Проектирование миксера

Федеральное агентство  по образованию Российской федерации

 

Самарский государственный аэрокосмический  университет 

имени академика С. П. Королева

 

 

 

 

 

 

Кафедра конструкции и проектирования летательных аппаратов

 

 

 

 

 

 

 

 

Проектирование  миксера

 

Курсовая работа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент группы 1411       А. В. Копылова

 

Проверил    А. С. Кучеров

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2008

 

Реферат

 

 

Курсовой проект

Пояснительная записка: 20 стр., 3 рисунка, 9 таблиц, 4 источника, 1 приложение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТЕХНИЧСКИЙ ОБЪЕКТ, МИКСЕР, ИЗОБРЕТЕНИЕ, МОЗГОВОЙ ШТУРМ, МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ, МЕТОД ЭВРИСТИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Произведен анализ технического объекта, его конструктивных особенностей. Выявлены недостатки прототипа.  Определены требования, предъявляемые к техническому объекту. Разработано техническое решение, позволяющее усовершенствовать конструкцию и улучшить его эксплуатационные характеристики.

 

 

Содержание

 

 

Введение

 

Стремление разрешить противоречие между возрастающей сложностью проектируемых объектов и необходимостью сокращения сроков разработки проектов и повышения их технико-экономических показателей стимулировано развитием и все более широкое применением специфических принципов инженерного творчества. Несомненно, что эти принципы будут развиваться и совершенствоваться в дальнейшем, однако, фундаментальные методические положения останутся неизменными.

Цель и задача курсового проекта - обучение навыкам постановки и  решения задач поиска новых, более эффективных конструкторско-технических решений, в том числе, превосходящих мировой уровень. Решение проблемы интенсивного развития экономики выдвинуло большое число дополнительных творческих инженерных задач, связанных с экономией трудовых ресурсов, сырья, материалов и энергии.

 

1 Библиографический обзор

 

Создание эффективных конструкций и технологий становятся под силу тем конструкторам, которые постоянно повышают уровень своих знаний и совершенствуют свою работу. Поэтому понимание необходимости новых технических знаний, умение ориентироваться в потоке специальной литературы, знание мирового уровня развития техники позволяют конструктору приобрести большой опыт. Обширные знания, непрерывно пополняемые в процессе трудовой деятельности, и навыки, основанные на личных способностях и любви к своей профессии, позволяют стать эрудированным инженером и способным конструктором.

Главная цель изучения основ инженерного  творчества заключается в подготовке и формировании специалистов со своей  системой творческого решения. Данная дисциплина широко представлена в трудах  А. И. Половинкина [4] и В. П. Орлова [3].

В работе Я. Ф. Таленса [5] широко представлены проектные стадии разработки изделия, а также возможные ошибки в разработках новых изделий и методы борьбы с ними, описаны методы организации конструкторского труда и повышения творческой инициативы разработчиков.

В работах Джонса [1] и Дитриха [2] представлена цельная и систематизированная информация, включающая задачи, методы и средства проектирования и конструирования.

Эти и многие другие, не названные  здесь, работы позволят сформировать навыки самостоятельного технического творчества, системного анализа технико-экономических проблем, умения находить эффективные решения.

 

 

 

2 Описание проблемной  ситуации

В данной работе требуется  усовершенствовать эксплуатационные свойства миксера.

В эксплуатационные свойства входят: удобство использования, экономичность использования, безопасность использования, требования эргономичности и качество выполнения поставленной задачи.

При использовании миксера могут возникать следующие неудобства:

1. Трудоемкость ручного управления миксером.
2. Отсутствие емкости для сбиваемых пищевых продуктов.
3. Необходимость дополнительных комплектующих элементов.

Всё это приводит к снижению качества результата. Выходом может служить новое техническое решение, в котором устранены все вышеперечисленные недостатки. Улучшенный миксер дает возможность повысить функциональность и удобство использования.

 

3 Маркетинговые исследования

 

В качестве искомого технического объекта был взят миксер.

Данные по проведенным исследованиям спроса и предложения на объект и его аналоги представлены в таблице 1. Аналогом считается объект, имеющий в основе принципиально сходную схему.

Таблица 1 — Данные маркетингового исследования

№	Наименование	Фирма-изготовитель	Страна-производитель	Цена, руб.
1	Миксер	Bosch	Германия	1300
2	Миксер	Braun	Германия	1200
3	Миксер	Moulinex	Франция	950
4	Миксер	Tefal	Франция	1100
5	Миксер	Vitek	Китай	750
6	Миксер	Scarlett	Великобритания	480

 

Данные  исследования показывают, что исследуемый  объект востребован на рынке. Значит, его дальнейшее усовершенствование приведет к повышению качества и увеличению спроса на изделие.

 

4 Выбор прототипа и  его описание

В качестве прототипа выберем миксер, описанный в патенте в приложении А.

Изобретение относится к бытовой технике, а именно к устройствам для сбивания пищевых продуктов, преимущественно кремов (эскиз показан на рисунке 1).

Целью изобретения является повышение  производительности и качества сбиваемого продукта

Устройство  для сбивания пищевых продуктов, преимущественно кремов, содержит корпус 1, привод с мешалками 2, каждая из которых имеет рабочий орган, выполненный в виде попарно соединенных между собой вертикально установленных лопастей, изогнутых по форме дуги окружностей и имеющих плоскую поверхность. Радиусы дуг окружностей лопастей каждой мешалки 2 выполнены уменьшающимися по направлению вращения, при этом лопасти расположены под углом к оси вращения. Внутренний радиус дуги окружности каждой лопасти меньше наружного радиуса следующей за ней лопасти в направлении и вращения. Рукоятка 4 взаимосвязана с шестерней 5 и шестернями 6 с соосно установленными мешалками 2. Разности диаметров лопастей 3 и последовательное перекрытие их на величину а, определяющее ширину захвата б от максимального до минимального диаметров лопастей, способствует увеличению производительности, т.е. интенсивности сбивания.

 

 

 

         

 

 

Рисунок 1 – Эскиз миксера

 

5 Составление  списка недостатков прототипа  и требований к изобретению

Преимуществом данного прототипа является быстрое сбивание пищевых продуктов. Но все прототипы имеют ряд существенных недостатков. Недостатками прототипа являются:

• недостаточная защита от разбрызгивания сбиваемой массы;

• неудобство работы с миксером;

• низкая скорость сбивания.

Составим  список требований, которым должно удовлетворять изобретение:

1. Эксплуатационные требования:

• высокая надежность;

• минимальная трудоемкость и время подготовки к работе;

• удобство и практичность использования;
• эргономичность;
• безопасность.

2. Производственно-технологические требования:

• применение стандартизованных, нормализованных и унифицированных элементов;
• выбор рационального способа соединения деталей;
• простота изготовления;
• соответствие конструкции требованиям ГОСТа;
• использование недорогостоящих материалов.

 

6 Построение функциональной структуры

Функциональная  структура представляет собой ориентированный  граф, вершинами которого являются наименование элементов технического объекта и объектов окружающей среды, а ребрами — функции элементов.

Построим  функциональную структуру для прототипа, а также для изобретения (рисунок 2). Дополнительные элементы схемы для изобретения изобразим штрихпунктирной линией. В усовершенствованном устройстве уберем из схемы элемент «Рукоятка», который заменим другим элементом – «Переключатель». Переключатель выполняет сходные функции, то есть позволяет контролировать скорость сбивания пищевых продуктов.

Функции всех элементов функциональной схемы представлены в таблице 2.

 

Таблица 2 – Функции элементов

Элементы			Функции
Обозначение		Наименование	Обозначение	Описание
Е0		Корпус		Крепление мешалок
				Размещение  переключателя
				Размещение  двигателя
				Крепление шнура
				Установка на емкость
				Взаимодействие с рукой для работы
Е1		Мешалки		Смешивание  пищевых продуктов
				Взаимодействие  с емкостью при работе
Е2		Переключатель		Переключение скорости вращения двигателя
				Контролирование скорости сбивания
Е3		Двигатель		Вращение  мешалок
Е4		Шнур		Получение электропитания посредством шнура
				Передача  электропитания двигателю
				Соединение  шнура с источником электропитания
Е5		Емкость для пищевых продуктов		Размещение  миксера на столе
				Размещение  пищевых продуктов для смешивания

 

 

7 Мозговой штурм

Мозговой  штурм является одним из первых и  обязательных эвристических методов  при подготовке изобретений. Во время  мозгового штурма происходит цепная реакция идей, приводящая к интеллектуальному  взрыву. Удивительная универсальность методов мозгового штурма позволяет с их помощью рассматривать почти любую проблему или любое затруднение в сфере человеческой деятельности.

На  тему усовершенствования данного устройства был проведен мозговой штурм группой  из пяти человек. В ходе мозгового штурма были высказаны следующие идеи:

1. Удалить рукоятку и установить двигатель внутри миксера, снабдить корпус переключателем для переключения скоростей вращения двигателя; 

2. Снабдить миксер шнуром для подачи электропитания двигателю;

3. Установить кнопку на корпусе для убирания шнура внутрь;

4. Установить съемные мешалки;

5. Выполнить внутри корпуса емкость для убирания мешалок;

6. Выполнить мешалки конусообразной формы для наилучшего взаимодействия друг с другом;

7. Обеспечить миксер емкостью для сбивания.

Разобьем высказанные идеи на различные группы (таблица 3).

 

Таблица 3 — Группы идей, высказанных  при проведении мозгового штурма

№ группы	Описание  группы	№ пунктов
I	Наиболее  приемлемые и легко реализуемые	4, 6, 7
II	Наиболее  перспективные и эффективные	1, 2
III	Прочие	3, 5

 

 

8 Морфологический анализ

Морфологический метод основан на комбинаторике. Суть его состоит в том, что в интересующем изделии или объекте выделяют группу основных конструктивных или других признаков. Для каждого признака выбирают альтернативные варианты, то есть возможные варианты его исполнения или реализации. Комбинируя их между собой можно получить множество различных решений, в том числе представляющих практический интерес.

Метод реализует посредством построение морфологической таблицы. Составим морфологическую таблицу для исследуемого объекта (таблица 4).

Таблица 4 — Морфологическая таблица вариантов миксера

Е0 Корпус	А01 Пластмасса	А02 Металл	А03 Прозрачный пластик
Е1 Мешалки	А11 Пластмасса	А12 Металл
Е2 Переключатель	А21 Пластмасса	А22 Металл
Е3 Двигатель	А31 Металл
Е4 Шнур	А41 Металлическая проволока с изоляцией
Е5 Емкость для пищевых продуктов	А51 Пластмасса	А52 Металл	А53 Прозрачный пластик

 

Исключим  наихудшие варианты. Для этого  рассмотрим сокращение в столбцах.

Таблица 5 – Сокращение комбинаций из двух элементов

	А11	А12
А01	-	+	А02 А12

 

Таблица 6 – Сокращение комбинаций из трех элементов

	А21	А22
А01 А12	+	-	А01 А12 А21

 

Таблица 7 – Сокращение комбинаций из четырех  элементов

	А31
А01 А12 А21	+	А01 А12 А21 А31

 

Таблица 8 – Сокращение комбинаций из пяти элементов

	А41
А01 А12 А21 А31	+	А01 А12 А21 А31 А41

 

Таблица 9 – Сокращение комбинаций из шести  элементов

	А51	А52	А53
А01 А12 А21 А31 А41	-	-	+	А01 А12 А21 А31 А41 А53

 

Таким образом, для детальной разработки наиболее выгодным вариантом является: А01 А12 А21 А31 А41 А53.

 

9 Метод эвристических  приемов

 

Когда изобретатель встречается с новой творческой инженерной задачей, то в первую очередь пытается ее решить с помощью изобретенного им способа. Если это не удается (поскольку встретился другой тип задачи), то изобретатель опять вынужден искать решение методом «проб и ошибок». При успешном решении он открывает для себя второй способ решения изобретательских задач. Так постепенно у человека формируется свой набор способов, и он из начинающего превращается   в   опытного   изобретателя.

Такие способы или правила решения творческой инженерной задачи называют эвристическими приемами, в которых содержится краткое предписание или указание, «как преобразовать» имеющийся прототип или «в каком направлении нужно искать», чтобы получить искомое решение. Эвристические приемы обычно не содержит прямого однозначного указания, как преобразовать прототип. Если эвристические приемы имеет отношение к рассматриваемой творческой инженерной задаче, то он содержит «подсказку», которая облегчает получение искомого решения, однако не гарантирует его нахождения. Различным людям требуется приложить различные усилия, чтобы догадаться до искомого  (удовлетворительного)   технического  решения. Опытные изобретатели обычно имеют свой индивидуальный набор (фонд) эвристических приемов.

Многие эвристические приемы могут быть успешно использованы в самых различных областях техники. Они со временем морально не стареют и оказываются полезными для других изобретателей. Способы решения  творческой инженерной задачи,  открытые различными изобретателями,    имеет    смысл   собирать    обобщать  и обучать им начинающих изобретателей. Именно на этих свойствах   основывается   метод  эвристических приемов, который   интегрирует  в  методически   доступной форме опыт многих изобретателей.

Применим методы эвристических  приемов:

1. Преобразование структуры

Присоединить к объекту  новый элемент - емкость для пищевых продуктов.

2. Преобразование материала и вещества

Разделить объект (миксер) на части так, чтобы каждая из них могла быть изготовлена из наиболее подходящего материала (пластмассовый корпус, металлические мешалки, металлический двигатель, пластмассовый переключатель, металлический шнур с изоляцией и емкость из прозрачного пластика).

3. Повышение технологичности

Осуществить технологическую  унификацию конструкции, формы и размеров деталей.

 

10 Предварительный эскиз технического  решения и его описание

После проведенных исследований составим предварительный эскиз технического объекта (рисунок 3).

Рисунок 3 – Эскиз технического решения

Изобретение относится  к бытовой технике, а именно к  устройствам для сбивания пищевых  продуктов, преимущественно кремов.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик. Для достижения поставленной цели устройство оснащено двигателем, шнуром, переключателем работы двигателя. Также имеется емкость для сбивания пищевых продуктов. Всё это позволяет улучшить качество работы миксера за счет удобства эксплуатации и повышения функциональности устройства.

 

 

11 Формула изобретения

 

Устройство для сбивания пищевых продуктов, преимущественно кремов содержащее корпус, мешалками, каждая из которых имеет рабочий орган, выполненный в виде попарно установленных лопастей, имеющих конусообразную форму и плоскую поверхность, отличающееся тем, что с целью повышения производительности и качества сбиваемого продукта в корпусе установлен двигатель, получающий электропитание от источника посредством шнура. Корпус также снабжен переключателем для регулирования скорости вращения мешалок. Для удобства работы миксер оснащен емкостью для пищевых продуктов, которая выполнена из прозрачного пластика. 

 

Заключение

 

В данной работе проводился анализ миксера-прототипа – устройства для сбивания пищевых продуктов, преимущественно кремов, с целью обнаружения и устранения недостатков. В результате были выявлены основные недостатки миксера-прототипа и разработано новое устройство, в котором эти недостатки были устранены.

В курсовом проекте также приводится подробное описание принципа действия и конструкции нового миксера.

 

Список использованных источников

 

1. Джонс Дж. К. Методы проектирования. — М.: Мир, 1986. — 326 с.
2. Дитрих Я. Проектирование и конструирование. Системный подход. — М.: Мир, 1981. — 456с.
3. Орлов П. И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн./Под ред. Учаева. — Изд. 3-е, испр. — М.: Машиностроение, 1988. — 560 с.
4. Половинкин А. И. Основы инженерного творчества: Учеб. Пособие для студентов втузов. — М.: Машиностроение, 1988. — 368 с.

5 Таленс Я.Ф. Работа конструктора. – М.: Машиностроение, 1987. – 255 с.