Жизненный цикл машины. Проектирование автомобиля как процесс конструирования машины.

1.1 Жизненный цикл машины

Создание новой машины - сложный и длительный процесс, в котором участвуют ученые, конструкторы, дизайнеры, испытатели, специалисты в области производства и эксплуатации.

Жизненный цикл машины представляет собой совокупность взаимосвязанных процессов создания и последовательного изменения состояния машины от формирования исходных требований к ней до окончания ее эксплуатации. Согласно Единой системе государствен­ного управления качеством продукции, жизненный цикл принято делить на стадии - части жизненного цикла, устанавливаемые в нормативно-технической документации и характеризуемые опреде­ленным состоянием машины, видом предусмотренных работ и их результатом.

Жизненный цикл машины включает стадии создания, производства, обращения и эксплуатации, каждая из которых содержит ряд этапов, операций и процедур.

Создание машины.

Эта стадия начинается с предпроектных исследований и заканчивается созданием машины. На этапе под­готовки и разработки проекта новой машины устанавливают прин­ципиальную возможность и целесообразность ее создания. Необхо­димость в новой машине должна вытекать из общественных потребностей, поэтому она нуждается в тщательном и глубоком обоснова­нии с учетом технических и экономических возможностей, обусловленных прогрессом науки и техники, а также развитием экономи­ки страны. Для этого проводят поисковые исследования, которые должны базироваться на результатах фундаментальных исследований, практическом опыте применения аналогичных машин, ретроспективном анализе и прогнозах развития техники в данной обла­сти.

Важными элементами поисковых исследований являются эксперименты на макетах - физических моделях машины (или отдель­ных ее частей), воспроизводящих или имитирующих конкретные ее свойства и изготовленных для проверки принципа действия и определения характеристик машины.

Результатом поисковых исследований, проводимых в предпроектный период, является постановка задачи проектирования, кото­рая предусматривает разработку технических требований к машине и формирование технического задания на ее создание.

Конструктор принимает участие во всех стадиях жизненного цикла машины. Однако основной процесс его творчества составляют работы, связанные с созданием машины и представляющие собой закон­ченный цикл, состоящий из нескольких этапов: научно-технического поиска, проектирования, изготовления образцов для испытания, до­водки конструкции.

Этап проектирования охватывает большой перечень проект­ных операций и процедур - от предварительных расчетов и эски­зов до уточненных расчетов, разработка чертежей, описаний, инструкций, технических условий и т.п. Результатом проектиро­вания является комплект технической документации,содержащей всю необходимую информацию для материализации создаваемой машины в процессе производства и организации ее использования.

На всех этапах процесса создания машины изготавливают макет­ные, экспериментальные и опытные образцы машины и проводят на них различные испытания: исследовательские, доводочные, пред­варительные и др. (ГОСТ 16504-81).

Заключительным этапом стадии создания машины являются приемочные испытания, по результатам которых решают вопрос о целесообразности ее производства. Приемочные испытания могут быть государственными, межведомственными и ведомственными; порядок их проведения предусмотрен ГОСТ 15.001-88.

Производство машины.

Эта стадия включает постановку на производство, установившееся производство и снятие с производ­ства.

Постановку на производство, как правило, осуществляют в два этапа: подготовка производства и его освоение. Работы по подготов­ке производства направлены на обеспечение технологического про­цесса изготовления машины и могут быть начаты еще на стадии ее созда­ния. Важнейшим этапом этих работ является технологическая под­готовка производства, процессы организации и управления которой регламентируются комплексом государственных стандартов Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП). При этом осуществляют выбор технологии и оборудования, организацию материально-технического снабжения, планирование процесса про­изводства во времени, распределение работ и т.д.

Установившееся производство начинается после окончатель­ной отработки конструкторской и технологической документации (ГОСТ 14.004-83). Решение об освоении производства машины прини­мают по результатам квалификационных испытаний установочной серии или первой промышленной партии (ГОСТ 16504-81).

Обращение машины.

Это часть жизненного цикла машины от отгрузки ее предприятием-изготовителем до получения потребителем. Типичными этапами этой стадии являются: хранение на складе го­товой продукции, реклама, упаковка, транспортирование, монтаж. При обращении должно быть обеспечено максимальное сохранение объемов и качества готовой продукции, установленных плановыми заданиями, стандартами и техническими условиями.

Эксплуатация машины. На этой стадии реализуется, поддер­живается и восстанавливается качество машины (ГОСТ 25866-83). Экс­плуатация машины включает в общем случае ввод в эксплуатацию, ис­пользование по назначению, техническое обслуживание, ремонт, мо­дернизацию и хранение.

Наконец, вследствие морального или физического износа в про­цессе использования машина перестает отвечать предъявленным тре­бованиям, становятся нецелесообразными дальнейшее ее использо­вание по назначению и ремонт, и поэтому, машина подлежит снятию с эксплуатации и последующей утилизации. Снятие с эксплуатации машины оформляют документально в установленном порядке в со­ответствии с ГОСТ 25866-83.

1.2 Проектирование автомобиля как процесс конструирования машины

Проектирование автомобиля пред­ставляет комплекс научно-исследовательских и конструкторско-экспериментальных работ, конечной целью которых является создание техниче­ской документации нового автомобиля или модернизация выпускаемого.

Основной частью проектирования является конструирование. Оно пред­ставляет собой процесс разработки чертежей и другой технической доку­ментации, необходимой для освоения производства проектируемых изделий.

Стадии разработки конструкторской документации при создании новых и модернизированных конструкций авто­транспортных средств установлены ОСТ 37.001.503—72. Обязательными являются разработки технического за­дания, технического проекта, рабочей документации опытного образца и уста­новочной (первой промышленной) се­рии изделий.

Приступая к проектированию, кон­структор должен изучить возможные пути совершенствования конструкции автомобиля от начала его проектирования до снятия с производства. Такое исследование проводится на основе прогнозирования показателей техни­ческого уровня (качества) проекти­руемого изделия на заданный период. Задачей прогнозирования является получение научно обоснованных вероятностных значений базовых по­казателей качества автомобилей. Прогнозы, используемые при проектировании нового автомобиля или модернизации выпускаемого, могут быть: краткосрочными - для разработки конкретного объекта или типажа на период 5... 10 лет; среднесрочными - для разработки перспектив развития автотранспортных средств на 10... 20 лет; долгосрочными - для опреде­ления основных направлений их развитий на 20...30 лет.

При научно-техническом прогно­зировании технического уровня автомобильного подвижного состава используется исследовательский или нормативный прогноз.

Исследовательский прогноз осно­вывается на анализе тенденций и закономерностей развития автотран­спортных средств, накопленного опы­та, по результатам которого выявля­ются и формируются новые возмож­ности и перспективные направления научно-технического прогресса, обе­спеченные народнохозяйственными ре­сурсами и соответствующими разра­ботками. Прогноз строится по схеме «от настоящего - к будущему».

Нормативный прогноз, основы­ваясь на данных исследовательского прогноза, определяет объем и состав ресурсов, уровень научно-техническо­го развития в перспективе. Этот про­гноз строится по схеме «от будуще­го - к настоящему».

В случае перехода на новую тех­нологию в сфере эксплуатации, а также при отсутствии серийного вы­пуска изделий, аналогичных изучае­мому, применяется метод экспертных оценок.

Прогнозирование эксплуатацион­ных качеств автомобильного подвижного состава осуществляют методами моделирования.

Окончательный прогноз делается на основе анализа результатов, полученных не менее чем двумя методами прогнозирования. В качестве второго (вспомогательного) метода прогнози­рования может использоваться метод информационного слежения по публи­кациям и сообщениям в специальной литературе.

Основными источниками информа­ции являются: отечественные стандар­ты, а также правила и рекомендации международных организаций ЕЭК ООН, ИСО и стран предполага­емого экспорта, требования TIR (пра­вил международных дорожных пере­возок); результаты испытаний и эксплуатации отечественных и зару­бежных автомобилей; сведения о выставках, проводимых в РК и за ру­бежом; патентная документация и лицензии; конструкторская и технологи­ческая документация.

В процессе проектирования авто­мобиля широко используется такой метод исследования, как макетирова­ние. На макетах проверяются принци­пы работы изделия и его составных частей; выбираются внешние архитек­турно-художественные формы и про­веряются основные конструктивные решения, связанные с созданием интерьера, необходимых удобств во­дителю, пассажирам и обслуживающе­му персоналу.

1.3 Техническоезадание

Техническое задание служит пер­вичным документом для разработки конструкторской документации.

Техническое задание разрабатыва­ется в соответствии с ОСТ 37.001.508-73 «Разработка и утверждение техни­ческой документации» и состоит из пяти основных разделов. В зависимо­сти от вида, назначения, условий производства и эксплуатации авто­мобиля допускается вводить новые разделы.

Раздел 1 «Цель разработки и область применения автомобиля» в общем случае содержит: тип (наиме­нование) автомобиля; краткую характеристику области его применения, до­рожных условий и режимов эксплуата­ции с указанием климатических райо­нов по ГОСТ 15150-69; указание о возможности экспортирования; пара­метры изделий, с которыми разраба­тываемый автомобиль должен взаимо­действовать; наименование и обозна­чение выпускаемого автомобиля, кото­рый должен быть заменен разрабаты­ваемым; наименование документов, на основании которых разрабатывается автомобиль.

Раздел 2 «Технические требования» определяет показатели качества и
эксплуатационные характеристики автомобиля с учетом действующих стандартов и норм, в общем случае включает десять подразделов.

Технические требования и их чет­кие определения располагают в каж­дом подразделе в зависимости от степени их важности и характера.

В подразделе 2.1 «Основные пара­метры и размеры» указывают основные технические параметры автомоби­ля: скорость, мощность и другие, указываемые в картах его технического уровня и качества; массу автомобиля и при необходимости огра­ничения массы отдельных его состав­ных частей; конструктивные требова­ния к автомобилю и его составным ча­стям (габаритные, установочные, присоединительные размеры и т.д.).

Подраздел 2.2 «Надежность кон­струкции» определяет ресурс автомобиля до капитального ремонта, а в от­дельных случаях ресурс (срок служ­бы) до списания; срок гарантии и га­рантийный пробег; требования к равнопрочности узлов автомобиля или кратность ресурсов его составных частей.

В подразделе 2.3 «Эксплуатацион­ная и ремонтная технологичность» приводят периодичность технического обслуживания (ТО), требования к приспособленности автомобиля к ТО, удобству его проведения, трудоемкость ТО; требования к удобству за­мены отдельных агрегатов, проведения диагностирования и трудоемкость текущего ремонта.

Подраздел 2.4 «Уровень унифика­ции и стандартизации» характеризует использование стандартных, унифици­рованных и других сборочных единиц и деталей при разработке автомобиля; уровень унификации и стандартиза­ции конструкции автомобиля; соответ­ствие разрабатываемого изделия действующим стандартам и другим нор­мативным документам; требования к обеспечению агрегатирования узлов и автомобиля в целом с узлами и изделиями, производимыми другими пред­приятиями.

В подразделе 2.5 «Безопасность конструкции» формулируют требования к обеспечению безопасности при эксплуатации и обслуживании авто­мобилей, допускаемому уровню вибра­ционных нагрузок и другие требова­ния в соответствии с действующими санитарными и техническими нор­мами.

Подраздел 2.6 «Эстетические и эргономические показатели» содержит требования к комфортабельности, использованию внутреннего объема кабин автомобилей, основанные на данных анализа тенденций развития внешних форм, внутреннего оборудо­вания автомобилей и отделки, а также определяет усилия, необходимые для управления ими и обслуживания, и др.

В подразделе 2.7 «Патентная чи­стота и конкурентоспособность» ука­зывают перечень стран, по которым проверяется патентная чистота автомобиля и его составных частей в соот­ветствии с ГОСТ 15.011-82; требования, к автомобилям исходя из анализа и оценки их конкурентоспособности на мировом рынке и др.

Подраздел 2.8 «Составные части автомобиля, исходные и эксплуатаци­онные материалы» определяет требования к составным частям автомоби­ля, топливу и материалам, намечаемым для использования в новом автомоби­ле, а также при его эксплуатации с учетом ограничительных перечней (ве­домостей) на применение в новых раз­работках тех или иных составных частей и материалов (в том числе используемых при эксплуатации авто­мобиля); требования к продукции смежных предприятий в отношении ее разработки, совершенствования и мо­дернизации.

В подразделе 2.9 «Транспортирова­ние, хранение и консервация» приво­дят условия транспортирования авто­мобилей и виды необходимых для это­го транспортных средств, способы кре­пления и скорости передвижения при транспортировании, места хранения (открытая площадка, навес, отапливаемое помещение и др.); условия хранения; возможность, необходимость и сроки обслуживания автомо­биля во время хранения (переконсер­вация и др.); сроки хранения в раз­личных условиях и требования к условиям консервации.

Подраздел 2.10 «Специальные тре­бования» определяет особенности изделия и соответствие их стандартам, в обозначении которых имеется литера «В». В зависимости от вида и на­значения изделия допускается уточнять или дополнять требования, предъявля­емые к изделию, перечисленные в разделе 2.

Раздел 3 «Экономические показа­тели» содержит технико-экономические показатели разрабатываемого автомобиля, предполагаемый годовой выпуск, показатели технико-экономи­ческой эффективности его использова­ния (в том числе годовой экономиче­ский эффект) и лимитную цену, опре­деляемые в соответствии с инструкци­ями и методическими указаниями Министерства автомобильной промыш­ленности.

Раздел 4 «Стадии и этапы разра­ботки» устанавливает необходимые стадии разработки и этапы работ по ОСТ 37.001.503-72. В этом же разделе указы­вают предприятие-изготовитель раз­рабатываемого автомобиля.

Раздел 5 «Приложения к техниче­скому заданию» включает чертеж общего вида автомобиля, схемы его основных систем, а также другие документы, содержащие обоснование выбранных технических решений; общую оценку технического уровня создаваемого автомобиля; перечень научно-исследовательских и экспери­ментальных работ, результаты кото­рых использовались при разработке технического задания.

Литература: 2[5-17]

Контрольные вопросы:

1) Дайте пояснение понятию жизненный цикл машины.

2) Какие виды прогноза используется при проектировании?

3) С какой целью разрабатывается техническое задание?

4) Из каких составляющих элементов состоит второй раздел

технического задания?

5) Что включает пятый раздел технического задания?