Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

Автоматизация проектирования двигателя

Усложнение конструкций двигателей внутреннего сгорания, сокращение сроков создания и повышение их качества приводят к необходимости сокращения сроков проектирования и повышения качества проектов. Добиться этого можно интенсификацией процесса проектирования на основе совершенствования методов проектирования, его механизации и автоматизации. Последнее означает, что человек должен выполнять творческую часть работы, а ЭВМ-трудоемкие операции, не требующие высокой квалификации и поддающиеся алгоритмизации. Анализ характера работ, выполняемых при проектировании двигателей внутреннего сгорания, показывает, что в общем объеме работ доля нетворческой работы является существенной (выполнение стандартных расчетов, оформление чертежей, спецификаций, требований и т.д.).

Современный комбинированный двигатель внутреннего сгорания представляет собой сложную систему, состоящую из отдельных подсистем (поршневого двигателя, систем воздухо-снабжения, питания, пуска, охлаждения, смазывания, автоматического регулирования и т.д.). В свою очередь каждую из этих подсистем можно представить в виде совокупности подсистем низшего уровня. Продолжая процесс деления сложной системы на подсистемы более низких уровней, можно достичь такого уровня, начиная с которого дальнейшее деление нецелесообразно.
На высшем уровне используется наименее детализированное представление о двигателе, отражающее его наиболее об-
Автоматизация проек-тироваиия связана с систематическим применением ЭВМ при оптимальном распределении функций между проектировщиками и ЭВМ.
Автоматизация проектирования освобождает квалифицированных специалистов от нетворческой работы, снижает затраты, сокращает сроки проектирования, повышает глубину и качество проработки проекта без существенного увеличения числа работников, занимающихся проектированием.
На каждом уровне блочно - иерархического проектирования в качестве исходных данных используются требования технического задания (ТЗ) и техническая документация, разработанная на предыдущем уровне. Результат проектирования на данном уровне-техническая документация на блоки этого уровня и техническое задание на блоки нижнего уровня.
Процесс проектирования комбинированных двигателей внутреннего сгорания итерационный и основан на приоритете целей и действий подсистем верхнего уровня. Он зависит от исполнения подсистемами нижних уровней своих функций.
Структура, состав параметров и характеристик должны обеспечивать функциональную связь двигателя с вышестоящими системами. Таким образом, двигатель на данном уровне рассматривается как элемент энергетической или транспортной установки. На втором иерархическом уровне рассматриваются агрегаты комбинированного двигателя и их взаимосвязь, а на низшем уровне-базовые элементы комбинированного двигателя, такие, как элементарные процессы, детали и т.д. (рис. 14),
Блочно-иерархическая структура двигателя внутреннего сгорания позволяет расчленить этапы процесса проектирования на уровни, т.е. использовать блочно-иерархический подход к этому процессу. Такой подход дает возможность на каждом последовательном уровне проектирования увеличивать глубину изучения конструкции комбинированного двигателя. Таким образом, сложная задача проектирования двигателя разбивается на ряд последовательно решаемых менее сложных задач. Проектирование на высших уровнях производится в условиях недостатка информации, поскольку объект не определен до конца даже в первом приближении. Появляется возможность принятия ошибочных решений, которые могут быть выявлены на более низких уровнях проектирования. Поэтому после уточнения параметров элементов и узлов двигателя на нижних уровнях проектирования возвращаются к верхним уровням для уточнения решений, принятых ранее, и корректировки технического задания на блоки нижних уровней.
Независимо от уровня и этапа проектирования по характеру решаемых задач их можно отнести либо к задачам синтеза, либо к задачам анализа. Синтез представляет собой процесс создания новых вариантов схем, конструкций двигателей и их элементов, а также определение их структуры и параметров. Задача определения структуры представляет собой синтез структуры, а задача определения параметров является параметрическим синтезом. Если среди вариантов конструкций и параметров, их характеризующих, определяют наилучшие, то такие задачи синтеза называют соответственно структурной и параметрической оптимизацией.
Анализ двигателя внутреннего сгорания или отдельных его элементов--это процесс изучения его свойств. После синтеза конструкции агрегата, узла или детали двигателя необходимо оценить степень совершенства созданной конструкции "с точки зрения 'удовлетворения ее требованиям технического задания. Решение этой задачи сводится к анализу, т.е. к получению информации о свойствах конструкции. На основании анализа свойств конструкции конструктор принимает решение либо о пригодности созданного варианта, либо о необходимости синтеза новой конструкции. При проектировании анализ свойств конструкции осуществляют методами математического или физического моделирования.
На каждом уровне проектирования имеется совокупность математических моделей определенной сложности. Разнообразие задач, решаемых при проектировании, способствует тому, что на разных уровнях проектирования одному и тому же объекту соответствуют несколько математических моделей, отличающихся друг от друга сложностью, степенью детализации процессов и, естественно, точностью воспроизведения основных свойств объекта. Для создания математических моделей используют феноменологический и статистический методы. Первый метод состоит в изучении и описании физических процессов, протекающих в двигателе, системами дифференциальных, алгебраических или трансцендентных уравнений. Статистический метод заключается в представлении двигателя или его систем в виде «черного ящика» и установлении формальных связей между входными параметрами и выходными характеристиками, определяемыми в основном экспериментально.
При проектировании системы математических моделей к ним предъявляют такие требования, как точность, гибкость, информационная и структурная совместимость, обеспечивающие возможность использования их при решении задач на различных уровнях и в любых сочетаниях.
Математические модели и методы применяются в двигате-лестроении давно. В начальный период использования ЭВМ при проектировании двигателей простейшие методы и математические модели применялись для определения оптимальных параметров рабочего процесса, регулировочных параметров двигателя и параметров его конструкции. В дальнейшем возникла необходимость перехода от решения на ЭВМ частных задач проектирования к созданию систем автоматизированного проектирования (САПР) комбинированных двигателей внутреннего сгорания, в которых математические методы и модели органически включены в технологический процесс создания двигателей, начиная от прогнозирования Потребности в новой технике, предпроектных научно-исследовательских работ и кончая эксплуатацией созданных двигателей.
САПР двигателя представляет собой организационно-техническую систему, состоящую из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимосвязанного с подразделениями проектной организации, и выполняющую автоматизированное проектирование двигателей. Главными целями создания САПР двигателей являются повышение качества и технико-экономи-
При проектировании синтез и анализ осуществляют непрерывно, в диалектическом единстве.
Блочно - иерархический подход к представлению о двигателе и процессе его проектирования обусловливает иерархическую структуру его математических моделей.
Сложность математических моделей увеличивается с переходом на низшие уровни и подуровни проектирования.
Для повышения точности математических моделей используют их идентификацию, т. е. уточнение значений некоторых параметров уравнений по доступным экспериментальным данным. В целях улучшения экономичности математических моделей используют эквива-лентирование, т.е. преобразование сложной модели в более простую, но достаточно точную математическую модель.
Технические средства САПР должны обеспечивать одновременную работу нескольких проектировщиков с устройствами ввода-вывода графической информации; хранение нормативной, справочной и других видов информации, а также ранее созданных проектов; быстрый поиск и выдачу необходимой информации; выполнение требуемых расчетов; качественное изготовление проектной документации.

1 2 3 4 5 6 7 8

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.