Усовершенствование эксплуатационных свойств весов напольных
Техническое задание
Спроектировать технический объект.
ТЕХНИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТ, ВЕСЫ НАПОЛЬНЫЕ, ИЗОБРЕТЕНИЕ, МОЗГОВОЙ ШТУРМ, МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ, МЕТОД ЭВРИСТИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ, ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА.
В пояснительной записке к курсовой работе произведен анализ прототипа с помощью маркетинговых исследований.
Определены требования, предъявляемые к техническому объекту. Разработано техническое решение, позволяющее усовершенствовать конструкцию и улучшить его эксплуатационные характеристики.
Содержание
Введение
1.Библиографический обзор
2.Описание проблемной ситуации
3.Маркетинговые исследования
.Выбор прототипа и его описание
.Составление списка недостатков прототипа и требований к изобретению
.Построение функциональной структуры
.Мозговой штурм
.Морфологический анализ
.Метод эвристических приемов
.Предварительный эскиз технического решения и его описание
.Формула изобретения
Заключение
Список использованных источников
Введение
Стремление разрешить противоречие между возрастающей сложностью проектируемых объектов и необходимостью сокращения сроков разработки проектов и повышения их технико-экономических показателей стимулировано развитием и все более широкое применением специфических принципов инженерного творчества. Несомненно, что эти принципы будут развиваться и совершенствоваться в дальнейшем, однако, фундаментальные методические положения останутся неизменными.
Цель и задача курсового проекта -обучение навыкам постановки и решения задач поиска новых, более эффективных конструкторско-технических решений, в том числе, превосходящих мировой уровень. Решением проблемы интенсивного развития экономики выдвинуло большое число дополнительных творческих инженерных задач, связанных с экономией трудовых ресурсов, сырья, материалов и энергии.
1.Библиографический обзор
Дисциплины проектно-конструкторского профиля всегда привлекают инженеров-исследователей. Однако, специалисту, не имеющему методологической подготовки, сложно должным образом ориентироваться в непрерывно обновляющемся многообразном мире техники. Создание эффективных конструкций и технологий становится под силу тем конструкторам, которые постоянно повышают уровень своих знаний и совершенствуют свою работу. Поэтому понимание необходимости новых технических знаний, умение ориентироваться в потоке специальной литературы, знание мирового уровня развития техники позволяют конструктору приобрести большой опыт.
Среди зарубежных авторов следует выделить Джонса и Дитриха. Эти книги особенно удобны и хороши тем, что дают читателю цельную и систематизированную информацию, включающую задачи, методы и средства проектирования и конструирования. Они являются внедрением в систематические методы проектирования, представленная картина современного проектного анализа, методы которого имеют универсальный характер и применимы в самых различных областях: инженерном проектировании, художественном проектировании, экономическом прогнозировании.
Из отечественных книг по методам предварительного проектирования можно выделить учебник по методам поискового проектирования А.И.Половинкина и методическое пособие В.П.Орлова. в них авторы доступным для читателя языком изложили основные этапы проектирования, методы, которыми могут воспользоваться начинающие конструкторы. Даны основные понятия, единые для различных эвристических и машинных методов инженерного творчества заложены наиболее распространенные эвристические методы: мозговой штурм, метод эвристических приемов, морфологический анализ и многое другое. Рассмотрена дальнейшая тенденция развития принципов инженерного творчества.
Разработанные в этих и многих других названных здесь работах, методы и алгоритмы проектирования направлены на формирование у читателя системного проектно-конструкторского мировоззрения.
.Описание проблемной ситуации.
В данной работе требуется усовершенствовать эксплуатационные свойства весов напольных.
В эксплуатационные свойства входят удобство использования, экономичность использования, безопасность использования, требования эргономичности, качество выполнения поставленной задачи.
При использовании весов напольных могут возникать следующие неудобства:
·Точность измерения
·Предел допустимой нагрузки
·Трудоемкость изготовления
·Необходимость дополнительных комплектующих элементов
·Отсутствие звукового сигнала
·Отсутствие подсветки циферблата
·Площадка весов
·Устойчивость весов
Все это приводит к снижению качества результата. Выходом может служить новое техническое решение, в котором устранены все вышеперечисленные недостатки. Улучшенные весы дают возможность повысить функциональность и удобство использования.
.Маркетинговые исследования
В качестве искомого технического объекта были взяты весы напольные.
Данные по проведенным исследованиям спроса и предложения на объект и его аналоги представлены в таблице 1. Аналогом считается объект, имеющий в основе принципиальную сходную схему.
Таблица 1.
№ п/пНаименованиеФирма-изготовительСтрана-изготовительЦена, руб1Весы напольныеBosch PPW2250 Германия20252Весы напольныеScarlett SC-217 <#"justify">Данные исследования показывают, что исследуемый объект востребован на рынке. Значит его дальнейшее усовершенствование приведет к повышению качества и увеличения спроса на изделие.
.Выбор прототипа и его описание
В качестве прототипа выберем весы. Изобретение относится с промышленному производству, преимущественно к производству настольных, напольных, кухонных, торговых, лабораторных и др.весов. Напольные весы предназначены для измерения веса человека. Все приборы различаются по способу измерения веса: они бывают механическими и электронными.
Электромеханические весы по своей природе сочетают в себе достоинства и суммируют недостатки электронных и механических весов. Механизм взвешивания устроен также, как и у механических, а считывает результаты электронное устройство. Долговечность таких приборов зависит от соблюдения условий их эксплуатации, так как они чувствительны к радиопомехам, перебоям в сети электропитания, ударам и падениям.
Электронные весы обладают всеми преимуществами электромеханических, не имеют недостатков механических весов. Они лишены громоздких механических деталей, надежны, точны и долговечны. Их длительный срок эксплуатации объясняется в первую очередь тем, что весы находятся в состоянии равновесия, все механические детали прибора неподвижны, а значит, не изнашиваются. При соблюдении правил их эксплуатации электронных весов они служат неопределенно долго.
Кроме того, одним из значительных достоинств электронных весов является наличие дополнительных функций, таких как: тарирование, определение количества одинаковых предметов, усреднение, контрольное и процентное взвешивание. В процессе взвешивания можно использовать панель управления весов или дистанционный ИК-пульт. Яркий светодиодный дисплей обеспечивает легкость считывания показаний веса. Большинство моделей снабжены интерфейсом для связи с компьютером и ЭККА, что позволяет организовать учет операций взвешивания и маркировку продукции. Преимущества электронных весов перед механическими: Наличие встроенных функций и простых в использовании программ: тарирование, процентное взвешивание, ведение протокола измерений через дополнительный принтер либо компьютер Существенно меньшее влияние оператора на процесс измерения и как следствие уменьшение ошибок измерения Возможность адаптации весов к внешним условиям - цифровое усреднение Возможность измерения в различных единицах - каратах, унциях, тройских унциях и т.д. Существенно меньшие габариты.
Целью моей работы является изобретение напольных весов, отличающихся оригинальностью, удобством использования, упрощение изготовления. Уникальный дизайн, которым отличаются данные весы напольные привлекателен и функционален. В частности, платформа подсвечивается, когда вы встаете на нее, таким образом, подтверждая включение, а система индикации Vision Control отображает состояние вашего веса, изменяя цвет подсветки. Ваш вес измеряется по полностью электронной технологии, которая способна запоминать данные о 4 пользователях и анализировать соотношение мышечной и жировой массы - весы напольные Tefal PP8043B9 показывают вам реальный и точный результат. Платформа выдерживает вес от 10 кг до 160 кг, а микрокомпьютер включается и выключается автоматически.
Измерение веса: Максимальный вес-160 кг Цена деления-100 г Погрешность до 100 г Система мерметрическая Измерение по 4 датчикам Дисплей: Цифровой, Размер дисплея (В*Ш)25*65 мм Функции: Память измерения веса на 4 человека Память предыдущего взвешивания Разница с предыдущим взвешиванием . Подсветка платформы Автоматическое включение Автоматическое выключение Индикация: Индикация перегрузки Световая инд. изменения веса. Световая индикация стабилизации. Индикация разрядки батарей Корпус: Материал корпуса пластик Материал платформы стекло Прорезиненные ножки Электропитание: Тип исп. Батареи 4 x AAA (LR 03) Размеры и вес (В*Ш*Г)4*32*33 см Вес2 кг.
технический весы напольный изобретение
5.Составление списка недостатков прототипа и требований к изобретению
Составим список требований, которым должно удовлетворять изобретение:
.Эксплуатационные требования:
·Высокая надежность;
·Минимальная трудоемкость изготовления;
·Удобство и практичность использования;
·Эргономичность;
·Безопасность.
.Производственно-технологические требования:
·Применение стандартизованных, нормализованных и унифицированных элементов;
·Выбор рационального способа соединения деталей;
·Простота изготовления;
·Соответствие конструкции требованиям ГОСТа;
·Использование недорогостоящих материалов.
Недостатками прототипа может быть:
·Недостаточная защита от повреждений
. Построение функциональной структуры
Функциональная структура представляет собой ориентированный граф, вершинами которого являются наименование элементов технического объекта и объектов окружающей среды, а ребрами-функции элементов.
Функции всех элементов функциональной схемы представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Функции элементов.
ЭлементыФункцииОбозначениеНаименованиеОбозначениеОписаниеE0КорпусФ10Взаимодействие с поломФ20Взаимодействие с ногами при эксплуатацииФ30Крепление дисплеяE1ДисплейФ41Взаимодействие с глазамиФ51Указание весаФункциональная схема прототипа изображена на рисунке 2.
КорпусДисплейПолНога
Глаза
Рисунок 2. Функциональная схема прототипа.
. Мозговой штурм
Мозговой штурм является одном из первых и обязательных эвристических методов при подготовке изобретений. Во время мозгового штурма происходит цепная реакция идей, приводящая к интеллектуальному взрыву. Удивительная универсальность методов мозгового штурма позволяет с их помощью рассматривать почти любую проблему или любое затруднение в сфере человеческой деятельности.
На тему усовершенствования данного устройства был проведен мозговой штурм группой из пяти человек. В ходе мозгового штурма были высказаны следующие идеи:
1.Встроить в весы память предыдущих взвешиваний.
2.Избавиться от острых углов в модели
.Изготовить комбинированный корпус
.Установить аккумуляторную батарею с возможностью подзарядки
.Автоматическое включение, выключение
.Поставлять в комплекте с весами батареи
.Встроить в корпус весов индикатор перегрузки, световая инд. изменения веса, индикатор разрядки батарей.
Разобьем высказанные идеи на различные группы, и представим их в таблице 3.
Таблица 3. Группы идей при проведении мозгового штурма.
№ группыОписание группы№ пунктов1Наиболее приемлемые и легко реализуемые2,3,62Наиболее перспективные и эффективные1,5,73Прочее…4
.Морфологический анализ
Морфологический метод основан на комбинаторике. Суть его состоит в том, что в интересующем изделии или объекте выделяют группу основных конструктивных или других признаков. Для каждого признака выбирают альтернативные варианты его исполнения или реализации. Комбинируя их между собой можно получить множество различных решений, в том числе представляющих практический интерес.
Метод реализуется посредством построения морфологической таблицы.
Составим морфологическую таблицу для исследуемого объекта.
Таблица 4. Морфологическая таблица .
Е0 ВидМеханические А01Электронные А02Весы-анализаторы А03Е1 КорпусПластмасса А11Стекло А12Дерево А13Е2 ФормаКвадратной формы А21Округлой формы А22Форма повтор. форму ступни А23Е3 Цветовая гаммаЦветные А31Серый/черный А32Белые А33Е4 Дисплей (размер)40*110 А4130*160 А4245*92 А43Е5 Цена деления (г)100 А5150 А521000 А53
Исключим наихудшие варианты. Для этого рассмотрим сокращение в столбцах.
Таблица 5. сокращение комбинаций из двух элементов
А11А12А13А02-+-А 02А12
Таблица 6.Сокращение комбинаций из 3 элементов.
А21А22А23А 02А12-+-А 02А12А22
Таблица 7. сокращение комбинаций из 4 элементов.
А31А32А33А 02А12А22+--А 02А12А22А31
Таблица 8.Сокращение комбинаций из 5 элементов.
А41А42А43А 02А12А22А31+--А 02А12А22А31А41
Таблица 9. Сокращение комбинаций из 6 элементов.
А51А52А53А 02А12А22А31А41-+-А 02А12А22А31А41А52
Таким образом, для детальной разработки наиболее выгодным вариантом является:
А 02А12А22А31А41А52
Весы электронные, корпус изготовлен из стекла, округлой формы, цветной цветовой гаммы, с размером дисплея 40*110, и с ценой деления 50 гр.
.Метод эвристических приемов
Когда изобретатель встречается с новой творческой инженерной задачей, то в первую очередь пытается решить ее с помощью изобретенного им способа. Если это не удается (поскольку встретился другой тип задачи), то изобретатель опять вынужден искать решение методом «проб и ошибок». При успешном решении он открывает для себя второй способ решения изобретательских задач. Так постепенно у человека формируется свой набор способов, и он из начинающего превращается в опытного изобретателя.
Такие способы или правила решения творческой инженерной задачи называют эвристическими приемами, в которых содержится краткое предписание или указание, «как преобразовать» имеющийся прототип или «в каком направлении нужно искать»,чтобы получить искомое решение. Эвристические приемы обычно не содержат прямого однозначного указания, как преобразовать прототип. Если эвристический прием имеет отношение к рассматриваемой творческой инженерной задаче, то он содержит «подсказку», которая облегчает получение искомого решения, однако не гарантирует его нахождения. Различным людям требуется приложить различные усилия, чтобы догадаться до искомого (удовлетворительного) технического решения. Опытные изобретатели обычно имеют свой индивидуальный набор эвристических приемов.
Многие эвристические приемы могут быть успешно использованы в самых различных областях техники.
Они со временем морально не стареют и оказываются полезными для других изобретателей. Способы решения творческой инженерной задачи, открытые различными изобретателями, имеет смысл собирать, обобщать и обучать им начинающих изобретателей.
Применим методы эвристических приемов:
.Преобразование материала и вещества.
Разделить объект на части так, чтобы каждая из них могла быть изготовлена из наиболее подходящего материала:
·Пластмассовый корпус
·Стеклянная платформа
·ЖК-дисплей
·Прорезиненные ножки
.Преобразование структуры:
·Встроить в объект индикатор
·Применение аккумуляторных батарей
·Установить дополнительные датчики измерения веса.
.Повышение технологичности
Осуществить технологическую унификацию конструкции, формы и размеров деталей.
·Изменено внутреннее устройство весов, в связи с включением в них дополнительных датчиков, индикаторов.
·Корпус весов имеет комбинированный корпус.
.Улучшенная функциональная структурная схема и предварительный эскиз технического решения
Таблица 10. Функции элементов.
ЭлементыФункцииОбозначениеНаименованиеОбозначениеОписаниеЕ0ВидФ01Взаимодействие с глазами.Е1КорпусФ11Взаимодействие с ногамиФ12Взаимодействие с поломФ13Взаимодействие с глазамиЕ2ФормаФ21Взаимодействие с ногамиФ22Взаимодействие с глазамиЕ3Цветовая гаммаФ31Взаимодействие с глазамиЕ4ДисплейФ41Взаимодействие с глазамиЕ5Цена деленияФ51Позволяет точнее измерить результат, взаимодействие с глазами
Построим функциональную схему изобретения на рисунке 3.
Вид КорпусФорма
Цвет ДисплейЦена деления
Глаза НогиПол
Рисунок 3.Функциональная схема изобретения
После проведенных исследований составим предварительный эскиз технического объекта.
Весы изготовленные из комбинированного корпуса , датчиками измерения, позволяющим сохранить результаты предыдущих взвешиваний, индикаторами перегрузки, световым индикатором изменения веса, световым индикатором стабилизации, индикатором разряда батареи, имеют подсветку платформы, автоматическое включение, выключение. Что и отличает их от своих конкурентов на рынке сбыта, наибольшими возможностями и лучшими характеристиками.
Заключение
В данной работе проводился анализ прототипа весов напольных, с целью обнаружения и устранения недостатков. В результате были выявлены основные недостатки весов и разработано новое устройство, в котором эти недостатки были устранены.
В курсовом проекте также приводится описание конструкции новых весов.
Список использованных источников
1.Джонс Дж. К. Методы проектирования. - М.:Мир, 1986.
2.Дитрих Я. Проектирование и конструирование. Системный подход. - М.:Мир, 1981.
.Половинкин А.И. Основы инженерного творчества: Учеб. пособие для студентов ВУЗов.-М.:Машиностроение, 1988.
.Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кН./Под ред. Учаева.- Изд.3-е, испр. - М.: Машиностроение, 1988