Формообразование конструкций наземных транспортных средств

Процесс создания любого изделия определяет его качество, а следовательно и потребительские свойства. Если говорить о цене, качестве, размерности, весе и прочих параметрах промышленных изделий, то хорошим примером является некий модуль при начальном проектировании. Эксплуатационные свойства (ЭС) для наземных транспортных средств (автомобиля) определяют приспособленность к извлечению пользы из условия рабочего контакта человека с автомобилем. ЭС влияют на дизайн автомобиля, а следовательно и на форму самого промышленного изделия с учетом конструкторских и технологических параметров качества.

Продукт, производимый для человека, должен иметь функциональную значимость и технологичность с учетом множества факторов. Следует отметить, что цена не всегда принимает значение оплаты в денежном эквиваленте, а является ценой сложности и практической ценности того или иного продукта, производимого для человека. Правильная проектная деятельность направлена на создание качественных условий жизни с целью сохранности здоровья и продолжения самой жизни. Дизайн-проектирование – это деятельность, направленная на создание качественных изделий с учетом потребительских свойств, производимых промышленным способом с возможностью тиражирования и с обязательным условием приемлемой цены для потребителя.

Дизайн-проектирование автомобиля направлено на обеспечение качественных характеристик, которые определяют общую покупательную способность и желание покупать изделие по принципу «цена↔качество». Автомобиль должен обладать рядом полезных эксплуатационных свойств, которые влияют на общее качество ТС.

Эксплуатационные свойства (ЭС) для наземных транспортных средств (автомобиля) определяют приспособленность к извлечению пользы из условия рабочего контакта человека с автомобилем. ЭС влияют на дизайн автомобиля, а следовательно и на форму самого промышленного изделия с учетом конструкторских и технологических параметров качества.[4]

На рисунке 1 показана связь конструкторских методов с эргономикой, композиционными приёмами с учётом инжиниринга, где общее качество некого технического объекта (ТО) формируется также за счёт тектоники. Данный термин «тектоника» с позиции конструкторско-дизайнерской деятельности определяет соотношение несущих и несомых частей изделия, которое выражено в пластических формах, а также в художественных закономерностях общей формы ТО, присущих конструктивной системе конечного продукта. Промышленное изделие в этом случае рассматривается на базе знаний методов конструкционных приёмов, а эти методы все очень разнообразные, что в целом определяет конкретные тактические подходы к проектной деятельности. Автор Орлов П. И. в своём справочно-методическом пособии «Основы конструирования» рассматривает методы конструирования. Самые оптимальные подходы в конструкторской деятельности – это использованием типовых элементов, а также связей отдельных деталей по подобию формы, где лучшим решением является использование не подобных, а одинаковых деталей, которые за счет своей структуры методом позиционного назначения места в изделии определяются на некий слой [1, 2].

Рис. 1. Взаимосвязь конструкторских методов с эргономикой,
композиционными приёмами с учётом инжиниринга и тектоники

На основании системного подхода к проектной деятельности следует установить то, что процесс создания любого изделия определяет его качество, а следовательно и потребительские свойства, которые устраивают потребителя того или иного продукта. Имеются свойства, которые присущи только лишь проектной деятельности и они технически измеримы. Технически измеримыми свойствами являются, например, размерность (габариты и масштаб), вес, прочность и пр. Правильная форма изделия, которая создается, всегда обладает единством и стилем, а материал изделия всегда обладает физическими и механическими свойствами [3].

Любое техническое устройство всегда определяется по базовому принципу форма внешняя ↔ форма внутренняя ↔ человек-оператор ↔ органы управления ↔ форма внутренняя ↔ форма внешняя. Внутренний «каркас» и внешняя форма должны быть завязаны в единый узел, а значит в общее очертание или внешний вид изделия. Наполнение дополнительным содержанием необходимыми функциями для ТО будет формироваться на основании потребностей покупателей конечного продукта.

Работа над формой кузова автомобиля для массового потребителя начинается с создания «жилой зоны» автомобиля:

• требования, предъявляемые к салону и багажному отсеку (расположение и размеры сидений, вопросы обеспечения безопасности, размещение багажа);

• конструктивные требования (грузоподъемность и ходовые качества, размещение агрегатов шасси, вентиляция и отопление);

• требования, предъявляемые к форме кузова (обзорность, аэродинамика, внешний вид, технологичность).

В таблице 1 приведены факторы, которые определяют посадку водителя и пассажиров в условиях интерьера ТС.

Таблица 1

Факторы, определяющие автомобильную посадку водителя и пассажиров в ТС

Необходимо отметить то, что возможно проектирование автомобиля от размеров и пропорций человека к общему очертанию, а также от заданных габаритов и размеров ТС к человеку. Самый правильный ход проектной деятельности – это от размеров и пропорций человека к внутреннему пространству (интерьеру) ТС и далее к габаритам кузова, деталировке отдельных частей, узлам, агрегатам и пр.

Известно, что существуют автомобили, состоящие из одного, двух и трех объемов (см. рисунок 2). Пропорциональные зависимости задаются еще и на основании продольных сечении с учетом составных форм или объемов. Габарит по длине для одно-, двух-, трехобъёмного типов кузовов равен соответственно 2300 – 5000 мм, 3000 – 4500 мм, 3800 – 5800 мм.

Рис. 2. Трех-, двух-, однообъёмные типы кузовов

Следует отметить то, что распределение масс по длине кузова, скомпенсировано различными компоновочными схемами для практической эксплуатации и реальной пользы в различных сферах деятельности человека (хозяйство, семейные поездки, загородные поездки, перевозка крупногабаритных вещей и пр.). На рисунке 3 показана зависимость распределения свободного пространства и пространства, занятого узлами и агрегатами для двухобъёмного кузова.

Рис. 3. Соотношение свободного пространства и пространства,
занятого узлами и агрегатами для двухобъёмного кузова

В конструкции, структуре, объекте присутствует определенное количество элементов или модулей, где модуль – составная часть, один из элементов конструкции. Модульной называют конструкцию, состоящую из частей, которые взаимосвязаны друг с другом и образуют функциональное изделие, способное полноценно эксплуатироваться потребителем. Для правильного построения структуры формы, необходимо изучить систему модульного построения формы по следующим категориям:

• Категория материалоемкости – расход материалов в расчете на натуральную единицу или на условный рубль стоимости выпускаемой продукции. Измеряется в физических единицах, в денежном выражении или в процентах, которые составляет стоимость материалов в общих издержках производства продукции, в себестоимости.

• Категория оптимальных габаритных размеров – предельное очертание объекта или промежутков между частями конструкции. Для подвижных машин или подвижных частей неподвижных машин определяется пространство, в котором они перемещаются. В это пространство не должны заходить дополнительные модули или механизмы, кроме тех, которые непосредственно являются частью объекта. Понятие габарита более строго определено для движущихся машин, траектория движения которых чётко задана (например, для рельсового и другого направляемого транспорта). Для транспорта, траектория которого может варьироваться в некоторых пределах, используются нормативные ограничения, учитывающие возможные отклонения при эксплуатации ТС. Оптимальные размеры также определяются в соответствии с антропометрическими данными и нормативными требованиями.

• Категория ценового качества. Основой данного понятия являются следующие составляющие: ценовая политика – это принципы и методики определения цен на товары и услуги; ценовая эластичность спроса – степень изменения объема сбыта товара в зависимости от динамики цен на него; ценовая конкуренция – вид конкуренции посредством изменения цен на товары.

Существует ряд свойств и требований оказывающих значимое влияние на формообразование, которые необходимо учитывать на этапе проектирования.

Переходные структурные узлы – это дополнительные элементы, которые определяют надёжность при эксплуатации изделия. При выборе материала механизмов следует учесть такие качества как прочность, гибкость, эластичность, упругость, изучить влияние друг на друга разных по составу материалов при взаимодействии, изучить свойства материала при растяжении, сжатии, влияния сил тяжести и трения. Таким способом возможно решить проблему износостойкости.

Ходовые качества - управляемость, устойчивость, маневренность, плавность хода и проходимость, связаны как с расходом топлива, так и с эргономикой. Вождение по бездорожью обозначает определенные трудности для водителя, когда, например, снижается скорость хода, постоянно меняются условия сцепления колес (покрышек) с землёй, появляется усиленное качение автомобиля и пр., а это снижает способность водителя корректно реагировать на условия езды, а также корректно управлять автомобилем. Манера управления автомобилем определяет эргономические свойства, которые связаны с потребительскими свойствами.

Тягово-скоростные и тормозные свойства влияют на расход топлива, а характер эксплуатации автомобиля определяет внешнее очертание кузова.

В современном мире транспортных средств (ТС) на основную долю всех производимых автомобилей приходятся кузовные конструкции, которые имеют относительно невидоизменямые формы так называемого «чернового» кузова (начальная сборка кузова, сварка и клепка деталей), который может получить другой вид за счет иных оригинальных деталей. В связи с тем, что конструкция такого изделия может претерпевать изменения за счёт замены разновидовых кузовных частей, а это в комплексе делает ТС более дорогостоящим, а значит в какой-то степени менее доступным для потребителя. К задачам конструкторов, дизайнеров и маркетологов (экономистов), работающих на производствах ТС относятся комплексные задачи инжиниринга: определение инженерно-консультационных услуг, работы исследовательского, проектно-конструкторского, расчетно-аналитического характера, подготовка технико-экономических обоснований проектов, выработка рекомендаций в области организации производства и управления, реализации продукции.

Литература:

1. Орлов П. И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие: в 2-х кн. Кн. 1/под ред. П. Н. Учаева.- 3-е изд., испр. — М.. Машиностроение, 1988. - 560 с.

2. Орлов П. И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие: в 2-х кн. Кн. 2/под ред. П. Н. Учаева.- 3-е изд., испр. — М.. Машиностроение, 1988. - 544 с.

3. Скуба Д. В., Савельев В. А., Шустов М. С. Проектирование и моделирование промышленных изделий: учеб.-метод. пособие для студ. – Ижевск: Изд-во «Удмуртский университет», 2011. – 82 c.

4. Умняшкин В. А., Филькин Н. М., Музафаров Р. С. Основы теории исследования эксплуатационных свойств автомобиля. – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2006. – 240 с.