Техническое решение для грузового автомобиля-вездехода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

Заочный факультет

Реферат по дисциплине

«Основы инженерного творчества»

Грузовой автомобиль - вездеход

Выполнил студент гр. 1ЗбСс5 Фомичёв А.А.

Проверил доцент, к. т. н. Бакатин Ю. П.

Москва 2014



Часть 1

Освоить приемы метода морфологического анализа для поиска новых технических решений инженерной задачи

1.Сформулироватъ задачу и выделить основную функцию технического решения (ТР).

Задача: поиск технического решения для грузового автомобиля-вездехода.

Основная функция искомого ТР - транспортировка грузов и пассажиров в условиях бездорожья.

2.Определить вспомогательные функции, которые искомое ТР должно выполнять.

Определим следующие вспомогательные функции:

А) преобразование энергии топлива в механическую (двигатель);

Б) фиксация узлов автомобиля в пространстве (несущая конструкция).

В) движение (движители);

Г) обеспечение тяги (силовая установка);

Д) передача энергии от силового агрегата к движителю (трансмиссия);

Е) хранение топлива (топливные баки);

Ж) управление траекторией движения (рулевое управление).

З)высокая грузоподьёмность

Примечание: это небольшая часть всех необходимых вспомогательных функций, но их будет достаточно для освоения приемов метода морфологического анализа.

3.Составить морфологического карту поиска ТР и найти несколько возможных ТР, удовлетворяющих каждую вспомогательную функцию.



Морфологическая карта поиска ТР

Вспомогательные функции	Частичные решения
	1	2	3	4
А. преобразование энергии топлива в механическую	бензиновый двигатель	дизельный двигатель	газогенераторный двигатель
Б. фиксация узлов автомобиля в пространстве	несущая рама	несущая усиленная рама
В. движение	колесные движители	гусеничные движители	Смешанные колёсногусеничныедвижетели
Г. обеспечение тяги	переднемоторнаясиловая установка	среднемоторнаясиловая установка	заднемоторная силовая установка	Мотор-колесо
Д. передача энергии от силового агрегата к движителю	механическая трансмиссия	гидравлическая трансмиссия	электро-механическаятрансмиссия	пневматическая трансмиссия
Е. хранение топлива	1 бак на раме	2 бака на раме	бак в грузовом отсеке
Ж. управление траекторией движения	руль с гироусилителем	руль с электро- усилителем	подруливающая задняя ось
З.высокаягузоподъёмность	2 оси	3 оси	2 оси с подключаемой третьей осью

4.Сформулировать обязательные технические требования (ТТ) к качеству выполнения каждой вспомогательной функции.

Будем рассматривать следующие обязательные технические требования;

1. энергетическое обеспечение динамики движения по бездорожью (Мкр>300Нм);

2. возможность движения по дорогам общего пользования со скоростью > 60 км/час;

3. проходимость (нагрузка на грунт < 1кг/см²);

4. экономичность (расход топлива < 25л/100км);

5. преодоление водных преград до глубины 2м;

6. автономность до 1000км;

7. полный снаряженный вес до 15000кг.

8. объём кузова более 40куб.м

5.Исключить из морфологической карты решения, не удовлетворяющие обязательным ТТ, сформулированном в п,4

Обязательные технические требования	Частичные решения
	А	Б	В	Г	Д	Е	Ж	З
	1	2	3	1	2	1	2	3	1	2	3	4	1	2	3	4	1	2	3	1	2	3	1	2	3
1. Динамика движения (Мкр>300Нм)	1	1	0	-	-	1	0	0	-	-	-	0	1	1	0	0	-	-	-	-	-	-	-	-	-
2. Дороги общего пользования (> 60 км/час )	1	1	1	-	-	1	0	0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
3.Нагрузка на грунт(< 1кг/см2)	-	-	-	-	-	1	1	1	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0	1	1
4. Экономичность(< 25л/100км)	0	1	0	-	-	1	1	1	-	-	-	-	1	0	1	0	-	-	-	-	-	-	-	-	-
5. Водные преграды (до2м)	-	-	-	-	-	1	1	1	1	1	1	0	1	1	0	1	-	-	-	1	0	1	0	1	1
6.Автономность(до 1000км)	1	1	1	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0	1	1	-	-	-	-	-	-
7. Снаряженный вес (до 15000кг)	1	1	0	0	1	1	0	-	-	-	-	-	1	0	0	1	-	-	-	-	-	-	1	1	1
8.Объём кузова (>40куб.м.)	-	-	-	0	1	-	-	-	-	0	0	-	-	-	-	-	-	-	0	-	-	-	-	-	-
Допустимые варианты		X			X	X			X				X					X		X		X		X	X

Вывод: остались следующие допустимые частичные решения:

А2, Б2, В1, Г1, Д1, Е2, Ж1,Ж3,З2,З3.

Общее количество вариантов ТР на данном этапе = 1x1x1x1х1x1x2х2 = 4 технический ранжирование автомобиль вездеход

6.Составить матрицу парных сравнений и проверить оставшиеся частичные решения на совместимость.

Варианты частичных решений	А2	Б2	В1	Г1	Д1	Е2	Ж1	Ж3	З2	З3
	А2		1	1	1	1	1	1	1	1	1
	Б2				1	1	1	1	1	1	1
	В1				1	1	1	1	1	1	1
	Г1					1	1	1	1	1	1
	Д1								1	1	1
	Е2								1	1	1
	Ж1								1	1	1
	Ж3									1	1
	З2										1
	З3

Вывод: все частичные решения попарно совместимы друг с другом; количество вариантов ТР не изменилось.

7.Перечислить все наборы вариантов частичных решений, которые можно объединить друг с другом, не опасаясь их несовместимости.

Остались следующие варианты ТР (наборов частичных решений):

А2Б2В1Г1Д1Е2Ж1З2

А2Б2В1Г1Д1Е2Ж1З3

А2Б2В1Г1Д1Е2Ж1Ж3З2

А2Б2В2Г1Д1Е2Ж1Ж3З3

8.Составить возможно полный список дополнительных требований, которые необходимо учитывать при выборе варианта решения задачи, сформулированной в п.1

Будем рассматривать следующие дополнительные требования:

ТТ1 Простота устройства

ТТ2 Стоимость изготовления

ТТ3 Возможность применения в качестве тягача

ТТ4 Стоимость эксплуатации

ТТ5 Степень унификации

9.Превести ранжирование и «взвешивание» дополнительных требований методом парного сравнения,

Дополнительные технические требования	ТТ1	ТТ2	ТТ3	ТТ4	ТТ5	Сумма	Новая сумма	Ранг	Весовой коэфф.
1.Простота устройства	-	1	1	1	0	3	3,5	1	0,35
2.Стоимость изготовления	0	-	1	1	1	3	2,5	2	0,25
3. Возможность применения как тягач	0	0	-	1	0	1	0,5	5	0,05
4.Стоимость эксплуатации	0	0	0	-	1	1	1,5	4	0,15
5.Степень унификации	1	0	1	0	-	2	2	3	0,2
Сумма:		10	10		1

9. Составить матрицу решений и выбрать техническое решение, наилучшим образом удовлетворяющее дополнительным требованиям, сформулированным в п.8.



Вариант технических решений	Дополнительные техническиетребования (ТТ) с весовыми коэффициентами	Результат оценки
	ТТ1 б1= 0,35	ТТ2 б2= 0,25	ТТ3 б3= 0,05	ТТ4 б4= 0,15	ТТ5 б5 = 0,2
А2Б2В1Г1Д1Е2Ж1З2	Wij8	10	7	7	6
	бjWij2,8	2,5	0,35	1,05	1,2	7,9
А2Б2В1Г1Д1Е2Ж1З3	6	10	10	7	3
	2,1	2,5	0,5	1,05	0,6	6,75
А2Б2В1Г1Д1Е2Ж1Ж3З2	5	7	6	7	8
	1,75	1,75	0,3	1,05	1,6	6,45
А2Б2В1Г1Д1Е2Ж1Ж3З3	3	5	6	10	5
	1,05	1,25	0,3	1,5	1,0	5,5

Вывод: В результате морфологического анализа выбран следующий вариант ТР:

А2Б2В1Г1Д1Е2Ж1 - дизельный, усиленной несущей рамой, колесный, переднемоторный,с механической трансмиссией, с 2-мя топливными баками , с гидроусилителем руля, трехосный.

Часть 2

Освоить приемы метода И-ИЛИ дерева целей (решений) при решении инженерной задачи

Ниже описывается процесс построения И-ИЛИ дерева в соответствии с пунктами 1-6 задания, следуя алгоритму, приведенному в Учебном пособии (Приложение 2).

1. Установить исходное понятие ИП (исходный объект) на нулевом этаже (0-й этаж ИЛИ) «И-ИЛИ дерева».

ИП - автомобиль-вездеход.

Для чего может быть использван автомобиль-вездеход?

Определим функции:

Ф₁ - перевозка грузов в условиях бездорожья;

Ф₂ - перевозка пассажиров в условиях бездорожья;

Ф₃ - буксировка в условиях бездорожья.

В качестве главной полезной функции <ГПФ>примем Ф₁ - перевозка грузов в условиях бездорожья.

Проверка: перевозка грузов условиях бездорожья может быть реализована с помощью грузовогоавтомобиля-вездехода.

2.Найти и сформулировать обобщающее понятие - обобщающий уровень ОУ( +1-ый этаж И) для исходной задачи (исходного объекта) и составить перечень альтернативных вариантов решения (наполнить +1ый этаж И), которые могут выполнить ту же функцию. Процедура выполняется последовательным применением логических операторов обобщения и деления.

Обобщающее понятие (ОУ) (обобщающая функция) для <ИП> - «перевозка пассажиров в условиях бездорожья».

Какие альтернативные конструкции <АК_i>можно применить (использовать) для перевозки пассажиров в условиях бездорожья?

АК₁ - вертолет;

АК₂- судно на воздушной подушке (СВП);

АК₃ - аэросани;

По какому признаку различаются все <АК_i>?

Все <АК_i> различаются движителями.

Схема И-ИЛИ дерева на этом этапе.



3. Определить систему С высокого уровня, в которой выполняется (или используется) ОУ( определить +2-ой этаж ИЛИ).Процедура реализации этапа - последовательное применение логических операторов соединения и расчленения.

Где, в какой системе применяются перевозки грузов в условиях бездорожья?

С - транспортный комплекс региона;

С1 - служба сервиса подвижного состава;

С2 - медицинская служба;

С3 - служба сервиса транспортной сети;

Выберем в качестве системы С «транспортный комплекс региона».

Проверка: транспортное средство для перевозки грузов в условиях бездорожья - это еще не все, что необходимо для существования (и функционирования) транспортного комплекса региона.

Какие функциональные узлы <ФУ_i>(кроме перевозки пассажиров в условиях бездорожья) входят в состав функций транспортного комплекса региона?

ФУ₁ -благоустройство;

ФУ₂-перевозкагрузов по дорогам с твердым покрытием

ФУ₃ -перевозки строительных материалов;

ФУ₄ -перевозка отходов;

Проверка: для того чтобы транспортный комплекс региона был работоспособен, необходимо и достаточно ФУ₁+ФУ₂+ФУ₃ + ФУ₄ …

Итоговая схема на данном этапе:

4.Наполнить 0-ой этаж ИЛИ «И-ИЛИ дерева». Процедура - применение логического оператора деления к ОУ и альтернативным решениям. На данном этапе необходимо показать какие (принципиально различные) решения, имеющие общее основание деления ( принцип действия или признак, по которому они различаются,.) могут быть предложены.

Здесь нужно для ФУ₁,ФУ₂,ФУ₃, ФУ₄ … проделать то же самое, что было сделано в отношении ОУ в пункте 2 задания. Тогда 0-й уровень будет заполнен полностью.

Чтобы не загромождать схему, покажем для примера, как можно применить логический оператор деления к ФУ₁ (благоустройство). Возможны следующие различные конструктивные решения ФУ₁:

КР₁ - подметально-уборочная машина;

КР₂ - поливо-моечная машина;

КР₃ - снегоуборочная машина;

КР₄ - газонный трактор;

В данном случае, основание деления (ОД) - это вид благоустройства.

Вид И-ИЛИ дерева после заполнения О-го этажа:

5. Наполнить -1-ый этажИ«И-ИЛИ дерева». Процедура - применение логического оператора расчленения к каждому элементу нулевого этажа.

Что такое логический оператор расчленения. Для каждого конструкторского решения<К>0-го уровня нужно сформулировать тест-вопрос:

Какие внутренние функции должны быть реализованы в <К>, чтобы они в совокупности могли осуществить <ПФ> (главную полезную функцию <К>) ?

Для «автомобиля-вездехода»:

ВФ₁ - преобразование энергии топлива в механическую (двигатель);

ВФ₂ - фиксация устройств автомобиля в пространстве (несущая конструкция).

ВФ₃ - движение (движитель);

ВФ₄ - обеспечение тяги (силовая установка);

ВФ₅ - передача энергии от силового агрегата к движителю (трансмиссия);

ВФ₆ - хранение топлива (топливные баки);

ВФ₇ - управление траекторией движения (руль);

и т. д.

Нужно составить итоговые схемы для каждой конструкции< К> 0-го этажа. Например, для ИП (автомобиль-вездеход):

6. Наполнение -2-ого этажа ИЛИ «И-ИЛИ дерева». Процедура - применение логического оператора деления к каждому из элементов -1-ого этажа

Для каждого элемента -1-го этажа нужно выполнить логический оператор деления подобно тому, как это делалось в пункте 2.

При этом предыдущая схема будет надстроена снизу, например, так:



Вид итогового И-ИЛИ дерева



Размещено на Allbest.ru

...