Реферат: Основы конструирования

3. При правильно размещённых органах управления Человек–оператор, работая , не должен думать о предстоящих манипуляциях управления  :

  ¬ расположение функционально одинаковых органов управления должно быть единообразным во всех группах ;

  ­   это расположение должно обеспечивать равномерность нагрузки обеих рук и ног Человека–оператора ;

  ®  поверхности , на которых располагаются Индикаторы и Органы управления не должны быть монотонными , зоны расположения их должны быть хорошо освещены .

В заключении , некоторые общие требования к органам управления :

1. Размеры их должны соответствовать прилагаемым усилиям .

2. Форма и фактура поверхности должна обеспечивать удобный захват .

3. Цветовое оформление должно быть согласовано с общим цветовым решением объекта . Не следует использовать «накладной» цвет , т.е. краски , применяют материалы соответствующего  цвета , химические или гальванические покрытия .

4. Форма не должна затруднять удаление загрязнений .

5. Конструкция должна гарантировать безопасность оператора , например , от поражения электрическим током или травм эффекторов.

                              Лекция 16. Основы конструирования

Эргономическая отработка конструкций – общие положения

часть процесса  художественного конструирования .

Эргономика изучает функциональные возможности человека в процессах труда с целью создания совершенных изделий и оптимальных условий труда.

ГОСТ 16456–70   устанавливает четыре группы комплексных эргономических показателей :–

 гигиенические ;

антропометрические ;

физио–  и  психофизио– логические ;

психологические .

По этим показателям оценивается качество продукции в целом и в частности , конструкции .

¬ Гигиенические показатели : уровни освещённости ; вентилируемости ; температуры ; влажности ; запыленности и давления воздуха –микроклимат ;механические и физические факторы : напряжённость магнитного и электрического полей ; радиация ; токсичность ; шум и вибрации ; гравитационные перегрузки и ускорения Ô эти показатели предмет   Охраны труда и техники безопасности .

­ Антропометрические показатели определяются соответствием конструкции объекта  размерам и форме тела человека , распределению массы его тела .

Эти показатели проверяют сравнением определяющих размеров тела человека при различных рабочих позах с соответствующими размерами изделия . В ряде случаев необходимо учитывать размеры головы и кисти рук человека .

® Физиологические и психофизиологические показатели определяются соответствием конструкции объекта следующим возможностям человека :

n силовым ;

n скоростным ;              

n энергетическим ;

n зрительным ;

n слуховым ;

n осязательным ;

n обонятельным и вкусовым.

Для проверки этих показателей анализируют :

¬ размеры органов управления , их форму и прилагаемые усилия ;

    ­ зоны обзора

1. 30....40°

2. 50....60°

3. 90°

      ® рабочие зоны Человека–оператора при управлении ручными и ножными регуляторами ;

¯ анализируют характер движений .

Зона обзора : 30....40° соответствует максимальной – разрешающей способности ;

50....60° – чёткому цветному , а 90°– черно– белого зрения .

Наиболее удобное расположение индикаторов –по горизонтали 30° ниже линии взора , но не более 30° (вверх) или 40° (вниз) .

При рассмотрении рабочих зон следует иметь в виду , что величина усилия, прилагаемого к Объекту управления , зависит :

n от направления : вверх, вниз , в сторону ;

n высоты расположения : от 300 до 1800 мм  ;

n и руки : у большинства людей правая рука сильнее левой в 1,2 раза .

      Если Человек–оператор должен часто выполнять переключение , то величины усилий должны быть уменьшены  в 2....3 раза .

      Во всех случаях усилия больше 150 Н – для рук и более 250Н –для ног при продолжительности нажатия более 3 секунд – УТОМИТЕЛЬНЫ .

         ¯ Психологические показатели конструкции изделия определяются соответствием закреплённых и вновь формируемых рабочих навыков человека его возможностям по восприятию и переработке информации .

                                Лекции 17. Основы конструирования

Эргономический анализ и отработка конструкций .

1.0 В основе эргономической отработки конструкции лежит полная совокупность эргономических параметров , что позволяет найти оптимальное художественно–конструкторское  решение .

Эргономическая отработка производится на основе эргономического анализа .

Эргономический анализ применяет разнообразные методы исследования , такие как :

n социологические методы (опрос) ;

n визуальные (органометрические) методы ;

n составление циклограмм работы Человека–оператора с применением хронометража и фотохронометража (фотосъёмка , кино–  , видео– граммы ) ;

n электрофизиологические методы .

Виды исследований :

n электроэнцефолография (мозг) ;

n электроокулография (движения глазного яблока ) ;

n электромиография (мышцы) ;

n электрокардиография (сердце) ;

n динамометрия и т.д.

1.1 Основные этапы эргономической  отработки определяются стадиями разработки :

1) на стадии Технического предложения – предварительный эргономический анализ аналогов и прототипов разрабатываемого объекта ( не только лучших , но и заведомо «плохих» ) , а также детальный анализ конкретных условий функционирования объекта и выявления наиболее важных эргономических показателей ;

2) на стадии Эскизного проектирования – поисковый этап эргономического анализа , на котором рассматривают несколько вариантов конструкции объекта  ( художественно–конструкторское решение ) ;

3) на стадии Технического проекта – окончательная художественно–конструкторская компоновка объекта  с тщательной эргономической отработкой панелей и пультов управления с индикаторами и регуляторами ;

4) на стадии Рабочего проектирования – авторский надзор за реализацией принятых художественно–конструкторских решений .

При эргономическом анализе учитывают следующие основные группы факторов :

1) насколько учтены антропометрические , психофизиологические , биомеханические и гигиенические данные  Человека–оператора ;

2) обеспечивает ли рабочее место Человеку–оператору простую и естественную позу , достаточное рабочее пространство , возможность смены рабочей позы (например, сидя–стоя ) , удобный обзор всех функционально важных узлов и элементов объекта , условий для оперативного обслуживания и профилактики ;

3) создаёт ли цветовое решение объекта положительные эмоции у Человека–оператора и компенсирует ли неблагоприятные воздействия трудового процесса ;

4) является ли информация , поступающая к Человеку–оператору, наглядной и соответствующей сложившимся у него представлениям и стереотипам действий .

Часто при Эргономическом анализе применяют контрольные карты , содержащие перечень вопросов по этим группам факторов , влияющих на трудовой процесс.

NB : Пример дMPC , смотри Варламов  Р. Г. , Струнов О. Д. «Элементы  Художественного конструирования и Теория Эргономики» М : 1980 год , стр. 39...40 .

При эргономическом анализе необходимо учитывать :

1) климатические условия местности ;

2) микроклимат помещения и его интерьер ;

3) требуемый ритм работы оператора , частоту выполнения и точность рабочих операций ;

4) характеристику основных ( типовых ) поисковых маршрутов оператора , необходимость и возможность смены рабочей позы , взаимодействие с другими операторами .

На основании этого необходимо :

1) провести анализ габаритов объекта ;

2) определить оперативные рабочие зоны и границы рабочего места в целом и установить их соответствие антропометрическим данным ;

3) определить объём и качество оперативной информации , представляемой на панелях объекта , и проанализировать их соответствие психофизиологическим возможностям Человека–оператора ;

4) определить состав органов управления и проанализировать их с точки зрения хиротехники . Хиротехника – отрасль эргономики , которая занимается разработкой наиболее рациональной формы рукояток управления ( или ручного инструмента ) ;

5) проанализировать взаимодействие сенсорных и моторных зон : логику соответствия Органов управления и Индикаторов ;

6) проанализировать соответствие типовых оперативных маршрутов биомеханическим требованиям .

Результаты Эргономического анализа дают возможность обеспечить :

1) равномерное распределение психофизиологических нагрузок на Человека– оператора :

2) естественность , плавность и последовательность рабочих операций.

1.2 Оценка результатов принятого художественно– конструкторского решения .

Для объективной оценки выполнения эксплуатационных , компоновочных , эстетических ( в т.ч. социально–экономических и эргономических ) , конструктивно–технологических требований применяют специальные методики .

Например , такие как :

¬ Групповые или экспертные методы оценки (баллы: 0...1–плохо; 1...2–удовлетворительно; 2...3–хорошо; 3...4–отлично ) . Можно применять, когда есть квалифицированная группа экспертов , но тем не менее оценка «субъективная» .

­ Метод неполных интегральных аналогов . Более объективен , т.к. он использует теорию инвариантов , критерии оценки и критериальные уравнения .....þ Системный анализ .

Эргономический анализ тесно связан с анализом эстетическим: к примеру,  создание цветового климата в интерьере и цветовое решение оборудования – должны рассматриваться не только с позиций красоты и гармонии , но в аспектах создания определённого эмоционального настроя Человека–оператора и закономерностей его зрительного восприятия .

Согласно методике РД–50–149–79 для оценки художественно–конструкторского решения применяют показатели :

1. Информационная выразительность характеризует способность объекта отражать в своей форме действующие в обществе эстетические представления и культурные нормы , такие как , например : оригинальность ( отличие от аналогов ) ; стилевое соответствие (устойчивые признаки формы соответствующие определённому периоду ) ; соответствия моде ( внешний вид , соответствие временно господствующим эстетическим вкусам ) ; рациональность формы (соответствие назначению , конструкции , технологии изготовления и применяемым материалам ) .

2. Целостность композиции характеризует гармоническое единство частей и целого , органическую взаимосвязь элементов формы объекта и его согласованность с формой окружающих объектов .

3. Совершенство производственного исполнения и стабильность товарного вида характеризуются чистотой выполнения контуров , округлений и сочленений элементов , тщательность нанесения покрытий и отделки поверхностей , чёткость исполнения фирменных знаков и указателей , комплекта Эскизно–технологической документации и информационных ( рекламных ) материалов , устойчивость к повреждениям .

Можно сказать , что внешние поверхности объекта , их отделка и окраска являются основными элементами , создающими его эстетическое восприятие. При художественно–конструкторской отработке этих элементов необходимо выполнять следующие требования :

                                    к форме

1) внешние очертания объекта должны быть простыми и строгими :

    например, единство формы и содержания для внешних рабочих органов ; предпочтительная форма – ¦ , -  ; острые углы скругляются, но большой радиус скругления визуально «утяжеляет» конструкцию .

 Простая форма облегчает удаление загрязнений .

2) пропорции отдельных частей обеспечивают выделением в конструкции вертикальных или горизонтальных линий . При этом учитывают : вертикальные линии делают объект визуально «выше», а горизонтальные «ниже» .

3) форма объекта в целом должна быть гармонически увязана с формой пультов управления .

4) элементы внешней поверхности объекта : петли и ручки крышек (люков , дверей ) , крышки и кожухи для подвижных частей не надо выделять на фоне наружной поверхности . Петли и ручки должны быть тщательно обработаны .

                                       к отделке и окраске

1) окраска объекта должна соответствовать его конструкции , и не совпадать с окраской помещения ( или окружающей среды ) ;

2) пёстрая окраска вносит впечатление беспорядочности и «дробности» конструкции ;

3) тёмная окраска создаёт впечатление тяжести и грязи , светлые – впечатление лёгкости : тёмные – только для окраски фундаментов и несущих конструкций ;

4) травмоопасные детали и части изделий окрашивают в яркие , предупреждающие цвета ;  для движущихся элементов оборудования (столы , салазки ) , подвижных объектов следует применять «растигровку» , которая активизирует окружающих ;

5) органы управления окрашивают в яркие , хорошо различимые цвета ;

6) внутренние поверхности корпусных деталей окрашивают для облегчения сборки в светлые цвета ; дверей , люков , откидных панелей – в яркие цвета , чтобы они отчётливо выделялись в открытом положении ;

7) объекты , излучающие тепло , окрашивают в серебренный или голубой цвета  .

На восприятие формы и цвета значительно влияет освещение .

Основные требования к освещению рабочих мест , (искусственному): 

1) предпочтительны индивидуальные светильники , расположенные посередине длины рабочей зоны на высоте 1900 ...2000 мм от пола и на расстоянии 150...200 мм от переднего края рабочей зоны (работа стоя ) . При других работах индивидуальные светильники устанавливаются оператором в желаемом положении относительно рабочей зоны ;

2)  блестящие предметы следует освещать рассеянным светом ; мелкие тёмные предметы лучше видны на фоне , светлые – на тёмном ;

3) свет должен падать на поверхность предмета под небольшим углом , это лучше выявляет фактуру ;

4) прозрачные предметы должны быть освещены  сзади ;

5) необходимо избегать резкой контрастности освещённости объекта рабочей операции и окружающего фона ( местное + общее освещение ) ;

6) необходимо исключать источники блёсткости , а также – ритмическое чередование тёмных и светлых поверхностей в поле зрения . Это снимает у работающих так называемые послеобразы, человек видит какой–то яркий предмет , в то время как он уже ушёл из поля зрения . Послеобразы также снимаются применением дополнительных цветов .

Основы композиции.

Мы рассмотрели ранее инженерно-психологический и эргономический этапы художественного конструирования (ХК) объекта.

Мы установили , что ЭА и О конструкций тесно связаны с эстетическим анализом.

Здесь следует отметить : эстетический этап ХК объекта может (и должен) выполняться только квалифицированным дизайнером!

Эстетическим анализ можно выполнить лишь после серьёзного изучения объекта анализа и определения всех его утилитарных качеств и особенностей.

Эстетическим анализ требует знания основ теории композиции , тенденций развития объектов данного вида , особенностей восприятия цвета , наличие чувства материала и стиля , профессионального художественного вкуса и т.д.

Принципы “нравится – не нравится” , ”красиво – не красиво” – неприемлемы.

В общем смысле эстетическим анализ позволяет для конкретного объекта выявить :

-   объёмно-пространственную структуру ;

-   тектонику ;

-   гармоничность формы ;

-   цветовое решение

Далее , мы вначале рассмотрим основы композиции.

Прежде отметим , – всё , что мы будем говорить далее относится к понятию “техническая форма” , т.е. применительно к объектам утилитарного назначения : производственно-технического и бытового.

В отличие от понятия “декоративная форма” , которая относится к объектам исключительно или преимущественно декоративного назначения.

Итак , композиция (лат. Compositio – составление , расположение , сочинение) – структура , взаимосвязь важнейших элементов объекта , которыми определяется его смысл , выражается замысел.

В основе композиции технического объекта лежит выбор элементов (или их группы) соподчинённости этих элементов.

В качестве элементов выделяют геометрические , светотеневые или цветовые свойства формы объекта.

Композиция характеризуется –

-   категориями ,

-   свойствами и качествами ,

-   средствами.

Перечислим :

I.          Общие категории : тектоника и объёмно-пространственная структура объекта.

II.         Свойства и качества :

A.         гармоническая целостность формы ;

B.         соподчинённость ;

C.         композиционное равновесие ;

D.         симметрия , асимметрия и их сочетание ;

E.         динамичность и статичность формы ;

F.          единство характера формы.

III.       Средства композиции :

A.         определяющий композиционный приём ;

B.         пропорции и масштаб ;

C.         контраст и нюанс ;

D.         метр и ритм ;

E.         тени и пластика.

Число сочетаний множества композиционных факторов очень велико :

например , взяв только 6 основных свойств и качеств композиции , мы получим –

Поэтому знание категорий , свойств , качеств и средств композиции позволяет выбрать рациональные приёмы и методы работы над композицией объекта.

Рассмотрим основные категории композиции и их взаимосвязь.

Тектоника есть зримое отражение работы конструкции и материала в форме.

В тектонике выражается связь формы и содержания изделия.

Например , литая конструкция имеет такую форму , чтобы однозначно было видно – это литьё , а не сварная или какая-либо иная конструкция.

Поэтому говорят о тектонике “литой формы” , о тектонике “штампованных несущих элементов” , о тектонике “пластмассовых конструкций” и т.д.

Т.к. конкретный материал конструкции предопределяет композицию всякого изделия , то тектоника – одна из основных категорий.

Понятие “тектоника” неразрывно связывает две важнейшие характеристики объекта –

-   его конструктивную основу (материал) ;

-   и форму во всех её проявлениях (в целом и частном).

Конструктивная основа , кроме материала включает силовых элементов конструкции , характер распределения усилий (силовые потоки) , соотношение масс и т.п. Форма должна четко отражать всё это.

Объёмно-пространственная структура.

Всякая форма обладает двумя свойствами : она материальна и пространственна.

Материальная форма – это объём , ограничивающий часть пространства определённых размеров и конфигурации.

Объём и пространство – равноправные элементы композиции.

Объёмно-пространственная определяет характер взаимодействия объёма с пространством.

Можно сказать , что –

-      с одной стороны – объём должен выражать внутренние закономерности , свойственные объекту , отражать его функционально-конструктивную основу ;

-      а с другой – в определённой закономерности развиваться в пространстве , в идеале – таким образом , чтобы видя форму изделия в одной проекции , можно было представить , как она выглядит в других.

Основные категории композиции тесно взаимосвязаны :

материал « тектоника  « ОПС

Нарушение тектоники – ложное отражение работы конструктивной основы , нарушает органическую связь элементов ОПС объекта , и наоборот.

Такие нарушения возникают , когда (инженер-конструктор) рассматривает форму только от её технической основы – как бы “изнутри” или (оформитель) – только “снаружи”.

Дизайнер идёт к форме одновременно “изнутри” и “снаружи” – в итоге создаёт целостное , гармоничное изделие.

Пример : мост однопролётный                                                     балка

мост многопролётный º неразрезная балка

	ферма

 Свойства и качества композиции

Свойства и качества композиции позволяют выделить следующие эстетические показатели объекта :

*           гармоническую целостность формы ;

*           соподчинённость элементов ;

*           композиционное равновесие элементов ;

*           симметрию и асимметрию элементов и их комбинации ;

*           динамичность и статичность элементов , их характер.

Тем самым мы перечислили основные свойства и качества композиции объекта.

Их можно , достаточно условно , разделить на главные , определяющие данную форму , и второстепенные. Однако оценка качества композиции не может быть результатом механического суммирования оценок по отдельным её свойствам , что иногда “непрофессионалы” пытаются делать.

Определения.

Гармоническая целостность формы – отражает логику и органические связи конструктивного решения с его композиционным воплощением.

Ю.С. Сомов “Композиция в технике” :

Композиция МРС может быть построена контрасте между сложной , насыщенной тенями структурой открытой части : направляющие , элементы суппорта , ходовые и тяговые винты , органы управления различных наружных элементов: оребрений и т.п.

И лаконичными , чистыми объёмами несущей части станины , опор станка и крупных формообразующих элементов : коробки подач и скоростей , несущие стойки , столы и др.

Основное качество – контраст – противопоставление простого и сложного начал.

Соподчинённость элементов – определяется закономерностями композиции , которые зависят от вида (характера) объекта.

Например : в технологическом оборудовании определяющими являются базовые элементы , несущие основную нагрузку. Их форма определяется материалами (прочностью и жесткостью).

Лицевая панель сложного пульта управления является фоном , на котором в определённой последовательности и сочетаниях расположены индикаторы и органы управления.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8