Podstawy projektowania i grafika inżynierska Wydział Zarządzania i Ekonomii Politechnika Gdańska 2008 r.

Przegląd metod i podejść projektowych METODY Przegląd metod i podejść projektowych

Metody – podejście literaturowe Polscy autorzy (klasycy): Dorosiński W., Gasparski W., Góralski A., Miller D. Zagraniczni autorzy (klasycy) : Jones C., Pahl G., Beitz W. Metody nie będące algorytmami – w literaturze książkowej, powszechnej, Algorytmy – w publikacjach wewnętrznych ośrodków projektowych, przedsiębiorstw.

Metody rozpatrywania rzeczywistości Trzy główne grupy metod rozpatrywania rzeczywistości: Podejście systemowe Spojrzenie z wielu perspektyw Metody respondencyjne

Podejście systemowe Postrzeganie i uwzględnianie olbrzymiej złożoności natury wszystkich obszarów rzeczywistości Całej złożoności nie można (albo nie trzeba) zauważać i opisywać Przyjmuje się schematy, kryteria, wyróżniki ułatwiające rozpatrywanie wielości elementów, cech itd. Świadome i uzasadnione rezygnowanie z tego co zbyteczne

Podejście systemowe – 7 zasad Zasada 1 – rozumienie złożoności świata Wybrany obszar rzeczywistości traktuje się jako system, Dostrzega się relacje generujące podsystemy, Dostrzega się nadsystemy i uwzględnia otoczenie, Wyróżnia się podsystemy i nadsystemy ważne, a pomija się nieistotne, Bada się struktury i hierarchizację systemów; Zasada 2 – dostrzeganie celu systemu Rozważenie celu wyróżnienia danego systemu, nadsystemu i otoczenia, Wyróżnienie warstwy sterującej i roboczej, Wyróżnienie podstawowej funkcji realizowanej przez system, Rozważenie pozostałych funkcji i ich hierarchizacja, Rozważenie wejść i wyjść systemu (np. informacyjne, materialne, itd.), Rozpatrzenie przepływów oraz zasileń systemu, Rozpatruje się wpływ systemu na otoczenie i odwrotnie.

Podejście systemowe – zasady cd. Zasada 3 – rozpatrywanie wielości funkcji Dostrzega się funkcje oraz cechy ilościowe i jakościowe systemu, Wyróżnia się stany możliwe, niemożliwe, prawdopodobne, Wyznacza się uwarunkowania charakterystyczne dla systemu, Dąży się do ilościowego ujęcia funkcji, cech, stanów i powiązań, Rozważa się system z licznych i różnych perspektyw, Uwzględnia się częściową nieokreśloność; Zasada 4 – uwzględnianie dynamiki systemu System w różnych etapach jego życia, Dostrzega się procesy zachodzące w systemie i w relacjach, Wyróżnia się rodzaje procesów (robocze, sterownicze, …) Zasada 5 – uściślanie modeli systemu Wyróżnia się klasy modeli, struktur, procesów i relacji, Stosuje się analizę i modelowanie matematyczne, Przyjmuje się, że wiedza o teraźniejszości przeszłości i przyszłości jest niepełna.

Podejście systemowe – zasady cd. Zasada 6 – wysoka efektywność badań systemowych Rozważanie sekwencji: problem – przedsięwzięcie – system - proces, Zwracanie uwagi na poprawne, ścisłe i precyzyjne formułowanie rozpatrywanego problemu, Dążenie do strukturalizacji i formalizacji problemu i jego rozwiązania, Zasada rozpoczynania od ogółu i przechodzenia do szczegółów, Bierze się pod uwagę kolejne etapy życia systemu; Zasada 7 – ocenianie i wartościowanie działań Ustala się kryteria jakości przydatne przy ocenie systemu na wszystkich etapach jego życia, Optymalizuje się projektowanie rozwiązania, Rozpatruje się działania systemotwórcze z zachowaniem sekwencji: potrzeby – cele – zadania – środki – realizacja - wyniki

Spojrzenie z wielu perspektyw Podstawowe założenia: W rzeczywistości technokratycznej istnieje wiele warstw, aspektów, elementów, Są ze sobą powiązane relacjami i tworzą „grubsze” warstwy, „liczniejsze” aspekty i „większe” elementy, Zachowują jednak swoją odrębność, Rzeczywistość nie jednolita, Postrzeganie zależy od punktu obserwacji.

Spojrzenie z wielu perspektyw Najczęściej wyróżniane perspektywy: Techniczna – wiedza techniczna, niektóre działy matematyki, analizy kosztowe, ekonometria, itd.. Organizacyjna – identyfikowanie stopnia akceptowalności rzeczywistości, wpływ na realizację, wybieranie pożądanych wariantów. Osobista – najtrudniejsza do wyznaczenia; spojrzenie na świat oczami jednostki.

Spojrzenie z wielu perspektyw - aksjomaty Wszystkie problemy są powiązane z otaczającym światem. Nie każdy problem da się rozwiązać. Rozważanie rzeczywistości zredukowanej daje obraz niepełny. Każde podejście badawcze modyfikuje obraz rzeczywistości. Kwantyfikacja zdarzeń, procesów, itd., które są ciągłe jest dopuszczalna z zastrzeżeniami. Każdy obserwator ma nastawienie subiektywne. Uśrednianie (niedostrzeganie jednostki) daje spaczony obraz rzeczywistości. Zakładanie, że upływ czasu jest procesem liniowym (z punktu widzenia wszystkich perspektyw) jest błędem.

Spojrzenie z wielu perspektyw - praktyka Zespół powinien składać się z ludzi o różnym wykształceniu, wiedzy i cechach. Zespoły mogą być liczne (szybka realizacja). Małe (dwie lub trzy osoby) zespoły generują szczególnie ciekawe spostrzeżenia. Kroki: Wstępna analiza, dyskusja w zespole, Identyfikacja kluczowych elementów technicznych, organizacyjnych oraz jednostkowych, Ustalenie perspektyw, Pozyskiwanie wiedzy, Integracja otrzymanych obrazów (nie tylko „proste” złożenie, ale często dokonanie wyborów, ocen itd.)

Metody respondencyjne - opis Części: Ustalenie zakresu i formy badań, Uzyskanie wypowiedzi respondentów, Opracowanie otrzymanych wypowiedzi. Realizuje się kolejno: Badania pilotażowe, Badania ankietowe, Wywiady.

Ustalenie zakresu i formy badań (1) Identyfikacja wiedzy, którą chcemy uzyskać. Identyfikacja tych cech zagadnienia, na których temat mają się wypowiedzieć respondenci. Zaplanowanie toku badań. Wybranie kręgu osób „podejrzanych”. Opracowanie i przygotowanie odpowiednich arkuszy pytań.

Ustalenie zakresu i formy badań (2) Pytania muszą dotyczyć zagadnień znanych respondentowi, Pytania powinny być odpowiednio sformułowane, Pytania powinny być „wyskalowane”, Nakierunkowanie na otrzymanie obrazu rzeczywistego (np. pytania kontrolne), Pytania nie powinny sugerować odpowiedzi wyraźnie nie akceptowanych społecznie.

Badania pilotażowe Badania wstępne. Sprawdzenie poprawności ułożenia zestawu pytań, zrozumiałości a także nastawienia respondentów. Niezbyt liczna grupa respondentów (np. od 5 do 10). Nie tylko odpowiedzi na pytania ale opnie o samym badaniu. Analiza wyników przed dalszymi pracami.

Badania ankietowe Zakłada się, że celem badań ankietowych jest pozyskanie wiedzy od ludzi, którzy nie są specjalistami w danej dziedzinie. Prawidłowy wybór respondentów – bardzo ważny element badań. Pytania mogą być: Zamknięte – wybór z możliwości, Otwarte – odpowiedzi w formie opisu. Przekształcenia i szczegółowa analiza odpowiedzi.

Wywiady Celem wywiadu jest uzyskanie wiedzy głębszej, bardziej szczegółowej. Przygotowuje się jeden lub kilka podobnych zestawów pytań. Wywiad powinna prowadzić osoba odpowiednio przygotowana. Odmiany wywiadu: „Zwykły” – zadawanie kolejno pytań z zestawu, Sterowany – podczas wywiadu następuje modyfikacja przygotowanego wywiadu (na bieżąco).

Osie, wały, łożyska, sprzęgła i hamulce

Charakterystyka osi i wałów Osią lub wałem nazywa się element maszyny podparty w łożyskach i podtrzymujący osadzone na nim części maszyn. Na wale mogą być osadzone różne elementy wykonujące ruchy obrotowe (np. koła zębate) lub ruchy wahadłowe (np. koło zębate współpracujące z zębatką).

Jak odróżnić wał od osi?

Charakterystyka osi Oś - element mechanizmu lub maszyny, służący utrzymaniu w określonym położeniu osadzonych na niej wirujących elementów, oraz do przenoszenia na podpory sił działających na te elementy. Nie przenosi momentu obrotowego i jest narażona na zginanie. Może być nieruchoma, lub ruchoma (wykonuje ruch obrotowy), osadzona w łożyskach. Oś nieruchomą mocuje się w podporach za pomocą połączeń wpustowych, gwintowanych itp. Krótką oś nazywa się czasami sworzniem.

Charakterystyka wałów Zadaniem wału jest przenoszenie momentu obrotowego. wał wykonuje zawsze ruch obrotowy Wał jest narażony jednocześnie na skręcanie oraz na zginanie Wał może być narażony tylko na skręcanie na przykład wały napędowe: samochody, statki.

Rysowanie osi i wałów Osie i wały na rysunkach wykonawczych przedstawia się zasadniczo bez uproszczeń. Najczęściej wystarcza tylko jeden rzut na płaszczyznę równoległą do osi wału, uzupełniony przekrojami cząstkowymi, kładami przekrojów oraz informacjami słownymi i symbolicznymi.

Rysowanie osi i wałów - przykład

Znormalizowanie rodzaje nakiełków

Rysowanie osi i wałów - zasady Na rysunku złożonym osie i wały rysuje się w stosując uproszczenia: a) Uproszczenia I stopnia stosuje się bez powiększania fragmentów przedmiotu b) Uproszczenia II stopień polegają na pominięciu gwintów wielowypustów, rowków itp. Warunek: Uproszczenie II stopnia jest dopuszczalne jeżeli pokazanie wyżej wymienionych części nie jest konieczne a rysunek jest wykonany w zmniejszeniu

Czopy Czopami nazywa się odcinki osi lub wału, których powierzchnie stykają się ze współpracującymi elementami: łożyskami, kołami zębatymi itd. Rozróżnia się czopy ruchowe i czopy spoczynkowe. czopy ruchowe współpracują z panewkami łożysk ślizgowych, z kołami przesuwnymi lub obracającymi się względem nieruchomej osi itp. czopy spoczynkowe współpracują z elementami osadzonymi na stałe względem wału i obracającymi się wraz z nim.

Zakończenia i przejścia wałów Przykłady końcowych czopów wałów (norma PN-89/M-85000): walcowe stożkowe Przejścia między stopniami wałka: zaokrąglenie, podcięcie obróbkowe

Łożyska Łożyska służą do podtrzymywania obracających się lub przesuwających osi i wałów. Ich zadaniem jest również zmniejszenie oporów występujących pomiędzy współpracującymi elementami. W zależności od rodzaju tarcia, jakie występuje, rozróżniamy łożyska toczne i ślizgowe.

ŁOŻYSKA Budowa łożyska tocznego Łożyska toczne: a) poprzeczne, b) wzdłużne, c) skośne. Elementy toczne łożysk tocznych: a) kulki, b) wałeczki

Rysowanie łożysk Wszystkie elementy łożysk tocznych są znormalizowane. Na rysunkach złożeniowych łożyska ślizgowe rysujemy bez uproszczeń lub z pominięciem drobnych nieistotnych szczegółów. Zgodnie z normą łożyska toczne rysujemy w sposób uproszczony lub umowny. Wszystkie elementy łożysk tocznych są znormalizowane.

Rodzaje łożysk Ze względu na kształt elementu tocznego łożyska toczne dzielą się: Łożyska kulkowe Łożyska wałeczkowe Łożyska stożkowe Łożyska baryłkowe Łożyska igiełkowe Łożyska toroidalne

Rodzaje łożysk Ze względu na rodzaj obciążeń przenoszonych przez łożysko: a) Łożysko poprzeczne b) Łożysko skośne (przenoszące obciążenia wzdłużne i poprzeczne) c) Łożysko wzdłużne

Rodzaje łożysk Ze względu na możliwości wychylenia się pierścienia zewnętrznego: a) Łożyska zwykłe b) Łożyska wahliwe

Rodzaje łożysk Ze względu na ilość rzędów elementów tocznych: a) Łożysko jednorzędowe b) Łożysko dwurzędowe

Sprzęgła i hamulce Na rysunkach złożeniowych przedstawia się bez uproszczeń lub z pominięciem nieistotnych szczegółów. Poza tym można stosować uproszczenia.

Rysowanie przekładni oraz mechanizmów zębatkowych i zapadkowych

Przekładnie pasowe Na rysunkach złożeniowych koła pasowe rysuje się dokładnie Można, w zależności od podziałki i charakteru rysunku pomijać niektóre szczegóły Na rysunkach wykonawczych koła pasowe rysuje się bez żadnych uproszczeń

Przekładnie łańcuchowe Koła i przekładnie łańcuchowe rysuje się tylko w jednym stopniu uproszczenia Nie rysuje się uzębienia kół Zarys walca podstaw zębów (a -linia cienka – widoki, b -gruba - przekroje) Zarys walca podziałowego (c -linia punktowa cienka) Łańcuch oznacza się linią punktową cienką (styczną do okręgów podziałowych)

Koło łańcuchowe

Przekładnia łańcuchowa

Przekładnie zębate Koła i przekładnie zębate rysuje się w jednym stopniu uproszczenia Nie rysuje się zębów (można jednak napotkać wyjątki) Pozostałe elementy kół zębatych rysuje się zgodnie z ogólnymi zasadami rysunku maszynowego

Przekładnie zębate Koła, które nie mają zębów prostych zaznacza się rysując trzy cienkie linie oznaczające odpowiednie uzębienie

Czołowe – Walcowe (równoległe)

Czołowe – stożkowe (kątowe)

Śrubowe - hyperboloidalne

Śrubowe - ślimakowe

Inne elementy zębate Ślimaki – wałki z uzębieniem ślimakowym Ślimacznice – koła ślimakowe Ślimak + ślimacznica = przekładnia ślimakowa Zębatki i segmenty zębate – rysuje się: pierwszy i ostatni wrąb (linia gruba), płaszczyznę podziałową (linia punktowa), płaszczyznę podstaw (linia cienka w widoku, gruba w przekroju)

Przekładnia ślimakowa - rysunek

Zębatki i segmenty zębate

Mechanizmy zapadkowe Mechanizmy zapadkowe: Okrąg wierzchołków zębów a – linia gruba Okrąg podstaw zębów b – linia cienka Zarys zębów – co najmniej jeden ząb i dwa sąsiednie wręby

Mechanizmy zapadkowe