відповідно до рекомендацій, заснованими на специфіці того чи іншого виробництва, приміщення.

Сигнальне значення кольору.

Особливо виділені: зелений, жовтий і червоний.

Зелений - безпека; жовтий-попереджає про можливу небезпеку; червоний-знак небезпеки і заборони; включення-виключення (Стоп) обладнання; повсюдно - пожежний інвентар.

Синій колір-використовуються для елементів графіки у виробничих приміщеннях (цехах) та виробничої інформації.

² Растігровка ²-жовтий колір з чорними або червоними смугами-позначення небезпечних рухомих об'єктів.

Білий колір, укладений в червоний прямокутник-рухомі ємності з вибухонебезпечними і шкідливими речовинами.

Помаранчевий - елементи огорожі машин і механізмів, необережне поводження з якими може призвести до трамвая.

Символічні зображення чорного кольору на жовтому фоні застосовуються для знаків, що попереджають об'єкт небезпеки (знак-).

Червоне коло з білим полем всередині, на якій символи чорного кольору-заборонні знаки, наказові знаки.

Маркування балонів із стисненими (рідкими речовинами, наприклад чорний, білий (червона смуга); зелений, блакитний.

Інженерні комунікації,-труби: вода (зелений), пара (червоний), повітря (синій), гази горючі (жовтий), кислоти (помаранчевий), луги (фіолетовий), рідини пальні (коричневий), інші речовини (сірий).

Забарвлення - суцільна або ділянками.

Шини електроустановок-пізнавальні кольори:

1. º, фа-жовтий; ФВ-зелений; ФС-червоний; 0-шина: ізольований контроль-білий; заземлена нейтраль-чорний.

2. ~; Фаза-червоний; 0-жовтий.

3. -; (+)-Червоний; (-)-синій; нейтраль-білий.

Лекція 20. "Основи конструювання"

Основи патентознавства

1.0 Введення

-Винахідництво - важливий фактор ТП .- Винахідницькі право (ІП) .- Відкриття, винаходи, промислові зразки - об'єкти винахідницького права (Суб'єкти винахідницького права) - Захист об'єктів ВП.

"Патентознавство": Підручник для вузів / Є.І. Артем'єв, М.М. Богуславський та ін: под.ред. В.А. Рясенцева - 3-е видання перероблене і доповнене - М: "Машинобудування", 1984. 352 с., Іл.

Коли ми [розглядали питання першого розділу / говорили на початку] вивчення курсу "ОК" про професії інженер-конструктор, про характер роботи інженера-конструктора на підприємстві, то відзначили, що - праця інженера-конструктора по суті його реалізації є розумовою працею, результати якого багато в чому залежать від звичайної здатності до мислення і певних якостей творчої особистості.

Так що праця інженера-конструктора носить творчий характер. Можна сказати, що вершина творчої ініціативи - винахід (раціоналізаторську пропозицію).

Ці види творчої діяльності найчастіше не пов'язані з виконанням безпосередньої роботи інженера-конструктора. Хоча винаходи народжуються і при виконанні службових завдань.

Винахід є продуктом творчої діяльності, яка грунтується на наукових та інженерних дослідженнях, і отримання цього продукту обов'язково супроводжується останніми.

У цьому аспекті винаходи, винахідницька діяльність є чинниками науково-технічного прогресу (НТП):

взаємозалежне послідовний розвиток науки і техніки, що виявляється - з одного боку, в постійному впливі наукових відкриттів і винаходів на рівень техніки і технології; - з іншого боку - у застосуванні новітніх засобів і методів наукових досліджень.

Т.ч., НТП органічно поєднує науку як діяльність у духовній сфері, спрямовану на отримання нового знання і техніку як один з найважливіших компонентів матеріальної культури.

НТП пред'являє високі вимоги до загального і професійній освіті.

Ці вимоги концентровано висловив Г.А. Едісон (1847-1931): "Найважливіше завдання цивілізації - навчити людину мислити".

"Винахідників не можна створювати, але їх можна заохочувати, і кожне суспільство, якщо воно хоче продовжувати розвиватися, повинно знайти спосіб заохочення винахідників" Мітчел Уілсон (1913-1972) - американський фізик, письменник.

n Регулювання відносин з винахідництва (технічної творчості взагалі) здійснюється винахідницьким правом - правовою системою, що представляє собою якісно своєрідну, внутрішньо упорядковану сукупність норм, тобто встановлених державою обов'язкових правил поведінки.

Основне джерело винахідницького права - закон - нормативний правовий акт вищої юридичної сили. В основному законі - Конституції РФ - закріплені найважливіші норми і принципи ВП.

ІП вважається складовою частиною (підгалуззю) Цивільного права, що відбивається в чинному законодавстві.

У наш час норми винахідницького права в РФ ще повністю не встановлені - тому будемо говорити "чинне законодавство".

Об'єкти ВП. Форми їх охорони.

У число основних об'єктів входять:

-Відкриття;

-Винаходу;

-Промислові зразки;

-Раціоналізаторську пропозицію ієрархія.

Т.ч. об'єкт: матеріальна річ, нематеріальне благо, послуга, робота і т.д. Суб'єкти - учасники правовідносин: індивідууми, колективи, установи та організації, держава і т.д.

Відкриття - встановлення раніше невідомих науці об'єктивних закономірностей, нових явищ, властивостей і ефектів, що вносять корінні зміни в існуючі наукові знання.

Відкриття найчастіше пов'язані з фундаментальними дослідженнями в теоретичних і прикладних науках.

Відкриття реєструються як важливі загальнодержавні досягнення, і автору (ам) відкриття видається диплом - іменний документ, що засвідчує визнання відкриття, пріоритет і авторство, з чим пов'язано придбання автором ряду прав і пільг, передбачених чинним законодавством.

Диплом містить формулу відкриття - яка стисло, чітко і вичерпно виражає сутність відкриття.

Якщо відкриття зроблене у зв'язку з виконанням службового завдання, то автору видається диплом, а організації, в якій працює автор - свідоцтво, що засвідчують цей факт. Автору відкриття (з дипломом) належать немайнові та майнові права, передбачені чинним законодавством.

Винахід - винаходом (світова новизна) визнається нове володіє істотними відмінностями ТР завдання в будь-якій галузі народного господарства, соціально-культурного будівництва або оборони країни, що дає позитивний ефект.

Якщо відкриття виступає як збільшення нового наукового знання до існуючого, то Винахід є додатком цього знання з метою його практичного використання.

Винахід може бути результатом науково-технічної творчості окремої особи, групи осіб або організації, яким надається виключне авторське право.

Відповідно до чинного законодавства до об'єктів Винаходи відносять:

-Пристрої: машини, обладнання, прилади тощо;

-Способи: методи, процеси, прийоми і т.п.;

-Речовини: матеріали, сплави, хімічні склади і т.п.;

-Застосування відомих пристроїв, способів і речовин за новим призначенням.

Форми правового захисту - видача авторського свідоцтва (АС) та патенту.

АС - документ, що засвідчує пропозиції винаходом, пріоритет, авторство, виключне право держави на використання та розпорядження винаходом, і закріплює за автором права та пільги, передбачені чинним законодавством.

Т.ч. АС - виключає особисте розпорядження винаходом.

АС - видається також на службові винаходи (при виконанні планової роботи ...). АС - безстрокові (Право на отримання - успадковується).

Патент - документ, що засвідчує визнання пропозицію винаходом, пріоритет, авторство і виключне право патентовласника на винахід.

Патент видається строком на 15 років, рахуючи з дня подачі заяви на винахід. Умова його збереження - своєчасна сплата патентного мита.

АС і патент не видаються:

-На пропозиції організаційного характеру: організація праці, планування, обліку тощо;

-На умовні позначення, правила гри;

-На планування споруд, будинків та території;

-На системи навчання, методи розрахунків і т.п.

винаходами не визнаються рішення, які суперечать суспільним інтересам, принципам гуманізму і моралі, а також - явно даремні.

Промисловий зразок (ПЗ) - це нове, придатне до здійснення промисловим способом художнє вирішення виробу, в якому досягнуто єдність технічних та естетичних якостей.

ПО реєструються, і авторство осіб, які брали участь у розробці та оформленні вироби, захищається свідоцтвом на ПЗ (безстроковим) або патентом (5 років).

Раціоналізаторська пропозиція (РП) - ТР, що є новим і корисним для підприємства, організації чи установи, яким вона подана, і передбачає:

-Зміна конструкції виробів;

-Зміна технології виробництва і застосовуваної техніки;

-Чи зміна складу матеріалу.

Основна відмінність від винаходу - локальна новизна.

Раціоналізаторська пропозиція не має повторювати те, що раніше використовувалося і використовується; розроблено або вже було запропоновано; передбачено чинною науково-технічною документацією, або наказами, розпорядженнями адміністрації або рекомендовано вищестоящою організацією (виняток, якщо поставлено).

Раціоналізаторська пропозиція не має також грунтуватися на ТР, опублікованих у бюлетенях науково-технічної інформації з розповсюдження передового виробничого досвіду в даній галузі.

Не визнаються раціоналізаторськими пропозиціями, використання яких може призвести до зниження надійності та ін Показників якості продукції. Всі ІТП, в тому числі інженери-конструктори можуть подавати раціоналізаторську пропозицію.

Є, однак, особливості кваліфікації пропозицій ІТП, наукових інститутів, проектних, конструкторських, технічних організацій і аналогічних підрозділів підприємств, що відносяться до розроблюваних цими працівниками проектів, конструкцій та технологічних процесів. Пропозиції цих працівників (крім винаходів), які стосуються виконання посадових обов'язків, не визнаються раціоналізаторськими, оскільки високоякісна розробка є їхнім обов'язком.

У той же час пропозиції інших ІТП тих же підрозділів (або інших), які не беруть участь у цій розробці можуть бути визнані раціоналізаторськими.

Авторство та інші права раціоналізатора підтверджуються посвідченням на раціоналізаторську пропозицію.

Права, набуті автором у зв'язку з визнанням його винаходу раціоналізаторською і видачею посвідчення, діють в межах підприємства, яке видало винахід.

Всі види технічної творчості стимулюються матеріально відповідно до чинних положень та інструкцій (підзаконними актами). Величина винагороди залежить від величини умовного річного економічного ефекту впровадження (УГЕФ) пропозиції.

УГЕФ є економічною характеристикою впровадження нових розробок у конкретному виробництві.

Економічна оцінка розробок грунтується на застосуванні стандартної (типової) методиці розрахунку: УГЕФ розраховують, підсумовуючи все середньорічні доходи, пов'язані з впровадженням, і віднімаючи витрати.

Лекція 21. "Основи конструювання"

Кваліфікаційні ознаки основних видів технічного

творчості інженера-конструктора (технолога)

Зупинимося докладніше на питаннях винахідницької діяльності.

Перш за все - питання виявлення винаходів.

З причини того, що джерелом винаходів є наукові інститути та ПК розробки, автори розробок відають як створенням, так і виявлення винаходів.

Успіх створення ТР, здатних бути предметом винаходів, безпосередньо залежить - від прагнення конструктора кожну завдання вирішувати творчо, по-новому, з отриманням максимального позитивного ефекту. Кожен конструктор повинен знати основні джерела і методи виявлення винаходів.

Виявлення винаходів спирається на наступне:

¬ - знання відомого стану та рівня техніки в області нової розробки (професійна вимога);

- Знання критеріїв патентоспроможності;

® - вміння провести порівняльний аналіз нової розробки з уже відомими (на світовому рівні) і оформити заявку на передбачуване винахід.

Посадова інструкція інженера-конструктора

: Повинен знати: ..., Порядок і методи проведення патентних досліджень; основи винахідництва; ..., основи технічної естетики і художнього конструювання, ..., передовий вітчизняний та зарубіжний досвід розробки аналогічних об'єктів ...

Головні критерії винаходи

(Патентоспроможність)

Повернемося до нормативного визначення винаходу - скорочено:

"Винахід - це нове і володіє істотними відмінностями ТЕХНІЧНЕ РІШЕННЯ завдання ..., що дає позитивний ефект"

Т.ч. основні критерії:

¬ - технічне рішення задачі;

- Істотні відмінності;

® - новизна (світова або абсолютна);

¯ - позитивний ефект.

Будь-яке заявляється винахід повинен містити в собі ТР - не ідею, не постановку задачі, а її ТР. При цьому для деяких видів винаходів, зокрема, коли об'єктом І є способи, термін "ТР" застосовується у широкому сенсі: як практичне засіб задоволення визначених потреб.

Завдання вважається вирішеною при наступних умовах:

-Рішення містить вказівки на технічні засоби (способи) для її вирішення;

- Рішення розкриває основну схему;

-Рішення здійснимо: можливість його багаторазового відтворення за допомогою загальновідомих прийомів і засобів техніки.

¬ Відповідність критерію новизна перевіряється по відношенню до існуючого світового рівня техніки, тому вона і називається світовий або абсолютної: автор винаходу - єдиний (і перший), хто зробив що-то саме так!

Після розробки нового технічного рішення необхідно виявити предмет винаходу. Для цього в патентознавства використовують поняття "істотні ознаки", до яких можуть належати конструктивні елементи та зв'язку, характеристики елементів і режими операцій.

Ознаки об'єктів винаходів: пристрої, способи, речовини - поділяють на три групи: ознаки структури, виду і відносини (Табл. 1).

Предмет винаходи виявляється шляхом зіставлення істотних ознак нового ТР і об'єкта-прототипу.

Об'єкт-прототип - найбільш близький з аналогів до запропонованого нового ТР.

Аналоги - подібні однорідні винаходи.

Таблиця 1

Тип	Ознаки
об'єкта	Структури	Виду	Відносини
Пристрій	Основні і допоміжні (агрегати, механізми, вузли, деталі)	Форма елементів, якість поверхні, матеріал, взаємне розташування і зв'язки елементів	Співвідношення геометричних, тимчасових і ін параметрів елементів і зв'язків
Спосіб	Операції та прийоми, матеріальні засоби для виконання операції	Послідовність операцій або дій, порядок чергування операцій	Температурні, тимчасові, електричні та ін режими виконання операцій
Речовина	Інгредієнти, молекули, атоми	Характеристика атомів, взаємне розташування атомів в молекулах, хімічний зв'язок між атомами	Кількісне співвідношення інгредієнтів, число атомів кожного елемента

Технічне рішення буде новим, якщо в результаті зіставлення виявлено:

- Які нові ознаки, які відсутні в прототипі;

-Небудь змінені, що не збігаються з ознаками прототипу ні по виконуваній функції, ні по використовуваному властивості.

Такі ознаки утворюють групу відмінних ознак, що входять до відмінну частина формули винаходу, тобто складових ПРЕДМЕТ ВИНАХОДИ.

ТР визнається володіє "істотними відмінностями", якщо в порівнянні з рішеннями, відомими науці і техніці на дату пріоритету заявки на передбачуване винахід, воно характеризується новою сукупністю ознак, які забезпечують нові або суттєво покращені властивості об'єкта і позитивний ефект при его використанні.

NB V Т.ч., істотні відмінності обумовлюються тим, що:

- У сукупність введений невідомий раніше ознака структури,

-Виведений відомий ознака,

-Чи замінений одна ознака іншим.

При цьому ознаки зміненої сукупності вступили у взаємодію, яким і зумовило появу нової властивості (властивостей) у об'єкту.

Нові ТР не відповідають критерію "істотні відмінності" у наступних випадках:

-Аналоги мають подібні з ним істотні ознаки і властивості, тобто, наприклад, має місце агрегатування частин пристроїв, операцій, способів або компонентів речовин, при яких частині не утворюють нових взаємозв'язків і не вступають у взаємодію;

-Відмінні ознаки утворюють самостійний об'єкт зі своєю функцією: наприклад, вузол у пристрої (привід, підшипник, фільтр), операцію або прийом в способі (посилення сигналу, шліфування вироби), інгредієнт речовини (сполучна, каталізатор); такі об'єкти класифікуються і аналізуються на патентоспроможність як самостійні;

-Зміни, внесені в об'єкт, або обумовлюють властивості, які пов'язані з виконаними змінами відомої закономірністю, або не призводять до зміни властивостей.

® Позитивний ефект - технічний, економічний, соціальний, екологічний тощо визначається в порівнянні з реалізованим (базовим) об'єктом або прототипом, виявленим в патентній науково-технічної інформації.

Для цього спочатку визначають технічний внутрішньооб'єктового ефект, а потім - пов'язані з ним переваги недоліки при використанні об'єкта. Визначення позитивного ефекту полегшується, якщо порівняння виробляють за структурою, функціями і властивостями.

NB ║   Критерії патентоспроможності ТР потрібно обов'язково знати, щоб:

-C одного боку, не втратити пріоритет на патентоспроможні ТР;

-А з іншого, не оформляти легко відхиляються заявки на передбачувані винаходи.

Патентно-[ліцензійний] пошук

Оцінивши [передбачуване винахід / нове ТР] за критеріями охороноздатності, можна, здавалося б, приступати до складання заявки на передбачуване винахід.

Але вже дуже буде прикро, якщо подавши оформлену за всіма правилами заявку (правила ми розглянемо далі), дізнатися, що абсолютно таке ж рішення знайдено ще в XIX столітті або опубліковано в минулому році в журналі "Юний технік".

Тому складання Заявки пов'язано з дослідженням нового ТР на світову новизну ® Патентний пошук. Для цього необхідно знайти матеріали, що розкривають сутність ЦЬОГО або тотожного рішення.

Перерахуємо ДЖЕРЕЛА, що порочать новизну винаходів:

À-АС і патенти, видані в нашій країні;

Á-іноземні патенти, АС та опубліковані заявки;

Â-Російські й іноземні видання: всі друковані публікації, незалежно від того, де, на якій мові і яким тиражем опублікований джерело;

Ã-депоновані рукописи;

Ä-публічні повідомлення, доступні для ознайомлення широкого кола осіб;

Å-проектна документація, креслення, схеми, передані в загальнодоступну бібліотеку;

Æ-відомості про відкритому використання винаходів;

Ç-експонати, представлені на виставках;

È-роботи, прийняті для участі в конкурсі;

É-публічні усні доповіді, лекції, виступу, якщо вони зафіксовані аудіо-записом або застенографіровани;

ÀÀ-інформаційні, візуально сприймаються дані (моделі, макети, плакати), доступні широкому колу осіб;

ÀÁ-повідомлення по радіо, телебаченню, в кіно, якщо вони зафіксовані в установленому порядку аудіо-, відео-записом, на фото-або кіно-плівці.

Новизну не порочить:

-Опублікування або інше розкриття сутності ТР після подачі Заявки в установленому порядку;

-Якщо ТР стало відомо до подачі Заявки певному, вузькому колу осіб, які пов'язані зі створенням і розробкою ТР: керівникам розробки, технічної комісії, колегам автора.

Основні джерела про те, що було винайдено до Автора з цікавого напрямку - це Патентна інформація: сукупність відомостей про результати науково-технічної діяльності, що містяться в описах, які додаються до заявок на винаходи або до охоронних документів (АС та патентів).

Основна частина Патентної Інформації ® Патентна Документація: офіційні публікації патентних відомств:

-Опис винаходу;

-Опис відкриття;

-Офіційні Патентні бюлетені, попередні описи до заявок на винаходи і відкриття.

Опис винаходу - це перший матеріал, доступний для широкого кола читачів. У ньому в стислій формі наводяться відомості про предмет і істотних ознаках винаходу.

Предмет винаходи укладений у Формулі винаходи.

Формула винаходу - це короткий виклад словесне ознак винаходу. І головне - в патентній документації суворо дотримується одноманітність викладу всіх матеріалів: стандартні, мовні конструкції та міжнародна наукова термінологія.

Патентна документація - найбільш повне і систематизоване зібрання відомостей про науково-технічних рішеннях, створених людством протягом останніх 150-200 років. Наприклад, під ВПТБ їх зберігається понад 20 мільйонів. Щоб швидко ознайомиться з ними, крім запасу часу (років на 500), потрібно бути ще й поліглотом - володіти 26 мовами.  

І без довідково-пошукового апарату до Патентним Фондам підходити безглуздо!

В даний час в РФ, Франції, GB, USA, Jp і ряді інших країн прийнята Міжнародна класифікація винаходів (МКІ):

Основні галузі технічної діяльності діляться на 8 розділів:

А - Задоволення життєвих потреб людини (Ж.П.Ч.);

В - Різні технологічні процеси;

С - Хімія і металургія;

D - Текстиль та папір;

Е - Будівництво;

F - Прикладна механіка, освітлення та опалення;

G - Технічна фізика;

Н - Електрика.

Кожен розділ може містити по 99 класів, разделяющихся на підкласи, що позначаються прописними приголосними буквами латинського алфавіту.

Підкласи діляться на групи, що позначаються, як правило, непарними цифрами, що дозволяє розширити число рубрик.

Групи діляться на підгрупи, що позначаються парними цифрами.

Винахід: "Лижна палиця" Патент СРСР № 583716.

Крім класифікатора МКИ, використовується національні системи класифікацій: GBr, BRD, Jp та ін

Патентний пошук виконується відповідно до ГОСТ 15.011-82.

Джерела патентного пошуку - патентна документація, що зберігається в патентному фонді, і є основною частиною З [правочно]-І [Інформаційні] Ф [ондов] інформаційних служб:

ВПТБ;

Галузеві і територіальні науково-технічні бібліотеки;

Патентні фонди організацій та установ, підприємств.

Патентний пошук спочатку ведеться у фонді Вітчизняних винаходів (за основним і суміжних рубриками СКІ), а потім - у фонді мінімальної патентної документації.

При дослідженні вузькоспеціального питання підбираються патенти країн, які є лідерами в цій сфері. Ця робота досить складна і трудомістка, тому надійніше, - доручати її фахівцям: патентним працівникам.

Лекція 22. Основи конструювання

Складання заявки на передбачуване винахід

Якщо при дослідженні нового ТР на світову новизну встановлено, що воно може бути патентоспроможним, то складається Заявка на Передбачуване Винахід.

Складання Заявки виконується у суворій відповідності до вимог підзаконного акту: "Вказівки по складанню заявки на винахід" (ЕЗ-1-74) ВНДІПО. Цей документ регламентує всі аспекти складання заявки: від порядку заповнення стандартних бланків до позначень в кресленнях. Переказувати зміст "Вказівок ..." не має сенсу - при необхідності Винахідник вивчить його самостійно. Тому зупинимося на найбільш важливих моментах складання заявки.

À Мета заявки:

1) ясно викласти суть нового ТР;

2) показати, що дане ТР відповідає критеріям винаходи:

- Володіє світової новизною;

-Має суттєві відмінності від прототипу і аналогів (а);

- Володіє корисністю.

Á Набір документів, що становлять заявку, включає;

-Заяву на видачу АС (патенту);

-Опис винаходу і формулу винаходу;

-Креслення;

-І додаткові документи різного характеру.

Тут слід зазначити, як і при проведенні патентного пошуку, при складанні заявки Винахіднику допоможуть патентні служби ... Але без власного чіткого уявлення про сенс перерахованих документів, творчого підходу до їх складання - ця допомога нічого не дасть ...

 При складанні заявки стиль опису винаходу відрізняється від прийнятого в наукових статтях, книгах та інших джерелах. Цей стиль полягає в строгому однаковості викладу всіх матеріалів, застосування стандартних мовних конструкцій та міжнародної наукової термінології.

Опис винаходу (на прикладі пристрою)

Перший розділ - Назва винаходу.

Приклад: "Механізм подачі зварювального дроту"

Nb:   Відмінні ознаки ні в якому разі не виносяться в назву. Назва повинна дослівно збігатися з початковими словами формули винаходу.

Мета назви - віднести винахід до певної групи об'єктів. Далі вказується класифікаційний індекс МКИ, до якого винахід (на думку заявника) слід віднести

МКИ F ...

   Другий розділ - "Область техніки, до якої відноситься винахід, і переважна область його використання" - показати фахівцям, де найбільш доцільно використовувати технічне рішення, виходячи з його особливостей і можливостей.

Далі йдуть розділи - характеристика аналогів, прототипу, критика прототипу (виклад його недоліків), мета винаходи, які повинні відобразити - з якого рівня техніки виходив автор при вирішенні поставленої задачі.

Повторю: аналогами винаходу прийнято вважати найбільш близькі по суті ТР з відомих на момент складання заявки.

Аналоги виявляються при патентному пошуку, і з технічної літератури. Прототипом вибирають найбільш близьке по технічній сутності і позитивного ефекту ТР з числа аналогів. Правильність вибору аналога і прототипу має важливе значення при експертизі у ВНІІГПЕ: чим більше схожий прототип на винахід, а винахід-відрізняється від нього істотними ознаками, тим легше експерту побачити, що саме нового запропоновано ...

У розділі "Критика прототипу" - необхідно, критикуючи "потрібні" нам недоліки, підійти до мети винаходу, розкривши її через усунення цих недоліків. Формулюючи мету винаходи, важливо показати, що реалізація винаходу веде до задоволення конкретної суспільної потреби. При цьому неприпустимі (!) Як заяви рекламного характеру, наприклад, ... "... з метою збільшення конкурентоспроможності ...", "... з метою підвищення точності ..."

Наступний розділ кілька формального властивості: "Сутність винаходи і його відмінності від прототипу".

Досвідчені винахідники списують цей розділ з формули винаходу (останнього розділу опису винаходу), виключивши мета, починаючи зі слів: "відрізняється тим, що з метою ..." - і зберігши в чистому вигляді обмежувальну і відмітну частини формули винаходу.

Наступний розділ, який практично обов'язковий, якщо об'єктом винаходу є пристрої: "Перелік фігур графічних зображень". Фігури нумеруються арабськими цифрами; коротке пояснення треба дати до кожної з них. Якщо фігура одна - обходяться без нумерації.

Найчастіше дається, як мінімум, дві проекції об'єкта, тому пишуть: "На кресленні зображено дві проекції запропонованого пристрою: вид збоку (фіг. 1) і вид зверху (фіг. 2) ..."

На кресленні повинні бути зображені всі основні деталі і вузли пристрою, показати їх взаємозв'язку, виключивши неоднозначні тлумачення технічної суті винаходу. Вузли й деталі позначаються цифрами, на які посилаються потім у тексті опису.

Головне - текст опису та креслення повинні бути строго узгоджені.

"Звернення" до креслень здійснюються в наступному розділі: "Приклади конкретного виконання".

Цей розділ містить дві частини:

n в першій - конструкція пристрою описується докладно в межах розумного об'єму з посиланням на креслення. При цьому його ознаки діляться на "старі і нові", тобто прототипу та винаходи;

n у другій - описується робота пристрою.

У випадку, коли використовується многозвенная формула винаходу, в цьому розділі для захисту деяких модифікацій конструкції (при загальному прототипі), наводяться й інші можливі варіанти конструкції і роботи пристрою.

Наступний - Важливий! - Розділ: "Техніко-економічна або інша ефективність. Цей розділ повинен показати актуальність використання Пропонованого рішення в народному господарстві, реальні вигоди, очікувані від впровадження.

У ньому наводиться економічний розрахунок, якщо це зробити проблематично - ТЕО з згадкою про економіки без її розрахунку.

Останній розділ опису винаходу - "Формула винаходу".

Формула винаходу є стисла словесна характеристика, що виражає технічну сутність винаходу, тобто його предмет.

Структура і мова формули винаходу повинні чітко відповідати суворим правилам. "Словесний запас" цієї мови вичерпується ознаками винаходу: структури, виду, відносини. Серед значної кількості ознак, що характеризують об'єкт винаходу, є такі, без яких ПОЗИТИВНИЙ ЕФЕКТ від винаходу недосяжний (!).

У формулі винаходу ці істотні ознаки (всі!) повинні бути перераховані.

Вихідний матеріал: аналоги, прототипи і оригінальні рішення.

Структура формули винаходу

Суть пропонованого рішення у вигляді перерахування істотних відмітних ознак.

Мета винаходу викладається коротше і пояснив.

У відмітної частини, формально, повинен міститися "обсяг домагань", тобто щось нове на що претендує автор: конкретне ТР.

Формула винаходу - документ не тільки технічний, але і юридичний, що показує, на який обсяг ознак поширюється захист. Тому потрібно дуже ретельно підбирати ознаки у формулу, не вводити в неї несуттєві ознаки ...

І взагалі, експертиза поважає короткі формули (!).

Крім опису в заявку ... входить ще ряд документів, які ми тільки перерахуємо з короткими коментарями.

Дуже важливі документи, додатково розкривають суть винаходу:

акти випробувань винаходу; висновок про корисність, що підтверджує працездатність і позитивний ефект від використання ...

Довідка про творчий участю співавторів, в якій чітко відбивається ким із співавторів, що зроблено, і наводиться відсоток участі (для розподілу винагороди).

І останнє - це реферат, що містить короткий виклад матеріалів заявки.

n При патентний захист нових ТР, крім використання нормативно-методичних матеріалів: ГОСТи, інструкції, умови і т.п., доцільно керуватися логікою створення винаходів, враховуючи сутність змін об'єкта прототипу.

Так, наприклад, поняття "Завдання" не входить до числа нормативних критеріїв винаходи, проте досягнення нового корисного ефекту означає, що винаходом вирішена нова, раніше невирішена задача.

Прийняті критерії "новизна" і "істотні відмінності" є складовими більш загальної характеристики - істотної новизни винаходів, що виникає при вирішенні технічних протиріч.

Істотна новизна може характеризуватися кількісно кількістю істотних відмітних ознак, і якісно - системним рівнем змін об'єкта-прототипу, новизною використаного для вирішення завдання знання і зміною параметрів об'єкта.

У результаті зміни параметрів об'єкта змінюються дві узагальнені суперечливі характеристики: корисність об'єкта і плата за корисність. Ці зміни повинні відповідати необхідним внешнеоб'ектному і внутрішньооб'єктового позитивним ефектам, якщо завдання вважається вирішеною.

  Логіка створення винаходів та сутність

змін об'єкта-прототипу

Лекція 23. "Основи конструювання"

Тема ² Активізація інженерної творчості ²

На попередній лекції, розглядаючи логіку створення винаходів, ми встановили, що істотні зміни вносяться в технічні об'єкти тоді, коли поєднання технічних вимог (реальних і необхідних) виявляється неможливим, а спроби поліпшення одних параметрів, функцій або властивостей об'єкта відомими способами (ТР) призводить до неприпустимого погіршення інших, тобто шляхом розв'язання технічних суперечностей.

Процес виявлення, загострення і розв'язання суперечностей визначає як ² загальну ² історію техніки, так і історію розвитку її галузей і окремих машин.

Кожного разу при істотній зміні об'єктів техніки, зовнішні протиріччя розгортаються в систему внутрішніх протиріч, які не можна усунути відомим, або ² стандартним ² способом.

(Ієрархічна структура)

Пошук нової технічної ідеї (ТР) рішення задачі полягає в послідовному виявленні внутрішніх суперечностей та їх вирішення.

Якщо згадаєте критерії винаходи: ² новизна ² і ² істотні відмінності ², то можна сказати, що вони є складовими більш загальної характеристики - істотної новизни винаходу, який з'являється при вирішенні технічних протиріч.

Ця характеристика кількісно описується, -

-Кількістю істотних відмітних ознак і якісно, ​​-

-Рівнем змін об'єкта-прототипу, новизною використаного знання і зміною параметрів об'єкта.

У результаті зміни параметрів об'єкта змінюються дві узагальнені суперечливі характеристики: корисність об'єкта і плата за цю корисність.

Якщо технічна задача вирішена-створено винахід, то зміни параметрів повинні відповідати необхідним внутрішнім і зовнішнім позитивним ефектам.

Т.ч., пошук готової технічної ідеї рішення задачі - є найбільш відповідальним етапом створення винаходів. Цей процес можна розділити на три основні етапи: (дивитися структурну схему)

I етап-найбільш складний і відповідальний, тому що при цьому ми маємо найбільше значення невизначеності,

-Скільки змін потрібно внести до протоколу?

-Які знання будуть потрібні для виконання завдання?

-Яка в підсумку буде корисність нового технічного рішення і плата за цю корисність?

Отримані відповіді на ці питання визначають:

-Витрати часу і ресурсів на створення та впровадження нового технічного рішення;

-І його життєвий цикл (період морального старіння).

Також на I етапі при виборі напрямку вирішення проблеми необхідно виявити приховані резерви розвитку об'єкта. Для чого використовується:

-Закономірності розвитку технічних об'єктів (мінімальне знання і досвід у своїй галузі!?);

-Методи активізації творчої діяльності.

Знання + Уміння можна досягти реалізацією принципу 3-С: самопізнання «самовдосконалення« самоосвіта.

Друге - предмет нашої сьогоднішньої розмови.

Чому важливо володіти методами активізації ...?

Цитата Д. І. Менделєєва

Відповідь - знання і вміння користуватися - це "ліхтар"

-Активізація інженерної творчості.

Актуальність оволодіння методами технічної творчості (активізації творчої діяльності)

При ринковій економіці ступінь розвиненості і добробуту будь-якої країни в основному залежить від min exporta і max exporta - готового продукту, вироби і технології.

Продавати готовий продукт в інші розвинуті країни можна лише за умови, що він витримає конкуренцію.

А це можливо тільки тоді, коли продукт виготовляється за винаходом з досить високим творчим рівнем.

Творчий рівень винаходи.

-Усі винаходи діляться на піонерні (... самого високого рівня) і інші.

Винаходи поділяються на п'ять рівнів в залежності від ступеня новизни:

- 1-й рівень - найдрібніші винаходи, незначно змінюють об'єкт-прототип.

Завдання та засоби її вирішення лежать в межах однієї професії, тому рішення таких завдань під силу кожному фахівцю;

- 2-й рівень - дрібні винаходи, отримані способами, відомими в даній галузі. При цьому найчастіше змінюється один елемент системи - частково;

- 3-й рівень - середні винаходи, отримані способами, відомими в межах науки. Повністю змінюється один з елементів системи;

- 4-й рівень - великі винаходи. Синтезується нова технічна система. Створюються засобами, далеко виходять за межі науки, в якій вирішується завдання;

- 5-й рівень - найбільші винаходи. Вони утворюють принципово нову систему, при цьому нерідко створюється нова галузь техніки або виробництва (наприклад літак, телефон, кінозйомка, лазер, кулькова ручка тощо - вперше винайдені ...)

, Я думаю, всім відомий афоризм Козьми Пруткова: "Спеціаліст подібний флюсу - він однобічний"

Це часто трактують так: спеціаліст - людина, яка добре знає свою справу, але відрізняється стереотипністю мислення ...

Страшне слово - "стереотип" / до речі потреба в "зразках" - породжує стереотипність мислення /

Побороти стереотипність мислення, активізувати інженерне творчість - головне завдання методик технічної творчості.

У курсі "Основи конструювання" не ставиться завдання - навчити Вас винаходити. Але, при наявності бажання, здібностей, досвіду роботи, знання методик технічної творчості (теорії винахідництва) допомагає інженеру з максимальною віддачею використовувати наявні в нього знання і досвід в пошуку нових ТР, (і, може бути, стати винахідником).