7/24/2019 Hand uout-1

1/15

MAINSKI FAKULTET BEOGRADInovativni razvoj tehnikih sistemaProf. dr Milosav OgnjanoviIKolokvijum

1. Faze i operacije inenjerskog dizajna. Generisanje ideja za nove proizvode. Sadraj liste zahteva.

Pojam inenjerskog dizajna (konstruisanja)- Transformacija dostignutog nivoa znanja u tehniko reenje- Informacioni proces: transformacija znanja i podataka (informacija) u tehniko reenje

Faze i operacije inenjerskog dizajna.

Faza podrazumeva definisan proizvod na odredjenom nivou sloenosti: na opisnom nivou na strukturnomnivou, na nivou sklopnih crtea ili modela i td. Faze su: Definicija projektnog zadatka, Koncipiranjeidejnog reenja, Razvoj oblika i dimenzija, Analize stanja i korekcije, Konstrukcijska razrada.

Zastupljenost faza i vrste konstrukcija (proizvoda u mainstvu)

IdejaRecirklacijaEksploatacijaProizvodnjaIn. dizajn

Trite

Osnovne operacije

(Eks erimentisan e, o timiran e,

Osnovne aktivnosti

Meren e itan e crtan e izraunavan e

Faza 1 Faza 2 Faza n

Informacije

Ideja

Informacije

Informacije

Projekt

Informacije

Faze

Konstrukcije

KoncipiranjeRazvojoblika i

dimenzija

Analizestanja

i korekcije

Ponovljene

Sa vrstimprincipom

Varijantne

Nove

onstrukcijskarazrada

Prilagoene

7/24/2019 Hand uout-1

2/15

Postavljanje ciljaRazrada idejePrikupljanje podatakaSpecifikacija ogranienja

Formiranje strukture funkcijaIzbor izvrilaca funkcijaFormiranje koncepcionih varijantiIzbor optimalne varijante

Specifikacija(lista zahteva)

Koncepcija(Principsko reenje)

Izbor materijala, oblika i naina izradeIzbor dimenzijaModeliranje oblikaOptimizacija oblika, dimenzija i param.

Preliminarnisklopni crte

Analiza naponskih stanjaAnaliza pouzdanostiAnaliza geometrijeAnaliza vibracija i buke

Ispitivanje prototipovaKOREKCIJE

Definitivnisklopni crte

Izrada crtea delovaKompletiranje crtea, propisivanje

tolerancija, termike obrade i dr.Provera tanosti podataka na crteima

Konstrukcijskadokumentacija

Dopune

poprave

Faza

1:

Definicijaprojektnog

zadatka

Faza

2:

Koncipiranje

Faza

3:

Razvojoblikai

dimenzija

Faza

4:

Analizas

tanjai

korekcije

Faza

5:

Konstrukcijskarazrada

Dopunalistezahteva

Op

timiranjekonstrukcije

O

ptimiranjeprincipa

Projekat

Ideja

7/24/2019 Hand uout-1

3/15

Generisanje ideja za nove proizvode.

Definicija projektnog zadatka. Sadraj liste zahteva

Ciljevi

proizvoaa

Analiza

mogunosti

Stvaranje ideja za

nove proizvode

Selekcija ideja

Definicija

prozvoda

Lista

zahteva

Unutranjeinformacije

Potencijal

proizvoaa

Nove

tehnologije

Ostale

informacije

Proizvoa

Spoljne

informacije

Stanje na

tritu

Ekonomska

politika

Zakonska

regulativa

Trite

Korisnik LI STA ZAHTEVA (Specifikacija)Strana: 1

Ukupno: 1

Izmene

Datum:

D

wZ a h t e v i Zaduenje

D-zahtev

w-elja

D

D

D

D

w

w

D

1. Funkcija

2. Radna svojstva

3. Ergonomska svojstva

4. Tehnoloka svojstva

5. Izgled

6. Sklapanje i rasklapanje

7. Uslovi transporta

8.Pakovanje i konzerviranje

9. Ekonomska ogranienja-trokovi izrade ..

7/24/2019 Hand uout-1

4/15

2. Osnovne operacije za koncipiranje idejnog reenja. Struktura funkcija mainskog sistema

Formiranje

strukturefunkcija

Izbor

izvrilacafunkcija

Formiranja

varijantihreenja

Izbor

optimalnevarijante

R

R

R

Materijali

Energija

Informacije

Granice

sistema

Uticaj

okoline

Struktura

funkcija

Radni efekti

Ostali efekti

Struktura organa

(delova i sklopova)

E

Ne Ne

A AR E

E

RR

B B B

An SrB

Ne

n

n1

n2

n3

n4

7/24/2019 Hand uout-1

5/15

3. Izvrioci funkcija. Formiranje izvrilacafunkcija i varijantnih reenja

Izvori izvrilaca funkcija:Postojei izvrioci, Katalozi izvrilaca, Formiranje novih izvrilaca

Matematikarelacijafunkcije

Fizikoreenje

transformacije

Izvrilacfunkcije

Stepeni slobode

Ukupno

Naziv SkicaTranslacije Rotacije

1 0 0 0 Ukljetenje

2 1 0 1 Linijska voica

3 0 1 1 Cilindrini zglob

4 2 0 2

5 0 2 2

6 3 0 3

7 0 3 3 Sferni zglob

8 1 Navojni par

9 1 1 2

Izvrioci

1 2 3 4 5 6 7

Funkcije

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5

3 3.1 3.2 3.3 3.4

4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7

5 5.1 5.2 5.3

6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5

1. Pojaanje sile

PF Bez pojaanja Mehaniki Hidraul.

IF

V1 V2

1 2 1 2

7/24/2019 Hand uout-1

6/15

4. Izbor optimalne koncepcione varijante

Odlike metode: Zasniva se na principima viekriterijumske optimizacije tehnikom i ekonomskomkriterijumu; Na subjektivnom vrednovanju svojstava tehnikih reenja koja se definiu za svako reenje.

max

1

max

21 ...

mp

p

mp

pppX

m

jj

ni

max

1

max

21 ...

np

p

np

pppY

n

jj

ni

Tehnikasvo stva

Vari ante

Ideal.

Ekonomska

svo stva

Vari ante

Ideal.

1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6

Ka acitet 4 1 2 3 2 3 4 Bro delova 4 2 1 2 1 3 4Produktivno

2 3 3 3 4 4 4 Sloenost 4 2 2 3 2 3 4Preciznost 1 4 4 4 3 3 4 Slo. montae 4 2 2 3 2 3 4Pouzdanost 3 4 3 4 3 4 4 Zbir 12 6 5 8 5 9 12

Rukovan e 1 4 2 3 3 4 4Koordinata Y

1 0,50,40,660,40,75

Koordin. X 0,550,80,70,85

0,750,9 1

a)

b)

Y

X

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0

V1

V2

V3V5

V4 V6

1,00,80,60,40,2 0 1,00,80,60,40,2

W=0,1

00,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,80,9

c)

m

jj

m

jjj

i

pk

pk

X

1

max

1

n

jj

n

jjj

i

pk

pkY

1

max

1

7/24/2019 Hand uout-1

7/15

5. Korelacija funkcije, materijala, oblika i naina izrade mainskih delova

Mainski deo je definisan svojstvima koja se mogu svrstati u etiri grupe, a to su svojstvavezana za funkciju, svojstva u vezi sa oblikom, svojstva u vezi sa materijalom i svojstva u vezi

sa nainom izrade. Mainskideo je u potpunosti definisan ako su definisana sva ova svojstva.Osim toga izmedju svojstava unutar jedne grupe i izmedju grupa mora postojati potpuna

korelacija. To znai da se jedno svojstvo ne moe izabrati nezavisno od drugih. To takodje znaida je svako od svojstava odredjeno drugim svojstvima koja su ve izabrana odnosno koja su

poznata.

Prema

Polazeiod

FUNKCIJI OBLIKU MATERIJALUPOSTUPKU

IZRADE

FUNKCIJE

1

Heuristikaoblika, pravcioptereenja,kretanja i sl

2

vrstoa, masa,korozio-ne osobine,osetljivost nauticaje i sl.

3

Ogranienjafunkcijekorienimmetodom

OBLIKA

Proveritidalioblik,

materijalipostupakizrade

zadovoljavajufunkciju

4Dimenzije,kompleksnost,povrine kojee se dobiti

5Kompleksnost,simetrinost,zaobljenost,dimenzije,tanost

MATERIJALA

7Heuristikaoblika, karakte-ristike materi-jala i korie-nog oblika

6Metod izradeodgovoraprimenjenommaterijalu

POSTUPKAIZRADE

8

Karakteristikepostupkaizrade

9

Pogodnost zaoblikovanje udelove

Polazei od funkcije mainskog dela treba doneti odluku o obliku (1), odluku o materijalu (2) iodluku o nainu izrade (3). Polazei od oblika mainskog dela treba odabrati materijal (4) iodabrati nain izrade (5). Na kraju polazei od materijala treba odabrati nain izrade (6).Podruje iznad dijagonale matrice je podruje odluka 1-6. Izbor oblika mainskog dela (1)ostvaruje se heuristikim pristupom (vetinom pronalaenja) tako da se u prvom redu zadovoljifunkcija zavisno od optereenja, kretanja i dr. Ova se odluka ne moe doneti nezavisno ododluke koja se odnosi na izbor materijala (4) i na nain izrade (5). Od materijala i od dimenzija

koje se mogu oekivati zavisi oblik. Nain izrade takodje u visokom stepenu utie na oblik kojitreba odabrati. Izbor materijala mainskog dela (2) realizuje se u prvom redu na osnovu

potrebne vrstoe, specifine teine (gustine), osetljivosti na uticaje kao to su poviena i visokatemperatura, korozija, koncentracija napona, irenje naprsline i dr., sve u cilju da se u to viemstepenu zadovolji funkcija. Pri tom je oblik (odluka 4) i nain izrade (odluka 6) u neposrednojvezi sa izborom materijala. Izbor naina izrademainskog dela (3) realizuje se tako da se u

prvom redu zadovolje ekonomski uslovi i da se pri tom ne ugrozi funkcija ali u skladu sa

oblikom (5) i sa materijalom (6).

10

Tehno-loginost

Eksploatacija

Podruje

odluka

7/24/2019 Hand uout-1

8/15

6. Izbor dimenzija mainskih delova. Kriterijumi i primeri

Kriterijum funkcije

Kriterijum vrstoe

Kriterijum krutosti

Deformacije mainskih delova mogu biti ograniavajui ili osnovni parametar za ostvarivanjefunkcije. Na primer funkcija opruge ostvaruje se zahvaljujui visokim deformacijama.Odgovarajua raspodela optereenja u zavrtanjskoj vezi postie se na osnovu odgovarajuegodnosa krutosti delova veze. Ispravnost sprezanja zubaca zupanika u neposrednoj je zavisnostiod krutosti vratila. Nivo i karakteristike vibracija sistema takodje su u neposrednoj zavisnosti od

krutosti delova i sklopova. Krutost je veliina optereenja koje je potrebno da se ostvarijedinina deformacija. Potrebna krutost se dobija dovodjenjem u odgovarajui odnos oblika i

dimenzija poprenog preseka sa duinskim merama ukljuujui i elastina svojstva materijala.

l

l1Fr F

d

hc

hd

hd 3

2

24

2 dkhd

VVV dcdc

dc kk

Vd

24

dkh cc

c

z

p

c

s

doz

i

ii

i d

M

W

M

32

3

3

32

doz

i

i

M

d

cdd i

dozi

ci s

pr

dozi

prs

21 ccss

i

7/24/2019 Hand uout-1

9/15

7. Funkcija racionalnosti mase mainskih delova. Izbor radnih uslova u strukturi TS

Mainski delovi izloeni savijanju, a dimenzije se odredjuju po kriterijumu vrstoe

Naprezanje

Proraun dimenzija po kriterijumuvrstoe krutosti

Zatezanje(pritisak)

S

Flm

1

dozfE

Flm

11

2

Savijanje

3/23/23/2

3/53/23/2

1 S

W

AlFkm

2/12/12/1

2/52/12/1

2

1

dozfE

I

AlFkm

Uvijanje

3/23/23/2

3/2S

W

AlTm

p

t

2/12/12/1

2/32/1 1

dozp

tG

I

AlTm

Smicanje

S

Flm

1

Izvijanje(tap slobodnog

kraja)

2/12/12/1

min

22/1

SE

I

A

lFm

S

W

M doz

MSW

69,3

32

4

32

4

32

432322

2

323

2

3/2

d

d

d

d

W

AK

3/23/23/2

3/53/23/2

1 S

W

AlFkm

3/23/23/2

3/2

3/2

3/23/23/2

S

W

AlMl

SMKlKWAlm

7/24/2019 Hand uout-1

10/15

Izbor radnih uslova u strukturi mainskih delova

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

0 2,52,01,51,00,5 0 2,52,01,51,00,5

0,5

3,0 3,0

m

m0

F/F0

1

0

F

F

3

2

0

F

F

2

1

0

F

F

2

5

0

l

l

3

5

0

l

l

1

0

l

l

0ll

a) b)

F

l f

F

l

f F F

11 k

4

1

1 k

48

1

2 k

3

1

2 k

16

3

1 k

762

7

2 k

8

11

k 192

12 k

2

1

1 k

8

1

2 k

8

1

1 k

384

5

2 k

8

1

1 k

185

12 k

12

11 k

384

12 k

a) b) c)

d) e) f)

7/24/2019 Hand uout-1

11/15

8. Izbor oblika i materijala MD sa aspekta racionalnog iskorienja mase. Izbor graninih uslova.

A/W2/3,A/Wp2/3,A/I1/2,A/Ip1/2

7/24/2019 Hand uout-1

12/15

Izbor materijala i poveanje kritinih napona

/[]2/3,/[]2/3,/E1/2,/G1/2

0C +

dD

SRt

t

t

g

d

"DM

'DM

123

a)

b)

c)

D

SRSRa) b)

D

7/24/2019 Hand uout-1

13/15

Izbor graninih uslova za odredjivanje dimenzija: stepena sigurnosti ili pouzdanosti, krutosti

0

1,0

2,0

3,0

1,0 2,0 3,0

0m

m

0SS

0cc

10SS

32

0SS

210cc

f() f([]

[]

Gus

tina

verov

at

no

e

S

Gustina

verova

tno

e

f()f([]

[]

Gus

tina

verov

at

no

e

f() f([]

[]

PR()[]

Sdoz

Rdoz Pf f()

PR()

)( pdoz Ff

iRk

iip PfF

1

[]

7/24/2019 Hand uout-1

14/15

9. Geometrijska slinost. Primena na razvoj familijekomponenata TS. Tipizacija i unifikacija.

Standardi - nivoi standardizacije: fizike veliine, delovi, sklopov, metode

Standardni brojevi 6,1105

5 ; 25,11010

10 ; 12,11020

20 ;

06,1104040 ; 03,11080

80

Geometrijska slinost- Tipizacija

iiL LL /1 ,2

1 / LiiA AA ,3

1 / LiiV VV .

Masa m=V. ( 1

),3

1 / Liim mm .

Po Koiju faktor porasta za vreme Lt , (v=L/t) 1// LLtLv .

(a=L/t2) LtLa /1/ 2

,

(F=ma)2

/LLmF

.

(M=FL)3

LLFM

.2

1LFP

.

AF / , WM / , 1/ 22

LL , 1/

33

LL .

-za duinuLL

-za povrinu 2LA

-za zapreminu3

LV

-za masu3

Lm

-za inerc. mase5

LJ

-za vreme Lt

-za brzinu 1v

-za ubrzanje La /1

-za ugaonu brz. L /1

-za ugaono ubrz.2

/1L

-za silu2

LF

-za moment3

LM

-za rad3

LW

-za snagu2

LP

-za3

1LP

-za napon 1

Primeri familija komponenti mainskih sistema: motori, reduktori i dr.

Unifikacija: Poistoveivanje tipiziranih komponenti primer leaja u reduktoru- Poistoveivanje tipiziranih komponenti u konstrukciji kako bi se smanjio njihov asortiman.- Ekonomski razlozi -primer leaja u familiji reduktora. U oba oslonca vratila ugraditi isti leaj i na vie

vratila u familiji reduktora ugraditi iste te leaje. Tako se smanjuje broj razliitih leaja i poveavakoliina istog leaja koji se poruuje. Smanjuje cena leaja i reava problem uvanja razliitih leaja u

proizvodnji, a naroito u odravanju.-Tehnoloki razlozi. Ugradnjom istog leaja u oba oslonca omoguuje se obrada otvora u kuitu ujednom prolazu alata.

7/24/2019 Hand uout-1

15/15

10. Modularni pristup u inenjerskom dizajnu: osnovna ideja, princip, efekti, primeri.

Modularno komponovanje

Ciljevi modularizacije mainskog sistema

- Uiniti module to vie univerzalnim i primenjivim kod vie varijanti konstrukcija istog tipa.- Pojednostaviti i uoptiti njihovu strukturu tako da budu jednostavniji i ire primenjivi.- Time se uveava podruje struktura, podruje funkcija i podruje ponaanja tehnikih sistema.

Pravci delovanja pri razvoju modula:

- irenje obuhvata razliitih spoljanjih potreba (primene modula)- Suavanje unutranje sloenosti kako bi modul postao univerzalniji i jednostavniji za izradu