2015-08-13
396
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.
