|
Введение
Данная работа содержит примеры применения принципов изобретательского творчества к технической системе, в данном случае, к шасси автомобиля. Целью данной работы является приобретение навыков применения приемов инженерного творчества в процессе проектирования технических систем.
В качестве примера в данной работе взята техническая система - шасси автомобиля. В работе требуется предложить обобщенный вариант технического решения шасси автомобиля на основании предъявленных требований методами морфологического анализа и многокритериальной оценки на основании ранжированных критериев.
Опишем проблему, которую следует решить. Для последних нескольких лкт характерно повышение транспортной нагрузки на улицы города. Увеличение количества автомобилей влечет за собой как невозможность передвижения (так называемые "пробки"), так и сложности с поиском места для парковки, при этом, чем больше габариты автомобиля, тем сложнее ему как передвигаться, так и вставать на стоянку.
В то же время, видно, что отсутствуют автомобили для одновременной перевозки 8...10 человек - для этой цели используются микроавтобусы. Но, для вождения микроавтобуса (например "Соболь", или "Газель") требуется удостоверение категории "C", а также при недостаточной нагрузке на шасси существенно снижается коэффициент полезного действия автомобиля, о чем будет указано ниже.
В настоящее время большинство автомобилей имеет 5 мест (четыре пассажирских и одно водительское), при этом зачастую используется одно-два места, то есть эффективность использования автомобильный массогабаритных показателей низка: другими словами, автомобиль мог бы быть меньше по размерам, но в то же время он должен вмещать достаточно пассажиров.
Дадим определение исследуемой технической системе. Энциклопедия [3] определяет шасси автомобиля, как собранный комплект трансмиссии, агрегатов ходовой части и механизмов управления.
Требуется спроектировать шасси автомобиля, которое могло бы обеспечивать малые стояночные габариты, эффективное использование габаритных размеров автомобиля, а также его достаточную вместимость.
Морфологический анализ
Сформируем проблемную ситуацию. Исходное состояние можно описать так: "Имеются: груз некоторой массы, двигатель, движитель; также задан маршрут (траектория) движения по поверхности (Земли), известны приблизительные ограничения параметров движения. Двигатель может дать кинетическую энергию грузу, движитель может привести его в движение."
Конечный результат можно сформулировать так: "Груз в полной сохранности целиком перемещен по заданной траектории по поверхности (Земли) с соблюденными органичениями параметров перемещения".
Тогда основная функция автомобильного шасси (см. [1, 2]) будет сформулирована следующим образом: "Обеспечить неповреждающее и неразрушающее перемещение некоторой физической массы на заданное расстояние по заданному маршруту, используя энергию двигателя и движитель; в массу также входит масса двигателя и движителя".
Сформулируем главную полезную функцию (см. [2]): "Обеспечение перемещения груза", то есть передача механической энергии от двигателя к движителю, а также несущая функция для перемещаемой массы, двигателя и движителя.
Сформулируем вспомогательные функции, перечислим их ниже списком:
передача энергии от двигателя к движителю,
крепление двигателя, движителя, вспомогательных механизмов,
груза, и т. д.
защита груза от ударных воздействий при перемещении,
защита груза от колебательных воздействий при перемещении,
минимизация износа движителя.
Главная функция и вспомогательные функции представлены на рисунке 1, также на нем указано, какой из узлов типового автомобильного шасси выполняет каждую из описанных функций.
Составим морфологическую карту поиска технических решений. Рассмотрим независимо каждую вспомогательную функцию и выявим различные способы ее реализации. Морфологическая карта представлена в таблице 1. Стоит дать пояснения к морфологической карте.
В автомобилях передача механической энергии от двигателя к движителю осуществляется с помощью системы трансмиссии; к системе трансмиссии относят карданные передачи, коробку переключения передач и раздаточную коробку (в некоторых типах трансмиссии, в частности, в полноприводной трансмиссии). В первой строке морфологической карты рассматривается общее устройство трансмиссии, взаиморасположение карданных валов и то, какие пары колес приводятся в движение данной системой. Также учтено, что существуют системы передачи механической энергии на движитель посредством преобразования ее в электрическую и подведения независимо к каждому движителю (колесу) посредством проводников и электромотора с регулируемой частотой оборотов.
Шасси транспортного средства с использованием рамы - законченная конструкция, которую можно передвигать на собственных колёсах [3]. Рамные шасси применяют главным образом у тракторов, грузовых автомобилей и мощных легковых автомобилей. Устройство рамного шасси зависит от применяемого движителя. У колёсных машин устройство шасси зависит от общего числа осей и от числа ведущих осей; также устройство шасси определяется условиями, для которых предназначено данное транспортное средство, в частности шасси машин, предназначенных для движения в условиях бездорожья, оборудуются средствами повышения проходимости.
Шасси с несущим кузовом на сегодняшний день является достаточно распространенной конструкцией шасси транспортного средства.
Рассмотрены как "жесткие" варианты шасси, так и шасси с изменяемой геометрией. В частности, шасси с поворотным звеном используется преимущественно в тяжелой технике, что существенно увеличивает маневренность транспортных средств. Возможность телескопической конструкции шасси предполагает автор данной работы.
Блок управления электроприводами заменяет коробку переключения передач и дифференциал, которые отсутствуют при использовании электрической трансмиссии, не требующей механического переключения передач и дифференциала. Сохранение значения коэффициента полезного действия при использовании электродвигателей достигается специальной их конструкцией, управление такими двигателями предусмотрено в блоке управления.
|
На уровень вверх
Купить