Создание макетов моделей и опытных образцов

В работе над художественно-конструкторским проектом любого вида промышленного изделия необходимо объемное проектирование. Поэтому художественное и промышленное моделирование следует рассматривать как неотъемлемую часть всего проектирования.

В дизайнерской практике изготовление моделей (макетов) практикуется на всех основных этапах разработки изделия. В зависимости от функционального назначения и сложности объемно-пространственного строения изделия определяется материал и технология изготовления модели.

Иногда при создании проекта речь может идти только о внешней форме. Так, у посуды и разных емкостей внутреннего устройства, как известно, нет. Задается лишь полезный объем. То же и у мебели, хотя здесь есть установленные габариты. В этих случаях с самого начала идут поиски внешней формы. В разных отраслях промышленности процесс проектирования новой продукции и отдельные его этапы имеют свои особенности. Соответственно разное место в этом процессе занимает и моделирование. В некоторых случаях оно может быть заключительным этапом проектирования, в других — промежуточным, в третьих — многократно повторяемой стадией. Модели поискового характера могут исполняться и в самом начале проектирования при выборе варианта внешней формы нового изделия.

На каком этапе должна быть создана модель, в каком виде, в каком материале и в каком количестве — это решается в зависимости от задач, поставленных перед автором или авторским коллективом.

Осуществление модели на определенных стадиях проектирования всегда яснее выявляет эстетические и технические качества изделия. Моделирование помогает заблаговременно, до выпуска рабочих чертежей и опытных образцов, заметить ошибки и неувязки, которые без модели обнаруживаются часто слишком поздно, иногда уже после принятия изделия в производство.

Объем имеет целый ряд преимуществ перед графическим исполнением замысла, так как дает возможность наглядно увидеть результат возможного. Как правило, элемент, исполненный по чертежу, всегда требует в натуре некоторого исправления. Макетная техника наряду с изобразительной помогает развитию у автора умения видеть за чертежом или рисунком истинные формы проектируемого изделия.

В модели легко достигнуть натуральности формы, выявить ошибки, определить нужную соразмерность элементов, их пропорции и толщины. Объемное проектирование развивает пространственное воображение. Исполнение композиции в объеме требует большого времени, чем в графике. Выполнить модель по заданной теме без чертежа довольно трудно.

Модель изделия, выполненная из любого материала, обладает большей наглядностью, чем чертеж. По модели значительно легче судить об общем виде изделия, о соразмерности и пластике отдельных частей и всего изделия в целом. На модели небольшого изделия можно проверить не только эстетические достоинства его внешнего вида, но и удобство пользования. Например, если это модель предмета, предназначенного для руки человека, то можно проверить, насколько она приспособлена к руке (электробритва, дверная ручка, электрофонарик). Такие модели малогабаритных изделий, естественно, нужно исполнять всегда в натуральную величину.

Модели больших по размеру и сложных по конструкции изделий на разных стадиях проектирования исполняют в различных масштабах, от мелких, до первых прикидок общей композиции,— до размера натуры. Так, модель токарного или фрезерного станка следует исполнять в масштабе 1:5 или 1:10.

В ряде случаев, когда в уменьшенном виде выявляются все необходимые качества изделия, технические и эстетические, а важные детали, например пульт управления, требуют более тщательной проработки, следует выделить их и выполнить отдельно в виде фрагмента натуральной величины.

Говоря о размерах моделей, необходимо подчеркнуть, что не следует отдавать предпочтение масштабу 1:2. Это самый обманчивый для восприятия человеческого глаза масштаб, не дающий истинного представления о подлинном размере предмета.

Чем сложнее внешняя форма предмета, тем необходимее поиски в объеме. Модели можно исполнять из самых разнообразных материалов. Наиболее удобными являются глина, пластилин, гипс, пенопласт, различные пластмассы, дерево, картон, бумага, то есть пластически подвижные, легко режущиеся материалы.

В настоящее время для выполнения моделей, особенно поисковых широко применяется как материал бумага и картон. Из листа сначала делают выкройки (как при шитье одежды), а потом их склеивают между собой. Макетируют на эскизной стадии проекта обычно из пластилина, легко поддающегося усилиям руки и в то же самое время дешевого, доступного материала. Для эскизирования пользуются и пенопластом. Отдельные части макета сначала вырезают, а потом скрепляют между собой при помощи булавок или клея.

Такие материалы, как глина, пластилин, пенопласт и дерево пригодны для более тщательной проработки формы деталей. Они податливы и пластичны, но на изготовление модели из этого материалов затрачивается больше времени, поэтому из них чаще всего выполняют окончательную модель. Пластилин, однако, со временем теряет форму, а бумага при малейшей сырости коробится — макеты из этих материалов недолговечны.

Выполняя поисковую модель из бумаги, картона, пенопласта и пластилина и т. д., обязательно нужно учитывать внутреннюю конструкцию изделия (механизированной игрушки, электроприбора и т. д).

При помощи поисковой модели художник-конструктор ищет общий вид, пропорции, пластику, соотношение объемов, удобство обращения с изделием и, наконец, образ. Когда же все эти вопросы решены, можно переходить к увязке внешней и внутренней конструкции.

Например, пылесос состоит из корпуса, электродвигателя, крыльчатки, пылесборника и т. п. Все это нужно разместить так, чтобы прибор был не громоздким и маневренным.

В инженерной практике требуется решение анали­тическими методами двух основных задач — анализа и син­теза, представляющих собой диалектическое единство про­тивоположностей. Они противоположны, так как взаимно обратные. Единство этих задач с математической точки зре­ния состоит в том, что решают их, как правило, с по­мощью одних и тех же математических моделей или урав­нений.

Обычно анализ и синтез конструкции проводят в несколько этапов.

1. Надлежащее изучение сущности явления, процесса, прин­ципа действия машины, прибора и взаимодействия их ком­понентов или звеньев, в результате которого должны быть установлены качественные соотношения постоянных и переменных величин, определяющие изучаемый объект.

2. Составление физической модели. Под физической мо­делью понимают схему нагружения конструкции, электриче­скую схему, кинематическую схему и т. п., отображающую переменные и постоянные параметры конструкции, устройства и процессов, подлежащих изучению.

3. Составление математической модели. Под математиче­ской моделью следует понимать уравнения или неравенства и их системы, отображающие количественные соотношения переменных и постоянных величин, определяющих изучаемые устройства и происходящие процессы.

Уравнения и неравенства могут быть различного вида — алгебраические, трансцендентные, дифференциальные, инте­гральные, смешанные

4. Решение уравнений, неравенств или их систем для оп­ределения зависимости искомых переменных величин от за­данных переменных и постоянных величин или определение функций. Заметим, что явное представление функций не всегда возможно.

5. Исследование найденных функций, определение соответ­ствия их изучаемому объекту и конструирование функций, корректно отображающих исследуемые объекты.

В ряде случаев возможна перестановка этих операций, если выявляются очевидные признаки, по которым можно заранее судить о соответствии функций изучаемому объекту. Однако нередки случаи, когда невозможно дать общие рекомендации по приемам конструирования функций и решению различных математических задач.

Т. о. расчетные модели (схемы) могут быть различными.

Простейшим примером расчётной схемы, известным из школьного курса физики, является математический маятник (рис.1.1), представляющий собой воображаемую (математическую, виртуальную) модель реального маятника. В этой модели, как известно, нить маятника считается нерастяжимой, масса -точечной, трением в местах сопряжения его элементов и сопротивлением среды пренебрегается. В модели с определённой точностью задаются значениями длины нити и массы маятника. Эти упрощения и гипотезы нужны для того, чтобы сделать возможным составление уравнений колебаний маятника, решив которые, можно с некоторой (небольшой) погрешностью спрогнозировать положение реального маятника в любой момент времени при заданных внешних воздействиях.

Аналогичным образом, в строительной механике создаётся расчётная схема рассчитываемого сооружения, представляющая собой его математическую модель. На основе решения уравнений, описывающих данную модель, с той или иной степенью точности определяют НДС реального сооружения.

Одно и то же сооружение может быть смоделировано при помощи разных расчётных схем. В современных условиях, когда расчёт сооружений выполняется с помощью компьютера, основной задачей инженера является грамотный выбор расчётной схемы (модели). Ошибки, допущенные при формировании расчётной схемы, могут привести к получению результатов, не

имеющих ничего общего с действительностью.

На рисунке изображена расчетная модель балки в виде стержня. В точке С, удаленной на расстояния а и b соответственно от концов А и В, приложена сила F (груз массой m₁); на участке DB длиной h – распределенная нагрузка (груз массой m ₂). Интенсивность распределенной нагрузки: q=m₂g/h (Н/м). Опора А фиксирована, опора В — подвижна. R_a R_b – силы реакций в точках А и В соответственно.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: