8.6 Выбор аналога. Описание устройства – аналога c указанием тех его недостатков, которые будут устранены в разрабатываемом устройстве
Следует обратить внимание на особенности эксплуатации изделий, решающих сформулированные задачи. Изложение материала при обзоре должно приводить читателя к логическому убеждению в том, что именно этот метод или техническое средство из числа прототипов следует взять за основу разработки проектируемого изделия. В дальнейшем изложении следует однозначно определить то, что именно это изделие или прибор является аналогом и дать подробное его описание. В заключении описания аналога необходимо отразить те его недостатки, которые будут исправлены в проектируемом изделии и обозначить пути их устранения.
8.7 Описание принципа действия, принципиальной схемы, разрабатываемого устройства. Обоснование и описание кинематической схемы и (или) других схем, а также алгоритма работы
Содержание этих разделов полностью определяется конкретной задачей проектирования. Например, при разработке сборочного автомата разделы должны включать в себя:
- анализ технологичности собираемого изделия, его подготовленности к автоматизированной сборке, предложения по модернизации изделия с целью снижения трудоемкости сборки, а также предложения по снижению затрат при эксплуатации и на конечную утилизацию;
- разделение технологического процесса на операции и переходы, обоснование принятой концентрации операций в автомате, выбор инструментов, оснастки, выбор режимов сборки, разработка операционных технологических схем, выбор формы агрегатирования рабочих позиций, обоснование принятого уровня автоматизации;
- оценку ожидаемой производительности и других интегральных технических параметров автомата;
- разработку и описание кинематической схемы и (или) других схем, а также алгоритма работы.
При формировании материалов в этих подразделах дается обоснование деления машины на отдельные механизмы с независимыми и (или) связанными кинематическими цепями, осуществляется выбор кинематических цепей отдельных механизмов и кинематических пар для них, определяются требуемые диапазоны перемещений и (или) углов поворота в кинематических парах, осуществляется предварительный выбор типа приводов, параметров двигателей, типов и основных параметров механизмов передач, производится выбор схем силового питания, схем включения и выключение двигателей.
8.8 Выбор и описание работы системы управления
Даются обоснования степени автоматизации отдельных функций и выбора типа управления, дается обоснование структурной и (или) функциональной схем системы управления в соответствии с требованиями к различным режимам: работы в автоматическом и автоматизированном режимах, при программировании и наладке. Составляется принципиальная схема управления приводами механизмов и другими устройствами. Осуществляется выбор и дается описание основных устройств (элементов) системы управления и, если необходимо, - системы автоматического контроля и диагностики, приводятся сведения об используемых датчиках, о преобразователях сигналов - усилителях мощности.
8.9 Разработка и описание алгоритма работы или циклограммы
Формулируются задачи управления в виде последовательности команд, отрабатываемых различными механизмами после проверки различных условий переходов, составляется единая блок-схема алгоритма работы для всех основных режимов. Строится циклограмма работы системы механизмов. Осуществляется построение фрагментов логической системы управления для реализации циклограммы.
8.10 Расчёт конструкции исполнительных устройств мехатронной системы. Расчеты, обосновывающие работоспособность изделия, его узлов и элементов
Расчеты должны обосновывать работоспособность и требуемые показатели функционирования устройства, его узлов и элементов. Расчётную часть пояснительной записки целесообразно выделять в отдельный раздел. Объём расчётов, как правило, обсуждается студентом вместе с руководителем на этапе составления задания. Осуществляется выбор объектов и дается обоснование целей силовых, прочностных, точностных, тепловых и других, как проектных, так и проверочных расчетов механизмов и деталей механизмов. Задаются основные геометрические параметры и ограничения на массы, а также характеристики материалов. Обосновывается выбор методов, методик расчетов и компьютерных программ, выбор математических моделей и задание параметров моделей. Приводятся данные о процедурах расчетов и используемых программных средств, приводятся результаты расчетов и выводы по ним. В случае необходимости при отрицательных результатах расчетов они повторяются при измененных параметрах элементов конструкций и других исходных данных. Даются окончательные результаты расчетов параметров приводов, осуществляется выбор двигателей и механизмов передач. Учитываются требования устойчивости, быстродействия и качества переходных процессов. Производится расчёт статических и динамических характеристик мехатронных и робототехнических модулей, как автоматически управляемых систем.
При контурном управлении для определения динамических свойств проектируемого технического средства целесообразно выполнить расчёт его амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик. В случае расчёта погрешностей следует дать подробное описание источников их возникновения, определить составляющие погрешностей и рассчитать значения каждой из них.
Отдельный подраздел расчётной части следует посвятить механическому расчёту конструкции изделия. Основное внимание при этом следует уделить расчёту тех его элементов, параметры которых сказываются на режимах его функционирования и надёжности. Производится расчет электрической схемы какого-либо узла.
8.11 Проработка аспектов эргономики и технической эстетики
Определяются функции обслуживающего персонала, формулируются требования к рабочим местам. По действующим нормам в рекомендуемых зонах проектируется рациональная рабочая зона оператора, размещаются органы управления (кнопки, клавиши, рычаги), средства представления информации оператору (индикаторы, шкалы приборов, экраны). Эстетическая проработка внешних форм по законам художественного конструирования при уже выбранных композиционных решениях конструкций основных блоков и их расположения включает выбор общих форм защитных кожухов, материалов панелей, расположения зрительно значимых элементов, цветовых решений и т.п. При необходимости предусматривается помощь консультантов.
8.12 Техническое описание спроектированной мехатронной или робототехнической системы
Дается перечень показателей назначения и основных параметров (масса, потребляемая мощность, габаритные размеры и т.д.). Приводятся данные о назначении отдельных составных частей и их взаимосвязи, требований к средствам обеспечения работоспособности и показателей качества. Приводятся сведения о компоновке изделия, перечень и расположение основных функциональных узлов и конструктивных модулей. При описании работы проектируемого устройства следует осветить все вопросы, связанные с взаимодействием отдельных его элементов, например, указать, каким образом реализована обратная связь, какими средствами обеспечивается необходимая точность и т.д. В этом разделе уместно привести ссылки на чертежи с указанием их номеров.
Следует обратить внимание на особенности конструктивного оформления изделия и его элементов, представленных в графической части проекта. При описании конструкции изделия следует остановиться на обосновании принятых решений. Принятые технические решения следует обосновывать конструктивными соображениями, результатами расчётов, требованиями безопасности, унификации и типизации.
8.13 Технологическая часть проекта
После завершения конструкторской части проекта дипломник должен провести анализ разработанной конструкции на технологичность, т.е. определить, насколько данная конструкция приспособлена к производству на предприятии, потребует ли она специального и (или) прецизионного оборудования, высоки ли коэффициенты стандартизации и унификации конструкции. Это составляет суть технологической части дипломного проекта. Чтобы показать свои знания в области технологии изготовления изделия, дипломник в рамках задания разрабатывает, как правило, технологический процесс изготовления какого-либо элемента или сборки какого-либо узла и оформляет в качестве иллюстрации технологическую карту его изготовления или сборки.
В случае необходимости и по согласованию с руководителем приводится конструктивно-технологическое описание объекта разработки, проектируется технологический процесс изготовления отдельных деталей или узлов, дается маршрутно-операционное описание процесса (карты, схемы, графики и пр.), приводятся сведения о необходимом оборудовании и приспособлениях, значения параметров технологического процесса.
8.14 Экономическое обоснование проекта и расчет экономической эффективности
При выполнении экономической части проекта обычно проводится анализ технико-экономических показателей проектируемого устройства и (или) технологического процесса изготовления, контроля и др. Обычно это выполняется на основе сравнения показателей спроектированного изделия и аналога. Рассчитывается предполагаемый экономический эффект от внедрения результатов проектирования. Приводятся исходные данные, кратко описываются методики и этапы расчета с необходимыми формулами. В поисковых дипломных проектах следует приводить результаты маркетинговых исследований, обосновывать экономическую целесообразность разработки нового изделия (прибора, устройства или системы) или их модернизации и составить калькуляцию по основным позициям затрат на ее создание. Необходимо показать, что изготовление разработанной конструкции экономически целесообразно, оценить срок окупаемости разработки. Для обоснования этого производятся расчеты трудозатрат при производстве, определяются основные экономические показатели разработки, демонстрируется конкурентоспособность. Если требуется проведение экспериментальных исследований, то в пояснительной записке приводится расчет затрат на их проведение, обосновывается экономическая целесообразность их проведения, отмечается социальная, научная или иная значимость. В заключение приводится сводная таблица результатов расчета экономического обоснования.