Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ существующих методов проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов станочных приспособлений 14
1.1. Традиционный и автоматизированный методы проектирования станочных приспособлений 14
1.2. Обеспечение качественного проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов 21
1.3. Автоматизация проектирования станочных приспособлений в условиях применения интегрированных САПР 26
1.4. Обоснование выбора интегрированной САПР для автоматизации проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов станочных приспособлений 29
1.5. Постановка цели и задачи исследования 42
ГЛАВА 2. Разработка общей методики и алгоритмов проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов 45
2.1. Общая методика и алгоритм автоматизированного проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов 45
2.2. Методика автоматизированного расчета силы закрепления заготовки в станочном приспособлении 53
2.3. Алгоритмизация расчетов параметров элементарных и комбинированных силовых механизмов 60
2.3.1. Методика и алгоритм расчета клиновых (клиноплунжерных) силовых механизмов 60
2.3.2. Методика и алгоритм расчета винтовых силовых механизмов 64
2.3.3. Методика и алгоритм расчета рычажных силовых механизмов 70
2.3.4. Методика и алгоритм расчета эксцентриковых силовых механизмов 72
2.3.5. Методика и алгоритм расчета шарнирно-рычажных силовых механизмов 78
2.3.6. Особенности автоматизированного расчета комбинированных силовых механизмов 81
2.4. Выводы ко второй главе 82
ГЛАВА 3. Математическое моделирование процедуры выбора параметров зажимного устройства 83
3.1. Критерии выбора параметров зажимного устройства 83
3.2. Исходный набор альтернативных вариантов зажимного устройства 87
3.3. Формирование множества допустимых альтернатив зажимного устройства 92
3.4. Методика многокритериального оценивания альтернативных вариантов зажимного устройства 97
3.5. Практическая реализация математической модели выбора параметров зажимного устройства 105
3.6. Выводы к третьей главе 116
ГЛАВА 4. Разработка автоматизированной системы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов 117
4.1. Выбор средств разработки автоматизированной системы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов 117
4.2. Структура и функциональная схема автоматизированной системы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов 119
4.3. Информационное обеспечение автоматизированной системы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов 132
4.4. Выводы к четвертой главе 136
ГЛАВА 5. Исследование автоматизированного проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов с использованием разработанной автоматизированной системы 137
5.1. Краткое описание программного комплекса 137
5.2. Практическая реализация автоматизированной системы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов 139
5.3. Методика оценивания технико-экономической эффективности от использования автоматизированной системы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов 146
5.3.1. Расчет годового экономического эффекта от внедрения автоматизированной системы проектирования 150
5.3.2. Период возврата дополнительных капитальных вложений 156
5.3.3. Анализ безубыточности автоматизированной системы проектирования 157
5.4. Выводы к пятой главе 159
Заключение 160
Список литературы
- Обеспечение качественного проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов
- Методика автоматизированного расчета силы закрепления заготовки в станочном приспособлении
- Формирование множества допустимых альтернатив зажимного устройства
- Структура и функциональная схема автоматизированной системы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов
Введение к работе
Технический прогресс влечет за собой быстрое увеличение номенклатуры изделий машиностроения, постоянное усложнение конструкций машин и оборудования при возрастающих требованиях к их точности и эксплуатационной надежности. Это предъявляет все более жесткие требования к подготовке производства и технологии изготовления машин. Из-за необходимости непрерывного обновления и совершенствования машиностроительной продукции растут объемы и сложность проектно-конструкторских работ по созданию средств технологического оснащения.
В этих условиях большое значение приобретают вопросы совершенствования процессов проектирования станочных приспособлений, которые оказывают существенное влияние на производительность, точность и качество изделий.
Среди всех систем станочных приспособлений (универсально-
безналадочных, универсально-наладочных, специализированных
безналадочных и наладочных, универсально-сборных, сборно-разборных,
неразборных специальных) неразборные специальные приспособления
(НСП) являются наиболее трудоемкими и дорогостоящими в изготовлении.
При освоении нового изделия ранее использовавшиеся НСП уже не
пригодны и их необходимо конструировать и изготовлять вновь, что
занимает до 80% длительности цикла технологической подготовки
производства.
При обработке деталей на фрезерных, сверлильных и других станках одноименные операции часто выполняются с использованием станочных приспособлений различных схем и конструкций, что вызывает наличие на заводе большого количества разнообразных станочных приспособлений. На одну и ту же заготовку для обработки одной и той же поверхности можно
разработать и применить несколько приспособлений, различающихся составом входящих в конструкцию приспособления функциональных механизмов.
Использование элементарных и комбинированных силовых механизмов в процессе конструирования станочного приспособления вызывает наибольшие трудности в связи с многовариантностью технических решений при их проектировании. Применение тех или иных альтернативных вариантов силовых механизмов определяется опытом и навыком конструктора. Для решения подобных задач, характеризующихся трудоемкостью, наличием большого множества конструкций и отсутствием однозначных критериев их выбора, возникает необходимость в разработке математической модели выбора, основанной на использовании методов многокритериального выбора технических решений.
Сократить сроки проектирования, снизить себестоимость проектных работ и повысить качество создаваемых конструкций позволяет автоматизация проектирования станочных приспособлений.
Проблема создания систем автоматизированного проектирования станочных приспособлений затрагивается во многих работах, посвященных автоматизации технологической подготовки производства. В частности, в этой области проводили исследования Аверченков В.И., Антипина Л.А., Ильицкий В.Б., Раковин А.Г., Цветков В.Д., Микитянский В.В., Кузнецов Ю.Н., Косов М.Г, Капустин Н.М. и др.
В настоящее время промышленные предприятия стремятся внедрять в свое производство CALS-технологии, предполагающие создание единого информационного пространства на протяжении всего жизненного цикла изделия. Для успешной реализации СALS-технологий в производстве широко используются интегрированные системы автоматизированного проектирования (САПР).
В настоящее время на российском и зарубежном рынке представлено большое количество интегрированных САПР, предназначенных для проектирования изделий машиностроения любой сложности. Однако полным составом компонентов, необходимых для решения всех задач автоматизации проектирования станочных приспособлений, не обладает ни одна из существующих систем. Многие из этих систем имеют специализированные модули для разработки технологической оснастки, но они включают в себя только проектирование форм для литья, штампов, пресс-форм, а проектирование станочных приспособлений проводится по схеме проектирования обычного изделия. Также не найдено специализированных приложений к интегрированным САПР, позволяющих выполнять автоматизированное проектирование элементарных и комбинированных силовых механизмов станочных приспособлений.
Вопросы автоматизации проектирования объектов при отсутствии специализированных САПР решаются методом адаптации универсальной системы к конкретной предметной области путем разработки специализированных приложений, представляющих собой узконаправленные автоматизированные системы проектирования.
В связи с этим возникает необходимость в разработке общей методики и алгоритмов автоматизированного проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов станочных приспособлений в условиях применения интегрированных САПР.
Таким образом, данная работа, направленная на автоматизацию проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов станочных приспособлений в условиях применения интегрированных САПР с использованием методов многокритериального выбора технических решений является актуальной для решения всего комплекса проблем автоматизации технологической подготовки производства.
При выполнении диссертации использовались результаты, полученные в работах по грантам Министерства образования и науки Российской Федерации по фундаментальным исследованиям в области технических наук по проекту «Исследования влияния упруго-пластической релаксации в сопряжениях элементов технологической оснастки на динамические характеристики технологической системы» (Шифр Т02-06.3-576, 2003г.-2004г.), а также в работах по плану проведения НИР в БГТУ с 2002г. по 2007г.
Цель работы. Целью работы является автоматизация проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов станочных приспособлений в условиях применения интегрированных САПР с использованием методов многокритериального выбора технических решений.
Методология и методы исследования. При выполнении исследований и реализации поставленных задач использовались научные положения теории автоматизированного проектирования, основы технологии машиностроения, основные научные положения системного анализа и теории принятия решений, элементы метода анализа иерархий и теории нечетких множеств. При разработке программных модулей использовалась объектно-ориентированная технология проектирования.
Научная новизна работы.
Предложена общая методика и разработаны алгоритмы автоматизированного проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов станочных приспособлений в условиях применения интегрированной САПР.
Разработана математическая модель выбора параметров зажимного устройства, основанная на использовании метода анализа иерархий.
3. Разработана структура и функциональная схема автоматизированной системы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов станочных приспособлений.
Практическая ценность работы. Практическую ценность составляет разработанная система автоматизированного проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов станочных приспособлений, интегрированная в среду твердотельного параметрического моделирования T-FLEX.
В первой главе проведен анализ существующих методов проектирования станочных приспособлений. Отмечены недостатки традиционного (ручного) метода и сделан вывод об эффективности использования автоматизированного метода проектирования станочных приспособлений.
Анализ литературы показал, что недостаточно внимания уделено одному из этапов автоматизированного проектирования станочных приспособлений - проектированию силовых механизмов, В частности, не уделено внимания автоматизированному проектированию элементарных и комбинированных силовых механизмов.
Сделан вывод о необходимости разработки и применения средств программной поддержки решения многокритериальных задач, ключевую роль в которой играет построение математических моделей выбора, учитывающих неопределенность исходной информации, что позволит снизить субъективный фактор принимаемых решений и таким образом обеспечить качественное проектирование элементарных и комбинированных силовых механизмов.
Приводится описание современного подхода к автоматизированному проектированию станочных приспособлений в рамках тенденции внедрения в промышленное производство CALS-технологий с использованием интегрированных САПР. Сделан вывод о необходимости разработки
программного комплекса, представляющего собой автоматизированную систему проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов в качестве специализированного приложения к интегрированной САПР.
В результате проведенного сравнительного анализа существующих на мировом рынке интегрированных САПР принято решение использовать для практической реализации автоматизированного проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов станочных приспособлений интегрированную российскую систему твердотельного и параметрического моделирования T-FLEX.
Вторая глава посвящена разработке общей методики и алгоритмизации процесса проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов станочных приспособлений в условиях применения интегрированных САПР. Поставлена задача автоматизированного проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов и определен необходимый состав средств автоматизации.
Процесс автоматизированного проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов осуществляется конструктором в интерактивном режиме с помощью автоматизированной системы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов, которая содержит все необходимые для проектирования расчетные модули. Информационную поддержку автоматизированного проектирования обеспечивает база данных, предназначенная для хранения необходимой в процессе проектирования информации, и параметрическая библиотека твердотельных моделей элементов силовых механизмов, с помощью которой конструктор в CAD-системе формирует твердотельную модель механизма.
Приведены методики и алгоритмы автоматизированного расчета силы закрепления заготовки в приспособлении и методики и алгоритмы
автоматизированного расчета параметров всех типов элементарных и комбинированных силовых механизмов.
Третья глава посвящена разработке математической модели выбора параметров зажимного устройства, которое состоит из элементарного или комбинированного силового механизма и привода.
В результате анализа свойств силовых механизмов, приводов и предъявляемых к ним требований были выявлены следующие критерии выбора: коэффициент усиления силового механизма, быстродействие силового механизма, обеспечение самоторможения механизма, габариты и стоимость привода.
Основными задачами, на решение которых ориентирована математическая модель, являются формирование начального множества альтернатив, формирование множества допустимых альтернатив, формирование иерархии критериев оценки альтернатив, выполнение процедуры оценивания, синтез обобщенных оценок предпочтительности альтернатив и выбор наиболее предпочтительной альтернативы.
Описана методика формирования множества допустимых альтернативных вариантов зажимного устройства, каждый элемент которого может претендовать в качестве решения задачи выбора. Разработана процедура оценивания альтернатив по каждому критерию. Разработана процедура синтеза оценок предпочтительности альтернативных вариантов, основанная на использовании метода анализа иерархий.
Реализован практический пример обоснованного выбора параметров зажимного устройства с использованием разработанной математической модели выбора. Результаты выбора представлены в виде диаграммы оценок предпочтительности альтернативных вариантов зажимного устройства.
Четвертая глава посвящена разработке автоматизированной системы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов станочных приспособлений, интегрируемой в параметрическую систему
твердотельного моделирования T-FLEX. Определены основные требования к программному комплексу. Выбрано программное, техническое и лингвистическое обеспечение. В качестве лингвистического обеспечения была использована интегрированная среда разработки приложений Delphi 7 и язык программирования Object Pascal.
Разработана структурно-функциональная схема автоматизированной системы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов. Система состоит из модуля управления, модуля расчета силы закрепления заготовки, модуля, реализующего математическую модель выбора параметров зажимного устройства, и блока модулей расчета всех типов элементарных и комбинированных силовых механизмов.
Разработано информационное обеспечение автоматизированной системы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов, которое состоит из параметрической библиотеки твердотельных моделей элементов силовых механизмов и реляционной базы данных, содержащей необходимые для проектирования сведения.
Приведены структурные схемы параметрической библиотеки и базы данных. Показана иллюстрация интерфейсов системы и описание работы каждого модуля автоматизированной системы.
В пятой главе приводится краткое описание разработанного программного комплекса и рекомендации по его применению. Практическая реализация автоматизированной системы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов, интегрированной в параметрическую систему твердотельного моделирования T-FLEX, показана на примере автоматизированного проектирования эксцентрико-рычажного силового механизма, приводящегося в действие ручным приводом. В результате автоматизированного проектирования получены твердотельная модель эксценрико-рычажного механизма, сборочный и деталировочные чертежи конструкции механизма.
Полученный сборочный чертеж эксценрико-рычажного силового механизма состоит из следующих деталей:
кулачок эксцентриковый круглый ГОСТ 9061 -68,
рукоятка цилиндрическая ГОСТ 8923-69,
прихват передвижной шарнирный ГОСТ 9058-69,
болт со сферической головкой ГОСТ 9048-69,
гайка ГОСТ 5927-70,
шайба коническая ГОСТ 13439-68,
пружина сжатия ГОСТ 13165-67,
штифт цилиндрический ГОСТ 3128-70.
В данной главе приведена методика оценки технико-экономической эффективности от использования разработанной автоматизированной системы проектирования.
Обеспечение качественного проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов
Функциональное назначение зажимных устройств станочных приспособлений состоит в обеспечении требуемой силы зажима, в надежном закреплении предупреждающем вибрации и смещения заготовки относительно опор приспособления при обработке.
В конструкцию зажимного устройства (рис. 1.1) входят силовой механизм (СМ) и привод (П), который создает исходное усилие Q, преобразуемое силовым механизмом в силу зажима W.
Использование силового механизма в качестве промежуточного звена между закрепляемой заготовкой и приводом, развивающим усилие для закрепления заготовки, имеет достаточно преимуществ. Одно из них - это способность механизма к самоторможению в случае выхода привода из строя, что исключает возможность вылета заготовки. Помимо этого использование специальных конструкций силового механизма позволяет закреплять заготовку в труднодоступных местах, чего не позволяют делать конструкции приводов.
Важным свойством силового механизма является способность повысить силовой эффект любого привода, используемого в $ приспособлении, что позволяет уменьшить расход электроэнергии на создание необходимой силы зажима обрабатываемой детали, или габаритные размеры привода и тем самым повысить экономичность приводов, Наряду с изменением величины исходного усилия силовой механизм может также изменять его направление, разлагать на составляющие и совместно с контактными элементами обеспечивать приложение зажимного усилия в заданной точке.
Наиболее частое применение в зажимных устройствах нашли пневматические, гидравлические, пневмогидравлические и ручные приводы. Силовые механизмы делятся на элементарные, комбинированные и установочно-зажимные механизмы.
Вопросы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов рассматривают отдельно от установочно-зажимных в связи с наличием разных критериев выбора.
Установочно-зажимные механизмы выполняют одновременно функции установочных и зажимных элементов, их применяют для установки с высокой точностью заготовок по наружным и внутренним цилиндрическим поверхностям. Главным критерием выбора установочно-зажимных механизмов служит обеспечиваемая точность центрирования. А главным критерием выбора элементарных и комбинированных силовых механизмов является коэффициент усиления / - передаточное отношение сил силового механизма [24].
Элементарные силовые механизмы состоят из одного элементарного механизма - винтового, эксцентрикового, рычажного, клинового или клиноплунжерного (рис. 1.2). Комбинированные представляют собой комбинацию нескольких (обычно двух) элементарных силовых механизмов, один из которых рычажный: винто-рычажные, эксцеитрико-рычажные и т.д.
В зависимости от конструктивных параметров один и тот же тип элементарного силового механизма может иметь разный коэффициент усиления. Коэффициент усиления комбинированного механизма равен произведению коэффициентов усиления входящих в его состав элементарных механизмов.
Методика автоматизированного расчета силы закрепления заготовки в станочном приспособлении
Одним из этапов проектирования системы закрепления заготовки в приспособлении является расчет силы закрепления. Точный расчет силы закрепления необходимо производить на стадии проектирования зажимного механизма станочного приспособления. Чаще всего на производстве конструктор определяет силу закрепления по формулам, приведенным в справочной литературе в зависимости от конкретных условий расчета. Однако такой подход не позволяет получить точное значение силы закрепления. Завышенное значение силы может привести к образованию деформаций и вмятин заготовки, а заниженное значение к откреплению заготовки в процессе резания.
Наиболее точным методом определения величины силы закрепления является решение задачи статики при рассмотрении равновесия заготовки под действием всех приложенных к ней сил. Для этого необходимо составить расчетную схему, то есть изобразить на схеме базирования заготовки все действующие на нее силы : [Р] — силы резания, [MP] - моменты резания, [W] - зажимные усилия, [R] - силы реакции опор, [Fvp.o] - силы трения в местах контакта заготовки с установочными элементами, /7 тр.з/ - силы трения в местах контакта заготовки с зажимными элементами.
Далее составляют необходимые уравнения статики и решают полученную систему линейных уравнений. Состояние статического равновесия заготовки описывается 6-ю уравнениями, выражающими аналитические условия равновесия заготовки под действием приложенных к ней сил : алгебраические суммы проекций всех сил на каждую из трёх координатных осей равны нулю и алгебраические суммы моментов относительно каждой оси равны нулю.
Система уравнений равновесия в матричной форме имеет вид:
В реальных условиях обработки заготовок силы резания могут менять место приложения и направление действия на противоположные. В связи с этим необходимо выявить такой момент обработки, когда силы резания оказывают максимальное сдвигающее воздействие на заготовку.
В приспособлениях силы трения возникают на поверхностях контакта заготовки с опорными элементами, а также в местах контакта зажимных устройств с поверхностью заготовки. Статический коэффициент трения fcm не отражает реальные условия эксплуатации (динамические процессы), поэтому при расчете силы закрепления вводится эффективный коэффициент трения /э - реальный коэффициент трения (табл. 2.1), возникающий в неподвижном стыке под действием как статических, так и динамических сил, воздействующих совокупно на рассматриваемый стык. Его значение определяется по зависимости [29]: / 2v+l cm /э=Л VfflT0y где fcm - коэффициент статического трения; ах - частота возмущающих тангенциальных колебаний при резании; сото- частота собственных колебаний рассматриваемого стыка в тангенциальной плоскости; v -параметр кривой опорной поверхности шероховатости базы заготовки.
В производстве возможны отступления от тех условий, применительно к которым рассчитывались силы и моменты резания, возможное увеличение их следует учесть путем введения коэффициента надежности закрепления к и умножения на него сил и моментов резания, входящих в составленные уравнения статики. Значение коэффициента надежности выбирается дифференцированно в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способа закрепления заготовки [24]. Оно учитывает неоднородность обрабатываемых заготовок, затупление режущего инструмента и связанное с ним увеличение сил резания, а также непостоянство условий установки и закрепления заготовки.
Формирование множества допустимых альтернатив зажимного устройства
Множество допустимых альтернатив зажимного устройства формируется на основе базовых наборов альтернативных вариантов силовых механизмов и альтернативных вариантов приводов с использованием главного критерия выбора силового механизма - коэффициента усиления и зависимости (3.1).
С учетом сказанного, процесс формирования множества допустимых альтернатив можно представить в виде последовательности следующих этапов.
Этап 1. Из рассмотрения в случае необходимости исключаются типы приводов, неприменимые в условиях производства, где будет использоваться проектируемая система закрепления (например, отсутствие в цехе системы гидрофикации станков приводит к необходимости исключить из рассмотрения гидравлический тип привода). Таким образом, на данном этапе исходное множество Щ в общем случае сужается до некоторого подмножества П.
Этап 2. Выполняется процедура анализа множества Qj, состоящая в нахождении таких значений Qj,p, которые могут обеспечить для некоторого типа силового механизма необходимое значение силы закрепления W (таблицы 3.5-3.6), В результате указанной процедуры формируется начальное множество альтернатив, содержащее сочетания «силовой механизм - привод - диаметр поршня (диафрагмы)» (при использовании ручного привода «силовой механизм - привод»), параметры которых удовлетворяют соотношению (3.1), и представимое формально в следующем виде: A = \ Mktnj,DJiP \MkeM; П Щ ЗіеІк:Ґк -QjtP W ?к-QjJtf-2) где iki i6k - соответственно нижняя и верхняя границы диапазона h Примером альтернативы может являться сочетание шарнирно-рычажный механизм, пневматический привод с поршнем, 60 мм или винтовой механизм, ручной привод .
Этап 3. Для каждой альтернативы из множества А на основании параметров TIj (типа привода) и D jt р (диаметра) производится оценка диапазона возможных значений длины привода - обозначим эту оценку через L jt р. Данная оценка может быть приближенной и представляться в виде нечеткого множества возможных значений длины, функция принадлежности \iL которого допускает интерпретацию уровня характерности того или иного значения длины для данного диаметра. Из множества А выделяется подмножество альтернатив, для которых удовлетворяются ограничения по габаритам, т.е. Второе неравенство означает (в условиях предположения о непрерывности функции \xL ), что данная альтернатива по крайней мере допускает значения ДЛИНЫ, МеНЬШИе L{).
Множество X, получаемое на этапе 3, содержит допустимые альтернативы - любая из них может претендовать на выбор в качестве решения задачи. Дальнейшие шаги моделирования связаны с ранжированием допустимых альтернатив в соответствии с уровнем их предпочтительности в условиях конкретной задачи выбора.
Как уже было отмечено ранее, на предпочтительность того или иного зажимного устройства, помимо условия обеспечения требуемой силы закрепления, может влиять целый ряд дополнительных условий (критериев), к которым обычно относятся минимизация габаритов, предпочтительность по стоимости, обеспечение самоторможения, быстродействие и др. При этом различные альтернативы удовлетворяют каждому из этих условий в разной степени, и увеличение предпочтительности по одному критерию часто ведет к ее уменьшению по другим. Кроме того, степень предпочтительности альтернативы по различным критериям может по-разному влиять на общий уровень ее предпочтительности. Наконец, далеко не всегда оценка предпочтительности по тому или иному критерию может быть изначально выражена в числовой форме - чаще всего эти оценки выражаются экспертами в словесном представлении, а в некоторых случаях имеется информация лишь об относительном уровне предпочтительности одной альтернативы над другой.
Таким образом, для построения процедуры синтеза оценок предпочтительности альтернатив необходимо привлечение методов многокритериального анализа решений, учитывающих данные условия и обладающих свойством устойчивости к неполноте и неопределенности исходной информации. Одним из таких методов является метод анализа иерархий (МАИ) [6,65], в рамках которого задача оценки предпочтительности альтернатив рассматривается как иерархическая совокупность подзадач оценки предпочтительности по отдельным критериям (возможно неравноценным), и процедура оценивания сводится к синтезу оценок альтернатив по. каждому из критериев и оценок относительной важности (приоритетов) критериев, с последующей взвешенной сверткой критериальных оценок в обобщенную оценку предпочтительности.
Получаемые оценки измерены в безразмерной шкале отношений и имеют смысл уровней относительной значимости альтернатив в смысле достижения главной цели.
Первым этапом МАИ является декомпозиция исходной задачи на более простые составляющие, в результате чего строится иерархия, вершина (фокус) которой соответствует главной цели, а промежуточные уровни содержат критерии оценки ее достижения. На самом нижнем уровне находится множество альтернатив, подлежащих оценке. Рассмотрим процесс моделирования последовательно.
Структура и функциональная схема автоматизированной системы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов
В качестве средств разработки автоматизированной системы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов выбрана интегрированная среда разработки приложений Delphi 7. Delphi 7 -это среда разработки программ, ориентированных на работу в операционной системе Windows, позволяющая создавать, компилировать, тестировать и редактировать проект или группу проектов в единой среде программирования. В основе идеологии Delphi лежит технология визуального проектирования и методология объектно-ориентированного программирования.
Особых требований к компьютеру система не предъявляет, за исключением того, что процессор должен быть типа Pentium, оперативной памяти не менее 32 Мбайт и достаточное количество свободной дисковой памяти (порядка 200 Мбайт).
Для представления программ в Delphi используется разработанный фирмой Borland язык Object Pascal, в основе которого лежит ставший классическим Turbo Pascal.
Визуальная технология разработки программ - позволяет быстро создавать приложения путем размещения в форме стандартных компонентов. При этом соответствующий код программы автоматически генерируется Delphi. Такая технология освобождает разработчика от рутинной работы по созданию пользовательского интерфейса и позволяет уделить внимания внутренней организации программы и обработке данных.
Для конструкторской реализации спроектированного силового механизма была выбрана параметрическая система твердотельного моделирования T-Flex (глава 1). T-FLEX является приложением, поддерживающим механизм ActiveX (OLE Automation). Этот механизм доступен на двух уровнях: на уровне приложения - класс ITFServer и на уровне документа (чертежа) - класс ITFLEX. Класс ITFServer обеспечивает управление документами (создание, открытие, поиск, удаление), а также вспомогательные функции, такие как управление библиотеками чертежей, конфигурация системы и т.д. Класс ITFLEX, в свою очередь, реализует функции по созданию и модификации чертежа, а также такие операции над чертежом, как сохранение, экспорт, вывод на печать, сохранение и считывание параметров и др.
Для использования T-FLEX в качестве сервера OLE Automation необходимо использовать средства, поддерживающие механизм ActiveX. Выбранная в качестве средства разработки автоматизированной системы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов интегрированная среда Delphi 7 поддерживает механизм Active X, что подтверждает правильный выбор.
Также интегрированная среда Delphi 7 осуществляет поддержку разработки приложений баз данных, что имеет большое значение при разработке информационного обеспечения автоматизированной системы. Мощность и гибкость Delphi при работе с базами данных основана на низкоуровневом ядре - процессоре баз данных Borland Database Engine (BDE). Приложения баз данных строятся на основе компонентов доступа к базам данных и так называемых компонентов управления базами данных, которые посредством BDE могут быть связаны как с локальными базами данных так и с удаленными SQL-серверами. При этом поддерживается доступ к базам данных различного формата.
В качестве средства разработки локальной базы данных для автоматизированной системы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов выбрана быстрая, мощная и простая система управления реляционными базами данных - система Paradox 7. Таблицы Paradox поддерживают самый богатый набор разных типов полей, что позволяет автоматически следить за правильностью вводимых в поля данных, выбирать данные из другой таблицы, строить вторичные индексы, в том числе составные, следить за ссылочной целостностью базы данных, защищать таблицы от несанкционированного доступа, выбирать языковой драйвер.
Разработанная структура и функциональная схема автоматизированной системы проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов представлена на рис.4.1.
Автоматизированная система состоит из следующих модулей: - модуля управления, - модуля расчета силы закрепления, - модуля, реализующий математическую модель выбора параметров зажимного устройства, - блока расчета параметров силовых механизмов.
В блок расчета параметров силовых механизмов входят: - модуль расчета клинового механизма, - модуль расчета винтового механизма, - модуль расчета эксцентрикового механизма, - модуль расчета рычажного механизма, - модуль расчета клино-рычажного механизма, - модуль расчета винто-рычажного механизма, - модуль расчета эксцентрико-рычажного механизма, - модуль расчета шарнирно-рычажного механизма. Взаимодействие между модулями системы происходит с помощью обменного файла DATA.txt. Информационные данные записываются в файл обмена одним модулем и при необходимости извлекаются другим модулем .
Каждый модуль системы содержит процедуру, позволяющую обращаться к базе данных для чтения, редактирования и передачи данных.
Центральным модулем автоматизированной системы является Модуль управления, в котором хранится процедура создания интерфейса программы, с помощью которого конструктор осуществляет автоматизированное проектирование силовых механизмов. Интерфейс автоматизированной системы представлен на рис. 4.2. В центральной части перечислены типы силовых механизмов и типы приводов, которые являются альтернативными вариантами для выбора. Слева на панели Результаты проектирования отображаются промежуточные и окончательные результаты проектирования элементарных и комбинированных силовых механизмов.
Модуль управления содержит процедуру вызова параметрической системы T-Flex в качестве сервера OLE Automation при просмотре, редактировании или создании требуемых моделей и чертежей деталей. Процедура запускается по требованию конструктора нажатием кнопки Т-Flex,
