Техническое решение для грузового автомобиля-вездехода

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.

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 2 м;
• 6. автономность до 1000 км;
• 7. полный снаряженный вес до 15 000 кг.
• 8. объём кузова более 40куб. м
• 5.Исключить из морфологической карты решения, не удовлетворяющие обязательным ТТ, сформулированном в п, 4

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.

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,

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

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 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 — «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:

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:

Что такое логический оператор расчленения. Для каждого конструкторского решения0-го уровня нужно сформулировать тест-вопрос:

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

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 0-го этажа. Например, для ИП (автомобиль-вездеход):

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.