A gépészeti tervezés módszerei

Átírás

1 A gépészeti tervezés módszerei Előadásvázlat 1. rész 1 /370

2 Felhasznált irodalom: A gépészeti tervezés módszerei FRENCH, M.: Conceptual Design for Engineers, ISBN , The Design Council, London, HANSEN, F.: A módszeres géptervezés, ETO , Műszaki Könyvkiadó, Budapest, HUBKA, V.- EDER, W. E.: Einführung in die Konstruktionswissenschaft, ISBN , Springer-Verlag, Berlin, KOLLER, R.: Konstruktionslehre für den Maschienenbau Grundlagen zur Neu- und Weiterentwicklung technischer Produkte, Springer-Verlag, Berlin, PAHL, G.- BEITZ W.: A géptervezés elmélete és gyakorlata, ISBN , Műszaki Könyvkiadó, Budapest, /370

3 Felhasznált irodalom: A gépészeti tervezés módszerei ROTH, K.: Tervezés katalógussal, ISBN , Műszaki Könyvkiadó, Budapest, VAJNA, S.- BERCSEY, T.- CLEMENT, S.- JORDAN, A.- MACK, P.: Autogenetische Konstruktionstheorie ein Beitrag für eine erweiterte Konstruktionstheorie, Konstruktion, Springer-Verlag, március 3., p: KAMONDI, L.- Takács, Á.: Objektum semleges géptervezés. Szakmérnöki jegyzet. Miskolci Egyetem, (Készült a CAD/CAM/FEM kompetencia kurzusok projekt keretében.) KAMONDI, L.: Módszeres géptervezés. Előadásvázlatok, Miskolci Egyetem, /370

4 Az előadások főfejezetei A gépészeti tervezés módszerei 1. ÁLTALÁNOS ALAPISMERETEK 2. A MŰSZAKI TERMÉKEK ÉLETPÁLYÁJA 3. A KONSTRUKCIÓSTERVEZÉS ELMÉLETI ALAPJAI 4. A FELADATKITŰZÉS ÖSSZEÁLLÍTÁSA 5. A MEGOLDÁSKERESÉS ÁLTALÁNOS LEHETŐSÉGEI, TERVEZŐI SZEMLÉLETEK (Takács Ágnes) 6. MEGOLDÁS VARIÁCIÓK ELŐÁLLÍTÁSA 7. ÉRTÉKELŐ MÓDSZEREK 8. ELEMEK ÉS SZERKEZETEK ÉPÍTÉSÉNEK ÁLTALÁNOS ELVEI 9. A KIALAKÍTÁS FOLYAMATA 10. ALKATRÉSZEK KAPCSOLÁSÁNAK KÖTÉSTECHNIKAI LEHETŐSÉGEI 11. A DOKUMENTÁCIÓ FELÉPÍTÉSE (Sarka Ferenc) 12. A TERMÉKMEGFELELÉS, TERMÉKFELELŐSSÉG 4 /370

5 1. Általános alapismeretek A gépészeti tervezés módszerei A gépészetei tervezés szerepe és jelentősége Az innováció folyamata és benne a konstrukciós tervezés Fontosabb fogalmak és értelmezésűk 5 /370

6 1. Általános alapismeretek A gépészeti tervezés módszerei A gépészetei tervezés szerepe és jelentősége - Az idő, mint tényező - A költség fontossága - A forma és minőség Felismerés Megjelenés SIKERES TERMÉK Megvalósítás Bevezetés 6 /370

7 1. Általános alapismeretek A gépészeti tervezés módszerei Az innováció folyamata és benne a konstrukciós tervezés 7 /370

8 1. Általános alapismeretek Fontosabb fogalmak és értelmezésűk Feladat Minden formális megállapítás nélkül köznapi nyelven megfogalmazott közlés, amelyből legalább példaként következtetni lehet a szóban forgó műszaki alkotásra, amelyet ki kell fejleszteni (pl. tehergépkocsi, fék, zárszerkezet, stb.). 8 /370

9 1. Általános alapismeretek A gépészeti tervezés módszerei Fontosabb fogalmak és értelmezésűk Feladatkitűzés Utasítás műszaki termék tervezésére, vagyis kifejlesztésére és kialakítására a célszerű műszaki forma és a gyárthatóság figyelembevételével. A feladatkitűzés a tervezési tevékenység lefolytatására vonatkozó utasításon kívül (utasítás meghatározás) megadja a termék célját a teljesítendő főfunkciót funkció meghatározás formájában, valamint az elvárt igényeket követelmény, kötöttségek, korlátozások, kívánságok, azaz igényjegyzék formájában. 9 /370

10 1. Általános alapismeretek A gépészeti tervezés módszerei Fontosabb fogalmak és értelmezésűk Konstrukció Szűkebb értelemben a konstrukció az ember által kigondolt, a tervezés folyamán a legapróbb részletekig előre megtervezett, dokumentált mesterséges műszaki alkotás, amely megkívánt szükséges funkciója alapján bizonyos célt szolgál. Tágabb értelemben az előző mesterséges konstrukcióktól elkülöníthetők a természetesek. A természetes konstrukciók nem az ember tudatos, tervszerű cselekvése következtében létrejött képződmények - az atomoktól kezdve a kristályokig, egysejtűekig, növényekig, állatokig, emberekig és égitestekig -, amelyek az anyag, az energia vagy az információ megváltozása alapján valamilyen funkciót teljesítenek. 10 /370

11 1. Általános alapismeretek A gépészeti tervezés módszerei Fontosabb fogalmak és értelmezésűk Funkció Egy A halmaz elemeinek (pl. egy, a funkciót képviselő tag bemenetén levő mennyiségeknek) egyértelmű hozzárendelése egy B halmaz elemeihez (pl. egy, a funkciót képviselő tag kimenetén levő mennyiségekhez). Az egyik halmaz elemei (pl. a bemenő mennyiségek) független, a másik halmaz elemei (pl. a kimenő mennyiségek) pedig függőváltozóknak tekinthetők. A tervezéselméletben élesen meg kell különböztetni a szükséges és a tényleges funkciót egymástól. A szükséges funkció a feladatkitűzésből levezethető elvárt funkció. A tényleges funkció a megvalósítás során elért funkció, mely nem lehet kevesebb, mint a szükséges funkció. 11 /370

12 1. Általános alapismeretek A gépészeti tervezés módszerei Fontosabb fogalmak és értelmezésűk Funkció (kibernetikai) Egy dinamikus, de különösen egy kibernetikai rendszer funkciója a rendszer lehetséges viselkedésmódjainak absztrakciója. A rendszerelemek funkcióinak és a rendszer szerkezeti mátrixában (pl. a funkcióstruktúrában) rögzített elemkapcsolatok természetének ismeretében a rendszer funkciója felismerhető, illetve tervezhető. Az elemek funkciói, az elemkapcsolatok és a rendszer funkciói közötti kapcsolat szemléletes ábrázolása a blokkdiagram. Dinamikus és különösen kibernetikai rendszerben a rendszerelemnek az a funkciója, hogy bizonyos bemenő mennyiségeket meghatározott kimenő mennyiségekké alakítson át. 12 /370

13 2. A műszaki termékek életpályája Az általános fejlődés motiválói A termékmozgást (innovációt) segítő tényezők A termékkel foglalkozók felelőssége Az ember és a termékvilág kapcsolata A termékvilág felosztása A termékek külső funkciói A termék életpálya elemei 13 /370

14 2. A műszaki termékek életpályája Az általános fejlődés motiválói - Az emberi tudás fejlődése - Termékvilág fejlődése Emberi tudás fejlődése Termékvilág fejlődése 14 /370

15 2. A műszaki termékek életpályája A termékmozgást segítő tényezők - Új minőségek - Szokások változása - Újszerű ember-tárgy viszony - Nemzetközi kooperáció megjelenése Emberi tudás fejlődése Termékvilág fejlődése 15 /370

16 2. A műszaki termékek életpályája A termékkel foglalkozók felelőssége - Politikai tényezők hatása - Gazdasági érdekek érvényesülése - Környezetvédelmi elvárások - Kockázati elemek kézben tartása tevékenység motiváció Emberi tudás fejlődése Termékvilág fejlődése 16 /370

17 2. A műszaki termékek életpályája Az ember és a termékvilág kapcsolata Az ember természetes törekvése, hogy: öltözködjön étkezzen egészséges legyen lakjon valahol utazzon informálódjon szórakozzon röviden megfogalmazva, hogy civilizáltan éljen. 17 /370

18 2. A műszaki termékek életpályája A termékvilág felosztása/ 1 Az igények keltette termékelképzeléseket létre kell hozni Ahogy természetes az igény a ruhára, ugyanúgy természetes, hogy annak anyagát elő kell állítani, az anyagot meg kell varrni, a ruhát esetenként ki kell tisztítani, majd vasalni is kell. A termékvilág súlypontját ma az elsődleges- vagy emberközeli termékek adják. 18 /370

19 2. A műszaki termékek életpályája A termékvilág felosztása/ 2 Az emberek közvetlen, elsődleges igényei természetszerűleg hozzák magukkal a termékek egy másik csoportjának szükségességét, amelyek az innováció technikai bázisát jelentő technológiai eszközöket, tárgyakat foglalja magába. Ezt a csoportot gyűjtő néven előállító (technológiai)- vagy másodlagos termékeknek is nevezik. (Megjegyzés: a másodlagosság nem az elmarasztalás jele, hanem az emberek többségéhez viszonyított helyzetet kívánja kifejezni) 19 /370

20 2. A műszaki termékek életpályája A termékek külső funkciói/ 1 Az emberközeli termékek csoportjában jelentős fejlődésnek indultak a közlekedési-, a munkahelyi elektronikai-, a menedzserés a háztartási eszközök. A fejlődés megköveteli a termékekben a nagy szerkezeti integráltságot, a termékekkel szembeni felelősség vállalást, az intuitív motivációk erősödését. 20 /370

21 2. A műszaki termékek életpályája A termékek külső funkciói/ 2 Az igények differenciálódásával erősödik az önmegvalósulás, az önkifejezés igénye, ezzel új vevőcsoportok alakulnak ki, előtérbe kerül az egy termék- egy vevő megoldás. Változik, és egyben felértékelődik a termékek és tárgyak szociológiai, szociális-, és pszichológiai funkciója. 21 /370

22 2. A műszaki termékek életpályája A termékek külső funkciói/ 3 Gazdasági funkció A gazdaságossági funkció azt fejezi ki, hogy a termék előállításának folyamatába bevitt erőforrásokat milyen elveken, milyen technikákkal, milyen hatékonysággal alakítja át termékké, ill. nyereséggé. 22 /370

23 2. A műszaki termékek életpályája A termékek külső funkciói/ 4 Technikai funkció Amíg a gazdasági funkció a termék előállítási folyamatának gazdaságossági oldalát fedi le, addig a technikai funkció a termék használhatóságát, felhasználásának módját fejezi ki. Minden célzás nélkül, találkozhatunk olyan termékekkel, amelyeket gazdaságosan állítanak elő, de rövid idő után nyilvánvalóvá válik, hogy technikai funkciók okán nem használhatók semmire, tehát bóvlik. 23 /370

24 2. A műszaki termékek életpályája A termékek külső funkciói/ 5 Pszichológiai funkció A pszichológiai funkció azt fejezi ki, hogy a termék milyen lelki, érzelmi hatást vált ki a felhasználójából. Ez a termék és a vevő találkozásának a pillanatában dől el, tehát a piacon. Itt meg kell említeni a reklám által kiváltott előzetes várakozás és a tényleges találkozás pillanatában kiváltott hatást. Hasonló jelenség, ill. hatás játszódik le az ember - munkaeszköz kapcsolatban is, mely a munkaeszköztől való megválást vagy ahhoz való ragaszkodást válthatja ki. 24 /370

25 2. A műszaki termékek életpályája A termékek külső funkciói/ 6 Szociológiai funkció A szociológiai funkciót a felhasználók, evők társadalmi hovatartozása hordozza és mindez kapcsolatos a szokásrendszerükkel. Nagy jelentőséggel bírhatnak akár a nemi-, életkori-, nemzetiségi-, szokásbeli hovatartozások is. Ez a funkció sokszor a gazdasági- és technikai funkcióknál is fontosabbá válhat. 25 /370

26 2. A műszaki termékek életpályája A termékek külső funkciói/ 7 Dokumentális funkció A dokumentális funkció a vásárlók és a terméktervezők számára egyaránt sok és pótolhatatlan információt hordoz. A termékről leolvasható mindaz, ami a konkurencia elemzés során csak más eszközökkel és fáradságos munkával szerezhető meg. Ezért a termék ma is a legfontosabb és leghatékonyabb információhordozó eszközök egyike. 26 /370

27 2. A műszaki termékek életpályája A termékek életpálya elemei/ 1 Technikai megközelítés 27 /370

28 2. A műszaki termékek életpályája A termékek életpálya elemei/ 2 Gazdasági megközelítés Nyereség Forgalom Terméktervezés Termékfejlesztés Termék bevezetés Bevezetési szakasz Növekedési, egerosödési szakasz Telítodési szakasz Forgalom Hanyatlási szakasz Újra emelkedés Költség (Ráfordítások) Veszteség (Megvalósítási költség) Nyereség 28 /370

29 2. A műszaki termékek életpályája A termékek életpálya elemei/ 3 A technikai megközelítésű életpálya fontossága - a fejlesztési, tervezési folyamatban minden életpálya elemmel foglalkozni kell, - leképezi azokat a szabályokat (elvhelyes kialakítási szabályok), amelyeket a tervezéskor figyelembe kell venni, - elősegíti a team jellegű munkát, - segíti kezelni a gazdasági- és környezeti feltételek betartását. 29 /370

30 2. A műszaki termékek életpályája A termékek életpálya elemei/ 4 A technikai megközelítésű életpálya fontossága - a fejlesztési-, tervezési folyamatban jól szemlélteti a ráfordítás és az eredményesség változását, - jelzi a piac reakcióját, a szükséges műszaki változtatások szükségességét és mélységét, - figyelmeztet a termék teljes megújításának szükségességére. 30 /370

31 A gépészeti tervezés módszerei Előadásvázlat 2. rész 1 /32

32 4. A feladatkitűzés összeállítása A gépészeti tervezés módszerei Terméktervezés A terméktervezés folyamat jellege A terméktervezés jelentősége A tervezést motiváló tényezők A terméktervezés folyamata Feladatkitűzés Célleírás és szerepe Igényjegyzék Az igényjegyzék rögzítése Esettanulmány Ellenőrző kérdések 2 /32

33 1 Formaadás, formaszintézis Minőségi tervek A Vizsgálat, értékelés, kiválasztása kötöttségek alapján Hibáknak és zavaró hatásoknak a felismerése Méretadás, méretszintézis Mennyiségi-, méretes tervek Termékpróba Gyártás 3 /32

34 4. A feladatkitűzés összeállítása A gépészeti tervezés módszerei A terméktervezés folyamat jellege A céltudatos terméktervezést a folyamatjelleg jellemzi. Ez azt jelenti, hogy az inspirációtól a termék megvalósításának elindításáig több fontos, nem kihagyható lépést kell megvalósítani, az ott jelentkező feladatot megoldani. E lépéseket jellemzi, hogy mindig tevékenységeket, tevékenység elemeket és eredményt tartalmaznak. A folyamat jellegből adódóan, azt bemenő- és kimenő információk jellemzik. A bemenő információk forrása, ill. szolgáltatója a piac, a környezet és a vállalat. A kimenő információt a fejlesztési folyamat eredményessége határozza meg. Ezen azt kell érteni, hogy a az elvárásokat milyen mértékben sikerült transzformálni a megvalósított termékkel. 4 /32

35 4. A feladatkitűzés összeállítása A gépészeti tervezés módszerei A terméktervezés jelentősége A termék életútból is látható, hogy egy bizonyos idő után csökken a termék iránta a kereslet, tehát indokolttá válik az un. termékváltás. A ma termékeinél ez az idő kb. 3-5 évre becsülhető. A termék ebben a korban már nem tudja betölteni valamelyik funkcióját, pl. esztétikait. Miközben új korszerű terméket rövid idő alatt kell az elképzeléstől a megvalósításig eljuttatni, azaz sokkal rövidebb idejűnek kell lenni az innovációs ciklusnak. Az idő rövidítéséhez biztosítani kell egyrészt az emberi tudást és kreativitást, másrészt a folytonosan fejlődő módszereket és segédeszközöket. Eszközök vonatkozásában lényeges szerep jutott a számítógépeknek. Lehetővé teszik nem csak a nagy mennyiségű információ tárolását, hanem azok gyors feldolgozását, továbbá elemzések, ajánlások készítését. 5 /32

36 4. A feladatkitűzés összeállítása A gépészeti tervezés módszerei A tervezést motiváló tényezők/ 1 Külső tényezők: - a világgazdaság (pl. az árfolyam politikájával), - a nemzetgazdaság (pl. az infláció mértékével, a munkaerő minőségével és foglalkoztatásával), - a beszerzési piacok (pl. beszállítói- és alapanyagpiac), - a politika és a törvények (pl. az embargóval, környezetvédelmi előírásokkal), - a technika (pl. az alkalmazott eljárások színvonalával), - a felvevő piac. 6 /32

37 4. A feladatkitűzés összeállítása A gépészeti tervezés módszerei A tervezést motiváló tényezők/ 2 Belső tényezők: - a termelőbázis (vállalat) felépítése (pl. a termékorientáltsága milyen), - a személyi összetétel (pl. a tervezőgárda képzettsége), - gazdasági erőforrások (pl. befektető képesség és lehetőség), - a termelőbázis nagysága (pl. a vállalás és teljesítés kérdése), - a gyártórendszer felépítése (pl. a gyártási technológiák változtathatósága), - a termékprogram (pl. az egymásra- ill. egymásból épülés lehetősége), - vállalatirányítás (menedzsment), - know-how (pl. fejlesztési, gyártási tapasztalatok). 7 /32

38 4. A feladatkitűzés összeállítása A gépészeti tervezés módszerei Célleírás és szerepe/ 1 A célleírás alatt a fejlesztendő terméktől elvárt célok, célfunkciók (szolgáltatás, tevékenység, működés) rögzítését kell érteni úgy, hogy közben nem jelöltük ki a megoldás(ok) útját, és nem korlátoztuk azok számát sem. Egy cél elérhető több különböző műszaki funkción keresztül is, de igaz ennek a ellenkezője is, egy műszaki funkció több célt is szolgálhat. Pl. egy ventilátor felhasználható hűtéshez (energia szállítási funkció) vagy egy tér levegőjének cseréjéhez (anyagszállítási funkció), ahol mindkettőnek más a célja. 8 /32

39 4. A feladatkitűzés összeállítása A gépészeti tervezés módszerei Célleírás és szerepe/ 2 Az előző gondolatmenet kifejezhető matematikai formalizmussal is, azaz egy meghatározott feladat a kigondolt célnak a függvénye: M C = f (cél) Minden kitűzött cél számára általában több megoldás létezik. A létező megoldások összessége a kitűzött céltól, a fejlesztő lehetőségétől (rendelkezésre álló egyéni és csapattudástól) függ, mely szűkebb, mint amelyet csak a cél határozna meg: M l = f (cél, lehetőség) M l = < M C 9 /32

40 4. A feladatkitűzés összeállítása A gépészeti tervezés módszerei Célleírás és szerepe/ 3 A célleírás mellett a feladatkitűzés másik fontos eleme a feltételrendszer, melynek figyelembevétele nélkül a feladat nem oldható meg. A feltételrendszert az igényjegyzék foglalja egységbe. Az igényjegyzék a benne foglalt feltételrendszer figyelembevételével a létező megoldásokat leszűkíti egy kisebb megoldásszámú halmazra. M k = f (cél, lehetőség, igény) M k = < M l = < M C 10 /32

41 4. A feladatkitűzés összeállítása A gépészeti tervezés módszerei Célleírás és szerepe/ 4 Az igényjegyzék által korlátozott megoldások száma tovább csökkenthető, ha az a kérdés vetődik fel, hogy optimális-e a megoldás? Ebben az esetben valamilyen optimalizálási feltétel kapcsolódik be a további megoldás szelektálásba. Az optimalizálási cél lehet a költségtakarékos megoldás vagy a funkció-biztos megoldás, esetleg ezek valamilyen kombinációs elvárása, az igények súlyozása (s i I i ). 11 /32

42 4. A feladatkitűzés összeállítása A gépészeti tervezés módszerei Célleírás és szerepe/ 5 Lehet az igények szintjét olyan magasra is emelni ahonnan már nem származik megoldás. Az igények sokfélesége, azok fontossága mind olyan tényező, amely a létező megoldások halmazát, sokféleségét szűkíti. Ez a szűkítés mindig a célt legjobban kielégítő megoldás irányába mutat. A feladatkitűzésben megfogalmazottakat kielégítő termék az előbbi gondolatmenet alapján az alábbi általános függvénnyel irható le: M t = f (cél, lehetőség, igény, optimum) M t = < M k = < M l = < M 12 /32

43 4. A feladatkitűzés összeállítása Igényjegyzék/ 1 A gépészeti tervezés módszerei A teljesség igénye nélkül a műszaki termékekre vonatkozóan, mint mankót, az alábbi területeket lehet az igényjegyzék összeállításába bevonni, mint feltételszállítókat: - a piac feltételei, - környezeti- és társadalmi feltételek, - termelési-, kereskedelmi- és más rendszerfüggő feltételek, - rendszersajátos feltételek. 13 /32

44 4. A feladatkitűzés összeállítása Igényjegyzék/ 2 A gépészeti tervezés módszerei Költség: A megengedhető gyártási-, üzemeltetési-, karbantartási-, javítási- és semlegesítési költségek. Darabszám: Darabszám évenként vagy összesen. Határidő: A fejlesztésre, a gyártásra, a kipróbálásra, a szállításra, stb. vonatkozó ismeretek. A technikai helyzet: A konkurens termékek jellemzői, versenyhelyzet megítélése. Piac: Vevők, országok, célcsoportok ismérvei. Képesség: Milyen képességekkel rendelkezzen a termék és milyen funkciókat kell a terméknek megvalósítani? 14 /32

45 4. A feladatkitűzés összeállítása Igényjegyzék/ 3 A gépészeti tervezés módszerei Teljesítőképesség: Teljesítmény, sebesség, fordulatszám, erő, nyomás, forgatónyomaték, hossz, szög, bit/sec, stb. Hatásfok: A szükséges megadása, a várható nyereség megítélése. A feldolgozandó anyag: A kimenő- és bemenő oldali feldolgozandó anyagok (alapanyag, termék, stb.) állapotának ill. fizikai, kémiai sajátosságainak leírása. Pontosság: Méretpontosság, reprodukálhatóság, megengedett hiba. 15 /32

46 4. A feladatkitűzés összeállítása Igényjegyzék/ 4 A gépészeti tervezés módszerei Környezeti hőfok: Maximális és minimális környezeti hőmérséklet. Méret: A méretetekre vonatkozó korlátozás, térfogat, építési nagyság. Súly: Tömegre, súlyra, tehetetlenségi nyomatékra vonatkozó korlátozás, stb. Környezet: A környezet hatása a műszaki rendszerre, pl. az eső, köd, pára, napsugárzás, hó, jég, hőmérséklet, légszennyezés, légnyomás, gravitáció. Az emberek, az állatok és/vagy a virágok hatása a termékre. A termék hatása a környezetre a káros anyag kibocsátás, a zaj, rezgés és sugárzás révén. 16 /32

47 4. A feladatkitűzés összeállítása Igényjegyzék/ 5 A gépészeti tervezés módszerei Biztonsági előírások és törvények: Az élet és az egészség biztonságára, a baleset elleni védelemre, zaj és gázemisszióra, stb. vonatkozó törvények, vizsgálati előírások, szabványok. Termék felépítés: A fejlesztendő termék építősor vagy építőszekrény vagy más eleven legyen-e kialakítva? Milyen kiegészítés és/vagy különleges megjelenés kell indokolt esetben? Anyagok: Az előzetesen meghatározott, kizárólagosan felhasználandó, alkalmazható anyagok. 17 /32

48 4. A feladatkitűzés összeállítása Igényjegyzék/ 6 A gépészeti tervezés módszerei Gyártás: Az előzetesen meghatározandó gyártási eljárások, ill. előnyben részesítés, pl. a termék műagyag vagy sajtolt elemekből álljon-e. Szerelés: A már meglévő gyártó- és/vagy szerelő szerszámok alkalmazása, szerelőrobotok, stb. igénybevétele. Szállítás: A szállító eszközökkel (daruk, közlekedési eszközök, robotok, konténerek, stb.) szembeni feltételek. Karbantartás: Karbantartási- és javítási feltételek. Újrahasznosítás: A szétszerelés, az újraértékesítés, a felújítás, a semlegesítés, stb. feltételei. 18 /32

49 4. A feladatkitűzés összeállítása A gépészeti tervezés módszerei Igényjegyzék rögzítése/ 1 19 /32

50 4. A feladatkitűzés összeállítása A gépészeti tervezés módszerei Igényjegyzék rögzítése/ 1 20 /32 * A módosítás dátuma ** Megjelölés: Követelmény (K); kívánság, óhaj (O); Korlátozás (Kr); ((mennyiség, minőség) megjelöléssel)

51 4. A feladatkitűzés összeállítása A gépészeti tervezés módszerei Esettanulmány/ 1 Kerékpár szállítás személygépkocsin A vevő belső kérdése: Hol helyezhetem el? 21 /32

52 4. A feladatkitűzés összeállítása Esettanulmány/ 2 A gépészeti tervezés módszerei Célleírás: Személygépkocsira szerelhető, egy család számára elegendő számú kerékpár szállítására alkalmas eszköz fejlesztése. 22 /32

53 4. A feladatkitűzés összeállítása Esettanulmány/ 3 Igényjegyzék vagy szabályrendszer: Karbantartás: könnyű javíthatóság pótalkatrészek biztosítása (nem mindig cél) Újrahasznosítás: anyaga más célokra is felhasználható legyen (ne legyenek integrált anyagkombinációk) 23 /32

54 4. A feladatkitűzés összeállítása Esettanulmány/ 4 A gépészeti tervezés módszerei Részfunkciók: a tartó rögzítése az autóhoz a kerékpár rögzítése a tartóhoz világítás rögzítése, üzembe helyezése többcélú felhasználhatóság (síléc, szánkó, snowboard, kerti gépek, stb.) rendszámtábla láthatóvá tétele (kialakítással, átszereléssel) Képesség (funkció): egy család számára használható legyen (3-4 kerékpár) fényezett felülettel ne érintkezzen 24 /32

55 4. A feladatkitűzés összeállítása Esettanulmány/ 5 A gépészeti tervezés módszerei Teljesítőképesség: lengésmentes, útviszonyoktól független legyen a kerékpárok egyenként stabilan rögzíthetők legyenek a kerékpár mérete ne jelentsen rögzítési korlátot Környezeti feltétel: ellenálljon a hőmérsékleti ingadozásoknak csapadéknak, felverődéseknek és pornak ellenálljon a működést ne zavarja 25 /32

56 4. A feladatkitűzés összeállítása Esettanulmány/ 6 A gépészeti tervezés módszerei Méret: feleljen meg a közlekedésbiztonsági előírásoknak Súly: könnyű anyagokból készüljön Rendszerhez való tartozás: többféle személygépkocsira felszerelhető legyen Biztonsági előírás: ne zavarja a vezetőt a szabad kilátásban Szerkezeti bonyolultság: egyszerű elemekből épüljön fel 26 /32

57 4. A feladatkitűzés összeállítása Esettanulmány/ 7 A gépészeti tervezés módszerei Ergonómia: könnyű szerelhetőség a csomagtartóhoz való hozzáférést ne akadályozza könnyű szállíthatóság egyszerűség a kocsiszekrényhez való kapcsolódáskor egy elem elegendő legyen a szereléshez 27 /32

58 4. A feladatkitűzés összeállítása Esettanulmány/ 8 A gépészeti tervezés módszerei Szerelési feltétel: egyszerűen, különleges elemek és szerszámok nélkül is fel- ill. leszerelhető legyen függetleníthető legyen a kocsiszekrénytől a kocsiszekrény fényezésével nem kerülhet kapcsolatba a vonóhorog legyen a legfontosabb teherfelvevő elem kerékpár festését ne sértse 28 /32

59 4. A feladatkitűzés összeállítása Esettanulmány/ 8 Van új a nap alatt? Előzetes megoldások a figyelem felkeltéséhez: Fel kell hívni a figyelmet a már létező, szabadalmakkal is levédett megoldásokra. Azok elemzése segít a feladatkitűzés pontosításában, a tervezők számára a legfontosabb ismérvek megismétlést nem kívánó megfogalmazására A gépészeti tervezés módszerei Hartger Fitzgerald Berg te Putten szabadalma (2002, NL C) Vonóhorogra szerelhető megoldás 29 /32

60 4. A feladatkitűzés összeállítása A gépészeti tervezés módszerei Esettanulmány/9 Kerékpár szállítás személygépkocsin A kidolgozott megoldás látványterve (Német Péter szigorló gépészmérnök hallgató diplomaterve. Tervezésvezető: ) 30 /32

61 31 /32

62 4. A feladatkitűzés összeállítása Ellenőrzőkérdések A gépészeti tervezés módszerei 1. Mi a célja a terméktervezési folyamatnak? 2. Melyek a folyamat jellemző lépései? 3. Mit tartalmaz a feladatkitűzés? 4. A cél és az igényjegyzék megfogalmazásánál mire kell ügyelni? 5. Lezártnak tekinthető-e a feladatkitűzés? 6. A feladatkitűzés irányt ad-e a megoldások halmazához, ha igen, hogyan? 7. Milyen fő csoportokat tartalmaz az igényjegyzék? 8. Egy szabadon választott termékre készítsen feladatkitűzést! 32 /32

63 A gépészeti tervezés módszerei Előadásvázlat 3. rész 1 /28

64 5. A MEGOLDÁSKERESÉS ÁLTALÁNOS LEHETŐSÉGEI, TERVEZŐI SZEMLÉLETEK Tervezői szemléletek felosztása Pszichológiai szemlélet Intuitív tervezés Kognitív tervezés Diszkurzív tervezés Algoritmus alapú diszkurzív tervezés Katalógus alapú diszkurzív tervezés Tervezés irányelvekkel Részegység alapú diszkurzív tervezés 2 /28

65 5. 1. A tervezői szemléletek felosztása / 1 3 /28

66 5. 1. A tervezői szemléletek felosztása / 2 4 /28

67 5. 2. Pszichológiai szemlélet Intuitív tervezés / 1 5 /28

68 5. 2. Pszichológiai szemlélet Intuitív tervezés / 2 Az intuíció az emberi gondolkodásnak az a sajátossága, mely a felhalmozott tapasztalatok eredményeképpen a logikai folyamat elemeit átugorva szolgáltatja a feladat egy-egy lehetséges megoldását. Benedetto Croce ( , olasz kritikus) szerint az intuíció maga a művészet, vagyis a művészet nem más, mint benyomásokon alapuló szemléleti kép, mely az egyediség közvetlen megadására irányul. Croce gondolatait a műszaki nyelv szavaival úgy fogalmazhatjuk meg, hogy az intuitív tervezés nem más, mint benyomásokon alapuló tervezési módszer. 6 /28

69 5. 2. Pszichológiai szemlélet Intuitív tervezés- Csigaház modell Az intuitív tervezés nem más, mint benyomásokon alapuló tervezési módszer. Tajnafői-féle modell 7 /28

70 5. 2. Pszichológiai szemlélet Kognitív tervezés /1 8 /28

71 5. 2. Pszichológiai szemlélet Kognitív tervezés /2 A gépészeti tervezés módszerei Oshuga modellje 9 /28

72 5. 2. Pszichológiai szemlélet Diszkurzív tervezés / 1 10 /28

73 5. 2. Pszichológiai szemlélet Diszkurzív tervezés / 2 Igazi ötlet azonban ritkán születik a megfelelő időpontban Nem rendelkezik mindenki ugyanakkora kreativitással, szakmai tapasztalattal 11 /28

74 5. 2. Pszichológiai szemlélet Diszkurzív tervezés / 3 Pahl-Beitz 12 /28

75 5. 2. Pszichológiai szemlélet A gépészeti tervezés módszerei Az intuíció mindenhol jelen van, de nem bír mindenhol ugyanakkora jelentőséggel. 13 /28

76 5. 2. Pszichológiai szemlélet Diszkurzív tervezés / 4 14 /28

77 5. 2. Pszichológiai szemlélet Algoritmus alapú diszkurzív tervezés A tervezés folyamata Koller szerint Nagy súlypont a feladat számos munkalépésre való felosztásán Cél a tervezési folyamat algoritmizálása: a teljes tervezési folyamat számítógéppel való támogatása A tervezés folyamata Koller szerint 15 /28

78 5. 2. Pszichológiai szemlélet Katalógus alapú diszkurzív tervezés / 1 16 /28

79 5. 2. Pszichológiai szemlélet Katalógus alapú diszkurzív tervezés / 2 A tervezői katalógusok a tervezési problémák ismert és bizonyított megoldásainak gyűjteményei. Számos területen gyűjtöttek össze táblázatosan, adott problémára már létező megoldásokat. Pahl és Beitz 5 pontban foglalták össze a tervezői katalógusok legfontosabb tulajdonságait: 1. Gyors és probléma orientált kapcsolat a megoldással 2. A megoldások széles spektrumát kell lefedniük 3. Függetlennek kell lenni az alkalmazás specifikus területétől 4. Alkalmasnak kell lenniük mind a hagyományos, mind a számítógéppel segített tervezés számára 5. Egységes és érthető meghatározásokat, szimbólumrendszert kell tartalmazniuk 17 /28

80 5. 2. Pszichológiai szemlélet Katalógus alapú diszkurzív tervezés / 3 FELHASZNÁLÁSI TERÜLET Alapelvek tervezői katalógusokhoz Kötések Vezetések, csapágyak Hajtástechnika, energiatermelés, erőátviteli vezeték Kinematika, mechanizmuselmélet Hajtás Biztonságtechnika Ergonómia SZERZŐ Roth Diekhöner, Ersoy, Ewald, Fuhrmann, Gießner, Grandt, Hinterwalder, Kastner, Kollmann, Kopowski, Lohkamp, Roth, Wölse, Diekhöner, Ewald, Roth Ewald, Jung, Kopowski, Raab, Roth, Schneider Schneider, Raab, Roth, VDI 2727 Blatt 2, VDI 2222 Blatt 2 Diekhöner, Ewald, Lohkamp, VDI 2222 Blatt 2 Neudorfer Neudorfer Kikészítő eljárások Roth 18 /28

81 5. 2. Pszichológiai szemlélet Katalógus alapú diszkurzív tervezés / 4 A tervezés folyamata Roth szerint Nagy súlypont a tervezési katalógusokon A tervezési katalógus nem más, mint a tapasztalat alapján összegyűjtött megoldásokat illetve ezen megoldások jellemzőit tartalmazó tulajdonság táblázatok. A tervezés folyamata Roth szerint 19 /28

82 5. 2. Pszichológiai szemlélet Katalógus alapú diszkurzív tervezés / 5 20 /28

83 5. 2. Pszichológiai szemlélet Katalógus alapú diszkurzív tervezés / 5 CSOPORTOSÍTÁS FŐ RÉSZ KIEGÉSZÍTŐ TULAJDONSÁGOK A Roth-féle tervezési katalógus 3 fő részből tevődik össze A kiegészítő jellemzők oszlopainak egymást követő sorrendje nem fix. 21 /28

84 5. 2. Pszichológiai szemlélet Katalógus alapú diszkurzív tervezés / 6 CSOPORTOSÍTÁS FŐ RÉSZ KIEGÉSZÍTŐ TULAJDONSÁGOK fajta ábra sorsz n 22 /28

85 5. 2. Pszichológiai szemlélet Katalógus alapú diszkurzív tervezés / 7 23 /28

86 5. 2. Pszichológiai szemlélet Katalógus alapú diszkurzív tervezés / 8 Genrich Saulowitsch Altschuller ( , orosz mérnök) 1946-ban kezdte kifejleszteni módszerét. Alap: számos szabadalom megvizsgálása szabályszerűségek feltárása Alapelvek megfogalmazása 40 fejlesztői alapelv (40 Inventive Principles). Altschuller szerint a fejlesztés 5 különböző szinten valósul meg: Nyilvánvaló =létező megoldások Fejlesztés =létező rendszer kisebb fejlesztése Találmány paradigmán belül =létező rendszer lényeges fejlesztéssel Találmány paradigmán kívül megváltoztatásán alapszik =létező rendszer új koncepciója, egy alapelv Felfedezés = úttörő jellegű találmány alapvetően új rendszerhez 24 /28

87 5. 2. Pszichológiai szemlélet Tervezés irányelvekkel /1 A TRIZ módszer általános modellje A TRIZ módszer alapgondolata: minden probléma ellentmondásokra épül. A cél ezen ellentmondások feloldása a 40 irányelv segítségével. Segít még az Ellentmondási mátrix. 25 /28

88 5. 2. Pszichológiai szemlélet Tervezés irányelvekkel /2 26 /28

89 5. 2. Pszichológiai szemlélet Részegység alapú tervezés /1 27 /28

90 5. 2. Pszichológiai szemlélet Részegység alapú tervezés /2 Tajnafői Tajnafői szerszámgépekre dolgozta ki módszertanát. Alapul véve Pahl és Beitz, Hansen, valamint Roth módszereit a követelmény-rendszer pontos felállítására nagy hangsúlyt fektet Gazdaságosság és pontosság a két legfőbb követelmény Funkció-összevonás, mint a gazdaságosság egyik eszköze 28 /28

91 A gépészeti tervezés módszerei Előadásvázlat 4. rész 1 /76

92 6. Megoldások funkció alapú keresése A megoldások keresésének folyamata és elemei Műszaki rendszerek és felépítésük Funkciók, funkció szintek Funkció műveletek Hatáselvek Hatáshordozók Struktúrák Hansen Variációk Megoldások Variáció szintek Példa 2 /76

93 6. Megoldások funkció alapú keresése A megoldások keresésének folyamata és elemei Intézkedések a feladat (probléma) megoldásához: A) Ajánlat munkamódszerre (a megoldáskeresés útjának meghatározása) B) Gondolatmenet a tervezett munka eredményessége érdekében 3 /76

94 6. Megoldások funkció alapú keresése A megoldások keresésének folyamata és elemei A) Ajánlat munkamódszerre (a megoldáskeresés útjának meghatározása) A feladat és munkamódszer : - Normál jellegű, ha a tevékenység, az előrehaladás intuitív, ismeretlen. - Racionális jellegű, ha a tevékenység, az előrehaladás módszeres, racionális, ismert. A feladat kritériumai : - Fontosság - Újdonság - Bonyolultság - Sürgősség - Szervezettség 4 /76

95 Előrehaladás, tevékenység Kritériumok Normál jelleg 1. lépcső Intuitív, ismeretlen Racionális jelleg 2. lépcső Módszeres, racionális, ismert A feladat fontossága - a feladat nem olyan fontos - a téves hiba könnyen korrigálható - fontos feladat (pl. magasabb forgalom elváráshoz) - döntés a magasabb elvárásoknak A feladat újdonsága A feladat bonyolultsága - régi feladatok, amelyek szokásosak és elegendőek a megoldásokhoz alkalmazva - inkább egyszerű, világos az áttekintése - az időszerű állandói statikusak - világos, egyértelmű a cél - teljesen új megoldások keresése - nincsenek ismert megoldások - magas bonyolultság, nehéz áttekinthetőség - időben változik dinamikus - nem világos, ellentmondásos célok A feladat sürgőssége - sürgős - nem éri meg a ráfordítást fontos és/vagy új feladatnál minimális idő alatt kell módszert alkalmazni A feladatmegoldás szervezettsége - csak kevés egymással együttműködő munkatárs, akik alig cserélődnek sokak koordinálásával vagy a futamidő alatt a munkatársak cserélésével sikeres 5 /76

96 6. Megoldások funkció alapú keresése A megoldások keresésének folyamata és elemei B) Gondolatmenet a tervezett munka eredményessége érdekében 6 /76

97 6. Megoldások funkció alapú keresése A megoldások keresésének folyamata és elemei Alkatrész Alkatrész gyártás Részfunkció Megoldás elv Modul Alkatrész Alkatrész gyártás Összfunkció Koncepció Modul Rajz Alkatrész Alkatrész gyártás Szerelés Részfunkció Megoldás elv Modul Alkatrész Alkatrész gyártás Alkatrész Alkatrész gyártás Egész Rész Egész Rész Egész Rész Egész 7 /76

98 6. Megoldások funkció alapú keresése A megoldások keresésének folyamata és elemei A döntési alapciklus elemei, a TMTK 8 /76

99 6. Megoldások funkció alapú keresése A megoldások keresésének folyamata és elemei A döntési alapciklus elemei beágyazódása 9 /76

100 6. Megoldások funkció alapú keresése A megoldások keresésének folyamata és elemei A probléma, a feladat felvetése 10 /76

101 A döntési alapciklus a feladat megoldásának folyamatában 11 /76

102 Feladat (Probléma) Ismert, ill. ismeretlen termék megoldásának keresése I) A feladat megvilágítása - Követelmények feltárása - A végtermék analizálása (gyengeségek, okok) - Ezek strukturálása - Első megoldás-gondolatok? I b) A feladat megvilágítása - A feladat absztrahálása - A feladat strukturálása II) Megoldások keresése - -Új Új megoldások és és variációk keresése 12 /76

103 Termék előállítás folyamatelemei, a tervezés elemeinek részekre bontásával A koncepció képzés részekre bontása és szakterületi párhuzamosítása 13 /76

104 Cél meghatározás Tervezés Gyártás Értékesítés Cél meghatározás Gyártási terv Szerelési terv Aékatrészgyártás Szerelés Cél meghatározás A gyártástervezés helye a fejlesztési folyamatban Szerelési folyamat tervezése (durva) Szerelési rendszer tervezése (durva) Szerelési folyamat tervezése (finom) Szerelési rendszer tervezése (finom) 14 /76

105 A szekvenciálistól az integrált fejlesztési metodikáig 15 /76

106 6. Megoldás variációk előállítása Műszaki rendszerek A gépészeti tervezés módszerei A műszaki rendszerek egy általános, célirányos leírása a ki- és bemeneti oldalak között az anyag-, az energia- és a jelfolyam/információ (a megváltoztatás három tárgya, eszköze) változásának megadásával lehetséges. A funkciók és szintjeik meghatározás 16 /76

107 6. Megoldás variációk előállítása Funkciók, funkció szintek A gépészeti tervezés módszerei 1. Összfunkció 2. Részfunkciók 3. Elemi funkciók 17 /76

108 6. Megoldás variációk előállítása Funkció műveletek 1. Anyagra irányuló műveletek A gépészeti tervezés módszerei 2. Energiára irányuló műveletek 3. Információra irányuló műveletek 4. Anyag- energia, anyag- információ kapcsolatra irányuló műveletek Műveletek: átalakítás, növelés-csökkentés, összekötés- elválasztás, gyűjtés- elosztás, keverés- szétválasztás, vezetés, irányváltoztatás, szigetelés, többszörözés, kódolásdekódolás, tárolás- ürítés. 18 /76

109 6. Megoldás variációk előállítása Funkció műveletek a) Átalakítás, kódolás- dekódolás: Anyagot átalakít (pl. légneműből szilárddá, szilárdból folyadékká stb.), Energiát vagy annak komponenseit átalakítja (pl. fényenergiát hőenergiává, villamos energiát mechanikai energiává, mechanikai energiakomponenst egy másik komponensbe (nyomatékot erővé, lineáris mozgást forgó mozgássá). Információt átalakít (rendezettből rendezetlenné vagy viszont, olvashatóból fényjelzéssé stb.) 19 /76

110 6. Megoldás variációk előállítása Funkció műveletek b) Növelés-csökkentés: A gépészeti tervezés módszerei Anyag, energiakomponens, információ jellemző tulajdonságának erősítése (növelése) vagy gyengítése (csökkentése). Pl. vezetőképesség, szilárdság, mágnesezhetőség növelés vagy csökkentése, erő vagy elmozdulás, nyomaték vagy szögelfordulás, a váltó- vagy egyenfeszültség, a láthatóság vagy rejtettség növelése vagy csökkentése. 20 /76

111 6. Megoldás variációk előállítása Funkció műveletek c) Összekötés- elválasztás: A gépészeti tervezés módszerei Anyagokat egymásmellé rendel, funkcionálisan összekapcsol (pl. tengelyre illesztéssel tárcsát szerel, menetes orsóra anyát helyez el, reteszhoronyba reteszt helyez stb.). Energiákat, energia komponenseket összekapcsol (pl. erőket, nyomatékokat, szögelfordulásokat, elmozdulásokat összekapcsol. Hasonló értelemben a műveletek fordítottja is igaz. Anyag esetében az elválasztás értelmezhető egy anyag szétvágásaként is. X Y X Y = K X K Y K X Y = K X K Y K X Y 21 /76

112 6. Megoldás variációk előállítása Funkció műveletek A gépészeti tervezés módszerei d) Gyűjtés- elosztás: Anyagokat, energiákat (természetesen fajtaazonosakat) össze lehet gyűjteni (pl. palackozó soron mosás előtt az üvegeket összegyűjtik, tisztítják, megtöltik, majd szétosztják az üvegek színe szerint színre válogatva. Az elosztás (szétosztás) az adott halmaz elvek szerinti válogatott szétválasztását jelenti. 22 /76

113 6. Megoldás variációk előállítása Funkció műveletek e) Keverés- szétválasztás: A gépészeti tervezés módszerei Anyagokat (pl. kompozítként), energiákat, információkat össze lehet keverni. Ez az együttes nem jelent szigorú, el nem választható kötődést. Ennek szellemében működhet a szétválasztási művelet is. A szétválasztás az anyagok vonatkozásában bír nagy jelentőséggel (pl. hulladékkezelés és újrafelhasználás vonatkozásában). X Y X + Y X Y X + Y = K X K Y K X + Y y x x y y x y x x y x y y x x y x x y y x x y y y y x x x x y y X Y 23 /76

114 6. Megoldás variációk előállítása Funkció műveletek A gépészeti tervezés módszerei f) Vezetés: Anyagot, energiát, információt a műszaki rendszer egyik pontjából egy másik pontjába átvezet, átvisz, vagy annak folytonosságát fenntartja). [A] = [Anyag, energia, információ] [A] 1 [A] 2 24 /76

115 6. Megoldás variációk előállítása Funkció műveletek g) Irányváltoztatás, irányeltérítés: A gépészeti tervezés módszerei A műszaki rendszerben végbemenő irányított folyamatok irányának megváltoztatása, mely irányulhat az áramló anyagra, a vezetett jelre (információra) vagy az energiaátviteli folyamatra. Pl. forgómozgás komponenssel rendelkező mechanikai energiaátvitelnél egy rugalmas (hajlékony tengely) vagy 1:1 áttételű kúpkerekes hajtómű irányeltérítést eredményez. Fogaskerék kapcsolatban egy űjabb kerék beépítése vagy elhagyása, azonos vagy ellentéstes forgásirányt eredményez. 25 /76

116 6. Megoldás variációk előállítása Funkció műveletek h) Szigetelés: A gépészeti tervezés módszerei A műszaki rendszerben az energia, az anyag, az információ áramlási folyamatának megakadályozása szigetelési funkciót jelent. Pl. hő- és hangszigetelés, folyadék áramlásának megakadályozása (csap, szelep, tolózár) 26 /76

117 6. Megoldás variációk előállítása Funkció műveletek A gépészeti tervezés módszerei i) Többszörözés: A műszaki rendszerbe bemenő anyag, energia, információ hasonló paraméterű változatainak előállítása. Pl. többpéldányos másolás, sorozat alkatrészek generálása, energiaforrások többszörözése. 27 /76

118 6. Megoldás variációk előállítása Funkció műveletek j) Tárolás- ürítés: A gépészeti tervezés módszerei Az anyag, az energia, a jel folyamatának felfüggesztése úgy hogy tárolásra kerül, majd onnét valamilyen információ hatására felszabadítható. Pl. adatok tárolása adathordozókon (bevitel- és kihozatal), mozgási energia tárolása rugóban, moj onnan felszabadítása (mechanikus órák), folyadékok tárolás tartályban. A 28 /76

119 6. Megoldás variációk előállítása Hatáselvek A gépészeti tervezés módszerei Megjegyezhető, hogy a fizikai-, kémiai- és biológiai hatások a műszaki funkciók realizálásának építőkövei, ill. tervezési elemei. F n F n M 1? 1 µ F R d k M 2? 2 M 1 s 1 M 2 s 2 M 1= s = 1 M 2 s 2 F 1 F n µ F 2 F 1 F 2 F = 1 F 2 s 1 F n F R s 2? 1? 2? = 1? 2 29 /76

120 6. Megoldás variációk előállítása Hatáshordozók A gépészeti tervezés módszerei A műszaki rendszer megvalósításnak, ezen belül elemeinek az életrekeltése a funkciók megfogalmazása, a szükséges hatások, működési elvek felismerése, rögzítése mellett szükségessé teszi a hordozó anyag, a hatáshordozó megválasztását is. A hatáshordozó, mint alternatív választási lehetőség biztosítja azt, hogy a műszaki rendszer más-más megoldási lehetőséget kap. Hatáshordozó lehet a szilárd anyagok minden típusa (acél, könnyűfém, műanyag, kerámia, kompozit stb.), folyadékok (víz, olaj, glicerin stb.), gázok, mágneses-, elektromos mező, a gravitációs tér. 30 /76

121 6. Megoldás variációk előállítása Hatáshordozók (Anyagvariációk) Fogaskerékpárok Műanyag Acél Műanyag - szinter 31 /76

122 6. Megoldás variációk előállítása Struktúrák A gépészeti tervezés módszerei A felismert funkciók lehetőséget adnak arra, hogy azokból kapcsolati rendszer segítségével struktúrát képezzünk. A struktúra a funkciók egy első közelítésű egymásmellé rendelése. Az egymásmellé rendelésnek elvben nincsenek szabályai, tehát a kapcsolatban a soros-, párhuzamos-, vegyes-, kör- vagy fa felépítésű struktúra is elképzelhető. 32 /76

123 6. Megoldás variációk előállítása Struktúrák A gépészeti tervezés módszerei Mozgásformák Lineáris Forgó - s, -v s, v Nyugvó elem + Mozgó elem - ds, - dv ds, dv 33 /76

124 6. Megoldás variációk előállítása Struktúrák A gépészeti tervezés módszerei Alapértelmezések Aktuátor (C) φ Állvány (A) 1 Aktuátor (C) x Billentés 2 dφ Forgó elem (B) Állvány (A) Forgatás 34 /76

125 6. Megoldás variációk előállítása Struktúrák A gépészeti tervezés módszerei Lineáris mozgásgeneráló (aktuátor) 35 /76

126 6. Megoldás variációk előállítása Struktúrák A gépészeti tervezés módszerei Mozgáselemek funkcióstruktúrája és szimbóluma 36 /76

127 6. Megoldás variációk előállítása Struktúrák Mozgást generálók Lineáris Forgó 37 /76

128 6. Megoldás variációk előállítása Hansen A gépészeti tervezés módszerei 38 /76

129 6. Megoldás variációk előállítása Hansen A B F, s C M, φ 39 /76

130 6. Megoldás variációk előállítása Hansen A gépészeti tervezés módszerei 40 /76

131 6. Megoldás variációk előállítása Variációk A gépészeti tervezés módszerei Ismert vagy ismeretlen rendszerek elemzése révén a fellelhető megoldások rendszerbe foglalhatók. A rendszer alapja az egységbe foglaló ismérv és az egységen belül a megkülönböztetés. Az előbbit rendszerező szempontoknak (RSZ), az utóbbit megkülönböztető jellemzöknek (MJ) nevezzük. Morfológiai mátrix. Rendszerező szempontok Megkülönböztetők /76

132 6. Megoldás variációk előállítása Variációk A gépészeti tervezés módszerei A rendszerező szempontok és a megkülönböztető jellemzők mátrixba rendezhetők Zwicky nyomán. Megoldás úgy képezhető, hogy minden sorból ki kell választani egy elemet és ezeket egymásmellé kell rendezni. Az így előálló szöveges olvasat a feladat egy megoldását jelenti. E megoldás csak elvi megoldás, a megoldások első generációja. Itt még nem derül ki, hogy az egyes funkciók milyen hatáselven lesznek megoldva. 42 /76

133 6. Megoldás variációk előállítása Variációk A gépészeti tervezés módszerei Funkcióstruktúra képzés (Példa) A rendszerben feltárt elemi funkciók segítségével, az összeférhetőség figyelembevételével struktúra képezhető. Az elemi funkciók csak a tevékenységelemet jelölik meg, nem tartalmaznak hatáselvű megoldást. Az ilyen szintű megoldás csak leíró jellegű, szavakban megfogalmazza a fejlesztendő szerkezet működését, de arra nem ad választ, hogy milyen elven valósítja meg az egyes funkciókat. A megoldásoknak ez a szintje az elsőgenerációs megoldáskörbe tartozik. Egy szélvédő berakó szerkezet ilyen olvasata az alábbi: 43 /76

134 6. Megoldás variációk előállítása Variációk A gépészeti tervezés módszerei 44 /76

135 6. Megoldás variációk előállítása Variációk A gépészeti tervezés módszerei E + (C) 18 1 Kar II. 17 dφ Szerelési helyzet 20 Korong 21 Szélvédő 45 /76

136 6. Megoldás variációk előállítása Variációk 46 /76 A gépészeti tervezés módszerei A talajt (1) és a gördülést biztosító elemet (9) össze kell kapcsolni (2). A talajjal érintkező gördülő elemet (4) olyan záró, nyitó elemmel (8) kell ellátni, mely tárolt energiát (7) képes a gördülő elemhez kötni (5). A kötés révén a gördülő elem mozgása korlátozható (6). A gördülő elemet (9) a alapkerethez (13) kell kötni (3). Ezzel, figyelembe véve az előzőeket, egy olyan talajjal érintkező gördülőelemeken mozgó alapkeret állt elő, mely a mozgásában megakadályozható, mondjuk fékezetté tehető. Az alapkeretet (13-3) össze kell kapcsolni olyan módón egy kerettel (14), mely lineáris mozgást (10) tesz lehetővé a két kapcsolt elem között. Ehhez külső energiaforrásra van szükség.

137 6. Megoldás variációk előállítása Variációk A gépészeti tervezés módszerei A magassági állíthatósághoz egy emlő (15) elemnek kell kapcsolódnia kerethez (14-10), mely kapcsolat szintén egy lineáris (11) mozgást végző elem. A mozgatáshoz külső energiaforrás szükséges. A vízszintes tengely körüli billentéshez az emelő elemhez (15-11) kapcsolni kell egy kart (16), mely kis tartományú forgó (billentő) mozgást (12) hoz létre. A mozgás létrehozása külső energiaforrást igényel. 47 /76

138 6. Megoldás variációk előállítása Variációk A gépészeti tervezés módszerei A függőleges tengely körüli mozgáshoz a már meglévő karhoz (16-12) egy másik kart (18) kell kapcsolni, mely hasonlóan az előzőhöz billenő mozgást (17) képes megvalósítani. A szélvédő üveget (21) megfogó szerkezettel (korong) meg kell fogni (22), a megfogó szerkezetet (20) a billenő karhoz (18-17) kell kötni (19). A megfogáshoz külső energiaforrás szükséges. 48 /76

139 6. Megoldás variációk előállítása Megoldások A gépészeti tervezés módszerei 49 /76

140 6. Megoldás variációk előállítása Megoldások A gépészeti tervezés módszerei 50 /76

141 6. Megoldás variációk előállítása Megoldások A gépészeti tervezés módszerei 51 /76

142 A megoldásvariációk szintjei A gépészeti tervezés módszerei 6. Megoldás variációk előállítása Variáció szintek Megoldás variációk szintjei A megoldások a konkretizáltságuk alapján megoldásszinteket jelölnek. Amíg a leíró jellegű megoldások csak a funkciók értelmezését adták meg a megoldások első szintjét jelentették, az első generációs megoldásokat. A funkciók akkor válnak realizálhatóvá, ha fizikai-, kémiai- és biológiai hatásokat rendelünk hozzájuk. A műszaki gyakorlatban a fizikai hatások dominálnak a megoldások megvalósításában. 52 /76

143 6. Megoldás variációk előállítása Variáció szintek A gépészeti tervezés módszerei Azt világosan kell látni, hogy egy funkció több hatáselv felhasználásával is megoldható. Abban az esetben, ha csak egy funkcióra választunk több hatáselvet, akkor a termék csak emiatt is más-más megoldású lehet. Kiterjesztve a hatáselv választási lehetőséget, ún. hatásstruktúrát képezhetünk le, mely számos további megoldás lehetőséget eredményez. A megoldások ezen szintjét második generációs megoldásoknak nevezzük. 53 /76

144 6. Megoldás variációk előállítása Variáció szintek A gépészeti tervezés módszerei A funkcióstruktúra majd a hatásstruktúra előállítása után az alkalmazott hatáselveket életre kell kelteni. Ahhoz, hogy egy funkció testet öltsön anyagot, anyagokat kell hozzárendelni, azaz hatáshordozót kell választani. Egy-egy hatáselv egymástól eltérő anyagokkal is megvalósítható. A másság a megoldások egy újabb variációs lehetőségét biztosítja azzal, hogy létrehozza a hatáshordozókra épülő hatásstruktúrát. Az így létrehozott megoldások a harmadik generáció szintet jelölik. 54 /76

145 6. Megoldás variációk előállítása Példa: Erőkorlátozás megoldása 250 n Δ n 2 M 2 M 1 55 /76

146 6. Megoldás variációk előállítása Példa: Erőkorlátozás megoldása Az energiaátadás folyamata: 1. A nyomaték bevitele (bemenő tengely): M 1 2. A nyomatékból származtatott F 1 erő átvitele (reteszen) 3. A reteszen ébredő erő F 1 átvitele (arányosítása) a rúd ébredő erővé (F fr ) 4. A rúdban ébredő erő korlátozása (F fr < = F fr max ) 5. A rúdban ébredő erő átvitele (F fr ) 6. A rúdban ébredő erő átadása a karra, annak reteszére (F 2 ) 7. A reteszerő átalakítása kimenő nyomatékká: M 1 56 /76

147 6. Megoldás variációk előállítása Példa: Erőkorlátozás megoldása /4 57 /76