Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Аналогии. Аналог и прототипПод аналогией понимают сходство предметов, процессов или явлений в каких-то свойствах или иных отношениях (по используемому физическому эффекту, принципу действия, функциональному предназначению и т. д.). Аналогия как один из эвристических приемов широко используется в различных методах поиска новых технических решений: методе контрольных вопросов, синектике, эмпатии и других. При этом применяют четыре вида аналогии: прямую, личную, символическую и фантастическую. При прямой аналогии совершенствуемый объект сравнивается с более или менее аналогичным объектом из другой области техники или из живой природы и делается попытка применения готовых решений. Личная аналогия – отожествление личности, ищущей решение, с разрабатываемым объектом. Вживаясь в образ объекта, решающий задачу пытается выяснить через свои ощущения качество выполнения объектом функций, его трудности. Символическая аналогия – некоторая обобщенная, абстрактная аналогия, отражающая в парадоксальной форме (буквально в двух словах) сущность объекта. Например, для мрамора символическая аналогия может быть сформулирована как «радужное постоянство», для храпового механизма – «надежная прерывистость». При фантастической аналогии вводится какие-нибудь фантастические средства или персонажи, выполняющие то, что требуется по условиям задачи. Приему фантастической аналогии весьма большое внимание уделяется в теории решения изобретательских задач (ТРИЗ). В изобретательской деятельности для доказательства новизны и изобретательского уровня разработанных объектов сравнивают их с известными в мировой практике на данный момент времени аналогами и прототипами. Аналог – это объект, который по некоторой совокупности своих признаков соответствует другому объекту. Прототип – это такой единственный аналог из множества аналогов, который имеет наибольшее число признаков, общих с рассматриваемым объектом.
Лекция 2 Инвариантные понятия техники Техническая система – определенная совокупность упорядоченно связанных между собой элементов, предназначенных для удовлетворения определенных потребностей, для выполнения определенных полезных функций. Надсистема – более крупная система, частью которой является рассматриваемая техническая система. Подсистема – система, являющаяся частью другой системы и способная выполнять относительно независимые функции, имеющая подцели, направленные на достижение общей цели системы. Технический объект – созданное человеком или автоматом реально существующее или существовавшее устройство, предназначенное для удовлетворения определенной потребности. Технология – способ, метод или программа преобразования вещества, энергии или информационных сигналов из заданного начального состояния в заданное конечное состояние с помощью определенных технических объектов. Техническое решение – это предельно сжатое и формализованное описание технического объекта, т.е. оно выражает свойства и особенности создаваемого технического объекта, обеспечивающие его функционирование в соответствии с поставленными целями. Техническое решение изобретатель получает в результате успешного решения творческой инженерной задачи. Любой технический объект находится в определенном взаимодействии с окружающей средой. К окружающей среде технического объектаотносятся его надсистема, объекты живой и неживой природы и другие технические объекты, которые находятся в функциональном или вынужденном взаимодействии и оказывают влияние на него. Взаимодействие ТО с окружающей средой может происходить по разным каналам связи, которые целесообразно подразделить на две группы (рисунок 1). Первая группа включает потоки вещества, энергии и информационных сигналов, от окружающей среды к техническому объекту. К ним относятся: Ат – функционально обусловленные входные воздейст входные воздействия и Ав – вынужденные входные воздействия (тем воздействия (температура, влажность, пыль, деятельность насекомых и т.д.). Вторая группа потоков связи – это потоки, Рисунок 1. которые передаются от рассматриваемого Взаимодействие технического объекта в окружающую среду. технического объекта с К ним относятся: Ст – функционально окружающей средой обусловленные выходные воздействия и Св – вынужденные выходные воздействия (в виде электромагнитных полей, загрязнения воды, земли, воздуха, токи и т.д.). Здесь следует обратить внимание на то, что потоки бывают только трех видов – потоки вещества, энергии или информационных сигналов. Каждый технический объект может быть представлен описаниями, имеющими иерархическую соподчиненность. Описания каждого уровня характеризуются двумя свойствами: - каждое последующее описание является более детальным и более полно характеризует технический объект по сравнению с предыдущим; - каждое последующее описание включает в себя предыдущее. Такие свойства имеют следующие описания: потребность или функция технического объекта, техническая функция (ТФ), функциональная структура (ФС), физический принцип действия (ФПД), техническое решение (ТР), проект (ТП) (рисунок 4). Рассмотрим подробнее эти описания. Описание технического объекта начинается с описания его назначения, цели его создания. Следовательно, потребность – это краткое описаниеназначения технического объекта или цели его создания. Оно включает следующую информацию: необходимое действие (наименование действие); объект (предмет обработки), на которое направлено это действие; особые условия и ограничения. Техническая функция (ТФ) – это описание действий по реализации техническим объектом определенной физической операции с целью удовлетворения желаемой потребности. Следовательно, Рисунок 4. Уровни описания описание технической функции технического объекта содержит: потребность, которую может удовлетворить технический объект и физическую операцию (преобразование), с помощью которой реализуется потребность. Описание физической операции состоит из указания входного и выходного потоков вещества, энергии или сигналов и действия (операции Коллера) по преобразованию (превращению) входныхпотоков в выходные. Основные физические операции, составленные Коллером, представлены в таблице 2. После описания физической операции формулируется техническая функция технического объекта. Большинство технических объектов состоят из ряда элементов (агрегатов, блоков, узлов, деталей), поэтому их можно разделить на составляющие элементы. Каждый элемент как самостоятельный технический объект выполняет определенную функцию и реализует определенную физическую операцию, т. е. между элементами имеют место два вида связей и соответственно два вида структурной организации. В связи с этим различают конструктивную функциональную структуру и потоковую функциональную структуру, объединяя их в одно целое, представляют в виде описания функциональной структуры (ФС) технического объекта.
Таблица 2 – Физические операции Коллера
Конструктивная функциональная структура отображает функциональные взаимосвязи между отдельными элементами технического объекта и объектами окружающей среды. Таким образом, технический объект делят на несколько элементов, каждый из которых должен иметь хотя бы одну функцию. Результаты деления технического объекта на элементы и описание их функций оформляют в одной таблицеанализа функций. Одновременно с этим выделяют объекты окружающей среды, с которыми технический объект находится в функциональном или вынужденном взаимодействии и которые существенно влияют на конструкцию технического объекта. Элементы технического объекта в процессе реализации определенных физических операций образуют потоки преобразуемых (или превращаемых) ими веществ, энергии или информационных сигналов. Эти потоковые связи между входами и выходами отдельных элементов технического объекта отображаются в словесном или графическом оформленном описании – в потоковой функциональной структуре технического объекта. В потоковой функциональной структуре каждый элемент реализует определенную физическую операцию. Такая реализация происходит на основе одного или нескольких физико-технических эффектов. Под физико-техническими эффектами понимают различные приложения физических законов, закономерностей и следствий из них, физические эффекты и явления, которые могут быть использованы в технических устройствах. Как правило, в физико-технических эффектах имеет место определенная причинно-следственная связь между «входом» и «выходом». Физико-технический эффект должен иметь стандартное формализованное (имеющее определенную структуру) описание, удобное для технических приложений и машинной обработки. В настоящее время науке известно и в литературе описано более 3000 физико-технических эффектов. Их число непрерывно увеличивается в связи с возрастающими темпами развития мировой науки и техники. Физический принцип действия (ФПД) – это описание взаимосвязей между элементами технического объекта на уровне реализуемых ими физических процессов и явлений, обеспечивающих выполнение соответствующих функций этих элементов и технического объекта в целом. Как правило, описание физического принципа действия сопровождается принципиальной схемой технического объекта, в которой в упрощенной форме показаны основные конструктивные элементы технического элемента, указаны направления потоков и основные физические величины, характеризующие используемые физико-технические эффекты. Техническое решение (ТР) представляет собой конструктивное оформление физического принципа действия или функциональной структуры. Техническое решение конкретного технического объекта может быть описано с любой степенью детализации в виде двухуровневой иерархической структуры через характерные признаки технического объекта сначала в целом, а затем его элементов (блоков, узлов и т. д.). Описание технического решения дополняется графическими изображениями. В описании технического решения даются: - указания (перечень) основных элементов; - взаимное расположение элементов в пространстве; - способы и средства соединения и связи элементов между собой; - последовательность взаимодействия элементов во времени; - особенности конструктивного исполнения элементов (материал, геометрическая форма и т. п.); - принципиально важные соотношения параметров для технического объекта в целом или отдельных элементов. Значения параметров технического объекта и всех его элементов (узлов, блоков, агрегатов и даже деталей) обычно даются в описании, которое называется техническим проектом. Следует отметить, что здесь под проектом подразумеваются рабочие чертежи и конструкторская документация. Проект содержит всю необходимую информацию для изготовления и эксплуатации технического объекта. При разработке любого технического объекта, когда ставится цель получить изделие выше уровня лучших мировых образцов, конструктору необходимо решить иерархическую последовательность задач выбора проектно-конструкторских решений. Эта последовательность имеет полное соответствие с иерархией описания технического объекта.
Лекция 3 Элементы формирования объемов и потоков служат для хранения, транспортировки необходимых по величине и форме объемов газообразных, жидких, пастообразных или сыпучих веществ и их смесей. К таким элементам относятся различные баки, баллоны, бункеры, емкости, лотки, трубопроводы. Элементы управления – это элементы, выполняющие сбор, хранение и обработку информации с целью формирования информации об управляющем воздействии и передачи ее исполнительным органам. К ним относятся датчики измерения электрических, акустических и других сигналов, ЭВМ, реле и другие устройства. Элементы связи обеспечивают определенную степень свободы движения одних элементов относительно других. Это необходимые для реализации связей отверстия в несущих и других элементах, разъемные и неразъемные неподвижные соединения (болтовые, винтовые, шлицевые, сварные, паяные и др.), различные кинематические пары (подшипники, подпятники шарниры и т. п.), муфты и другие элементы, ограничивающие число степеней свободы движения элементов в системах. Элементы передачи служат для передачи на расстояние механической энергии, движения, статических сил и моментов с одновременным преобразованием или изменением видов и законов движения, моментов, сил и их направлений. Это гибкие валы, зубчатые, ременные, фрикционные и другие передачи, а также винтовые, реечные, кривошипно-шатунные механизмы. Элементы гашения скоростей и ускорений обеспечивают уменьшение скорости движения, амплитуды колебаний технических объектов, твердых тел, газообразных, жидких, сыпучих веществ и их смесей. Это различные амортизаторы, тормоза, гасители и т. п. Функциональный анализ технической системы включает в себя следующие процедуры: Разделение технической системы на элементы является одной из важных операций в функциональном анализе. Правильному и однозначному разделению технической системы на функциональные элементы во многом способствует классификация элементов в зависимости от выполняемых ими функций. Эта классификация включает в себя следующие группы функциональных элементов, инвариантных для большинства областей техники: Разделение технической системы на элементы и описание технических функций. После описания функций технической системы и установления объектов внешней среды, с которыми взаимодействует система, ее разделяют на небольшое число укрупненных (более или менее равноценных) конструктивных элементов, каждый из которых имеет минимальное число самостоятельных функций. Это разделение осуществляют в соответствии со сложившимся в инженерной практике структурным разделением технической системы на агрегаты, блоки, узлы, детали, неделимые элементы. При этом под неделимым элементом подразумевают деталь (или ее часть), выполняющую хотя бы одну функцию по обеспечению работы других элементов, при дальнейшем делении которой образуются элементы, не имеющие самостоятельной или выполняющие одинаковые функции. Приведенная классификация элементов технических систем позволяет во многих случаях правильно определить функцию того или иного элемента системы. В затруднительных случаях можно воспользоваться правилом исключения, суть которого заключается в следующем. По отношению к рассматриваемому элементу задается вопрос: «Если исключить этот элемент, то какие отрицательные последствия появятся в работе других элементов или самой технической системе?» Действия по предотвращению выявленных таким образом отрицательных последствий и представляют собой функцию рассматриваемого элемента. При описании функций элементов технической системы особое внимание уделяют правильному отражению содержания функций и отнесению их к определенным элементам. При этом указывают минимальное число функций рассматриваемого элемента. Чаще всего элемент выполняет только одну основную функцию. Она имеет следующие характерные признаки: Построение конструктивной функциональной структуры технической системы. Построение конструктивной функциональной структуры технической системы заключается в представлении в табличной или графической форме результатов ее разделения на элементы и описаний их функций. Особое внимание при разделении системы на функциональные элементы уделяют так называемым главным элементам. Главные элементы – это элементы технической системы, которые непосредственно взаимодействуют с объектами окружающей среды и функция которых, как правило, совпадает с функцией самой системы. Главными элементами обычно являются исходные элементы технической системы – спираль электроплитки, инструмент металлорежущего станка (резец, фреза, сверло), стержень шариковой авторучки и т. д.
|