Основы конструирования

"."
 
Программное содержание курса.
1. Введение.Роль конструктора в техническом прогрессе. Профессия – конструктор: квалификационныетребования; профессиональные способности. Объем и характер работы конструкторана промышленном предприятии .
2. Конструирование как процесс.    
2.1. Конструирование – вид умственной деятельности (труда).Содержание процесса конструирования (Анализ + Синтез). Техническое решение, егосвойства и признаки (существенные и дополнительные). Выявление техническихрешений. Связь между техническим заданием и его оптимальным решением. Стадииразработки.
2.2. Основные этапы конструирования.
I. Анализ технического задания. Основные требования кобъекту конструирования. Общие правила конструирования. Основной принцип(принципы) работы объекта.
II.  Выявление технических решений. Подбор и разработкавариантов конструкции, относящихся к объекту и основному принципу. Рабочиепринципы. Мысленный образ объекта. Простота конструкции. Обеспечение надежностии безопасности. Оценка требований к объекту: масса, компактность, стоимостьматериалов, ограничение по простоте конструкции, скорость действия (мощность),модульность, универсальность.
      Методы, применяемые при разработке вариантовконструкции (технических решений): Инверсия. Аналогия (Прецеденты). Эмпатия.Комбинирование. Компенсация. Динамизация. Агрегатирование (Способыагрегатирования). Компаундирование. Резервирование. Мультипликация. Методрасчленения (Секци– онирование). Ассоциация. Идеализация. Метод переносасвойств («фокальных» объектов) и др. 
Язык конструктора: Термины. Терминология.
Источники научно–технической информации: Техническаялитература. Производственно–техническая информация. Нормативно–техническаядокументация (Стандарты). Патентная информация.
III.Анализ вариантов конструкции (техническихрешений) и выбор оптимального варианта.
 Числои качество вариантов. Противоречивость требований к объекту, его частям и функциональнымэлементам. (Совместимость технических решений по элементам конструкции объектаи рабочим принципам).
Решение задачи оптимизации математическими методами (сприменением ЭВМ): Оптимальное решение. Критерий оптимизации.
Структура оптимального конструирования: Выборкритериев (Свойства и виды критериев). Математическое моделирование (Описаниецелевой функции и множества допустимых решений). Исходные параметры объекта.Требования к параметрам оптимизации (Виды параметров). Основные ограничения длямеханических конструкций. Выбор эффективного метода решения оптимизационнойзадачи, его реализация (Основные математические методы: Аналитические.Численные. Эвристическое программирование).
Вариантное конструирование. Оптимизация на интуитивномуровне. Расчеты при конструировании. Основные параметры оптимизацииконструкций.
IV. Разработка конструкторской документации дляпрактической реализации объекта.
Технический (технорабочий) проект. Рабочие чертежи.
3. Практические вопросыконструирования.
  3.1.* Основы конструирования и расчета деталеймашин. Стандартизация и унификация. Технологические требования и экономическиефакторы.
  3.2.* Конструирование валов и осей. Подшипниковыеузлы.
3.3. Передачи. Коробки передач. Приводы главного движениясо ступенчатым и бесступенчатым регулированием: Кинематический расчет.
3.4. Анализ конструкций на технологичность. Технологичностьконструкции, ее виды (Показатели технологичности по ГОСТ 22851–77), ГОСТ18831–71:
        Отработка конструкции на технологичность.Основные требования и рекомендуемые решения при отработки конструкции натехнологичность. («Методика отработки конструкции изделий натехнологичность и оценки уровня технологичности изделий машиностроения иприборостроения»).
3.5. Масса и материалоемкость конструкций. Снижениемассы и материалоемкости. Выбор материалов с учетом обеспечения прочности,жесткости и надежности конструкций при минимальной массе.
3.6. Жесткость конструкций. Конструктивные способыповышения жесткости.
1. Жесткость. Равнопрочность. Факторы, определяющиежесткость: упругие характеристики материалов (E, G);геометрические характеристики сечений (A; J, W; JК, WК);линейные размеры, тип (жесткость) опор; вид нагружения.  Удельный показательжесткости.
Конструктивные способы повышения жесткости: Общиеспособы. Способы для консольных и двухопорных систем, работающих на изгиб.
2. Обеспечение жесткости узлов металлорежущих станков(МРС).
2.1. Конструирование шпиндельных узлов (ШУ).
ШУ с опорами качения. Основные требования к ШУ.Конструкция ШУ. Подшипники качения для опор ШУ: Способы создания предварительногонатяга (жесткий и мягкий натяг). Расчет точности ШУ. Смазывание и уплотнениеШУ. Определение главных размеров ШУ. Расчет ШУ на жесткость (Оптимизациямежопорного расстояния).
2.2. Несущая система и базовые детали: станинынаправляющие.
Расчет базовых деталей на жесткость. Направляющиескольжения, качения, комбинированные.
2.3. Тяговые устройства МРС.
Основные требования к тяговым устройствам. Тяговыеустройства привода подачи: Передача винт–гайка качения. Расчет передачивинт–гайка качения: Предварительный выбор параметров передачи. Расчет нажесткость.
4. Основы художественного конструирования.
Понятие об инженерном ихудожественном конструировании. Художественно–конструкторское решение.
Техническая эстетика.Инженерная психология. Эргономика. Промышленная эстетика.
4.1. Система «человек–машина». Человек–оператор(Ч–О) – звено системы «человек–машина»: свойства Ч–О (восприятие,внимание, память); рецепторы и эффекторы; физиологический климат.
Схемы взаимосвязей человек–объект: «треугольныхвзаимосвязей», частные модели поведения Ч–О; схема прохождения сигнала поконтуру управления (скорость обращения сигнала по контуру управления;погрешность и надежность звеньев; скорость обработки информации).
Основные характеристики рабочей среды: категории I,II,III,IV.
4.2. Основные требования к конструкции индикаторов ирегуляторов.
Визуальные, акустические и тактильные индикаторы.
Нажимные, движковые (ригельные), рычажные,вращательные регуляторы.
Принципы группирования индикаторов и регуляторов напанелях управления.
Общие требования к органам управления и индикации.
4.3. Эргономическая отработка конструкций.
Эргономические показатели (ГОСТ 16456–70):Гигиенические. Антропометрические. Физиологические и психофизические.Психологические.
Эргономический анализ и отработка конструкций: Методыисследований. Виды исследований. Основные этапы эргономической отработки.Факторы эргономического анализа. Оценка результатов принятогохудожественно–конструкторского решения. Эстетический анализ. Эстетическиепоказатели (информационная выразительность; целостность композиции;совершенство производственного исполнения и стабильность товарного вида).
Основные требования к форме, отделке и окраски внешнихповерхностей объекта. Влияния освещения на восприятие формы и цвета. Требованияк освещению.
4.4. Основы композиции.
Задача эстетического анализа. Композиция: Общиекатегории (Тектоника. Объемно–пространственная структура). Свойства и качества(Целостность формы. Соподчиненность. Равновесие. Симметрия и асимметрия.Динамичность и статичность формы. Единство характера формы). Средства(определяющий композиционный прием. Пропорции и масштаб. Контраст и нюанс. Метри ритм. Темп и пластика).
Некоторые особенности восприятия формы. Оптическиеиллюзии. Психологические факторы восприятия.
4.5. Элементы цветоведения.
Физические и психологические характеристики цвета:Яркость, цветовой тон, чистота; Светлота, насыщенность.    
Влияние видов отражения.
Цветовые модели: Линейная. Трехмерная модель Мессела.Цветовой график.
Особенности психологического восприятия цвета.Цветовой круг. Выбор цветовых сочетаний: Контрастная и нюансная гармония.
Цветовые иллюзии.
Основные рекомендации по выбору цветовых решений(Рабочее место. Рабочая зона. Помещение (интерьер) в целом).
Сигнальные значения цвета.
5. Основы патентоведения.
Изобретательство – важныйфактор технического прогресса. Изобретательское право. Объекты и субъектыизобретательского права. Защита объектов изобретательского права (Патент; АС;Диплом).
Открытие. Изобретение.Промышленный образец. Рационализаторское предложение.
Изобретательская  деятельность:Выявление изобретений (Главные критерии изобретения. Патентоспособность).Прототип. Аналоги. Существенные признаки (Структуры. Вида. Отношения).Существенные отличия. Положительный эффект. (ГОСТ 15.011–82).
Патентный поиск. Источникипорочащие, не порочащие новизну изобретения.
Патентная информация(Документация). Справочно–поисковый аппарат. Система МКИ. Справочно–информационныефонды патентных служб.
Составление и оформлениезаявки на изобретение. Описание изобретения. Формула изобретения.
6. Активизация инженерноготворчества.
Разрешение техническихпротиворечий (Внешние. Внутриобъектные). Процесс поиска новых идей – процессвыявления и разрешения ТП: существенный этап создания изобретений.Необходимость овладения методами активизации (творческий уровень изобретения).Метод «проб и ошибок» (Эвристика). Брейнсторнинг. Синектика. Метод«контрольных вопросов». Морфологический анализ. Алгоритмическаяметодика (АРИЗ). «Изобретающая машина».
7. Конструкторский бизнеса.
Лекция 3 «Основыконструирования»
§3.1. РезюмеЛекции 2.
ТО,Конструирование – логический мыслительный процесс (не исключающий, однако,элементов интуиции />«озарение»):
отабстрактно сформированного задания А (основного принципа) через функционирующиеэлементы (ФЭ)(Существующие ТР [элементы решений])к желаемому результату (Рабочие принципу)/>[КД].
Т.е.,конструирование направлено от сущности задачи к явлению, которое желаютполучить (вызвать).
Основыструктуры конструирования как процесса –связь между ТЗинаилучшим его вариантом (Решением)– которая позволяет определятьосновные положения (они не носят характер непреложных законов) для подразделениясущественных рабочих этапов конструирования:
1) В ТЗ содержаться (в явной или не явной форме)необходимые и достаточные данные для всех возможных решений (Основной принцип);
2) Каждое отдельное решение является комбинациейфункционирующих элементов (ТР), характеризуемых определенным действием;
3) Каждое решение имеет недостатки (ошибки), числокоторых возможно минимизировать;
4) ТР с минимальным числом недостатков являетсяоптимальным.
Эти положения определяютстрогую (единственно возможную) последовательность действий при конструированииобъектов: повторения (возвраты) допустимы и необходимы.
Отсюда следует основныеэтапы конструирования как процесса:
I. Проанализировать ТЗ: сформулировать Основной принцип.
II. Выявить ТР, целесообразные комбинации которые дают всевозможные решения задачи (Рабочие принципы) ;Þ Мыслительныйобраз объекта.
Содержание:
 – Анализ существующих конструкций и принципов ихработы – выявление ТР–это единственный путь:
В КД и действующей конструкции ТР воплощены вопределенной совокупности узлов, деталей или их элементов (Вспомним пример –Шестерня), они как бы «теряются» в этой массе. В процессе анализавыявляются ТР, являющиеся основой построения детали, узла или объекта в целом.
NB. ТР – основа для сравнения и оценки разных объектов: всюразработку в целом сравнить трудно, особенно если объект сложный и включает всебя разные узлы и системы:электрические, гидравлические, мех.передачи и др. Сравнению поддаются ТР, к которым можно применить общийкритерий, характеризующий Основной принцип.
III. Найти содержащиеся в каждом решении недостатки ипринять меры к уменьшению их количества (ошибки должны быть исключеныполностью) или их действия (Улучшенные рабочие принципы).
Содержание:
 – Мысленные эксперименты (при недостаточном опыте –эскизная проработка): перестановка и замена элементов объекта; оценкаэффективности изменений – их влияние на конечный результат.
Выявить ТР с min–min числом  недостатков –путем сравнительной оценки (Оптимальный рабочий принцип).
IV.  Изготовить КД  для практической реализации объекта(Как –min– Рабочий чертеж).
NB. Еще раз следует подчеркнуть, что эффективность применения методики (методик)конструирования во многом зависит как от обычной способности к мышлению, так иот ряда определенных качеств ( в т.ч. и профессиональных) личностиконструктора.
К сожалению подробноерассмотрение этих вопросов выходит за рамки программы курса «ОК»: это– вопросы из «Психологии творчества».
Можно назвать основные: –
n живое человеческое мышление, управляемоедиалектической логикой \* и включающее системный подход [!]\**.
n образное мышление и творческое воображение.
Все эти качества – делонаживное: они формируются и развиваются в процессе деятельности на основе трех«само...»:
–самообразование(… воспитание);
–… анализ;
–… оценка.
\** В настоящее время в области инженерии (ИнженернаяДеятельность) наиболее дефицитна (престижна) третья категория инженеров:системотехник   ( или «универсалист») – инженер широкого профиля,задачи которого – организация и управление инженерной деятельностью и созданиесложных технических систем (1к – производственник; 2к –исследователь–разработчик).
\* Принципы:–
–принцип первичности материального;
–принцип всеобщей взаимосвязи;
–принцип развития.
 
§3.2. Рассмотримболее подробно основные этапы процесса конструирования.
I. Анализ ТЗ проводитсяна основании :
–требований к объекту конструирования;
–общих правил конструирования (см. Орлов кн.1, 1977г,стр. 63...67=52).
   I.1. Основные требования к объекту конструирования.
Разработка (Проектирование, конструирование)технических объектов связанна с конкретными,–
–производственной необходимостью;
–и бытовыми потребностями человека.
Подготовка производства(конструкторская  ПП–часть), изготовление и эксплуатация объекта, в своюочередь, происходят в конкретных производственных и эксплуатационных условиях.
Это вносит определенныеограничения в работу конструктора, с которым он всегда должен считаться впроцессе конструирования: «обузды–вать фантазию».
В противном случае – безучета ограничений, приходится всегда вносить изменения в конструкцию приизготовлении и эксплуатации, а это Þдополнительные затраты труда и материалов.
Перечислим основныетребования к объекту, которые должны обеспечивать max. егосоответствие конкретным условиям применения:
À – соответствие своему назначению и высокаяпроизводительность; высокое качество, надежность и ремонтопригодность.Результат выполнения этих требований – обеспечение назначенного (гарантийного)ресурса;
Á – удобство применения, функциональные свойства,необходимые для выполнения нужных операций; (специализация или универсальность)
 – соответствие конструкции объекта условиямизготовления его конкретными технологическими способами, на конкретномпроизводстве в конкретном количестве. (Литье, штамповка, сварка и т.д.; – единичное– серийное – массовое; одно – серия (и) – много).
Это  требование диктуетсяэкономической целесообразностью;
à – возможность изготовления объекта на конкретнойпроизводственной базе предприятия–изготовителя с min–minзатратами (конструктор должен учитывать имеющиеся:
–оборудование, инструмент, оснастку для изготовления,сборки и контроля;
–квалификация персонала и состояние технологическойдисциплины и т.п.).
Ä – соответствие конкретным условиям технологическойподготовки производства (это – материалы, полуфабрикаты, заготовки, ПКИ (ГИЗы) Î их наличие и дефицитность).
Основа выполнения этоготребования – согласования КД со службами (Предприятиями и организациями),участвующими при изготовлении.
Для выполнения этоготребования проводится входной конструкторский, технологический и норма–контрольКД, полученной из др. Организаций и Предприятий.
Å – соответствие требованиям СТ (ГОСТ, ОСТ,СТП), ТУ, Правил, Инструкций, Норм, так называемые Нормативно–техническиематериалы, например, – ССБТ; П. без–й эксил ГПК; ПУиБЭ сосудов РД; ПУЭ и т.д. ит.п.
Æ – КД на объект должен соответствовать требованиямЕСКД.
На что надо обратитьвнимание, это:
–не давать в чертежах технологических указаний (заисключением – когда технология единственная);
–не забывать указывать все Тех. Требования наизготовление, контроль (измерения) и испытания объекта.
Кроме того в процессеизучения и анализа ТЗ конструктор:
–наводит справки;
–знакомится с литературой;
–изучает чертежи, приложенныек ТЗ, и аналогов;
–уточняет ТТ к объекту ивыясняет ограничения (условия, которые обязательно должны быть соблюдены прирешении задачи).
Результат Iэтапа /> – уяснение целиконструирования (основного принципа работы объекта);  
–Подтверждение того, что этацель в ТЗ сформулирована правильно.
 В противном случае –конструктор обязан обоснованно доказать необходимость корректировки ТЗ: ошибкаразработчика ТЗ может привести, как min – к неверному направлениюразработки объекта; max – к разработке негодной конструкции.
Лекция 4. Основы конструирования.
Этап II – Выявление ТР, целесообразные комбинации которые дают все возможные решения задачи(Рабочие принципы) Þ Мыслительный образ объекта.
Содержание:
–Анализ существующихконструкций и принципов их работы – выявление ТР, – это единственный путь:
В КД и действующейконструкции ТР воплощены в определенной совокупности узлов, деталей или ихэлементов (вспомним пример –Шестерня...), они как бы «теряются» вэтой массе. В процессе анализа выявляются ТР, являющиеся основой построениядетали, узла или машины в целом.
NB.ТР –основа для сравнения и оценки разных объектов: всю разработку в целом сравнитьтрудно, особенно если объект сложный и включает в себя разные узлы и системы(электрические, гидравлические, мех. передачи и др.). Сравнению поддаются ТР, ккоторым можно применить общий критерий, характеризующий Основной принцип.
При этом рекомендуетсяруководствоваться следующими соображениями:
– Следуетидти от необходимого к желаемому, а от желаемого к допустимому.
 Качествоконструкции объекта зависит от качества идеи или принципа, использованного в ТРобъекта. Следует находить побольше ТР для выбора наилучшего; разрабатыватьварианты известных ТР…; стремиться выяснить все необходимые детали, способныеповлиять на конструируемый объект.
Оцениватьсравнительную важность каждого варианта, чтобы облегчить выбор оптимального илисоздать компромиссный. Избегать поспешных решений и чрезмерного влиянияавторитетных решений. Правильно оценивать результаты расчетов и рационально ихиспользовать.
–Добиваться простоты конструкции.Например, если предполагается ввести новый узел или изменить уже существующий,надо уточнить, нельзя ли вообще обойтись без них.
Избегать сложных,многодетальных конструкций. Не использовать в конструкции объекта элементы (узлыи механизмы), работоспособность которых сомнительна и требует экспериментальнойпроверки.
NB –Улучшение конструкции по некоторым параметрам за счет ухудшения качества, надежности и безопасностиработы ее недопустимо.
Требованияпредъявляемые к конструкции обычно противоречивы. Поэтому, улучшая один параметробъекта, конструктор влияет на др., нередко ухудшая их. Важно оценить этивлияния, принимая компромиссное решение, которое в конкретном случае будетоптимальным.
Приоценки требований, предъявляемых к объектам разработки, необходимо учитыватьследующее:
– Уменьшение массы объекта вызывает уменьшениепрочности и жесткости.
– Компактная, малогабаритная конструкция влечет засобой улучшение условий сборки, обслуживания, регулировки и ремонта.                                            
– Применение дешевых материалов вызывает ухудшениепрочности, износостойкости и долговечности.
– Создание простой конструкции объекта накладываетограничения на технические и технологические возможности его работы.
– Увеличение скорости действия механизма приводит кросту инерционных сил и нагрузок на детали и узлы.
– Разбивка конструкции на модули (узлы) для облегченияорганизации их сборки (или транспортировки) ведет к уменьшению жесткостиконструкции, повышает трудоемкость сборки.
– Создание конструкции для разных режимов работы иразных операций (универсальной) наносит экономический ущерб при эксплуатацииобъекта на одной операции.
Для нахождения лучшегоконструктивного решения конструктор должен создать как можно больше вариантовконструкции, т.к. в каждом варианте возможно решение тех или иных вопросов вразной степени.
Следует заметить, чторазработка принципиально различающихся вариантов дело непростое. Кромезнания большого объема различных ТР, конструктивных схем и т.д. требуютсяспособности и навыки использование приемов и методов конструирования.
Существуют методы, которыеактивизируют и направляют творческое мышление на пути создания новых,нешаблонных, нестандартных решений. Конструктору полезно знать эти методы (иучиться использовать их).
Приведем основные:
Инверсия (сделай наоборот)– метод получения нового ТР путемотказа от традиционного взгляда на задачу. При этом взгляд на задачуосуществляется обычно с диаметрально противоположной позиции. Если говорить обэлементах объект, то они обычно меняются местами.
Принцип инверсии: –
– С наружи – изнутри;
Вертикально – горизонтально;
Вертикально – вверх дном (вверх ногами);
С лицевой стороны – с обратной стороны;
Поверхность охватывающая – поверхность охватываемая;
Симметрично – асимметрично;
Ведущее – ведомое;
Жидкое – твердое;
Вредное – полезное;
Жесткое – гибкое;
Растяжение – сжатие (Пример ?!).
Элемент на одной детали – Перенести на др. деталь,взаимодействующую с первой; и т.д. и т.п.
Аналогия (метод прецедента)– использование ТР из др. областейнауки и техники. Аналогичные решения, используемые для решения инженерныхзадач, могут быть заимствованы из живой природы как конструкции и элементыбиомеханики.
Метод прецедента используетаналогию с ранее разработанными конструкциями.
Аналогия может не толькоиспользовать ранее созданные конструкции, но и моделировать разные качества:форму, цвет, звук и т.п.
 Эмпатия – отождествление личности конструктора с объектомразработки, т.е. элементом или процессом: «вхождение в образ». Этотметод приводит к новому взгляду на задачу.
Комбинирование – использование в конструкции в разном порядке и вразных сочетаниях отдельных ТР, процессов, элементов. При этом можно найтиновое качество, дополняющий положительный эффект.
Метод комбинирования можетприменяться по трем схемам объединения элементов:
новое + новое,              
новое + новое,  
старое + старое.            
Комбинации элементов могутбыть разного характера: мех. соединение, соединение через промежуточные элементы,дублирование, образования многоступенчатых конструкций и др.
Компенсация –  уравновешивание нежелательных и вредныхфакторов средствами противоположного действия. Например, часто необходимокомпенсировать влияние массы, сил инерции, трения, различные потери… – этоосуществляется с помощью компенсаторов (постоянных, регулируемых, автоматических,пружинных и др.).
Динамизация – превращение неподвижных и неизменных элементовконструкции в неподвижных и неизменных элементов конструкции в подвижные и изменяемойформы.
Агрегатирование – создание множества объектов или их комплексов,способных выполнять различные функции, либо существовать в различных условиях.Достигается путем изменения состава объекта или структуры его составных частей.
Способы агрегатирования:
n соединение агрегатов с самостоятельным объектомпредставляющим комплекс (транспортер с подвесными орудиями);
n  агрегатирование присоединением, когда к базовойсоставной части могут присоединяться различные зависимые составные части;
n  агрегаты, узлы, детали (например, агрегатные станки;поворотно–делительные столы + силовые узлы: механизм главного движения имеханизм подач);
n  агрегатирование изменением, когда в объекте могутприменяться всевозможные варианты составных частей при различной компоновке(например, различные варианты кузова автомобиля на одном шасси ...).
Компаундирование – состоит с том, что для увеличенияпроизводительности параллельно соединяются два технических объекта. Соединениепроизводится различными приемами:
n объекты устанавливаются независимо параллельно исвязываются синхронизирующимися устройствами;
n… конструктивно объединяются в один агрегат и т.д.
Блочно–модульноеконструирование – предусматриваетсоздание изделий на основе модулей и блоков. Модуль – составная часть изделия,состоящая преимущественно из унифицированных или стандартных элементовразличного функционального назначения (например, М. С. У.).
Резервирование(дублирование) – увеличение числатехнических объектов для повышения надежности изделия в целом.
Мультипликация – повышение эффективности за счет использованиянескольких рабочих органов, выполняющих одни и те же функции (по местам;многодетальная обработка; многоэтажные конструкции; многослойные конструкции ит.п.).
Метод расчленения – заключается в мысленном разделении традиционныхтехнических объектов с целью упрощения выполняемых или функций и операций. Секционированиепредполагает дробление ТО на конструктивно подобные составные части –секции, ячейки, блоки, звенья.
Ассоциация – использование свойства психики при появлении однихобъектов в определенных условиях вызывать активность других, связанных спервыми. Совпадение определенных признаков разных объектов позволяет найтинехарактерные решения. (Например, мех. манипулятор, имитирующий работу руки...).
Идеализация – падение реальных объектов нереальными,неосуществимыми свойствами и изучение их как идеальных (точка, линия, абсолютнотвердое (черное) тело и др.). Этот метод позволяет значительно упроститьсложные системы, обнаружить существенные связи и применить математическиеметоды исследования.
Перенос свойств (или метод«фокальных» объектов) –конструируемый объект помещают в «фокус» внимания и переносят на негосвойства или функции нескольких произвольно выбранных объектов.
Совокупность комбинацийнайденных ТР – основа для создания конструкции объекта.
Следующий этап (III)– анализ вариантов и выбор оптимального – труднейший и самый ответственный этапконструирования. От результатов его выполнения зависит качество объектана всех стадиях жизненного цикла.          
? – Язык конструктора. –?
? – Источники  информации. –?
?? – специальный научно–технический язык терминов.
Термин (от лат. terminus – граница, предел) –слово или сочетание слов, употребляемое с оттенком специального значения. Систематерминов–терминология.
Конструкторский язык –терминология, при внимательном рассмотрении обнаруживает свою образнуюпервооснову:
ось – палец – вал – вал ^ муфта
стакан – гильза ^ патрон
баба – бабка ^ пиноль
гитара
хвостовик.
Образный смысл терминовпомогает глубже понять их содержание [и способствует развитию творческоговоображения]. Однако, следует заметить, увлечение образами создаетзаряд психологической инерции, которая может препятствовать поиску новых ТР.Поэтому при решении конструкторских задач нужна большая независимость отконкретных технических средств.
Источники [научно–технической]информации.
Роль технической информациипри конструировании огромна.
Конструктор творческиперерабатывает имеющиеся в его распоряжении (арсенале) или заимствованные изтехнической литературы информацию, существующие ТР, приспосабливая их кконкретным условиям.
Чаще всего в структуреразработанного объекта отсутствуют существенно новые ТР (изобретения). Этообъясняется тем, что конструкторы, решая например, задачу повышения уровнятехнического оснащенности м/с, на многих предприятиях отрасли занимаются однимии теми же проблемами: Ежедневно происходит повторение одних и тех жеконструктивных решений.
Бурный рост объема НТИ:удвоение в течении семи лет (в середине 80–х в нашей стране общее числоинформационных документов составляло в год ³ 10 млн.Экземпляров), – все больше затрудняет поиск и изучение необходимого.
Парадокс. Поэтому – как правило, легче разработать новыйобъект, чем убедиться, что такое где–то уже существует. (изобретениевелосипеда).
В то же время – изучение и накопление положительного опытаконструирования – жизненная необходимость, особенно для молодыхспециалистов.
Т.к. стремление освоить всюпредыдущую информацию – тщетно!!!, то – выход: изучать информацию поконкретным актуальным для данного специалиста вопросам,начиная сновейших достижений и кончая ретроспективной информацией.
СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ.
«УЗКИЙ» специалист.
Результат изучения информацииÞ обеспечение Конструктивной преемственности –использование при разработке предшествующего опыта по профилю специализации исмежных отраслей, введение в конструкцию разрабатываемого объекта всегополезного, что имеется в существующих конструкциях.
Основные источники НТИ:
Техническая литература: Учебники; Справочники конструктора (межотраслевые иотраслевые); Энциклопедии технические ( универсальные и отраслевые); Словаритерминологические и разъяснительные; Типажи машин и оборудования и т.п.
Производственно–техническаяинформация – информация о новейшихдостижениях научной и производственной практики: Обзоры; Реферативные издания;Экспресс–информация; ИЛ; Бюллетени; Типовые РМ и в том числе изобретения и т.п.
–Н–ТД – ГОСТ, ОСТ, СТП, ТУ,РТМ, ТО и др.;
–Патенто–лицензионнаяинформация (о содержании – в разделе Патентоведение).
 БНТИ Þ помощьСпециалистам.
Лекция 5. «Основы конструирования».
III. Анализ вариантов конструкции и выбор оптимальноговарианта.
II этап заключается в подборе и разработке вариантов,относящихся к объекту и принципу работы.
III этап Þ принятие одного,окончательного варианта.
Важно отметить, что принятиеконкретного варианта имеет решающее значение на всех стадиях разработки.Оптимальное решение придает направление всей разработке.
Вероятность выбораоптимального варианта… тем выше, чем больше число вариантов, изкоторых выбирается это решение, и чем выше качество этих вариантов.
Как мы сказали ранее, основадля отбора ТР – требования (ТЗ) к разрабатываемому объекту. Эти требованиямогут предъявляться к объекту в целом или к его составным частям ифункциональным элементам.
Как требования к объекту, таки варианты ТР нередко являются противоречивыми. Противоречивость вариантов можетиметь самую различную степень, вплоть до взаимного исключения.
В любом случае выполняетсяпроверка совместимости принимаемых решений по разным частям конструкции ипринципам работы конструируемого объекта.
В случаях, когда имеетсяопределенное число вариантов и выбор наилучшего (оптимального) не очевиден,на помощь конструктору приходит метод оптимизации.
Оптимальным решением задачиназначается решение, которое по тем или иным признакам предпочтительнее.
Отсюда следует: чтобы средибольшого числа вариантов найти оптимальный, нужна информация о предназначительностиразличных сочетаний значений показателей характеризующих варианты,–критерий оптимизации.
Задача выбора оптимальныхпараметров разработки в соответствии с выбранными критериями называется задачейоптимального проектирования (конструирования).
Здесь следует отметить, чтопод оптимальным проектированием (чаще всего) понимается процесс принятияоптимальных (в некотором смысле) решений с помощью ЭВМ. Эта проблема, связаннаяс получением оптимального решения из множества допустимых, является общей длявсех стадий разработки и во многом определяет технико–экономическую итехнологическую эффективность разрабатываемых (конструируемых) объектов.
Рассмотрим некоторыеположения теории оптимального проектирования.
Процесс оптимальногопроектирования включает в себя три основных этапа:
1) выбор объективного критерия оптимизации;
2) описание целевой функции и множества (области)допустимых решений (математическое моделирование объекта);
3) выбор эффективного метода решения задачи и егореализация.
À Критерий оптимизации конструируемого объекта служитпоказатель, который оптимален для данного объекта.
Выбор критерия определяетсяследующим:
n критерий–средство, с помощью которого должнысопоставляться конкурирующие варианты конструкции объекта;
n критерий должен выражать соответствие междуцелесообразным качеством объекта и реальными процессами конструирования,изготовления и эксплуатации объекта.
Критерий предназначен не для того, чтобы «заменить цель поставленнойзадачи», а для того, чтобы проверить предпочтительность выбранныхвариантов.  
Критерий должен бытьобъективным и оправдывать свое назначение. Для этого он должен обладать рядомсвойств:
n быть независимым;
n быть однозначным, т.е. не являться функцией другихфакторов;
n быть непосредственно связанным с параметромоптимизации;
n быть совместимым с другими факторами, чтобы ненарушать их работу и др.
В качестве критерияоптимизации в зависимости от характера и назначения объекта конструированиямогут быть приняты:
n его стоимость;
n конструктивные и точностные показатели;
n масса (вес);
n долговечность (ресурс) и др.
Á Оптимизация как процесс рационализации элементовконструкции возможна только тогда, когда сформулирована цель.
При решении задач оптимизацииматематическими методами: математическая зависимость критерия оптимизации отискомых параметров  объекта носит название целевой функции .
Названиене случайно: оптимизация проводится с целью получения наилучшего значениякритерия оптимизации .
* Z=Z(X,U) ®min, [x1,...,xn ]=X
— n искомых параметров объекта ;
— Ui(t) — неизвестныефункции конструирования.
Пространства, в которых изменяются  X,U — назовёмпространствами проектирования .
*- условие minфункционала, определяющеевыбранный критерий — есть критерий оптимальности .
Функционал-( в вариационном исчислении ) математическое понятие, означающее переменную величину , зависящуюот выбора одной или нескольких функций .В общемсмысле -оператор ,отображающийбесконечно мерное пространство ,в множестведействительных или комплексных  чисел .
Параметры оптимизации :
Вкачестве искомых параметров объекта могут служить любые численные значения:
— принцип работыизделия ( н .)
— техническиепоказатели (Vmax или  Vmin; производительность; to; M  и др.);
— показателикачества ( Qu; HRC — поверхностивала и тп .).
Параметры оптимизации должны соответствовать следующимтребованиям,-
-  поддаваться  измерениям сдостаточной  степенью точности и  ограничиваться пределами допусков ;
-  быть информационными, т.е. всестороннехарактеризовать объект;
-  иметь физический смысл, т.е. должнабыть возможность достижения полезных результатов  определенного свойстваобъекта в соответствующих условиях;
-  быть однозначными т.е. максимизировать или минимизировать только одно свойство объекта .
Параметры оптимизации в зависимости от цели, для которых они предназначены,могут быть ,-
— пространственно– временными ( длина; время; площадь; объём; скорость; ускорение  и т.д. );
-механическими (масса, плотность, сила, момент силы, работа, энергия, мощность, давление  и т.д.);
— электромагнитными(количество электричества, плотность тока, удельное сопротивление , магнитныйпоток  и т.д.);
— тепловыми ( to, количество теплоты, тепловой поток, коэффициенттеплообмена  и т.д.);
-  акустическими ( звуковое давление, интенсивность звука  и т.д.);
-  качественными (внешний вид,качество поверхности  и т.д.) .
Взадачах оптимизации к  критериям оптимальности обычно приходится присоединять  ограничения , чтобы сузить пространство проектирования (это не только системыматематических уравнений, но и  логические выражения типа ² если… то… ² ).
Основные ограничения для механических конструкций :
1)на величину напряжений ( мех. ), налагаемые требованиями надёжности  иэкономичности ( условия прочности и устойчивости );
2)на  перемещение элементов, налагаемые  требованиями жёсткости, работоспособности действующей НТД  (условия жёсткости );
3)условие совместности деформаций: неразрывность элементов конструкции придействии внешних нагрузок ;
4)функциональные ограничения, связанные с условиями  и  эксплуатации  элементов объекта  ( Н, габаритные ограничения, материал, сортамент, крепёж и т.п.)
ÂЗадача о минимуме функционала  призаданных ограничениях в общем случае  является задачей теории оптимальных систем с определёнными параметрами, описываемой системой дифференциальных иинтегральных уравнений. Единого метода решения столь общих задач несуществует  .
 Восновном применяются ,– аналитические (дифференциальные и вариационныеисчисления ) и ,– численные методы  (линейное, нелинейное  и динамическоепрограммирование; метод ветвей и границ .
 eЭвристическоепрограммирование  в системе человек – ЭВМf
I  оптимизацияпо нескольким ( многим ) параметрам при помощи  ЭВМ .
II  Если удаётся выделить одинглавный параметр, который достаточно полно  характеризует объект оптимизации,применяются  методы отличающиеся более простыми вычислительными процедурами .
!!!Решение задач оптимизации  математическими методами  даёт наилучшие результаты. Однако не всегда возможен выбор математических методов оптимизации сиспользованием ЭВМ .
Ограничения: отсутствие СВТ и соответствующих специалистов; кроме того, не всезадачи оптимизации имеют математическое решение .
Поэтому конструктор, работающий на промышленном предприятии ,1), применяетт.н. вариантное конструирование ( сравнение нескольких вариантов конструкции ивыбор варианта с минимумом недостатков );  2), выполняет оптимизацию наинтуитивном уровне .
Ведьзадачи оптимизации приходится решать  не только при определении основныхпараметров объекта, но и по многим второстепенным вопросам .
Любойвыбор  конструкторского решения формы и размеров элементов  объекта –  решениеоптимизирующей задачи, когда конструктор выбирает  оптимальное решение из тойсовокупности вариантов, которые хранятся в его памяти. Эти  вариантыудовлетворяют  ТЗ на конструкцию, т.е.  находятся в допустимой области. Знаниеконструктором основных критериев и методов конструирования позволяет делатьправильные логические выводы.При этом помогает модель конструируемого объекта– мыслительный образ (в воображении конструктора ) или графическое изображение(схема, эскиз ). Модель отражает упрощённую принципиальную схему, которую впроцессе конструирования обрастает IP. Здесь на помощь конструкторуприходит  ² мыслительный эксперимент ²: например, проводится ²нагружение ²образца на основе чего определяется рациональноепоперечное сечение, и т.п.
Знаниеметодов оптимизации, опыт работы, способность творчески мыслить  позволяютконструктору избежать недостатков и ошибок в конструкции объекта .
Основные параметры .
При конструировании оптимизацию целесообразно выполнять по следующим (основным)параметрам ,–
– 1.     Оптимизация нагружения – самыйглавный параметр, который определяет конструкцию объекта: равнопрочность,оптимальное использование материала, надёжность и т.д.
– 2.     Оптимизация материала зависит отконструкции объекта. Применяемый материал может быть различным, но его выбираютпо необходимым механико-физическим свойствам, технологичности, стоимости,доступности и т.д.
– 3.     Оптимизация надежности включает всебя показатели качества, коэффициент безопасности, точности и т.д.
– 4.     Оптимизация отношенийвзаимосвязанных величин заключается в оценке следующих характеристик объекта:геометрические размеры (характеристики), кинематические и динамическиесвойства, масса, упругие свойства и отношения между ними.
Анализ конструкций на технологичность
—     выполняется при разработкетехнического (технорабочего) проекта объекта
—     после разработки окончательныхтехнических решений
—     для оценки объекта потехнологическим параметрам и отработки его на технологичность.
Чтобы улучшить технологичностьизделий (для снижения себестоимости) выполняется технологический контрольконструкторской документации  по ГОСТ 2.121–73.
Основной субъект,разрабатывающий конструкторскую документацию – чертежи, схемы, текстовыедокументы и др. – конструктор. Он определяет “лицо” сконструированного объекта:  содержание конструкторской документации (КД) и все отраженные в нихтехнические решения (ТР). За это он несет ответственность, оговоренную вДолжностной инструкции, в соответствии с действующим законодательством.
Исходя из этого, впроизводственной практике наблюдается некоторая переоценка (мягко выражаясь)роли конструктора в создании конструкции объекта.
При этом сложилосьантагонистические отношения между конструкторами и технологами: технолог“противник” конструктора, следовательно “ретроград”, тормозящий техническийпрогресс.
Эта недооценка роли технологав конструировании объектов не приносила бы вреда, если бы конструктор владелвсем объёмом технологических знаний и опыта.
Но – “нельзя объять необъятное”,–поэтомуконструкторская документация (КД) – должна быть творчеством не одногоисполнителя, а быть результатом совместной плодотворной работы разных специалистов.
И первое, ведущее место вэтом процессе занимают технологи.
Качество КД и её техническийуровень определяются тем, насколько тесным и плодотворным было этосотрудничество.
Технолог должен совместно сконструктором разрабатывать конструкцию объекта на всех стадиях разработки.
Это реализуется в отработкеизделия на технологичность:
? Какие недостатки имеют эти технические решения сточки зрения технологичности
нетехнологично  
технологично   />
Технологичность конструкции и её виды.
(Основные определения).
В соответствии с ГОСТ22851–77 “Показатели качества продукции” установлено 8 видов показателейкачества, в т.ч. – показатели технологичности (назначения, надежности, …).
Главный критерийтехнологичности конструкции – её экономическая целесообразность при заданномкачестве и принятых условиях производства, эксплуатации и ремонта. Критерий ® д/сопоставления вариантов и оптимизации.
Единые термины и определенияв области технологичности конструкций устанавливает ГОСТ 18831–73“Технологичность конструкции. Термины и определения”.
Стандартное определениетехнологичности конструкций сформулировано, исходя из принципа сокращенияматериальных и трудовых затрат во всех сферах проявления свойств конструкцииобъекта, и звучит так :
“Технологичность –совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности оптимизациизатрат труда, средств, материалов и времени при, —
                   —     технологической ПП,
                   —     изготовлении,
                   —     эксплуатации и ремонте,
по сравнению ссоответствующими показателямиоднотипных конструкций изделий того же назначенияпри обеспеченииустановленных значений показателей качества в принятых условиях изготовления,эксплуатации и ремонта”.
Отработка конструкцииизделия на технологичность – комплексмероприятий по обеспечению необходимого уровня технологичности конструкцииизделия по установленным показателям.
Основная задача отработки –придание изделию комплекса свойств, устанавливаемым понятием (термином)технологичность.
Для решения этой задачиизделие необходимо рассматривать как объект разработки (по стадиям разработки)на всех стадиях жизненного цикла.
Так как технологичностьизделий проявляется в процессе их производства и эксплуатации, таким образом,основными видами технологичности конструкции изделий являются (по областипроявления), —
*          производственная технологичность(конструкторская и технологическая подготовка производства)
*          эксплуатационная технологичность(т.о. и ремонт)
По характеризуемым свойствам,—
*          технологическая рациональностьконструкции (по виду затрат)
*          конструктивно-технологическаяпреемственность (по форме проявления).
Основные требования ирекомендуемые решения при отработке конструкции на технологичность.
– 1.     Обеспечение расчленения объекта насборочные единицы. Сборочные   единицы   ®    минимальное число  деталей   обеспе–чивает выполнение функций;
—  возможность независимой параллельной сборки;
—    принцип агрегатирования.
– 2.     Обеспечение унификации истандартизации элементов конструкции (сокращение номенклатуры деталей, ГИЗы).
– 3.     Обеспечение рациональных сборочныхбаз (принцип единства баз).
– 4.     Обеспечение рационального процессасборки: ПВЗ ® НВЗ ® ГрВЗ (селект-сборка) ® регулировка компенсаторами ® пригонка.
– 5.     Обеспечение удобства сборки(механизация и автоматизация; общая сборка без промежуточных разборок; доступ кместам регулирования и контроля; легкосъёмность быстроизнашивающихся деталей;>20 кг. – устройства д/ГПМ).
– 6.     Обеспечение рациональныхсоединений составных частей (минимальное число соединений).
– 7.     Обеспечение применения типовыхтехнологических процессов: обработки, сборки, контроля и испытаний.
В комплексе технологичностьрассматривается как совокупность свойств конструкции изделия, заложенных вконструкторской документации при разработке :
Рациональная конструкция º расчетной технологичности
/>
Подробнопроцесс ОКИТ рассмотрен в “Методика отработки конструкций изделий натехнологичность и оценки уровня технологичности изделий МС и ПС”. М:Издательство стандартов. 1976 г., 55 стр. ® ОСТ СТП.
На предыдущей лекции мысказали :
если рассматриватьтехнологичность объекта в комплексе, то она определяется совокупностью свойствконструкции объекта, заложенных/> в КД приразработке.
При этом для создания рациональной технологии изготовления (исборки) необходима рациональная конструкция.
Рациональность конструкции вомногом определяется такими показателями технологичности как, —
—        масса (вес) изделия;
—        удельная материалоемкостьизделия.
/>
В машиностроении уменьшениемассы изделий позволяет снижать расход материалов (в основном металлических) и,соответственно, стоимость изготовления.
Здесь следует отметить: снижение массы изделий не является (и безусловноне должно быть) самоцелью. Снижение массы должно обеспечиваться без ущербапрочности, жесткости и надежности (долговечности) объекта.
Поэтому, учитывая ещё идостаточно малую долю стоимости материалов в общей стоимости объекта, в общеммашиностроении нашей страны сохраняется тенденция (порой неоправданно): лучшеиметь несколько более тяжелую машину, но надёжную и долговечную.
Сравнительные качестваобъектов одного назначения оценивают показателем удельная масса, равным
/>/>
Этот показатель учитываетстепень конструктивного  совершенства объекта, а также – применение лёгкихсплавов и неметаллических (К) материалов.
Например, качествоконструкции металлорежущих станков оценивают показателем g = G / Nд,где G – масса, кг; Nд – номинальная мощность приводного двигателя.
П. И. Орлов утверждает, что вэтом случае, этот показатель “невыразительный”, т.к. не учитывает степеньиспользования Nд, а также производительности станка.
/>/>
/>/>
Понятие материалоемкостьотличается от понятия масса – они неравнозначны.
Материалоёмкость лучше всеговыражать объемом элементов, составляющих бьем.
Тогда удельнаяматериалоемкость – показатель качества конструкции :
/>/>, где />– суммарные массы элементов,изготовленных из материалов с плотностью />.
/>–коэффициент использования объема.
Снижение массы иматериалоёмкости объекта обеспечивается рациональной конструкцией элементовобъекта, которая основана на следующих принципах, –
—     рациональная форма сечения длякаждого вида нагрузки – принцип равного напряжения сечения ;
—     уменьшение концентрации нагрузки:обеспечение равномерного распределения напряжений в поперечных сечениях – принциправнопрочности ;
—     обеспечение рационального балансажесткости – принцип относительной жесткости (т.к. равнопрочные деталипри прочих равных условияхимеют меньшую жесткость) ;
—     устранение СНС: 2–3 виданагружения; поперечный изгиб ® чистый изгиб ® кручение ® срез ® растяжение (сжатие) – принципрационального нагружения. (Силовая схема). А. Н. Т.: “Силунадо “ловить” там где она возникает”
—     уменьшение неравномерностинапряжений путём удаления материала из малонапряженных участков –принципобсечения (снижаются инерционные нагрузки) ;
—     применение рациональныхконструктивных схем: минимальное число звеньев, компактность, многопоточныесхемы ;
—     уточнение расчетных напряжений(повышение за счет, например, экспериментального измерения и натуральныхиспытаний) ;
—     выбор соответствующего материала(замена металлов ПКМ), применение технологических методов упрочненияматериалов.
Выгодность материалов помассе можно оценить с помощью удельных показателей, например, Lp = dв /g (для растяжения-сжатия), которая наглядно интерпретируется, т.н.“разрывной длиной” – длина свободно подвешенного стержня (км), при которойматериал разрушится от действия массовых сил.
/>/>
А=s
/>
Следуетотметить, что выбор материала определяется не только его массово-прочностнымихарактеристиками, но и другими немаловажными факторами, —
–     назначением и условиями работыдетали ;
–     физико-механическими,технологическими и эксплуатационными свойствами материала ;
–     стоимостью (!) .
Вывод :  наибольшейуниверсальностью обладают стали, свойства которых определяются в широкихпределах легированием, термической, химико-термической и термомеханическойобработкой.
Сталиещё долго будутосновным материалом для изготовления нагруженных деталей.
Почти такими же свойствамиобладают титановые сплавы (кроме обрабатываемости).
ПКМ выйдут на первое местотолько в случае обеспечения их стоимости на уровне металлических материалов(хотя бы титанов).
Стали (констр)
Al – сплавы
Ti – сплавы
0,33...0.63 руб/кг
0,45...1,0 руб/кг
1,0...5 руб/кг
0,5 руб/кг  ¯90
0,8 руб/кг  ¯60
3 руб/кг  ¯15
СВМ–45руб/кг+Экология
Жесткость конструкций.Конструктивные способы повышения жесткости.
Общее определение :
Жесткость – это способностьсистемы сопротивляться действию внешних нагрузок с наименьшими деформациями(перемещениями).
Для машиностроения: жесткость– это способность системы сопротивляться действию внешних нагрузок сдеформациями (перемещениями), допустимыми без нарушения работоспособностисистемы.
Таким образом, жесткость определяетработоспособность объекта в такой же мере (иногда большей), как и прочность. Исоответственно, определяет массу (материалоёмкость) конструкции.
Стремясь облегчитьконструкцию и максимально использовать прочностные свойства материалов,конструктор повышает уровень напряжений в элементах конструкции, что приводит кувеличению деформаций (e = d / E).
Широкое применениеравнопрочных, наиболее выгодных по массе конструкций, вызывает увеличениедеформаций: такие конструкции имеют малую жесткость.
Вопрос повышения жесткостиособенно актуален в связи с применением высокопрочных материалов, элементы изкоторых резко увеличивают деформативность конструкций.
Определить величинудеформаций расчетными методами можно лишь при простых видах нагружения [растяжение (сжатие), сдвиг (кручение), изгиб ] методами СМ иТУ.
В большинстве случаевприходится иметь дело с элементами конструкций, жесткость которых не поддаётсярасчету: их сечения определяются технологией изготовления (например, литьё,прокат) или имеют сложную конфигурацию (корпусные детали).
Здесь применяются моделирование, эксперимент (испытания), опыт и интуиция конструктора.
П. И. Орлов “ОК” отмечает:“… конструкции, разработанные начинающим конструктором, обычно “страдают”недостатком жесткости”.
Жесткость конструкцииопределяют следующие факторы :
—     Е (растяжение-сжатие, изгиб); G(сдвиг, кручение) ;
—     геометрические характеристикисечения  (A,J(W),Jk(Wk));
—     линейные размеры: длина L ;
—     вид нагружения, тип (жесткость)опор.
Факторы, влияющие нажесткость, можно объединить в обобщенном удельном показателе жесткости
/>Таким образом ,  этот показатель объединяетхарактеристики прочности и жесткости и характеризует способность материаловвоспринимать высокие нагрузки при наименьших деформациях, и наиболееполно оцениваетвыгодность материалов по массе.
Значения nl для основных конструкционных (металлических)материалов можно представить диаграммой
/>
Мы знаем, что на практике,выбор материала, определяется не только прочностно-жесткостнымихарактеристиками, но и технологическими и эксплуатационными свойствами.
Поэтому преимущественноезначение в обеспечении прочности и жесткости (при минимальной возможной массе)имеют конструктивные меры (способы).
Конструктивныеспособы повышения жесткости безсущественного увеличения массы —
—     устранение изгиба, замена егорастяжением или сжатием ;
—     для элементов конструкций,работающих на изгиб, –рациональная схема опор; увеличение J(W)
—     усиление рёбрами, работающимипредпочтительно на сжатие ;
—     усиление опор, затяжка опор(опорных сечений) и участков перехода от одного сечения к другому
—     блокирование деформаций(перемещений) введением поперечных и диагональных связей (фермы, рамы,расчалочные конструкции) ;
—     привлечение жесткости смежныхдеталей ;
—     для деталей коробчатого типа(базовые детали – станины) – применение скорлупных, сводчатых, сферических ит.п. форм ;
—     />для деталей типа дисков – применение конических,чашечных, сферических форм; рациональное оребрение, гофрирование ;
—     для деталей типа плит – арочные,коробчатые, ячеистые и сотовые конструкции.
/>Схема    1
Приводной элемент ШУрасположен между опорами.
/>
Этасхема типична для токарных, фрезерных станков и для многоцелевых станков с ЧПУ.
Радиальноеупругое перемещение шпинделя в расчетной точке слагается из следующихперемещений:
d1Q– тела шпинделя от силы Q в ПЭ ;
d2Q – деформация опор от силы Q ;
d1Р  – тела шпинделя от силы резания P ;
d2Р   – деформация опор от силы Р.
l– межопорное расстояние; а –вылет шпинделя (консоль); в –расстояние от переднейопоры до   сечения ПЭ;       J1–среднее значение осевого моментаинерции консоли; J2 –среднее значение осевого момента инерции в МОР;S1 и S2 – площади поперечных сечений; Е–модуль Юнга материалашпинделя; G=E/[2(1+m)] – модуль сдвига; ja и jb–радиальная жесткость передней и задней опор; Є–коэффициент защемления в передней опоре.
Упругое перемещение переднегоконца шпинделя, слагающееся из всех названных выше перемещений, но без учётазащемляющего момента:
/>
С учётом действиязащемляющего момента в передней опоре перемещение переднего конца шпинделя:
/>
 Угол поворота (рад) впередней опоре:
/>/>
В зависимостях (1) и (2) и впоследующих под P и Q понимают составляющие сил, приведённые к одной плоскости.
Перед Q принимают знак (+),если силы P и Q направлены в одну сторону, и знак (–), если они направленыпротивоположно.
Введя в зависимости (1) и (2)безразмерное отношение l=l/a, характеризующая относительную длину межопорной частишпинделя, из уравнения  dd/dl=0 находят lopt –оптимальноепо условию жёсткости® и соответствует lopt.
Схема ­. приводнойэлемент расположен на задней консоли на расстоянии С от задней опоры.Этот случай,– для внутришлифовальных станков и отделочно расточных головок.
/>
Перемещение переднего концашпинделя с учётом защемляющего момента в опоре шпиндельного узла:
/>
­P  ­Q  эквивалентно />P¯  ­Q ® перед Q противоположный знак.
При e=0; d=d1+d2.
Схема ®. Шпиндельне нагружен силами от привода. (Например, мотор–  шпиндели )®в прецизионных станках.  
/>
/>
Расчеты базовых деталей нажесткость. Несущая система и базовые детали.
Несущей системой называетсясовокупность деталей и узлов МРС, обеспечивающих правильное расположениеинструмента и обрабатываемой детали,– шпиндельный узел и базовые детали (узлы):станина (направляющие), стойки, корпуса коробки скоростей и подач, задниебабки, суппорты, планшайбы, столы, которые воспринимают силы резания при обработке.
Жесткость МРС связана с егокомпоновкой. Применяют жесткие замкнутые конструкции (предпочтительно –симметричные).
/>

 
/>

Для снижения величиныдеформаций применяют материалы с высоким модулем Е.
Для базовых деталей среднихразмеров и несложной формы рекомендуется–серый чугун СЧ 21–40 (HB 200...220).
Для тяжелонагруженныхстанин: марки СЧ 28–48 или СЧ 38–40.
Для специальных станковцелесообразно корпусные детали выполнять сварными из низкоуглеродистой листовойстали (Ст3 и Ст4, dст=8...12мм.
Применяют также железобетон.
Наиболее ответственнымиэлементами станины являются направляющие.
Точность изготовлениянаправляющих и стабильность отклонений от прямолинейности и плоскостностиопределяют точность обработки изделий.
В МРС применяют направляющиескольжения, качения и комбинированные.
НС с полужесткой смазкой,обладающие высокой контактной жесткостью, применяют в универсальных МРС, когданецелесообразно применение более совершенных (и соответственно дорогих) типовнаправляющих.
В быстроходных и точныхстанках с ЧПУ применяют направляющие качения (НК), комбинированные или ГСН(гидростатические).
Выбор конструкции иматериалов НС с полужидкостной смазкой определяется требованиями, —
–     точности движения по направляющимрабочего узла;
–     жесткости;
–     min сил трения в направляющих.
Направляющие рассчитывают на, —
*          износостойкость,
*          жесткость.
При расчете наизносостойкость определяют max – давление между трущимися поверхностями исравнивают с допускаемым давлением, которое для крупных направляющих МРСнормальной точности принимается [ P ]max = 2,5...3 MПа;
–     для прецизионных и тяжелых МРС [ P]max = 1...2 MПа;
–     для шлифовальных станков (условияабразивного износа), [ P ]max = 0,05...0,08 MПа.
В расчете на жесткостьопределяется смещение инструмента по направлению, которое более всего влияетна точность обработки.
Для этого определяют средниедавления на направляющие от сил резания и веса подвижного узла.
Принимают допущение,чтоконтактные перемещения в направляющих прямо пропорциональны средним давлениям.
Используя нормированныйкоэффициент контактной податливости С = 10 мкм мм2 Н-1,определяют смещение инструмента d, обусловленное поперечными угловыми перемещениями подвижного узла.
N. B. Значение d должно составлятьчасть 10% из общего баланса допускаемого отклонения размера обрабатываемойдетали, которые отводятся для несущей системы МРС.
Расчеты направляющихприведены в учебной и справочной литературе, например Кочергин А. И. “К и Р МРС иСК”;”Курсовое проектирование. Учебное пособие для вузов” — Мн: “ВШ”,1991 г,стр. 264...298.
Тяговые устройства (ТУ) – предназначены для перемещения подвижных узлов станкапо направляющим.
К ТУ предъявляются следующиеосновные требования, —
*          высокая чувствительность дляобеспечения малых перемещений без скачков;
*          обеспечение заданного законадвижения;
*          быстродействие при переходныхпроцессах;
*          большая жесткость, котораяопределяет точность обработки на статичных и динамичных режимах;
*          беззазорность передач: особенно вслучаях закономерных нагрузок и при автоматизированной обработке.
В автоматизированных МРСприменяют следующие типы ТУ :
В–Г К, кулачковые механизмы,гидростатические передачи В–Г, следящие гидроприводы (ГЦ) и др.
Перспективными, особенно длястанков с ЧПУ, являются линейные ЭД, применение которых позволит исключитьвсе названые виды передач.
Тяговые устройства привода подачи.
Передача винт–гайкакачения обладает свойствами,позволяющими применять её как для привода подач без отсчета перемещений(универсальные МРС, силовые столы агрегатных станков), так и в приводах подачи позиционирования станков с ЧПУ.
Для ПВ–ГК  характерны, —
*          высокий КПД (0,8...0,9);
*          небольшое различие между силамитрения движения и покоя
*          изначальное влияние частотывращения винта на силу трения в механизме;
*          полное отсутствие осевого зазора.
Недостатки : высокая стоимость, пониженное демпфирование,отсутствие самоторможения.
Устройство и размерыпередачи. ПВ–ГК состоит из винта 1,гайки 2, шариков 3 и устройств для возврата шариков./> /> /> /> /> /> /> /> />

Обычно применяют передачи снаиболее технологичным полукруглым профилем резьбы: rв = rг» (1,03...1,05) r1 – для снижения контактныхнапряжений.
Размеры элементов ПВ–ГКстандартизованы (ГОСТ 25329–82).
Расчет передачи винт–гайка качения (В–ГК).
Исходные данные и цель расчета.
ПВ–ГК выходит из строя врезультате, —
*          усталостного разрушенияповерхностных слоёв шариков, гайки и винта;
*          потери устойчивости винта;
*          износа элементов передачи и сниженияточности.
Возможные причины, —
*          слишком большая нагрузка на винт;
*          низкая расчетная долговечность;
*          значительный относительный перекосВ и Г;
*          неудовлетворительная защита отзагрязнений.
Цель расчета ПВ–ГК состоит в определении номинального диаметравинта d0и в подборе по каталогу такой передачи, котораяудовлетворяла бы всем требованиям работоспособности.
Исходные данные, —
*          длина винта, наибольшая расчетнаядлина;
*          способ установки на опорах;
*          ряд значений осевой нагрузки,которые определяются для различных операций, выполняемых на МРС;
*          ряд частот вращения В(г).
Можно исходить из величиныкрутящего момента на ходовом винте
М = Мд * h / i  где:
Мд – крутящиймомент на валу ЭД;
h – КПД передачи от ЭД к винту;
i – передаточное отношение этой передачи.
Осевая сила действующая навинт,
/>, где/>– угол подъемарезьбы; /> угол трения (f=(57..85)10–5–коэффициенттрения качения)
Предварительный выбор параметров передачи.
Предварительно передачувыбирают по осевой нагрузке, конструктивным и технологическим соображениям.
Затем проверяют усталостнуюпрочность рабочих поверхностей винта и гайки по критериям усталости и осевойжесткости.
Номинальный диаметр винта d0принимают равным L/(20...25), где L –длина резьбовой части винта.
Расчет на жесткость. Потребный номинальный диаметр винта d0 можноопределить из условия обеспечения жесткости привода, которая связана сжесткостью шарико-винтового механизма jм, винта jв и егоопор j0:
Осевая жесткость приводаоказывает влияние на виброустойчивость. Чтобы исключить резонансные явления,собственную частоту колебаний механической части привода f = (3...3,5) f1, где f1 – частота импульсов, вырабатываемых системой измеренияперемещений.
Для крупных станков f1= 10...15 Гц
для средних и малых f1= 15...25 Гц.
Исходя из условия f =(3...3,5) f1, потребная жесткость механической части привода
j = 4 * 10–6 * p2 * f2* m (Н/мкм), где
m – масса узлов механическойчасти привода (ходового винта, исполнительного узла и установленных на нёмприспособлений, заготовки), кг.
Жесткость шарико-винтовогомеханизма (с предварительным натягом и возвратом шариков через вкладыши при r1/r2=0,96):
/> 
где Кd = 0,3...0,5 – коэффициент учитывающий погрешностиизготовления резьбы гайки, а также жесткость стыков винтового механизма;
U – число витков резьбы вгайке;
d0– номинальныйдиаметр винта, мм;
р – шаг резьбы, мм;
/> , Н – допустимая сила натяга, отне–
сённаяк одному шарику, где Кz = 0,7...0,8 – коэффициент учитывающийпогрешности изготовления резьбы винта; Z1 – рабочее число шариков водном винте; a – угол контакта шариков с винтом и гайкой; b – угол подъёма резьбы.
Наименьшая жесткость ходовоговинта зависит от способа установки его на опорах./> /> /> /> /> /> />
M   /> />
L1   /> /> /> /> />

/>, H/м, где/>–наибольшеерасстояние от опоры винта до середины гайки, м; d0, н; E–модуль упругости материала винта, МПа.
¬–одностороннее закрепление;
­–с дополнительной опорой.
® /> 
Приближенное значениежесткости опор винта
j0=ed0, H/мкм, где е=5,10,10соответственно д/РУ, шариковыхи роликовых опор.
d0–гарантирует осевую жесткостьпривода
/>                 
/>

  
 Лекция  15.«Основы конструирования»
            Основыхудожественного конструирования.                               
До сих пор мы говорили обинженерном конструировании :
Инженер–конструкторобеспечивает взаимодействие узлов и деталей машины, её высокие эксплуатационныехарактеристики, максимальный  КПД минимальную материалоёмкость ( при оптимальнойпрочности и жёсткости ) и высокий уровень технологичности .
Художественноеконструирование ( design )  возникло в среде инженерного конструированияв связи с развитием массового производства  изделий, непосредственно предназначенных для использования  человеком, а также в связи с общимповышением потребительских  требований к качеству промышленных изделий .
Иначе говоря, промышленныеизделия, прошедшие  Художественно–конструкторскую разработку должны бытьполезными и красивыми .
Поэтомухудожник–конструктор обеспечивает ,– зрительную целостность формы изделия, –правильное выражение  в форме изделия  его назначения и способа егоэксплуатации, – соответствие (соразмерность ) изделия человеку, – отражение вформе изделия признаков господствующего в настоящий момент стиля  вформообразовании изделий данного вида .
Художественноеконструирование – комплексная междисциплинарная конструкторско– художественнаядеятельность, интегрирующая в себе элементы естественно–научных, технических, гуманитарных  знаний, инженерного конструирования и художественного мышления.
Центральная проблемаДизайна – создание предметного мира, эстетически оцениваемого как «соразмерный», «гармоничный», «целостный».
Дизайнер создаёт такиепродукты и орудия труда, которые сами получают способность «по–человечески относиться к человеку», т.е. обладают эстетической ценностью .
Конструирование (проектирование ) промышленного изделия лишь тогда приводит к желаемомурезультату, когда конструктор, технолог и дизайнер работают в тесномтворческом контакте и когда каждый из них хорошо понимает задачу другогои её значение .
Цель изучения ОсновыХудожественного Конструирования – получение минимальных теоретических  знаний вобласти дизайна .
/>/>
Мы рассмотрим  такиевопросы :
элементы инженерной психологиии эргономики ;
основы композиции ицветоведения ;
элементы промышленной эстетики.
Техническая эстетика – теория дизайна, изучающая особенности художественнойдеятельности в сфере техники. Эта отрасль общей эстетики обобщает практикумассового изготовления орудий труда (станков, машин ) и других предметов,сочетающих в себе утилитарные (практически полезные ) и эстетические качества,т.е. – законы красоты, действующие в промышленном производстве .
* é Эстетика ( общая) – наука об [ национально, классово ,] исторически обусловленной сущности общечеловеческих ценностей, их создании, восприятии,оценки и освоении. Это– философская наука о наиболее общих принципах освоениямира по законам красоты … º  û             
º теория искусства .
Инженерная психология – отрасль психологии, изучающая закономерностипроцессов информационного взаимодействия человека и техники.Данные этой наукииспользуются для проектирования, производства и эксплуатации систем «человек–машина» и систем «человек–машина–среда».
Эргономика ( от греческого ergon – работа иnomos – закон ) – научная дисциплина, комплексно изучающаячеловека ( группу людей ) в конкретных условиях его (их) трудовой деятельностис использованием технических средств. Цель Эргономики – оптимизацияпредметного содержания, орудий, условий и процессов труда, повышение привлекательности и удовлетворенности трудом.
Промышленная эстетика (искусство ) – весь предметный мир,создаваемый человеком средствами промышленной техники по законам красоты ифункциональности .
Элементы Промышленной эстетики :
промышленный интерьер ;
промышленная графика (товарные и фирменные знаки ); реклама; тара и упаковка .Система « Человек – машина » [ «Человек–машина–среда»] .
Человек ( человек– оператор) занимает основное место в управлении созданной им техникой. Техническиесредства помогают человеку усиливать его возможности с точки зрения физическойсилы, скорости действия Є производительности труда .
Ведущий принцип организациивзаимодействия в системе « Человек–Машина » – ориентация на человека, каксубъекта труда и творчества, с целью наиболее полного и рациональногоиспользования его интеллектуального и творческого потенциала. Т.О–М.– средствоподдержания профессиональной деятельности человека: « Машина – для человека, а– не человек для машины!!! » .
NB ║  Научная ипрактическая задача организации систем «Человек–Машина–(Среда)» состоит врациональном распределении и согласовании функций между Человеком и Машиной присохранении ответственности за Человека !
Эту задачу решает Инженернаяпсихология. При этом Человек–Оператор рассматривается в первую очередь некак звено системы, а именно как живого человека, обладающего такимисвойствами, как :
восприятие ;
внимание    ;
скорость реакции ;
память, мышление,потребность в общении ;
емкость и долговременность ;
образность и гибкостьоперативного мышления и т.д.
В инженерной психологиирассматривают :
сенсорный вход ( органычувств, или рецепторы человека ) и моторный выход (двигательный илиэффекторный аппарат человека) Человека–Оператора ;
процессы переработкиинформации и задачи управления машинами     ( объектом ) ;
нормальные и критическиеусловия жизнедеятельности Человека–Оператора  ( физиологический илиматериальный ) .
é Человек  Þ    индуктивное мышление
   Машина Þ    дедуктивные действия    û
По этим  аспектам мырассмотрим  лишь некоторые рекомендации, которые могут оказаться полезными приконструировании пультов управления, приборных панелей, конструкторско–инженерныхустройств и т.п.
При художественномконструировании применяются схемы взаимосвязей :
простая  :  Человек–Объект
/>/> 
«Треугольник взаимосвязей»: Человек–Система управления–Объект     ( среда ) ;
/>
Ч–О : Оператор  станка  ЧПУ ;
СУ   : Блок ЭЧПУ ;
О      : Станок  .
1 –  получение Ч–О  от СУразнообразной выходной информации в виде сигналов от приборов ( отсчётные,световые, звуковые ) .
2 –  формирование человекомсигналов управления в виде действий по настройке, регулирования, управлениястанком .
3 –  непосредственноевоздействие объекта ( среды ) на  Ч–О: расположение элементов блока управления должно соответствовать психофизиологическим возможностям .
4 –  воздействие человека наобъект (среду): работа со станком требует не только определённых знаний инавыков, но  и «совместимости» параметров объекта с человеком ( с учётом«помех» ) .
5 –  воздействие СУ на объект( среду ): система ЧПУ станка может иметь определённые геометрические размеры( что не всегда позволяет разместить её в станке ) .
6 –  воздействие О(С) на СУ:СЧПУ должна нормально работать в условиях вибрации, загрязнённой атмосферыцеха, и других нежелательных воздействий .
Системный подход.
Чтобы упростить сложныепроцессы анализа работы Человека–Оператора в системах взаимосвязей  применяютчастотные модели поведения Человека–Оператора.
Чаще всего Человек–Операторвыступает в роли «машины» по приёму и выработке информации .
/>
W –   воздействие внешней среды .Y = F ( X,W ) .
Основные рецепторы  ( органы чувств ) :
Р 1 – зрение ;
Р 2 – слух     ;
Р 3 – осязание ;
Рпр. –(тактильные): обоняние, вкус, равновесие (вестибулярный аппарат ) .
Основные эффекторы (формируют сигналы управления ):
Э 1 – пальцы рук (кисть)(точные, но менее сильные ) ;
Э 2 – ноги ( менее точные, ноболее сильные ) ;
Эпр. – звуковыекоманды ( речь ), биоэлектрические потенциалы,  параметры физиологическойактивности ( t°, потоотделение, частота пульса и др. )
В соответствии с органамичувств на деятельность человека оказывают влияние (W) :
освещённость и цвет среды ;
шум, атмосферное давление ;
характер поверхностей, скоторой имеется контакт ;
наличие запахов и токсичныхвеществ ;
рабочая поза, t°C и влажность ( термолабильность ) .
Для оптимизации связиЧеловека–Оператора с Оборудованием
необходимо знать :
какое количествоинформации Человек– Оператор может принять, передать или переработать вединицу времени: «Пропускная» способность и предельные скорости различныхреакций ;
какова точность восприятияи выдачи различных сигналов: время «задержки» (обработки) сигналов ;
какова надёжность работыЧеловека–Оператора: способность противостоять W .
При этом вопросынеобходимо решать путём «подгонки» параметров объекта конструирования подспособности и возможности человека, а не наоборот .
Т.к. приём и переработкаинформации – процессы познавательные (ощущение – восприятие – представление ® мышление ), которые сформировались в течение тысячелетий эволюциичеловека .
«Прибором» человека, спомощью которого он воспринимает или формирует сигналы, являются анализаторы:Рецептор + Нервные пути – центр в коре больших полушарий .
Рецепторный аппарат тесносвязан с эффекторным (двигательным ) аппаратом .
Если рассмотреть Схемупрохождения сигнала по контуру управления: Человек–Оператор « Объект, можно выделить 9 характерных стадий ( звеньев ) :
/>
¬     восприятие показаний ( сигналов ) ;
Á преобразование показаний индикатора в форму удобнуюдля сравнения с программой работы ®    ;
¯  принятие решения об изменении программы работы ;
      °  воздействие наорганы управления объектом ;
      ±  перемещение рабочихэлементов регуляторов ;
² реакция объекта  на воздействие ;
Ç работа объекта по новой программе  ;
´ отображение нового режима работы на индикаторах .
Основная характеристикаэтого процесса – скорость обращения сигнала по контуру управления, кроме того,– погрешностями и надёжностью звеньев; скоростью обработки информации в них .
Скорость обращениясигналов по контуру управления определяется временем полного цикла регулирования:Т =  Т0 + ТМ ,
где Т0 – времязадержки сигнала оператором ( стадии 1...5 ); ТМ – время задержкисигнала объектом ( стадии 6...9 ) .
! Всегда Т0 >>ТМ  . Т0 – определяется следующими компонентами :
анализаторами идлительностью латентного периода ( время от момента появления сигнала среднегоуровня до ответа на него действием ) :
│ ? лп(за) = 0,15… 0,22 с
│/> ? лп (са) =0,12… 0,18 с
│ ? лп (та) = 0,09… 0,22 с
│  ? лп (общ) =0,31 ....0,39 с
/>
Кроме того , необходимо учесть количество индикаторов и органовуправления.
? з? 10 секунд.
А также темп работыоператора ( бит  с )  :
оптимально 0,5.....5 бит с  ( 5 – «перегружен»). 
Таким образом скоростьобработки сигнала оператором зависит от  :
характера информации (знакомая 30...45 бс; незнакомая ) ;
конструкции индикатора (шкала, светофор, звук ) ;
характера считыванияинформации  (команда, осведомление, ситуация ) ;
различимость сигнала (сигнал должен превышать фон в 3....5 раз).Основные требования к конструкции индикаторов .
Индикаторы обеспечиваютЧеловеку–оператору приём сигналов управления .
Основной аппарат приёма –органы чувств, являющиеся частью анализаторов.
При работе с объектамиуправления Человеке–оператор обычно использует только три вида анализаторов:зрительный (визуальный ), слуховой  (аудиальный) и осязательный  (тактильный ).
Особенности этиханализаторов человека (физиологические ) представляют определённые требования кконструкции индикаторов .
Зрительный анализатор,основной элемент которого – глаз, очень сложная система: 7 млн.   колбочек и130 млн. палочек .
Палочки обеспечиваютвысокую разрешающую способность при ДО и цветовое зрение.
Колбочки– сумеречноезрение и чёрно–белое зрение .
Различают бино– имонокулярное зрение ( поле зрения ). Самая узкая область различения цвета – зелёная, самая широкая – жёлтая (даже дальтоники) .
Некоторые характеристикиглаза нелинейные, если шкала используется на расстоянии до 500 мм от глаз, топропорционально увеличения шкала на расстоянии 5 м даст в 10 раз большуюпогрешность .
Среднее время наведениядвух глаз в одну точку – около 0,17 секунд, различение площадей двух фигур –до 2 % ; разрешающая способность по углу –  3°… 12°, по яркости– 2 % .
Эти параметрыобеспечиваются при наблюдении в течении > 0,5 с.Время адаптации глаза к изменению освещённости – от 5 до 30.....40 мин.
Визуальные индикаторымогут иметь вид :
светофоров ;
счётчиков ;
шкал и  светопланов  .
Светофоры – сигнальная лампочка, табло или светящаяся кнопка(клавиша): наличие или отсутствие сигнала .Всецвета, кроме синего ! = Различимость .
Счётчики – самые точные отчетные устройства. Но их недостаток– они не могут показывать направления и скорость изменения параметра. Темпподачи сигналов, лишняя информация: нули слева .
Шкалы – по форме, подвижности. Основные требования –различимость  делений и знаков.
Светопланы – электронно–лучевые трубки, люми– и газоразрядныеиндикаторы, жидко–кристальные индикаторы (ЖКИ) и светоизлучающие диоды (СИД),выполняемые часто в виде комбинированных дисплеев .
Для облегчения работырекомендуется использовать мнемосхемы .
Например, проекция налобовое стекло в летательных аппаратов .
Слуховой анализатор , основной элемент которого – ухо, воспринимаетзвуковые колебания простые (чистые тона ) и сложные (речь, музыка ) в широкомдиапазоне частот и уровней сигнала ( 20.....2000 Гц , 0,002 Нм2… 100 Нм2 ) .
Слух обеспечиваетстереоэффект  (~ 0… 120 Дб), биноуральный слух имеет незначительнуюразрешающую способность по углам, но обеспечивает приём сигналов из любойточки сферы, в центре которой Человек–оператор .
Основные рекомендации поакустическим индикаторам :
tзвучания сигнала? 0,3.....0,5 с. ;
если используетсянесколько АС угол между ними должен быть 15....20°(безповорота головы) или 3.....4° (при возможностиповернуть голову на источник звука ) ;
учитывать  биноуральностьслуха и эффекты адаптации ;
наличие шума ( мешающихсигналов ) ,  модуляцию сигнала .
Тактильный(осязательный) анализатор – даётвозможность на ощупь определять характерные формы органов управления иоблегчать или ускорять процесс управления .
Тактильные индикаторы –различимые на ощупь: рукоятки, кнопки, тумблеры .
Для лучшей различимости– размеры должны различаться между собой ?20 % .
NB: когда органы управления рядом – но результатвоздействия разный: цвет и форма !
На основании сказанногорекомендуется (общие рекомендации) :
использовать зрительныеанализаторы – для решения задачи само ориентации ; снятия искажений с многошкальных приборов; сравнения быстро следующих друг за другом сигналов;наблюдения за источником информации и получения точной количественнойинформации; оценки движения. Лучшая различимость – у дискретных сигналов ;
использовать слуховыеанализаторы – для обеспечения индивидуальной одноканальной связи; передачикратких сообщений; сигнализации о завершении ряда следующих друг за другомопераций; для дублирующих сигналов. Для различимости– один уровень, норазная частота ;
использовать тактильныеанализаторы– для тех случаев, когда зрение или слух заняты; когда требуютсяподтверждающие сигналы или когда формируются простые команды управления.
Конкретно ,смотреть  Вудсон  У., и другие  « Справочник поинженерной психологии для инженеров и художников–конструкторов .      « Москва , «Мир», 1968 год .Основные характеристикирабочей среды .
Характер физической инервно–психологической нагрузки делят на четыре категории :    ¬  лёгкая (комфортная ) рабочая среда ;
­ средняя ( относительно дискомфортная ) рабочая среда;
® тяжёлая ( экстремальная ) рабочая среда;
¯ очень тяжёлая (сверхэкстремальная ) рабочая среда .
смотри сборник стандартовбезопасности труда (ССБТ) ® «Техника безопасности и охранатруда»; «Основы безопасности жизнедеятельности» .
Формирование сигналов управления – осуществляется регуляторами с применением эффекторногоаппарата Человека–оператора .
Можно сказать, что в этом случаевозможно  два режима работы: Человек–инструмент  (источник сигнала ) иЧеловек–машина (источник энергии ) .
При выборе или конструированиирегуляторов необходимо соблюдать два основных правила :
нельзя пренебрегать двигательныминавыками человека. В противном случаезатрудняется процесс управления  ;
для достижения максимального эффектауправления, усилия, прилагаемые человеком к  регуляторам, должнысоответствовать характеру действия регулятора .
По конструкции  все регуляторы можно разделить на :
нажимные  ( кнопки, клавиши,педали ). Для кнопок: чем реже используется и чем меньше прилагаемое тем меньшедиаметр поверхности нажатия – вогнутая, для облегчения фиксации пальца .
движковые ( ручельные ) –это устройства управления простыми переключателями, которые ( как и нажимные )должны иметь два чётко фиксируемых крайних положения  ( нежелательноеисключение – трёх позиционные ) .
рычажные – головки тумблеров икачающихся рычагов: должны иметь чётко различимый угол отклонения и размеры (форму ) головки для захвата пальцами или всей рукой .
вращательные – разнообразные ручки управления с плавным или
дискретным движением рабочегоэлемента .
Рукоятки управления могут бытьтактильными индикаторами, что даёт возможность определять характерные формырукояток и облегчать или ускорять процесс управления.
Замечание .  Большое влияние на точность и темп работы Человека–оператора оказывает степень обученности, натренированности  ипрофессиональной  пригодности ; необходимость и желание выполнять поставленнуюзадачу .
Для обеспечения универсальностиобслуживания объектов операторами с различными  параметрами  долженсоблюдаться принцип максимальной стабильности характеристик объекта.
Поэтому индикаторы и органыуправления группируются на панелях Панели управления (прибора) по ихфункциональному применению .
¬ Наиболее важные и часто используемые индикаторы иорганы управления размещают в оптимальной зоне ;
­ аварийные – в легкодоступных местах вне  оптимальнойзоне ;
          ®   второстепенные, периодически используемые – вне оптимальной зоны ,руководствуясь правилами группировки и взаимосвязи между ними .
Последние правиласостоят в следующем:
1.    При групповомразмещении индикаторов для контрольного считывания :
 ¬ при наличии в группе шести и более индикаторов – ихрасполагают  в виде двух параллельных рядов   (вертикальных или горизонтальных) ;
 ­     не делать более  пяти – шести разрядов ;
               ®    приналичии 25–30 и более индикаторов комплектовать их в 2–3 зрительно различимыегруппы. Лицевые поверхности индикаторов следует располагатьперпендикулярно к линии взора оператора, находящегося в рабочей позе .
2.      При размещенииорганов управления :
¬ органы управления необходимо располагать  в зонедосягаемости (Человек–оператор  не должен менять рабочую позу, и не требуетсяперекрещивать руки (ноги ) или закрывать рукой при включении индикатор ).Важные и часто используемые – в зоне лёгкой досягаемости .
­ органы управления необходимо располагать  впоследовательности, соответствующей последовательности действий (например,включения (выключения )), и группироваться таким образом, чтобы действияоператора осуществлялись  слева–направо и  сверху– вниз .
3. При правильноразмещённых органах управления Человек–оператор, работая, не должен думать опредстоящих манипуляциях управления :
  ¬расположение функционально одинаковых органов управлениядолжно быть единообразным во всех группах ;
  ­   это расположение должно обеспечивать равномерностьнагрузки обеих рук и ног Человека–оператора ;
  ®  поверхности, на которых располагаются Индикаторыи Органы управления не должны быть монотонными, зоны расположения ихдолжны быть хорошо освещены .
В заключении,некоторые общие требования к органам управления :
1. Размеры их должнысоответствовать прилагаемым усилиям .
2. Форма и фактура поверхностидолжна обеспечивать удобный захват .
3. Цветовое оформление должнобыть согласовано с общим цветовым решением объекта. Не следует использовать«накладной» цвет, т.е. краски, применяют материалы соответствующего  цвета,химические или гальванические покрытия .
4. Форма не должна затруднятьудаление загрязнений .
5. Конструкция должнагарантировать безопасность оператора, например, от поражения электрическимтоком или травм эффекторов.
                              Лекция 16. ОсновыконструированияЭргономическая отработка конструкций –общие положения
часть процесса  художественного конструирования .
Эргономика изучаетфункциональные возможности человека в процессах труда с целью созданиясовершенных изделий и оптимальных условий труда.
ГОСТ 16456–70  устанавливает четыре группы комплексных эргономических показателей :–
 гигиенические ;
антропометрические ;
физио–  и  психофизио–логические ;
психологические .
По этим показателямоценивается качество продукции в целом и в частности, конструкции .
¬Гигиенические показатели : уровни освещённости; вентилируемости; температуры; влажности; запыленности и давления воздуха –микроклимат; механические ифизические факторы: напряжённость магнитного и электрического полей;радиация; токсичность; шум и вибрации; гравитационные перегрузки и ускоренияÔ эти показатели предмет   Охраны труда и техникибезопасности .
­Антропометрическиепоказатели определяются соответствиемконструкции объекта  размерам и форме тела человека , распределениюмассы его тела .
Эти показатели проверяютсравнением определяющих размеров тела человека при различных рабочих позах ссоответствующими размерами изделия. В ряде случаев необходимо учитыватьразмеры головы и кисти рук человека .
® Физиологические и психофизиологические показатели определяютсясоответствием конструкции объекта следующим возможностям человека :
n силовым ;
n скоростным ;              
n энергетическим ;
n зрительным ;
n слуховым ;
n осязательным ;
n обонятельным и вкусовым.
 
Для проверки этих показателейанализируют :
¬ размеры органов управления, их форму и прилагаемыеусилия ;
    ­ зоны обзора
 
 
/>
 
1. 30....40°
2. 50....60°
3. 90°
      ® рабочие зоны Человека–оператора при управленииручными и ножными регуляторами ;
¯анализируют характер движений .
/>Зона обзора: 30....40° соответствует максимальной – разрешающей способности ;
50....60° – чёткому цветному, а 90°– черно– белогозрения .
Наиболееудобное расположение индикаторов –по горизонтали 30° ниже линии взора, но не более 30° (вверх) или 40° (вниз) .
Прирассмотрении рабочих зон следует иметь в виду, что величина усилия,прилагаемого к Объекту управления, зависит :
n от направления: вверх, вниз, в сторону ;
n высоты расположения: от 300 до 1800 мм  ;
n и руки: у большинства людей правая рука сильнее левойв 1,2 раза .
     Если Человек–оператор должен часто выполнять переключение, то величины усилийдолжны быть уменьшены  в 2....3 раза .
     Во всех случаях усилия больше 150 Н – для рук и более250Н –дляног при продолжительности нажатия более 3 секунд – УТОМИТЕЛЬНЫ .
        ¯ Психологические показатели конструкции изделияопределяются соответствием закреплённых и вновь формируемых рабочих навыковчеловека его возможностям по восприятию и переработке информации .
                               Лекции 17. Основы конструирования
Эргономический анализ и отработка конструкций .
1.0 В основе эргономической отработки конструкции лежитполная совокупность эргономических параметров, что позволяет найти оптимальноехудожественно–конструкторское  решение .
Эргономическая отработка производится на основеэргономического анализа .
Эргономический анализ применяет разнообразные методыисследования, такие как :
n социологические методы (опрос) ;
n визуальные (органометрические) методы ;
n составление циклограмм работы Человека–оператора сприменением хронометража и фотохронометража (фотосъёмка, кино– , видео–граммы ) ;
n электрофизиологические методы .
Виды исследований :
n электроэнцефолография (мозг) ;
n электроокулография (движения глазного яблока ) ;
n электромиография (мышцы) ;
n электрокардиография (сердце) ;
n динамометрия и т.д.
1.1 Основные этапы эргономической  отработки определяютсястадиями разработки :
1) на стадии Технического предложения – предварительныйэргономический анализ аналогов и прототипов разрабатываемого объекта ( нетолько лучших, но и заведомо «плохих» ), а также детальный анализ конкретныхусловий функционирования объекта и выявления наиболее важных эргономическихпоказателей ;
2) на стадии Эскизного проектирования – поисковый этапэргономического анализа, на котором рассматривают несколько вариантовконструкции объекта  ( художественно–конструкторское решение ) ;
3) на стадии Технического проекта – окончательнаяхудожественно–конструкторская компоновка объекта  с тщательной эргономическойотработкой панелей и пультов управления с индикаторами и регуляторами ;
4) на стадии Рабочего проектирования – авторский надзорза реализацией принятых художественно–конструкторских решений .
При эргономическом анализе учитывают следующиеосновные группы факторов :
1) насколько учтены антропометрические,психофизиологические, биомеханические и гигиенические данные Человека–оператора ;
2) обеспечивает ли рабочее место Человеку–операторупростую и естественную позу, достаточное рабочее пространство, возможностьсмены рабочей позы (например, сидя–стоя ), удобный обзор всех функциональноважных узлов и элементов объекта, условий для оперативного обслуживания ипрофилактики ;
3) создаёт ли цветовое решение объекта положительныеэмоции у Человека–оператора и компенсирует ли неблагоприятные воздействиятрудового процесса ;
4) является ли информация, поступающая кЧеловеку–оператору, наглядной и соответствующей сложившимся у негопредставлениям и стереотипам действий .
Частопри Эргономическом анализе применяют контрольные карты, содержащие перечень вопросовпо этим группам факторов, влияющих на трудовой процесс.
NB: Пример дMPC, смотри Варламов  Р. Г., Струнов О. Д. «Элементы Художественного конструирования и Теория Эргономики» М: 1980 год, стр.39...40 .
При эргономическом анализенеобходимо учитывать :
1) климатические условия местности ;
2) микроклимат помещения и его интерьер ;
3) требуемый ритм работы оператора, частоту выполнения иточность рабочих операций ;
4) характеристику основных ( типовых ) поисковыхмаршрутов оператора, необходимость и возможность смены рабочей позы,взаимодействие с другими операторами .
На основании этого необходимо :
1) провести анализ габаритов объекта ;
2) определить оперативные рабочие зоны и границы рабочегоместа в целом и установить их соответствие антропометрическим данным ;
3) определить объём и качество оперативной информации,представляемой на панелях объекта, и проанализировать их соответствиепсихофизиологическим возможностям Человека–оператора ;
4) определить состав органов управления ипроанализировать их с точки зрения хиротехники. Хиротехника – отрасльэргономики, которая занимается разработкой наиболее рациональной формырукояток управления ( или ручного инструмента ) ;
5) проанализировать взаимодействие сенсорных и моторныхзон: логику соответствия Органов управления и Индикаторов ;
6) проанализировать соответствие типовых оперативныхмаршрутов биомеханическим требованиям .
Результаты Эргономическогоанализа дают возможность обеспечить :
1) равномерное распределение психофизиологическихнагрузок на Человека– оператора :
2) естественность, плавность и последовательностьрабочих операций.
1.2 Оценка результатов принятого художественно–конструкторского решения .
Для объективной оценкивыполнения эксплуатационных, компоновочных, эстетических ( в т.ч. социально–экономическихи эргономических ), конструктивно–технологических требований применяютспециальные методики .
Например, такие как :
¬ Групповые или экспертные методы оценки (баллы:0...1–плохо; 1...2–удовлетворительно; 2...3–хорошо; 3...4–отлично ). Можноприменять, когда есть квалифицированная группа экспертов, но тем не менее оценка«субъективная» .
­ Метод неполных интегральных аналогов. Болееобъективен, т.к. он использует теорию инвариантов, критерии оценки икритериальные уравнения .....þ Системныйанализ .
Эргономический анализ тесносвязан с анализом эстетическим: к примеру,  создание цветового климата винтерьере и цветовое решение оборудования –должны рассматриваться нетолько с позиций красоты и гармонии, но в аспектах создания определённогоэмоционального настроя Человека–оператора и закономерностей его зрительного восприятия.
Согласно методикеРД–50–149–79 для оценки художественно–конструкторского решения применяютпоказатели :
1. Информационная выразительность характеризует способность объекта отражать в своейформе действующие в обществе эстетические представления и культурные нормы,такие как, например: оригинальность ( отличие от аналогов ); стилевоесоответствие (устойчивые признаки формы соответствующие определённому периоду ); соответствия моде ( внешний вид, соответствие временно господствующим эстетическимвкусам ); рациональность формы (соответствие назначению, конструкции,технологии изготовления и применяемым материалам ) .
2. Целостность композиции характеризует гармоническое единство частей и целого,органическую взаимосвязь элементов формы объекта и его согласованность с формойокружающих объектов .
3. Совершенство производственного исполнения истабильность товарного вида характеризуютсячистотой выполнения контуров, округлений и сочленений элементов, тщательностьнанесения покрытий и отделки поверхностей, чёткость исполнения фирменныхзнаков и указателей, комплекта Эскизно–технологической документации иинформационных ( рекламных ) материалов, устойчивость к повреждениям .
Можно сказать, что внешниеповерхности объекта, их отделка и окраска являются основными элементами ,создающими его эстетическое восприятие. При художественно–конструкторскойотработке этих элементов необходимо выполнять следующие требования :
                                   к форме
1) внешние очертания объекта должны быть простыми истрогими :
    например, единство формы и содержания для внешнихрабочих органов; предпочтительная форма – ¦, - ; острые углы скругляются, но большой радиусскругления визуально «утяжеляет» конструкцию .
 Простая форма облегчает удаление загрязнений .
2) пропорции отдельных частей обеспечивают выделением вконструкции вертикальных или горизонтальных линий. При этом учитывают:вертикальные линии делают объект визуально «выше», а горизонтальные «ниже» .
3) форма объекта в целом должна быть гармонически увязанас формой пультов управления.
4) элементы внешней поверхности объекта: петли и ручкикрышек (люков, дверей ), крышки и кожухи для подвижных частей не надовыделять на фоне наружной поверхности. Петли и ручки должны быть тщательнообработаны .
                                       к отделке иокраске
1) окраска объекта должна соответствовать его конструкции, и не совпадать с окраской помещения ( или окружающей среды ) ;
2) пёстрая окраска вносит впечатление беспорядочности и«дробности» конструкции ;
3) тёмная окраска создаёт впечатление тяжести и грязи,светлые – впечатление лёгкости: тёмные – только для окраски фундаментов инесущих конструкций ;
4) травмоопасные детали и части изделий окрашивают вяркие, предупреждающие цвета ;  для движущихся элементов оборудования (столы,салазки ), подвижных объектов следует применять «растигровку», котораяактивизирует окружающих ;
5) органы управления окрашивают в яркие, хорошоразличимые цвета ;
6) внутренние поверхности корпусных деталей окрашиваютдля облегчения сборки в светлые цвета; дверей, люков, откидных панелей – вяркие цвета, чтобы они отчётливо выделялись в открытом положении ;
7) объекты, излучающие тепло, окрашивают в серебренныйили голубой цвета  .
На восприятие формы и цвета значительно влияет освещение.
Основные требования к освещению рабочих мест,(искусственному): 
1) предпочтительны индивидуальные светильники,расположенные посередине длины рабочей зоны на высоте 1900 ...2000 мм от пола ина расстоянии 150...200 мм от переднего края рабочей зоны (работа стоя ). Придругих работах индивидуальные светильники устанавливаются оператором в желаемомположении относительно рабочей зоны ;
2)  блестящие предметы следует освещать рассеянным светом; мелкие тёмные предметы лучше видны на фоне, светлые – на тёмном ;
3) свет должен падать на поверхность предмета поднебольшим углом, это лучше выявляет фактуру ;
4) прозрачные предметы должны быть освещены  сзади ;
5) необходимо избегать резкой контрастности освещённостиобъекта рабочей операции и окружающего фона ( местное + общее освещение ) ;
6) необходимо исключать источники блёсткости, а также –ритмическое чередование тёмных и светлых поверхностей в поле зрения. Этоснимает у работающих так называемые послеобразы, человек видит какой–тояркий предмет, в то время как он уже ушёл из поля зрения. Послеобразы такжеснимаются применением дополнительных цветов.
Основы композиции.
Мы рассмотрели ранееинженерно-психологический и эргономический этапы художественного конструирования(ХК) объекта.
Мы установили, что ЭА и Оконструкций тесно связаны с эстетическим анализом.
Здесь следует отметить: эстетический этап ХК объекта может (и должен)выполняться только квалифицированным дизайнером!
Эстетическим анализ можновыполнить лишь после серьёзного изучения объекта анализа и определения всех егоутилитарных качеств и особенностей.
Эстетическим анализ требуетзнания основ теории композиции, тенденций развития объектов данного вида,особенностей восприятия цвета, наличие чувства материала и стиля,профессионального художественного вкуса и т.д.
Принципы “нравится – ненравится”, ”красиво – не красиво” – неприемлемы.
В общем смысле эстетическиманализ позволяет для конкретного объекта выявить :
-  объёмно-пространственную структуру;
-  тектонику ;
-  гармоничность формы ;
-  цветовое решение
Далее, мы вначале рассмотрим основы композиции.
Прежде отметим, – всё, чтомы будем говорить далее относится к понятию “техническая форма”, т.е.применительно к объектам утилитарного назначения: производственно-техническогои бытового.
В отличие от понятия“декоративная форма”, которая относится к объектам исключительно илипреимущественно декоративного назначения.
Итак, композиция(лат. Compositio – составление, расположение, сочинение) – структура, взаимосвязьважнейших элементов объекта, которыми определяетсяего смысл, выражаетсязамысел.
В основе композициитехнического объекта лежит выбор элементов (или их группы) соподчинённости этихэлементов.
В качестве элементов выделяютгеометрические, светотеневые или цветовые свойства формы объекта.
Композиция характеризуется –
-  категориями ,
-  свойствами и качествами ,
-  средствами.
Перечислим :
I.         Общие категории: тектоника и объёмно-пространственная структураобъекта.
II.        Свойства и качества :
A.        гармоническая целостность формы ;
B.        соподчинённость ;
C.        композиционное равновесие ;
D.        симметрия, асимметрия и ихсочетание ;
E.        динамичность и статичность формы ;
F.         единство характера формы.
III.      Средства композиции :
A.        определяющий композиционный приём;
B.        пропорции и масштаб ;
C.        контраст и нюанс ;
D.        метр и ритм ;
E.        тени и пластика.
Числосочетаний множества композиционных факторов очень велико :
например, взяв только 6основных свойств и качеств композиции, мы получим –
/>
Поэтомузнание категорий, свойств, качеств и средств композиции позволяет выбратьрациональные приёмы и методы работы над композицией объекта.
Рассмотримосновные категории композиции и их взаимосвязь.
Тектоника есть зримое отражение работы конструкции и материала вформе.
Втектонике выражается связь формы и содержания изделия.
Например, литая конструкция имеет такую форму, чтобы однозначно было видно – это литьё, а не сварная или какая-либо иная конструкция.
Поэтомуговорят о тектонике “литой формы”, о тектонике “штампованных несущихэлементов”, о тектонике “пластмассовых конструкций” и т.д.
Т.к.конкретный материал конструкции предопределяет композицию всякого изделия, тотектоника – одна из основных категорий.
Понятие“тектоника” неразрывно связывает две важнейшие характеристики объекта –
-  его конструктивную основу(материал) ;
-  и форму во всех её проявлениях (вцелом и частном).
Конструктивнаяоснова, кроме материала включает силовых элементов конструкции, характер распределенияусилий (силовые потоки), соотношение масс и т.п. Форма должна четко отражатьвсё это.
Объёмно-пространственнаяструктура.
Всякая форма обладает двумясвойствами: она материальна и пространственна.
Материальная форма – этообъём, ограничивающий часть пространства определённых размеров и конфигурации.
Объём и пространство –равноправные элементы композиции.
Объёмно-пространственнаяопределяетхарактер взаимодействия объёма с пространством.
Можно сказать, что –
-     с одной стороны – объём долженвыражать внутренние закономерности, свойственные объекту, отражать егофункционально-конструктивную основу ;
-     а с другой – в определённойзакономерности развиваться в пространстве, в идеале – таким образом, чтобы видяформу изделия в одной проекции, можно было представить, как онавыглядит в других.
Основные категории композициитесно взаимосвязаны :
/>материал« тектоника  « ОПС
Нарушение тектоники – ложноеотражение работы конструктивной основы, нарушает органическую связь элементовОПС объекта, и наоборот.
Такие нарушения возникают,когда (инженер-конструктор) рассматривает форму только от её технической основы– как бы “изнутри” или (оформитель) – только “снаружи”.
Дизайнер идёт к формеодновременно “изнутри” и “снаружи” – в итоге создаёт целостное, гармоничное изделие.
Пример: мостоднопролётный                                                     балка
/>

/>/>мост многопролётный ºнеразрезная балка/>
ферма  

/>/>/>/>
/>

 Свойства и качества композиции
Свойства и качествакомпозиции позволяют выделить следующие эстетические показатели объекта :
*          гармоническую целостность формы ;
*          соподчинённость элементов ;
*          композиционное равновесиеэлементов ;
*          симметрию и асимметрию элементов иих комбинации ;
*          динамичность и статичностьэлементов, их характер.
Тем самым мы перечислилиосновные свойства и качества композиции объекта.
Их можно, достаточно условно, разделить на главные, определяющие данную форму, и второстепенные. Однакооценка качества композиции не может быть результатом механического суммированияоценок по отдельным её свойствам, что иногда “непрофессионалы” пытаютсяделать.
Определения.
Гармоническая целостностьформы – отражает логику иорганические связи конструктивного решения с его композиционным воплощением.
Ю.С. Сомов “Композиция втехнике” :
Композиция МРС может бытьпостроена контрасте между сложной, насыщенной тенями структурой открытой части: направляющие, элементы суппорта, ходовые и тяговые винты, органыуправления различных наружных элементов: оребрений и т.п.
И лаконичными, чистымиобъёмами несущей части станины, опор станка и крупных формообразующихэлементов: коробки подач и скоростей, несущие стойки, столы и др.
Основное качество –контраст – противопоставление простого и сложного начал.
Соподчинённостьэлементов – определяетсязакономерностями композиции, которые зависят от вида (характера) объекта.
Например: втехнологическом оборудовании определяющими являются базовые элементы, несущиеосновную нагрузку. Их форма определяется материалами (прочностью и жесткостью).
Лицеваяпанель сложного пульта управления является фоном, на котором в определённой последовательностии сочетаниях расположены индикаторы и органы управления.
Их форма должна иметьопределённую информационную сущность: что наблюдать, как нажать, какпереключить.
Поэтому соподчинённостьэлементов должна базироваться на схеме связей и необходимой последовательностидействий управления.
Композиционноеравновесие элементов и формы —такое состояние композиции объекта, при котором все элементы сбалансированымежду собой. Зрительная композиционная уравновешенность.
Композиционное равновесие неесть простое равенство величин, оно зависит от:
–    распределения основных массотносительно центра конструкции (ЦК – смысловой центр предмета) ;
–    характера организации пространства, определяемого пропорциями и расположением осей, пластикой формы, цветовымии тональными отношениями.
Классические примеры :
/>
Прибор на стойке –                          Зрительноеуравновешивание
уравновешенная конструкция         цветом.

Симметрия, асимметрия иих комбинации.
Под симметрией (греч.Symmitria – соразмерность) в эстетике понимают гармоничное расположение впространстве отдельных частей целого, соразмерность и соответствие между ними.
Симметрия: зеркальная,центральная, плоскостная и осевая – простейшие виды, которые при ХК применяютредко.
Г. Вейль (математик): “симметрия… является той идеей,посредством которой человек на протяжении веков пытался постичь и создать порядок, красоту и совершенство”.
Нельзя утверждать, чтосимметричная композиция заведомо лучше асимметричной.
Гармония симметричной формывидна сразу. Уловить гармонию в асимметричной форме значительно сложнее, ноусловие целостности асимметричной формы – это её композиционнаяуравновешенность, которая может быть достигнута за счет комбинаций симметрии иасимметрии.
Динамичность и статичностьформы.
Динамичной называют формуактивно односторонне направленную, как бы вторгающуюся в пространство.
/>

Статическая форма –подчеркнутое выражение состояния покоя, незыблемости, устойчивости.
/>Здесь следует отметить, что динамичность истатичность формы оценивают по горизонтальной оси, что связано с особенностямивосприятия, например :
/>

Единство характера формы – важное свойство композиции, которое определяетединичный подход к формообразованию всех элементов данной формы.
Вот почему все объекты одногоназначения, в общем мало отличаются друг от друга.
Композиция воспринимается какцелое если она построена из относительно небольшого числа элементов.
Некоторые исследователиутверждают, что здесь применимо магическое число Миллера: МЧМ = 7 ± 2 (5...9).
Однако это относительно,т.к. меньшее число элементов композиции не всегда упрощает её оценку.
Поэтому важнее, чтобыкомпозиция укладывалась в угол зрения, не превышающий 40°.
На основании этого,плоскостные композиции с прямоугольными очертаниями мы должны рассматривать судаления, примерно равного диагонали для её целостного восприятия.
При работе над формойнеобходимо учитывать оптические иллюзии, т.е. ложное истолкованиеразмеров и конфигурации предметов при их зрительном восприятии. Дляобеспечения гармоничности формы вводятся соответствующие коррективы вкомпозицию.
Оптические иллюзииобъясняются главным образом устройством зрительного аппарата человека, егосвязями с мозгом – чисто физиологическими причинами.
Горизонталь–вертикаль Рис.0.
Иллюзия Мюллера–Лиера Рис.1.
Иллюзия Вундта Рис.2.
Иллюзия Хайринга Рис.3.
Иллюзия Цёлльнера Рис.4
Психологические факторывосприятия – колебания внимания, воображение, глазомер, наблюдательность,абстрактное мышление.
Рис 5: острые углы треугольника“ломают” окружность.
Эффект иррадиации света:белая фигура на черном фоне кажется больше, чем такая же чернаяна беломфоне.
Поэтому чередующиеся черные ибелые полосы нужно выполнять разной ширины: черные шире белых. Это касаетсяштрихов шкал.
Двойные изображения.
[ Голландский художникМауриц Корнелис Эсхер ].
Психологические особенностивосприятия.
         Глаз “охотнее” просматриваетгоризонтали нежели вертикали; отдаёт предпочтение линиям восходящим слеванаправо, чем справа налево – нисходящим.
        … точнее оценивает ширину предметов, нежели их высоту или глубину.
ƒ   Контраст может привести к ошибкам в оценкеразмеров.
 Рис 6.
Правильныйучет физиологических ипсихологических особенностей восприятия позволяет дизайнеру добиватьсяжелаемого воздействия формы и её согласования в композиции.
 
Средства композиции.
Определяющийкомпозиционный приём – принимается вначале ХКР, затем последовательно развивается различными средствами композиции, выявляя тем самым идею композиции.
Кним можно отнести варианты ХК компоновки объекта: радиусные, лекальные, илиплоские рубленные формы образующих поверхностей; нюансное или контрастноерешение формы; материалы и стыки элементов формы и т.п.
Пропорции и масштаб.
Пропорции– “классическое” средство композиции, стоящее на первом месте – средствогармонизации формы.
Ониопределяются размерными отношениями элементов формы, на них строится всякомпозиция.
IIв.д.н.э. Витрувий “пропорции есть соответствие между членами всего произведенияи его целым по отношению к части, принятой за исходную, на чем и основана всясоразмерность”.
Художники-конструкторыиспользуют в своей работе системы пропорционирования, выработанныемноговековой практикой архитектуры.
                     Каноническоесоотношение для пропорционирования – закон “золотого сечения”, использующийиррациональные отношения.
“Золотоесечение” характеризуется таким отношением неравных частей, при котором целоетак относитсяк большей части (майору), как большая часть кменьшей (минору).
Обозначив/>
Найдярешение уравнения
/>x2+ax–a2=0, получим
/>приа=1 />
/>
Используюти другие закономерности,–­ арифметическуюпропорцию.
H1–H2=H2–H3=H3–H4=a
/>
–®геометрическую />
–¯ гармоническую
/>
Масштаб(масштабность) –особый видпропорционирования объекта по отношению к человеку.
Масштаб– это мера соответствия предмета размерам человеческого тела, выявляемая впроцессе непосредственного использования предмета человеком.
Масштабность– это соизмеримость предмета с человеком, предметно-образное восприятие отдельныхпредметов в их конкретной величине и форме.
Контраст – противопоставление композиционных элементов изделияв виде формы, текстуры, цвета, светотени и т.п. друг другу.
Нюанс– постепенное, тонкое ивзаимосвязанное изменение свойств композиционных элементов.
Контрастактивизирует форму, и часто определяется функциональной компоновкой изделия.Его следует применять осторожно.
Нюансыформы воспринимаются слабее, почти не зависят от функциональной компоновки иОПС объекта.
Поэтомуони являются, в основном, сферой чисто художественного осмысления формы иматериала изделия, имеют богатейшие возможности и сложности реализации.
Метр(метрический повтор) и ритм –определённые закономерности повторения элементов композиции.
Метримеет постоянный (или зрительно кажущийся постоянным) шаг повторов.
Ритм– закономерное изменение порядка структуры элементов: например, постепенноеизменение шага повторов – ритмика.
Тени определяют собой пластичность(пластику) формы, под которой понимают её рельефность, скульптурность,мягкость переходов основных образующих линий (поверхностей).
Недостаткиформы можно в какой-то степени скрыть тенями, тогда как свет (блики)безжалостно их выявляют.
Леонардода Винчи: “Тень укрепляет форму, свет разрушает её“
Элементы цветоведения.
Цветшироко используется в художественном конструировании.
Цветхарактеризуется двумя группами параметров :
–     физическими (объективные)
–     психологическими (субъективные).
Психологические: светлота,насыщенность, цветовой тон.
         Светлота (степеньахроматичности) – эквивалент некоторого ахроматического серого поля.
Цвет поверхности, –
*     ахроматический (бесцветный) белый, оттенки серого, черный ;
*     хроматический (цветной) – воспринимается глазом человека только придостаточном уровне освещенности (ночью все кошки серы)
         Яркость– сила света, излучаемого с единицы площади поверхности (формула!!!)
Светлота изменяется медленнееяркости, поэтому контраст между двумя цветными поверхностями определяетсяразностью их светлоты, а не яркости.
         Цветовойтон – характеризуется численно длиной волны преобладающего излучения.
Цветовой тон можноохарактеризовать
*          чистотой цвета (степень монохроматичности): долей спектральногоцвета (весь цвет состоит из белого и спектрального)
*          насыщенностью – степенью контрастности между рассматриваемым цветоми белым цветом.
На восприятие цвета, кромеуровня освещенности, влияют и виды отражения световых и цветовых потоков отповерхностей.
Экстремальные случаи :
/>
Ноэто в идеале, на практике имеет место смешанное отражение.
/>
Связьмежду физическими и психологическими параметрами цвета устанавливается спомощьюцветовых моделей.
Простейшаяцветовая модель – линейная: спектр полученный Ньютоном при разложениисолнечного луча трехгранной призмой.
Впрактике ХК используется трехмерная модель цветового тела, разработаннаяМекселлом.
Вкоторой используется математическое описание цвета на основанииэкспериментально установленной закономерности (цветовое уравнение).
C = X * x + Y * y + Z * z
где     С – любой нужный нам цвет ;
            X,Y,Z– основные цвета (R,G,B) ;
            x,y,z– относительные количества основных цветов –                                         x+y+z=1.
/>Из последнего условия следует, что для геометрическойинтерпретации цветового уравнения можно использовать любую из трех плоскостейкоординат :
XY, YZ илиZX , т.к. напримерx = 1 – ( y + z ).
Общепринятойявляется система координат XY, в которой построен цветовой график.
Этотграфик имеет вид :
/>
Всеспектральные цвета расположены на плоскости ХУ по дуге, имеющейпоказанный вид.
Попрямой стягивающей эту дугу, расположены пурпурные цвета, не являющиесяспектральными.
/> –центрконтура – Б(белый цвет).
Каждаяточка внутри замкнутого контура отвечает определенной цветности,т.е. сочетание цветового фона и насыщенности.
Это позволяет обозначать все  цвета координатами  Х и  У, соответствующие данной цветности. Эта системаявляется предпочтительнее, чем использование цветов, например, — шаровый,маренго, карий, фисташковый, слоновой кости и т.п.
На цветном графике ХК видно,чем он располагает и какие из цветов образуют пары взаимно дополнительные.
  Особенностипсихологического восприятия цвета связаны в основном с,–
–  с практическим опытомчеловека
–  и ассоциативныммышлением человека
Характеристика основныхцветов:
Красный цвет – цвет огня (опасность) и крови. Он ассоциируется степлом и поэтому увеличивает напряжение мышц, кровяное давление и ритм дыхания;имеет стимулирующее влияние и вызывает эмоции.
Оранжевый цвет–одновременно и согревающий и стимулирующий; оченьяркий; при различной насыщенности может и успокаивать, и раздражать.
Желтый цвет–имеет наибольшую светимость в спектре и стимулирует зрение–цвет солнца, хорошего настроения и веселья. Некоторые тона (желт-зеленые) действуют успокаивающе.
Зеленый цвет–цвет природы, успокаивающий; способствует некоторомуотдыху ума и пробуждает в человеке терпение; действует освежающе иуспокоительно, уменьшает слишком яркое солнечное освещение.
Голубой цвет–цвет неба и воды, холодный; воспринимается каксветлый, свежий и прозрачный; обладает успокаивающим действием.
Фиолетовый цвет–особо “благородный“ (одеяния ученых и священников),вызывает печаль.
Черный цвет–в больших количествах угнетает; очень полезен внебольших количествах, особенно для контрастов.
Белый цвет–символ чистоты. Если применяется один или с цветамизелено–голубой части спектра–цвет холодный. С цветами желто–оранжевой частиспектра–даёт ощущение тепла.
Восприятие цветов зависит отхарактера (темперамента) человека.
Например, красный цветдействует возбуждающе на холериков – повышает активность. У меланхоликов – этодействие едва заметно.
Синий цвет слабо действует нахолериков, незначительно снижая их активность, но совершенно подавляетактивность меланхоликов, заставляя   “уйти в себя“.
Кроме этого, восприятиецветов определяется полом, возрастом, состоянием здоровья и даже профессиейчеловека.
Так, женщины болеевосприимчивы к яркому, пёстрому цветовому окружению, тогда какмужчины–индеферентны или это их раздражает.
Это же можно сказать омолодых и пожилых людях.
Зелёный цвет хорошо действуетна больных, для здоровых его избыток скучен.
Мяснику – красный цвет вобычной обстановке неприятен, так же, как и врачу–белый.
И т.д. и т.п.
Всё сказанное можнопредставить схематически в виде цветового круга(правда, без поправок нахарактер, возраст, пол и т.д. ). Цветовой круг симметричен по светлотеотносительно оси, проходящей через Ж и Ф цвета.
Выбор цветовых сочетанийможет выполнятся на основе,–
–контрастной гармонии сиспользованием 2х, 3х и более цветов;
–нюансной гармонии сиспользованием 2х, 3х и более цветов.
Контраст – сочетание цветов,располагающихся в ЦК друг против друга.
Нюанс – сочетание цветов,расположенных рядом в ЦК.
/>При наблюдении цветных поверхностей (цветовых пятен ), как и при наблюдении геометрических объектов имеютместо цветовые иллюзии.
Основные ,–изменение цветапри последовательном и параллельном цветовых контрастах.
/>1 Последовательный цветовой контраст: при переводе глаз с поверхностиодного цвета на поверхность другого цвета(или при наблюдении поверхности черезсветофильтр)мы видим третий цвет, отличающийся от двух первых.
Причина – в изменениичувствительности глаза при длительном(12...20с) наблюдении цветового образа принаблюдении после этого другой по цвету поверхности.
Так, например, при наблюдениизелёной фигуры и последующем переводе взгляда на белую поверхность мы увидим слабуюпурпурно–красную фигуру; при переводе на синюю–фиолетовую и т.д.
/>2  Одновременный цветовой контраст: светлота иоттенок цветной покраски зависят от характеристик фона: смотреть вкладку.
/>   Невдаваясь в подробности применения цвета в ХКР, следует отметить, что дизайнерыв настоящее время пользуются теорией согласованных цветов. Сущность её втом, чтобы дать человеку, работающему в условиях искусственной предметнойсреды, такое же видение цветов, как и в природе...
Основные рекомендации по выбору цветовых решений.
При этом принято выделять триосновные зоны,–
/>1  –рабочее место;
/>2 –рабочую зону;
/>3 –помещение(интерьер)в целом.
Условно:
/>1  –соответствует зонам точного зрения, гдечеловек может различить самые мелкие предметы: соответствует УЗ»10;
–и мгновенного зрения a=180–область наилучшего цветового зрения и достаточнойотносительной остроты зрения(на границе зоны ООЗ падает на 20% относительноЗТЗ);
/>2  –эффективного зрения b=300– зона с худшими характеристиками, но еще позволяющаячеловеку нормально работать с объектом труда;
/>3  –зона полного обзора g=1200(при неподвижной голове; g“–при неподвижной)–характеризует зону, в пре делахкоторой человек разл-
[Почему заяц косой ?]
личаетдвижение и цвет, но не детали(относительная острота зрения на границе зон  3  и­–всего (%).
Такимобразом, –
–Рабочееместо – соответствует панели управления или части пульта управления,  накоторой должны быть сосредоточены все наиболее важные органыуправления(регуляторы) и контроля(индикаторы).
 В этой зоне кроме сигнальных (предупреждающих) и вспомогательных цветов, имеющихопределённую информативную нагрузку, используются малонасыщенные цвета, вкоторые окрашиваются поверхности объекта(панели).
Зонарабочего места должна иметь наиболее насыщенные в цветовом и яркостномплане элементы объекта. Цвета :сигнальные (предупреждающие) и информативные(можно сказать – основные R–G–B).
Рабочаязона – характеризуется законченнымобъектом: технологическое обеспечение в целом(станок, пульт управления и т.п. )и частью пространства помещения, которое непосредственно примыкает к объекту.
Помещениев целом–характерно тем, что основныеего поверхности(стены, пол, потолок; технологическое обеспечение; ПТО;инженерные коммуникации)окрашиваются в opt цвета, в соответствии с рекомендациями,основанными на специфике того или иного производства, помещения.
Сигнальное значение цвета.
Особовыделены: зелёный, жёлтый и красный.
Зелёный– безопасность; жёлтый–предупреждаето возможной опасности; красный–знак опасности и запрета;включение–выключение ( Стоп ) оборудования; повсеместно – пожарный инвентарь.
Синийцвет–используются для элементов графики в производственных помещениях (цехах) ипроизводственной информации.
²Растигровка²–жёлтый цвет с чёрными или краснымиполосами–обозначение опасных подвижных объектов.
Белыйцвет, заключённый в красный прямоугольник–движущиеся ёмкости со взрывоопаснымии вредными веществами.
Оранжевый– элементы ограждения машин и механизмов, неосторожное обращение с которыми можетпривести к трамвам.
/>Символические изображения чёрного цвета на жёлтом фонеприменяются для знаков, предупреждающих объект опасности(знак–        ).
 Красныйкруг с белым полем внутри, на которой символы чёрного цвета –запрещающие знаки,предписывающие знаки.
Маркировкабаллонов со сжатыми (жидкимивеществами, например чёрный, белый(красная полоса); зелёный, голубой.
Инженерныекоммуникации,–трубы: вода (зелёный), пар (красный), воздух (синий), газыгорючие (жёлтый), кислоты (оранжевый), щёлочи (фиолетовый), жидкости горючие(коричневый), прочие вещества(серый).
Окраска– сплошная или участками.
Шиныэлектроустановок–опознавательные цвета:
1.º, фА- жёлтый; фВ-зелёный; фС-красный; 0-шина: изолированный контроль– белый; заземлённая нейтраль–чёрный.
2.~; фаза–красный; 0–жёлтый.
3. –; (+)–красный; (–)–синий; нейтраль–белый./> 
Лекция 20. «Основыконструирования»
Основы патентоведения
1.0 Введение
–Изобретательство– важный фактор ТП.– Изобретательское право (ИП).– Открытия, Изобретения,Промышленные образцы – объекты изобретательского права (Субъектыизобретательского права) – Защита объектов ИП.
«Патентоведение»:Учебник для вузов/ Е.И. Артемьев, М.М. Богуславский и др.:под.ред. В.А. Рясенцева – 3–е издание переработанное и дополненное – М:«Машиностроение», 1984. 352 с., ил.
Когдамы [рассматривали вопросы первого раздела/говорилив начале] изучения курса «ОК» о профессииинженер–конструктор, о характере работы инженера–конструктора на предприятии,то отметили, что – труд инженера–конструктора по сути его реализации являетсяумственным трудом, результаты которого во многом зависят от обычной способностик мышлению и определённых качеств творческой личности.
Такчто труд инженера–конструктора носит творческий характер. Можно сказать, чтовершина творческой инициативы – изобретение (рационализаторское предложение).
Этивиды творческой деятельности чаще всего не связанны с выполнениемнепосредственной работы инженера–конструктора. Хотя изобретения рождаются и привыполнении служебных заданий.
Изобретение является продуктом творческой деятельности, котораяосновывается на научных и инженерных исследованиях, и получение этого продуктаобязательно сопровождается последними.
Вэтом аспекте изобретения, изобретательская деятельность являются фактораминаучно–технического прогресса (НТП):
взаимосвязанноепоследовательное развитие науки и техники, проявляющееся – с одной стороны, в постоянном воздействиинаучных открытий и изобретений на уровень техники и технологии; – с другойстороны – в применении новейших средств и методов научных исследований.
Т.о.,НТП органически соединяет науку как деятельность в духовной сфере,направленную на получение нового знания и техникукак один изважнейших компонентов материальной культуры.
        НТП предъявляет высокие требования к общему и профессиональному образованию.
Этитребования концентрированно выразил Г.А. Эдисон (1847–1931): «Важнейшая задача цивилизации– научить человека мыслить».
«Изобретателейнельзя создавать, но их можнопоощрять, и каждое общество, если оно хочет продолжать развиваться, должнонайти способ поощрения изобретателей» Митчел Уилсон (1913–1972) –американский физик, писатель.
n Регулирование отношений по изобретательству(техническому творчеству вообще) осуществляется изобретательским правом –правовой системой, представляющей собой качественно своеобразную, внутреннеупорядоченную совокупность норм, т.е. установленных государством обязательныхправил поведения.
Основнойисточник изобретательского права – закон – нормативный правовой акт высшей юридическойсилы. В основном законе – Конституции РФ – закреплены важнейшие нормы ипринципы ИП.
ИПсчитается составной частью (подотраслью) Гражданского права, что отражается вдействующем законодательстве. 
Внаше время нормы изобретательского права в РФ ещё полностью не установлены – поэтому будем говорить«действующее законодательство».
ОбъектыИП.Формы их охраны.
Вчисло основных объектов входят:
–открытия;
–изобретения;
–промышленныеобразцы;
–рационализаторскоепредложение              ­         иерархия.
Т.о.объект: материальная вещь, нематериальное благо, услуга,работа и т.д. Субъекты – участники правоотношений: индивидуумы,коллективы, учреждения и организации, государство и т.д.
Открытие – установлениеранее неизвестных науке объективных закономерностей, новых явлений, свойств иэффектов, вносящих коренные изменения в существующие научные знания.
Открытиячаще всего связанны с фундаментальными исследованиями в теоретических и прикладныхнауках.
Открытиярегистрируются как важные общегосударственные достижения, и автору(ам) открытиявыдаётся диплом – именной документ, удостоверяющий признание открытия,приоритет и авторство, с чем связанно приобретение автором ряда прав ильгот, предусмотренных действующим законодательством.
Дипломсодержит формулу открытия – которая сжато, чётко и исчерпывающе выражаетсущность открытия.
Еслиоткрытие сделано в связи с выполнением служебного задания, то автору выдаётсядиплом, а организации, в которой работает автор – свидетельство, удостоверяющиеэтот факт. Автору открытия (с дипломом) принадлежат неимущественные иимущественные права, предусмотренные действующим законодательством.
Изобретение  –изобретением (мировая новизна) признаётся новое обладающее существеннымиотличиями ТР задачи в любой отрасли народного хозяйства,социально–культурного строительства или обороны страны, дающее положительныйэффект.
Еслиоткрытие выступает как приращение нового научного знания к существующему, тоИзобретение является приложением этого знания с целью его практическогоиспользования.
Изобретениеможет быть результатом научно–технического творчества отдельного лица, группылиц или организации, которым представляется исключительное авторское право.
Всоответствии с действующим законодательством к объектам Изобретения относят:
–устройства:машины, оборудование, приборы и т.п.;
–способы:методы, процессы, приёмы и т.п.;
–вещества:материалы, сплавы, химические составы и т.п.;
–применениеизвестных устройств, способов и веществ по новому назначению.
Формыправовой защиты – выдача авторского свидетельства (АС) и патента.
АС– документ, удостоверяющий предложения изобретением, приоритет, авторство,исключительное право государства на использование и распоряжение изобретением,и закрепляющий за автором права и льготы, предусмотренные действующимзаконодательством.
Т.о.АС – исключает личное распоряжение изобретением.
АС– выдаётся также на служебные изобретения (при выполнении плановой работы…). АС– бессрочные (Право на получение – наследуется).
Патент– документ, удостоверяющий признание предложение изобретением, приоритет,авторство и исключительное право патентообладателя на изобретение.
Патентвыдаётся сроком на 15 лет, считая со дня подачи заявления на изобретение.Условие его сохранения – своевременная уплата патентной пошлины.
АСи патент не выдаются:
–напредложения организационного характера: организация труда,планирования, учёта и т.п.;
–наусловные обозначения, правила игры;
–напланировки сооружений, зданий и территории;
–насистемы обучения, методы расчётов и т.п.
изобретениямине признаются решения, противоречащие общественным интересам, принципам гуманизмаи морали, а также – явно бесполезные.
Промышленный образец (ПО)– это новое, пригодное к осуществлению промышленным способом художественноерешение изделия, в котором достигнуто единство технических и эстетическихкачеств.
ПОрегистрируются, и авторство лиц, которые участвовали в разработке и оформленииизделия, защищается свидетельством на ПО (бессрочным) или патентом (5 лет).
Рационализаторское предложение (РП) – ТР, являющееся новым и полезным для предприятия, организацииили учреждения, которым оно подано, и предусматривающее:
–изменениеконструкции изделий;
–изменениетехнологии производства и применяемой техники;
–илиизменение состава материала.
Основноеотличие от изобретения – локальная новизна.
Рационализаторскоепредложение  не должно повторять то, что ранее использовалось и используется;разработано или уже было предложено; предусмотрено действующейнаучно–технической документацией, либо приказами, распоряжениями администрацииили рекомендовано вышестоящей организацией (исключение, если поставлена).
Рационализаторскоепредложение  не должно также основываться на ТР, опубликованных в бюллетеняхнаучно–технической информации по распространению передового производственногоопыта в данной отрасли.
Непризнаются рационализаторскими предложениями, использование которых можетпривести к снижению надёжности и др. Показателей качества продукции. Все ИТР, втом числе инженеры–конструкторы могут подавать рационализаторское предложение.
Есть,однако, особенности квалификации предложений ИТР, научных институтов,проектных, конструкторских, технических организаций и аналогичных подразделенийпредприятий, относящихся к разрабатываемым этими работниками проектам,конструкциям и технологическим процессам. Предложения этих работников (кромеизобретений), относящиеся к выполнению должностных обязанностей, не признаютсярационализаторскими, посколькувысококачественная разработка являетсяих обязанностью.
Вто же время предложения других ИТР тех же подразделений (или других), которыене участвуют в данной разработке могут быть признаны рационализаторскими.
Авторствои другие права рационализатора подтверждаются удостоверением нарационализаторское предложение.
Права,приобретённые автором в связи с признанием его изобретения рационализаторским ивыдачей удостоверения, действуют в пределах предприятия, которое выдалоизобретение.
Всевиды технического творчества стимулируются материально в соответствии сдействующими положениями и инструкциями (подзаконными актами). Величинавознаграждения зависит от величины условного годового экономического эффектавнедрения (УГЕФ) пред­ложения.
УГЕФявляется экономической характеристикой внедрения новых разработок в конкретномпроизводстве.
Экономическаяоценка разработок основывается на применении стандартной (типовой) методикерасчёта: УГЕФрассчитывают, суммируя всесреднегодовые доходы, связанные с внедрением, и вычитая расходы.
Лекция 21. «Основы конструирования»
Квалификационные признаки основных видов технического
творчества инженера–конструктора (технолога)
/>
Остановимсяподробнее на вопросах изобретательской деятельности.
Преждевсего – вопрос выявленияизобретений.
Ввиду того, что источником изобретений являются научные институты и ПКразработки, авторы разработок ведают как созданием, так и выявлениеизобретений.
Успехсоздания ТР, способных быть предметом изобретений, непосредственно зависит – отстремления конструктора каждую задачу решать творчески, по–новому, с получениеммаксимального положительного эффекта. Каждый конструктор должен знать основныеисточники и методы выявления изобретений.
Выявлениеизобретений опирается на следующее:
¬ – знаниеизвестного состояния и уровня техники в области новой разработки (профессиональноетребование);
­ – знаниекритериев патентоспособности;
® – умениепровести сопоставительный анализ новой разработки с уже известными (на мировомуровне) и оформить заявку на предполагаемое изобретение. 
Должностнаяинструкция инженера–конструктора: Должензнать: …, Порядок иметоды проведения патентных исследований; основы изобретательства; …, основытехнической эстетики и художественного конструирования, …, передовой отечественныйи зарубежный опыт разработки аналогичных объектов …
Главные критерии изобретения
(патентоспособность)
Вернёмсяк нормативному определению изобретения – сокращенно:
«Изобретение– это новое и обладающее существенными отличиями ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕзадачи …, дающее положительный эффект»
Т.о.основные критерии:
¬ –техническое решение задачи;
­ –существенные отличия;
® – новизна(мировая или абсолютная);
¯ –положительный эффект.
Любоезаявляемое изобретение должно содержать в себе ТР – не идею, непостановку задачи, а её ТР. При этом для некоторых видов изобретений, вчастности, когда объектом И являются способы, термин «ТР» применяетсяв широком смысле: как практическое средство удовлетворения определённыхпотребностей.
 Задачасчитается решённой при следующих условиях:
–решениесодержит указания на технические средства (способы) для её решения;
–решениераскрывает основную схему;
–решениеосуществимо: возможность его многократного воспроизведения спомощью общеизвестных приёмов и средств техники.
¬Соответствие критерию новизна проверяется по отношению к существующемумировому уровню техники, поэтому она и называется мировой или абсолютной: авторизобретения – единственный (и первый), кто сделал что–то именно так!
­ Послеразработки нового технического решения необходимо выявить предмет изобретения.Для этого в патентоведении используют понятие "существенные признаки",к которым могут относится конструктивные элементы и связи, характеристикиэлементов и режимы операций.
Признакиобъектов изобретений: устройства, способы, вещества – подразделяют на тригруппы: признаки структуры, вида и отношения (Табл. 1).
Предметизобретения выявляется путём сопоставления существенных признаков новогоТР и объекта–прототипа.
Объект–прототип– наиболее близкий из аналогов кпредложенному новому ТР.
Аналоги– сходные однородные изобретения.
                                                                                                   Таблица 1    Тип Признаки объекта Структуры Вида Отношения
 
Устройство Основные и вспомогательные (агрегаты, механизмы, узлы, детали) Форма элементов, качество поверхности, материал, взаимное расположение и связи элементов Соотношение геометрических, временных и др. параметров элементов и связей Способ Операции и приёмы, материальные средства для выполнения операции Последовательность операций или действий, порядок чередования операций Температурные, временные, электрические и др. режимы выполнения операций Вещество Ингредиенты, молекулы, атомы Характеристика атомов, взаимное расположение атомов в молекулах, химическая связь между атомами Количественное соотношение ингредиентов, число атомов каждого элемента
Техническоерешение будет новым, если в результате сопоставления выявлены:
–либоновые признаки, отсутствующие в прототипе;
–либоизменённые, не совпадающие спризнаками прототипа ни по выполняемой функции, ни по используемому свойству.
Такиепризнаки образуют группу отличительных признаков, входящих в отличительнуючасть формулы изобретения, т.е. составляющих ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ.
ТРпризнаётся обладающим "существенными отличиями", если посравнению с решениями, известными науке и технике на дату приоритета заявки напредполагаемое изобретение, оно характеризуется новой совокупностьюпризнаков, обеспечивающих новые или существенно улучшенные свойства объекта и положительныйэффект при эго использовании.
NBV  Т.о., существенныеотличия обуславливаются тем, что:
–всовокупность введён неизвестный ранее признак структуры,
–выведенизвестный признак,
–илизаменён один признак другим.
Приэтом признаки изменённой совокупности вступили во взаимодействие, которым иобусловило появление нового свойства (свойств) у объекта.
НовыеТР не соответствуют критерию "существенные отличия" вследующих случаях:
–аналогиимеют сходные с ним существенные признаки и свойства, т.е., например, имеетместо агрегатирование частей устройств, операций, способов или компонентоввеществ, при которых части не образуют новых взаимосвязей и не вступают  вовзаимодействие;
–отличительныепризнаки образуют самостоятельный объект со своей функцией:например, узел в устройстве (привод, подшипник, фильтр), операцию или приём вспособе (усиление сигнала, шлифование изделия), ингредиент вещества (связующее,катализатор); такие объекты классифицируются и анализируются напатентоспособность как самостоятельные;
–изменения,внесённые в объект, либо обуславливают свойства, которые связаны с выполненнымиизменениями известной закономерностью, либо не приводят к изменению свойств.
® Положительныйэффект – технический, экономический, социальный, экологический и т.п.определяется в сравнении с реализованным (базовым) объектом или прототипом,выявленным в патентной научно–технической информации.
Дляэтого вначале определяют технический внутриобъектный эффект, а затем –связанные с ним преимущества недостатки при использовании объекта. Определениеположительного эффекта облегчается, если сравнение производят по структуре,функциям и свойствам.
NB║  Критериипатентоспособности ТР необходимо обязательно знать,   чтобы:
–c однойстороны, не потерять приоритет на патентоспособные ТР;
–ас другой, не оформлять легко отклоняемые заявки на предполагаемые изобретения.
Патентно–[лицензионный]поиск
 Оценив[предполагаемое изобретение/новое ТР] покритериям охраноспособности, можно, казалось бы, приступать к составлениюзаявки на предполагаемое изобретение.
Ноуж очень будет обидно, если подав оформленную по всем правилам заявку(правила мы рассмотрим далее), узнать, что абсолютно такое же решениенайдено ещё в XIX веке или опубликовано в прошлом году в журнале«Юный техник».
Поэтому составление Заявкисвязанно с исследованием нового ТР на МИРОВУЮ НОВИЗНУ ® Патентный поиск. Для этого необходимо найти материалы, раскрывающиесущность ДАННОГО или тождественного решения.
Перечислим ИСТОЧНИКИ, порочащиеновизну изобретений:
À–АС и патенты, выданные в нашей стране;
Á–иностранные патенты, АС и опубликованные заявки;
–Российские и иностранные издания: всепечатные публикации, независимо от того, где, на каком языке и каким тиражомопубликован источник;
Öдепонированные рукописи;
Ä–публичные сообщения, доступные для ознакомленияширокому кругу лиц;
Å–проектная документация, чертежи, схемы, переданные вобщедоступную библиотеку;
Æ–сведения об открытом использовании изобретений;
Ç–экспонаты, представленные на выставках;
È–работы, принятые для участия в конкурсе;
É–публичные устные доклады, лекции, выступления, еслиони зафиксированы аудио–записью или застенографированы;
ÀÀ–информационные, визуально воспринимаемые данные(модели, макеты, плакаты), доступные широкому кругу лиц;
ÀÁ–сообщения по радио, телевидению, в кино, если онизафиксированы в установленном порядке аудио–, видео–записью, на фото– иликино–плёнке.
Новизну не порочит:
–опубликование или другоераскрытие сущности ТР после подачи Заявки в установленном порядке;
–если ТР стало известно доподачи Заявки определённому, узкому кругу лиц, которые связанны с созданием иразработкой ТР: руководителям разработки, технической комиссии,коллегам автора.
Основные источники о том, чтобыло изобретено до Автора по интересующему направлению – это Патентнаяинформация: совокупностьсведений о результатах научно–технической деятельности, содержащихся вописаниях, прилагаемых к Заявкам на изобретения или к охранным документам (АС ипатентам).
Основная часть ПатентнойИнформации®Патентная Документация: официальные публикации патентных ведомств:
–описание изобретения;
–описание открытия;
–официальные Патентныебюллетени, предварительные описания к заявкам на изобретения и открытия.
Описание изобретения – этопервый материал, доступный для широкого круга читателей. В нём в сжатой формеприводятся сведения о предмете и существенных признаках изобретения.
Предмет изобретения заключёнв Формуле изобретения.
Формула изобретения – это краткое словесное изложение признаковизобретения. И главное – в патентной документации строго соблюдается единообразиеизложения всех материалов: стандартные,языковые конструкции и международнаянаучная терминология.
Патентная документация –наиболее полное и систематизированное собрание сведений о научно–техническихрешениях, созданных человечеством за последние 150–200 лет. Например,во ВПТБ их хранится более 20 миллионов. Чтобы бегло ознакомится с ними, кромезапаса времени (лет на 500), нужно быть ещё и полиглотом – владеть 26языками.  
И без Справочно–ПоисковогоАппарата к Патентным Фондам подходитьбессмысленно! 
В настоящее время в РФ,Франции, GB, USA, Jp и ряде других стран принята Международнаяклассификация изобретений (МКИ):
Основные области техническойдеятельности делятся на 8 разделов:
А – Удовлетворение жизненных потребностей человека(Ж.П.Ч.);
В – Различные технологические процессы;
С – Химия и металлургия;
D– Текстильи бумага;
Е – Строительство;
F– Прикладнаямеханика, освещение и отопление;
G– Техническаяфизика;
Н – Электричество.
Каждый раздел может содержатьпо 99 классов, разделяющихся на подклассы, обозначаемые прописными согласнымибуквами латинского алфавита.
Подклассы делятся на группы,обозначаемые, как правило, нечётными цифрами, что позволяет расширитьчисло рубрик.
Группы делятся на подгруппы,обозначаемые чётными цифрами.
/>
Изобретение:«Лыжная палка» Патент СССР № 583716.
Кроме классификатора МКИ,используется национальные системы классификаций: GBr, BRD, Jp и др.
Патентный поиск выполняется всоответствии с ГОСТ 15.011–82.
Источники патентного поиска –патентная документация, хранящаяся в патентном фонде, и являющаяся основнойчастью С[правочно]–И[нформационных] Ф[ондов]информационных служб:
ВПТБ;
Отраслевые и территориальныенаучно–технические библиотеки;
Патентные фонды организаций иучреждений, предприятий.
Патентный поиск сначалаведётся в фонде Отечественных изобретений (по основным и смежным рубрикам СКИ),а затем – в фонде минимальной патентной документации.
При исследованииузкоспециального вопроса подбираются патенты стран, которые являются ведущими вэтой области. Эта работа достаточно сложна и трудоёмка, поэтому надёжнее, –поручать её специалистам: патентным работникам.
   Лекция 22. Основы конструирования
Составление заявки на предполагаемое изобретение
Если при исследовании новогоТР на мировую новизну установлено, что оно может быть патентоспособным,то составляется Заявка на Предполагаемое Изобретение.
Составление Заявкивыполняется в строгом соответствии с требованиями подзаконного акта:«Указания по составлению заявки на изобретение» (ЭЗ–1–74) ВНИИПИ. Этот документ регламентирует все аспектысоставления заявки: от порядка заполнения стандартных бланков дообозначений в чертежах. Пересказывать содержание «Указаний…»не имеет смысла – при необходимости Изобретатель изучит его самостоятельно.Поэтому остановимся на наиболее важных моментах составления заявки.
ÀЦель заявки:
1) ясно изложить суть нового ТР;
2) показать, что данное ТР соответствует критериямизобретения:
    –обладает мировой новизной;
    –имеет существенные отличия от прототипа и аналогов(а);
    –обладает полезностью.
Á Набор документов, составляющих заявку, включает;
   –заявление на выдачу АС (патента);
   –описание изобретения и формулу изобретения;
   –чертежи;
   –и дополнительные документы различного характера.
Здесь следует отметить, как и при проведении патентного поиска, присоставлении заявки Изобретателю помогут патентные службы…Но без собственногочёткого представления о смысле перечисленных документов, творческого подхода ких составлению – эта помощь ничего не даст…
 При составлении заявки стиль описания изобретенияотличается от принятого в научных статьях, книгах и других источниках. Этотстиль состоит в строгом единообразии изложения всех материалов, применениистандартных языковых конструкций и международной научной терминологии.
Описание изобретения (на примере устройства)
Первый раздел – Название изобретения.
Пример:«Механизмподачи сварочной проволоки»
Nb:  Отличительные признаки ни в коем случае невыносятся в название. Название должно дословно совпадать с начальнымисловами формулы изобретения.
Цельназвания – отнести изобретение к определённой группе объектов. Далееуказывается классификационный индекс МКИ, к которому изобретение (по мнениюзаявителя) следует отнести
                  МКИ   F…
  Второй раздел – «Область техники, к которой относитсяизобретение, и преимущественная область его использования» – показатьспециалистам, где наиболее целесообразно использовать техническое решение,исходя из его особенностей и возможностей.
Далееследуют разделы – характеристика аналогов, прототипа, критика прототипа(изложение его недостатков), цель изобретения, которые должны отразить – изкакого уровня техники исходил автор при решении поставленной задачи.
Повторю:аналогами изобретения принято считать наиболее близкие по сути ТР из известныхна момент составления заявки.
Аналоги выявляются при патентном поиске, и из техническойлитературы. Прототипом выбирают наиболее близкое по технической сущностии положительному эффекту ТР из числа аналогов. Правильность выбора аналога ипрототипа имеет важное значение при экспертизе во ВНИИГПЭ: чемболее похож прототип на изобретение, а изобретение–отличается от него существеннымипризнаками, тем легче эксперту увидеть, что именно нового предложено…
Вразделе «Критика прототипа» – необходимо, критикуя «нужные»нам недостатки, подойти к цели изобретения, раскрыв её через устранение этихнедостатков. Формулируя цель изобретения, важно показать, что реализацияизобретения ведёт к удовлетворению конкретной общественной потребности. Приэтом недопустимы (!) как заявления рекламного характера, например,…"…с целью увеличения конкурентоспособности…", "…с цельюповышения точности…"
Следующийраздел несколько формального свойства: «Сущность изобретения иего отличия от прототипа».
Опытныеизобретатели списывают этот раздел с формулы изобретения (последнего разделаописания изобретения), исключив цель, начиная со слов:«отличающаяся тем, что с целью…» – и сохранив в чистом виде ограничительнуюи отличительную части формулы изобретения.
Следующийраздел, который практическиобязателен, если объектом изобретения являются устройства:«Перечень фигур графических изображений». Фигуры нумеруются арабскимицифрами; краткое пояснение надо дать к каждой из них. Если фигура одна –обходятся без нумерации.
Чащевсего даётся, как минимум, две проекции объекта, поэтому пишут:«На чертеже изображены две проекции предложенного устройства: видсбоку (фиг. 1) и вид сверху (фиг. 2)…»
Начертеже должны быть изображены все основные детали и узлы устройства, показатьих взаимосвязи, исключив неоднозначные толкования технической сущностиизобретения. Узлы и детали обозначаются цифрами, на которые ссылаются затем втексте описания.
Главное– текст описания и чертежи должны быть строго согласованны.
«Обращения»к чертежам осуществляются в следующем разделе: «Примерыконкретного выполнения».
Этотраздел содержит две части:
n в первой – конструкция устройства описывается подробнов пределах разумного объёма со ссылкой на чертежи. При этом его признакиделятся на «старые и новые», т.е. прототипа и изобретения;
n во второй – описывается работа устройства.
Вслучае, когда используется многозвенная формула изобретения, в этом разделе длязащиты нескольких модификаций конструкции (при общем прототипе), приводятся идругие возможные варианты конструкции и работы устройства.
Следующий– Важный! – раздел: «Технико–экономическая или иная эффективность.Этот раздел должен показать актуальность использования Предлагаемого решения внародном хозяйстве, реальные выгоды, ожидаемые от внедрения.
Внём приводится экономический расчёт, если это сделать проблематично – ТЭО супоминанием об экономики без её расчёта.       
Последний раздел описанияизобретения – „Формулаизобретения“.
Формула изобретенияесть краткая словесная характеристика, выражающаятехническую сущность изобретения, т.е. его предмет.
Структура и язык формулыизобретения должны чётко соответствовать строгим правилам. „Словесныйзапас“ этого языка исчерпывается признаками изобретения:структуры, вида, отношения. Среди значительного числа признаков,характеризующих объект изобретения, есть такие, без которых ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙЭФФЕКТ от изобретения НЕДОСТИЖИМ (!).
В формуле изобретения этисущественные признаки (ВСЕ!) должны быть перечислены.
Исходный материал:аналоги, прототипы и оригинальные решения.
Структура формулы изобретения
/> 
Сутьпредлагаемого решения в виде перечисления существенных отличительныхпризнаков.
Цельизобретения излагается короче и поясней.
Вотличительной части, формально, должен содержаться „объёмпритязаний“, т.е. то новое на что претендует автор: конкретное ТР.
Формулаизобретения – документ не только технический, но и юридический, показывающий, накакой объём признаков распространяется защита. Поэтому нужно оченьтщательно подбирать признаки в формулу, не вводить в неё несущественныепризнаки…
Ивообще, экспертиза уважает короткие формулы (!).
Кромеописания в заявку… входит ещё ряд документов, которые мы только перечислим скороткими комментариями.
Весьмаважны документы, дополнительно раскрывающие сущность изобретения:
актыиспытаний изобретения; заключение о полезности, подтверждающееработоспособность и положительный эффект от использования…
Справкао творческом участии соавторов, в которой чётко отражается кем из соавторов,что сделано, и приводится процент участия (для распределения вознаграждения).
Ипоследнее – это реферат, содержащий краткое изложение материалов заявки.
n При патентной защите новых ТР, кроме использованиянормативно–методических материалов: ГОСТы, инструкции, условия ит.п., целесообразно руководствоваться логикой создания изобретений, учитываясущность изменений объекта прототипа.
Так,например, понятие „Задача“ не входит в число нормативных критериевизобретения, однако достижение нового полезного эффекта означает, чтоизобретением решена новая, ранее нерешенная задача.
Принятыекритерии „новизна“ и „существенные отличия“ являютсясоставляющими более общей характеристики – существенной новизныизобретений, возникающей при разрешении технических противоречий.
Существеннаяновизна может характеризоваться количественно числом существенныхотличительных признаков, и качественно – системным уровнем измененийобъекта–прототипа, новизной использованного для решения задачи знания иизменением параметров объекта.
Врезультате изменения параметров объекта изменяются две обобщенныепротиворечивые характеристики:полезность объекта и плата за полезность.Эти изменения должны соответствовать  требуемым внешнеобъектному ивнутриобъектному положительным эффектам, если задача считается решённой.  
  
    Логика создания изобретений исущность
изменений объекта–прототипа
  />
Лекция 23. „Основы конструирования“
Тема ²Активизацияинженерного творчества²
На предыдущей лекции,рассматривая логику создания изобретений, мы установили, что существенныеизменения вносятся в технические объекты тогда, когда совмещениетехнических требований(реальных и необходимых) оказывается невозможным, апопытки улучшения одних параметров, функций или свойств объекта известнымиспособами (ТР) приводит к недопустимому ухудшению других, т.е. путём разрешения техническихпротиворечий.
Процесс проявления,обострения и разрешения противоречий определяет как ²общую² историю техники,так и историю развития её отраслей  и отдельных машин.
Каждый раз при существенномизменении объектов техники, внешние противоречия развёртываются в системувнутренних противоречий, которые нельзя устранить известным, или ²стандартным² способом.
/>
(Иерархическая структура)
Поиск новой технической идеи(ТР) решения задачи состоит в последовательном выявлении внутреннихпротиворечий  и их решении.
Если вспомните критерииизобретения: ²новизна² и ²существенные отличия², то можно сказать, что они являются составляющимиболее общей характеристики – существенной новизны изобретения, котороепоявляется при разрешении технических противоречий.
Эта характеристикаколичественно описывается,–
–числом существенныхотличительных признаков и качественно,–
–уровнем изменений объекта–прототипа, новизной использованного знания и изменением параметров объекта.
В результате измененияпараметров объекта изменяются две обобщённые противоречивые характеристики: полезностьобъекта и плата за эту полезность.
Если техническая задачарешена–создано изобретение, то изменения параметров должны соответствовать требуемымвнутренним и внешним положительным эффектам.
Т.о., поиск готовой технической идеи решения задачи — является наиболее ответственнымэтапом создания изобретений. Этот процесс можно разделить на три основныеэтапа: (смотреть структурную схему)
/>I этап- наиболее сложный иответственный, т.к. при этом мы имеем наибольшее значение неопределённости,
-сколько изменений требуетсявнести в протокол ?
-какие знания потребуются длярешения задачи ?
-какова в итоге будетполезность нового технического решения и плата за эту полезность ?
Полученные ответы на этивопросы определяют:
-затраты времени и ресурсовна создание и внедрение нового технического решения ;
-и его жизненный цикл(периодморального старения).
Также на I этапе при выборенаправления решения  проблемы необходимо выявить скрытые резервыразвития объекта. Для чего используется:
-закономерности развитиятехнических объектов(минимальное знание и опыт в своей отрасли !?);
-методы активизациитворческой деятельности.
Знание + Умение можнодостичь реализацией принципа 3-С: самопознание«самосовершенствование«самообразование.
Второе — предмет нашегосегодняшнего разговора.
Почему важно владеть методамиактивизации…?
Цитата Д. И. Менделеева
Ответ — знание и умениепользоваться — это “фонарь”
-Активизация инженерноготворчества.
Актуальность овладенияметодами технического творчества(активизации творческой деятельности) 
 При рыночнойэкономике степень развитости и благополучия любой страны в основном зависитот min exporta и max exporta — готового продукта, изделия итехнологии.
Продавать готовый продукт вдругие развитые страны можно лишь при условии, что онвыдержит конкуренцию.
А это возможно только тогда,когда продукт изготовляется по изобретению с достаточно высоким творческим уровнем.
Творческий уровень изобретения.
-Все изобретения делятся на пионерные(…самоговысокого уровня ) и остальные.
Изобретения разделяются на пятьуровней в зависимости от степени новизны:
–  1-йуровень — мельчайшие изобретения, незначительно изменяющие объект-прототип.
Задача и средства её решениялежат в пределах одной профессии, поэтому решение таких задач по силам каждомуспециалисту;
– 2-йуровень — мелкие изобретения, полученные способами, известными в данной отрасли. При этом чащевсего меняется один элемент системы — частично;
– 3-йуровень — средние изобретения, полученные способами, известными впределах науки. Полностью меняется один из элементов системы;
– 4-йуровень — крупные изобретения. Синтезируется новая техническая система. Создаются средствами, далековыходящими за пределы науки, в которой решается задача;
– 5-йуровень — самые крупные изобретения. Они образуют принципиально новую систему, при этомнередко создаётся новая отрасль техники или производства ( например самолёт,телефон, киносъёмка, лазер, шариковая ручка и т.п. — впервыеизобретённые...)
  Я думаю, всемизвестен афоризм Козьмы Пруткова: “ Специалист подобен флюсу – он односторонен“
Это часто трактуют так:специалист – человек, хорошо знающий своё дело, но отличающийся стереотипностьюмышления…
Страшное слово – “ стереотип“ / кстати потребность в “ образцах “ – порождает стереотипность мышления /
Побороть стереотипностьмышления, активизировать инженерное творчество – главная задача методиктехнического творчества.
В курсе “ Основыконструирования “ не ставится задача – научить Вас изобретать. Но, при наличиижелания, способностей, опыта работы, знание методик технического творчества(теории изобретательства) помогает инженеру с максимальной отдачей использоватьимеющиеся у него знания и опыт в поиске новых ТР, (и, может быть, статьизобретателем).   1     C давних времён известен методпроб и ошибок, который был, можно сказать, основным методом изобретателейдо конца 60-х годов нашего века.
Суть этого метода можно сформулироватькак “поиск иголки в стоге сена“. Схематично это можно изобразить так :
/>

Разумеется, количество“проб“ намного больше, чем изображено на схеме. Требуются иногда тысячи (10-китысяч ) “ а если “, чтобы нащупать удачное техническое решение.
Другая особенность, что насхеме стрелки расположены гуще в направлении, противоположном “Решению“,– это не случайно
Дело в том, что “пробы“ нетак хаотичны, как кажется на первый взгляд.
Приступая к поискам,изобретатель опирается на свой предшествующий опыт. Эта первоначальнаятенденциозность на схеме показана “В.И.” выходящим из точки “Задача” инаправленным в противоположную сторону от “Решения”.
Изобретательство– древнейшее занятие человека. Собственно, с изобретений первых орудий труда иначался этот процесс. С тех пор сделаны миллионы изобретений. Но при усложнениизадач, методы их решения почти не совершенствовались; изобретатели, какправило, шли к цели путём “проб и ошибок” ( да и, многие, – идут в нашевремя ).
/>1.1     Рассмотрев суть метода “проб и ошибок”, можносказать, что творческий процесс носит неупорядоченный – “бестолковый”,характер.
           Для упорядоченияэтого процесса пытались найти правила, которые легли в основу эвристики– науки о решении творческих задач.
Слово “эвристика” впервыебыло использовано греческим математиком Паппом ( труды “математическоесобрание” )   в III в.  н.э.
В последствии многие учёные,в т.ч. Лейбниц, Декарт и др., занимались изучением творческого мышления,формулировали эвристические правила – схемы процесса творчества, которыесводились к следующему:
—I    – акт интуиции и желания. Происхождение замысла.
—II  – акт знания и рассуждения. Выработка схемы или плана.
—III – акт умения. Конструктивная реализация идеи.
Темне менее, за 17 веков своего существования эвристика не создала эффективныхметодов решения творческих ( в т.ч. технических ) задач.
Главнаяпричина – постановка слишком общей цели: найти универсальные правилапозволяющие решать любые творческие задачи во всех отраслях человеческойдеятельности.
Тоесть “ … не совсем чётко очерченная область исследования, относимая то клогике, то к философии, то к психологии. Она часто описывалась в общих чертах, редко излагалась детально, и по-существу предана забвению в настоящеевремя “ – американский математик Д.Пойта, 1944 г.
Ксожалению; объём курса не позволяет нам совершить исторический экскурс вразвитие методов творчества.
  Далее мы рассмотрим основные методы, которые существуют и Вы можете ихиспользовать при решении технических задач.
/>2        Практические методы активизации творческойдеятельности стали появляться в начале ХХ века в связи с интенсивным развитиемпромышленного производства и техники.
Одиниз первых методов – мозговой штурм ( Brainstorming ) – это попытка американцаА. Осборна ( 1939 г.) усовершенствовать метод “проб и ошибок”.
Запрототип этого метода можно принять “ техническое совещание “.
Логикаэтого метода следующая: однородная группа участников совещания делится на двегруппы. В первую группу включены люди, склонные к выдвижению идей – “генераторы“, разных специальностей, и не связанные иерархическими служебнымиотношениями.
Вовторую группу – специалисты с критическим складом ума – “критики”, способныеотобрать и развить рациональные, конструктивные предложения.
Поискидей в решении поставленной задачи проводится под руководством ведущего – “ лидера“ – наиболее эрудированного в проблеме специалиста, пресекающего беспредметнуюкритику: “ Это слишком сложно “, “ Так уже делается “, “ Это невозможнореализовать технически “ и т.п.; и поощряющего развитие выдвигаемых идей.
Всёэто создаёт условия для разрешения содержащихся в задаче противоречий наинтуитивном уровне.
Такимобразом главная задача штурмующей группы – “единым мозгом “ преодолеватьпреграды на пути решения поставленной задачи.
Этотметод не устранил беспорядочность поисков, органически присущую методу “ проби ошибок “, а сделал поиски “ещё более беспорядочными”.
Проиллюстрируемэто схемой :
 />
Вещё большей беспорядочности и заключается прогресс: на схеме видно, чтопреодолевается направление “ В.И.“ и увеличивается “ степень ветвистости “направлений поисков. То есть прогресс достигается за счёт сокращениямалоперспективных попыток в направлении “ В.И.“.
Ноэтот прогресс обеспечивается количественным путём – задачу решают “ оравой “,что, с учётом подготовки к “ штурму “, требует несколько сотен человеко-дней.И если задача решена в течении одного рабочего дня – это эквивалентно затратамизобретателя-одиночки в течение 100 дней.
Поэтомутехнические задачи этим методом решаются редко.
Лучшиерезультаты получают при решении задач (менеджмента) организационных (реклама,управление, планирование).А также, т.н., “обратных изобретательских задач” нановое применение оригинальной технической идеи, нового вещества или эффекта.
/>2.1          Следующий метод – синектика –усовершенствованный Брейнсторминг  (предложен У. Гордоном в 1950 г.) .
Главноеего отличие: не случайная, а постоянная группа специалистов, участвующих в“штурме” которые владеют применением аналогий.
Числоаналогий постоянно, – их четыре :
–прямая аналогия (основной источник – биологические объекты)
–личная аналогия (эмпатия)
–символическая аналогия (ассоциации)
–фантастическая аналогия (идеализация).
Процесс“штурма” ведётся с целью выявления образного, в неявной формесформулированного противоречия, содержащегося в поставленной задаче.
Примерыреализации этого метода, –
– застёжка текстильная “велкро”, “репейник” или “липучка”;
– искусственные аналоги мышц для устройств автоматики и робототехники на основепневматического принципа действия и применения спиралеобразных коллагеновыхволокон, скручивающихся при химическом воздействии.
/>3 Методы “контрольных вопросов” (А. Осборн, Т.Эйлоарт и др.) основаны на упорядовачивании перебора вариантов изменениясвойств, функций или структуры объектов с помощью списка групп вопросов.
Списокможно составить самому, или использовать готовые списки. И здесь возникаетпротиворечие: список должен быть длинным, чтобы не пропустить нужную“подсказку” для решения, но он должен быть коротким, чтобы быстрее решитьзадачу.
Вопросы, например, такие, –
– какое новое применениеобъекта можно предложить ?
– можно ли приспособить,упростить, сократить объект ?
– что можно в объектеувеличить, уменьшить, заменить, преобразовать, инвертировать ?
– какие возможны новыекомбинации элементов ?
Дополнительно, длярасширения поиска , предлагается дать
—     фантастические, биологические идр. аналогии
—     применить другие материалы
—     узнать мнение дилетантов
—     не расставаться с проблемой
—     изучить историю вопроса
определить идеальное решение
/>4          Метод морфологического анализа (Ф.Ц. Викки1944 г.) – относится к табличным или матричным способам представленияинформации.
Этот метод позволяет охватитьпочти все предполагаемые или возможные задачи.
Под “морфологией” понимаетсяразличная структура и различные внешние формы объекта.
Для реализации метода объект(устройство) расчленяют по существенным признакам :
блокам (модулям, секциям,агрегатам), узлам, элементам (деталям). Когда объектом является процесс, например, технологический – его делят на этапы (операции).
Затем для каждого признакауказывают возможные варианты его исполнения (чем больше – тем лучше). Каждоерешение ТЗ должно иметь по одному варианту для каждого признака.
/>1ч        Систематизация возможных вариантов (анализ)производится в виде морфологической таблицы.
/>2ч        Выбор приемлемого решения ТЗ (синтез)производится рассмотрением всех сочетаний решений. Поэтому выбор и оценкарешений очень трудоёмки.
Пример. Давайте изобретём “вертолёт” – летательный аппараттяжелее воздуха с вертикальным взлётом и посадкой. Подъёмная сила игоризонтальная тяга создаются одним или несколькими несущими винтами,приводимыми во вращение двигателем.
Существенные признаки :
Ограничимся
этими   />А– схема несущей системы;
Б– вид энергии ;
В– средства управления ;
/>Г – посадочные устройства ;
Д– назначение и т.п.
Варианты для признаков –
–А:           1–одновинтовая (классическая схема); 2– двух-винтовая соосная; 3– продольная; 4–поперечная; 5– с перекрещивающимися винтами; 6– много-винтовая.
–Б:            1–  мускульная; 2– двигатель внутреннего сгорания (ДВС); 3– газотурбинный двигатель(ГТД); 4– ПВРД; 5– электродвигатель (ЭД); 6– гравитационный; 7– ядерный(атомный) .
–В:           1–   автомат перекоса; 2– рулевой винт; 3– рулевые поверхности; 4– механизация несущихповерхностей; 5– газоструйное управление и т.п.
Морфологическая таблицаС П Варианты признаков А А1; А2; А3; А4; А5; А6 Б Б1; Б2; Б3;…; Б7 В В1; В2; В3; В4 ... ...
Всех решений будет />.Например, решение
А2 – Б3 – В1 Þ Ка–50
Еслирассмотреть все возможные решения (168), то часть этих решений будет –
—     известна ;
—     новая ;
—     бессмысленная (нереализуемая),например А2 — Б3 — В2
Следует отметить, чтоморфологический анализ можно применять при анализе технического задания длявыявления взаимосвязей ТТ к объекту.
Резюме :                     Приведённые методыактивизации творческой деятельности –
—     имеют экстенсивный (затратный)характер – очень трудоёмки;
—     основаны на психологическойактивации, действии интуиции, использовании случайных ассоциаций, увеличениичисла учавствующих в поиске специалистов.
Эти методы распространеныза рубежом.
/>5          В нашей стране (СССР) получила применение алгоритмическаяметодика, которая затем превратилась в АРИЗ (79–85).
Автор этой методики ГенрихСаулович Альтшуллер – изобретатель, специалист ТРИЗ(Г.С. Альтов – литературный псевдоним).
В разработке АРИЗ примененадиалектическая логика, он основан на законах развития технических систем ипредставляет собой комплексную программу алгоритмического типа, включающуюпоследовательные операции для выявления и устранения технических противоречий,средства управления психологическими факторами и информационный фонд.
Направление решения проблемыможет включать прямую и обходные задачи (умный в гору не пойдёт).
Если при решении задач несталкиваются несовместимые требования, то они решаются известными инженернымиметодами без существенных изменений объекта – прототипа.
В других случаях возникаетнеобходимость преобразования технической задачи в физическую путёмразвёртывания внутриобъектных противоречий в процессе постановки задачи.
Структура   АРИЗ
/>
Пояснения к структурной схеме :
особенностью II этапа является то, что с момента определения ОНО‑Посуществляется формирование цели РЗ, которая развёртывается впоследовательность ИКР 1...4 – идеальных конечных результатов, соответствующихразличным уровням внутриобъектных противоречий.
ИКРотражает особенность идеи решения: объект (его часть или элемент)наделяются требуемым свойством и сам выполняет требуемую функцию безусложнения конструкции.
ОкончательноеТР всегда является отступлением отИКР и сопровождается изменениями объекта-прототипа.
Изменяемыйфактор (ИФ) – характеристикаобъекта, которая допускает количественные изменения, например, числоэлементов конструкции, размеры элементов, режимы работы и т.п. Техническоепротиворечие ® невозможно устранить ОН при ­¯ ИФ.
Конфтликтующаяпара (КП)– элементы объекта,взаимодействие которых обуславливает основной недостаток. Одному изэлементов КП присваивается наименование “инструмент”, а другому “изделие”.
Функциональноепротиворечие (ФП) проявляется втом, что неудовлетворительное взаимодействие элементов КП не устраняетсявариацией изменяемого фактора.
Другимисловами :к функциям одного из элементов КП предъявляются противоречивыетребования, не совмещаемые известным способом.
Оперативнаязона (ОЗ) – зона проявления ФП,которой может оказаться “инструмент”, “изделие”, часть того или другого.
ХарактеристикаОЗ включает пространство и время, впределах которых происходит неудовлетворительное взаимодействие элементов КП;а также вещественные и энергетические ресурсы, которые можно использовать длярешения задачи.
Причинатехнического и функционального противоречий – отсутствие требуемого сочетанияфизических свойств в ОЗ, которое не достигается без существенных измененийобъекта.
            Таким образом, цель решения задачи (ИКР–4): совмещениепротиворечивых требований к физическим свойствам, и задача преобразована вфизическую, что позволяет облегчить поиск её решения.
            Физические задачи решаются на основе использования известныхфизических законов и явлений, которых насчитывается десятки тысяч [ физика º фундамент инженерных решений ].
            Такова сущность АРИЗ.
/>5.1       Дальнейшим развитием АРИЗ являетсяпрограммный продукт для ПЭВМ  “Изобретающая машина”, полное имя которого: “Семействоинтеллектуальных систем поддержки решения изобретательских задач”.
Онможет применяться практически в любой области техники. Язык программирования:LPA – Prolog Professional (Gbr). ЭВМ: IBM PC/XT/AT с графической платойEGA или VGA.
.
Лекция 25. Основы конструирования
Тезисы к вопросу “ Конструкторский бизнес “.
… благородный бизнес, тотбизнес, который лежит в основании любой по-настоящему цивилизованнойэкономики.
Бизнес – делание денег изденег, но обязательно посредством полезной производительной деятельности– изготовления продукта или оказания услуги.
Формула бизнеса проста: Д –Д’ (Д’>Д) — бизнесменвкладывает в дело деньги Д и по завершении дела, или некоторого делового цикла, получает обратно Д’: деньги с приростом, т.е. с прибылью.
Формула проста, но процесссложен, ведь за чёрточкой стоящей между двумя Д, скрывается очень многое,сложнейший жизненный процесс, иногда включающий в себя работу сотен, тысяч идесятков тысяч людей.
Бизнес – это сначалаорганизация производства, экономической деятельности, самой жизни, а потомуже – собственно делание денег.
По-русски бизнес естьпредпринимательство, а бизнесмен – предприниматель. Русские эквиваленты придаютсловам дополнительный смысл: за словами “ предпринимательство ” и “предприниматель ” стоит предприятие, т.е., сложное, значительное дело.
Бизнес, таким образом,ничто иное , как организация предприятия –… бизнес  – организацияпроизводительной деятельности, производства продукта (полезной вещи) илиуслуги(невещественного продукта).
Чтобы стать предпринимателем, недостаточно владеть некоторой суммой денег или набором средств производства: или надо правильно распорядиться, чтобы они могли принести новые деньги, прибыль.Предпринимателем может быть только умеющий.
А умеющий – прежде всегознающий: знающий своё дело, умеющий его делать.
Любой предприниматель долженрассчитывать прежде всего на себя, уметь принимать самостоятельныерешения, быть творцом, а для этого – быть не только знающим, умеющим, но идумающим.
Нет и не может быть рецептовдля предпринимателя на все случаи жизни.
Предпринимательству надоучиться, и не только на первых порах, но и всегда, постоянно : постигатьпредпринимательское искусство, то самое, сделало Эдисона – Эдисоном,Форда – Фордом, Нобиля – Нобилем, Сикорского – Сикорским ...
В заключение: всякая инженерная деятельность является творческойдеятельностью.
В ней используетсясовокупность логических, информационных и других рекомендаций по практическомуприменению методов активизации творчества.
Для нетворческой деятельностихарактерно использование готовой задачи, готового решения, конструкции и еёприменения.
Работа конструктора(конструкторского коллектива)  его умение применять свои знания и творческиеспособностив значительной степени определяют технический уровень и качестворазрабатываемого объекта.
Для решения всех вопросовразработки новой техники, недостаточно знания основ конструирования, уровняразвития техники и мировых достижений в какой-то конкретной области.
Требуется нестандартный,нешаблонный подход к решению любойтехнической задачи.
Как все знания и методыработы приобретаются в процессе учёбы или практической деятельности, так инешаблонность мышления приобретается этим же путём, но при наличии стремлениявсе вопросы решать по-новому.