Часть 1 поиск технического решения для грузового автомобиля-вездехода

Грузовой автомобиль вездеход

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

Вспомогательные функции	Частичные решения
А. преобразование энергии топлива в механическую	бензиновый двигатель	дизельный двигатель	газогенераторный двигатель
Б. фиксация узлов автомобиля в пространстве	несущая рама	несущая усиленная рама
В. движение	колесные движители	гусеничные движители	Смешанные колёсногусеничные движетели
Г. обеспечение тяги	переднемоторная силовая установка	среднемоторная силовая установка	заднемоторная силовая установка	Мотор-колесо
Д. передача энергии от силового агрегата к движителю	механическая трансмиссия	гидравлическая трансмиссия	электро-механическая трансмиссия	пневматическая трансмиссия
Е. хранение топлива	1 бак на раме	2 бака на раме	бак в грузовом отсеке
Ж. управление траекторией движения	руль с гироусилителем	руль с электро- усилителем	подруливающая задняя ось
З.высокая гузоподъёмность	2 оси	3 оси	2 оси с подключаемой третьей осью

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 2м;

6. автономность до 1000км;

7. полный снаряженный вес до 15000кг.

8. объём кузова более 40куб.м

5.Исключить из морфологической карты решения, не удовлетворяющие обязательным ТТ, сформулированном в п,4

Обязательные технические требования

Частичные решения

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

1. Динамика движения (Мкр>300Нм)

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

2. Дороги общего пользования (> 60 км/час)

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

3.Нагрузка на грунт (< 1кг/см2)

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

4. Экономичность (< 25л/100км)

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

5. Водные преграды (до2м)

-

-

-

-

-

-

-

-

6. Автономность (до 1000км)

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

7. Снаряженный вес (до 15000кг)

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

8.Объём кузова (>40куб.м.)

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Допустимые варианты

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

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

6.Составить матрицу парных сравнений и проверить оставшиеся частичные решения на совместимость.

Варианты частичных решений	А2	Б2	В1	Г1	Д1	Е2	Ж1	Ж3	З2	З3
	А2
	Б2
	В1
	Г1
	Д1
	Е2
	Ж1
	Ж3
	З2
	З3

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,

Дополнительные технические требования	ТТ1	ТТ2	ТТ3	ТТ4	ТТ5	Сумма	Новая сумма	Ранг	Весовой коэфф.
1.Простота устройства	-						3,5		0,35
2.Стоимость изготовления		-					2,5		0,25
3. Возможность применения как тягач			-				0,5		0,05
4.Стоимость эксплуатации				-			1,5		0,15
5.Степень унификации					-				0,2
Сумма:

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

Вариант технических решений	Дополнительные технические требования (ТТ) с весовыми коэффициентами	Результат оценки
ТТ1 α1= 0,35	ТТ2 α2= 0,25	ТТ3 α3= 0,05	ТТ4 α4= 0,15	ТТ5 α5 = 0,2
А2Б2В1Г1Д1Е2Ж1З2	Wij 8
αjWij 2,8	2,5	0,35	1,05	1,2	7,9
А2Б2В1Г1Д1Е2Ж1З3
2,1	2,5	0,5	1,05	0,6	6,75
А2Б2В1Г1Д1Е2Ж1Ж3З2
1,75	1,75	0,3	1,05	1,6	6,45
А2Б2В1Г1Д1Е2Ж1Ж3З3
1,05	1,25	0,3	1,5	1,0	5,5

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.