Проектирование утюга
Реферат
Пояснительная записка: 31 стр., 4 рисунка, 9 таблиц, 9 источника,
1 приложение
ТЕХНИЧЕСКИЙ ОБЬЕКТ, УТЮГ,
ИЗОБРЕТЕНИЕ, МОЗГОВОЙ ШТУРМ, МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ
АНАЛИЗ, МЕТОД
ЭВРЕСТИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ
Объект исследования - утюг.
В результате работы произведен технический анализ объекта, его конструктивных особенностей. Выявлены недостатки прототипа. Определены требования, предъявляемые к техническому объекту.
Разработано техническое решение, позволяющее усовершенствовать конструкцию и улучшить его эксплуатационные характеристики.
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………
1 Библиографический обзор…………………………………………………..5
2 Описание проблемной ситуации…………………………………………….6
3 Маркетинговые исследования…………
4 Выбор прототипа
и его описание…………………………………………
5 Составление списка
недостатков прототипа и
к изобретению…………………………………………………
6 Построение функциональной структуры…………………………………..10
7 Мозговой штурм…………………………………………
8 Морфологический анализ……………………
9 Метод эвристических приемов……………………………………………...15
10 Предварительный эскиз технического решения и его описание………..16
11 Формула изобретения……………………………
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………….....21
ПРИЛОЖЕНИЕ А………………………………………………………………22
ВВЕДЕНИЕ
Человечество переступило порог третьего тысячелетия. Наше общество связывает свои надежды с ожидаемыми переменами. В этих условиях недопустимо оставаться на позициях формализма и догматизма, которые в инженерной, особенно научной и учебной деятельности, нивелируют способности и оставляют в тени творческую индивидуальность личности.
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 применение 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, превосходящий мировой уровень.
1. Библиографический обзор
Главная цель изучения основ инженерного творчества заключается в подготовке в подготовке формировании специалистов со своей системой творческого решения.
В книге В. П. Орлова [1]изложены общие принципы конструирования на основе унификации, создания производных машин, обеспечения в их конструкции резервов развития, повышения долговечности и надежности. Особое внимание уделено технологичности, рентабельности машин. Приведены целесообразные приемы повышения жесткости конструкций, изложена методика рационального конструирования.
В работах Джонса[2] и Дитриха[3] описаны творческие методы для инженеров, конструкторов, художников, веб-дизайнеров, менеджеров маркетологов, для всех создающих новое.
В трудах А.И.Половинкина [4]изложены машинные методы поискового проектирования и конструирования применительно к задачам поиска улучшенных физических принципов действия и технических решений.
В работе Я. Ф. Таленса [5] широко представлены проектные стадии разработки изделия, а также возможные ошибки в разработках новых изделий и методов борьбы с ними, описаны методы организации конструкторского труда и повышения и творческой инициативы.
2 Описание проблемной ситуации
В данной работе требуется усовершенствовать эксплуатационные свойства утюга.
В эксплуатационные свойства входят: удобство использования, экономичность и качество выполнения поставленной задачи.
При использовании утюга могут возникнуть следующие неудобства:
1.Отсуствие комплектующих элементов для усовершенствования утюга.
2.Недостаточная эргономичность инструмента.
Все это приводит к снижению качества результата. Выходом может служить новое техническое решение, в котором устранены все выше перечисленные недостатки. Улучшение дают возможность повысить функциональность и удобство использования.
3 Маркетинговые исследования
В качестве технического объекта была взят электрический утюг.
Данные по проведенным исследованиям спроса и предложения на объект и его аналоги представлены в таблице 1. Аналогом считается объект имеющий в основе принципиальную сходную схему.
Таблица 1- Данные маркетингового исследования
№ |
Наименование |
Фирма производитель |
Страна- производитель |
Характеристики |
Цена руб |
1 |
Утюг |
Maestro MR-320D |
Китай |
Мощность 1000Вт Постоянная подача пара (есть); Возможность сухого глажения; |
700 |
2 |
Утюг |
ROWENTA DW2030D2 |
Китай |
Подача пара; Постоянный пар 30г/мин; Паровой удар 100 г/мин; Потребляемая мощность 2200 Вт |
1999 |
3 |
Утюг |
TEFAL FV5350 |
Франция |
Подача пара; Постоянный пар 40 г/мин; Паровой удар 140 г/мин; Потребляемая мощность 2400 Вт |
2209 |
4 |
Утюг |
PHILIPS GC 4870 |
Сингапур |
Подача пара; Постоянный пар 50 г/мин; Паровой удар 170 г/мин; Потребляемая мощность 2600 Вт |
3669 |
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 утюг, описанные в патенте в приложении А.
Изобретение относится к технике для глажения белья, эскиз изобретения показан на рисунке 1.
Рисунок 1- эскиз утюга для глажения белья
1 Шнур для подключения в сеть
2 Рукоять утюга
3 Светодиодная кнопка
4 Регулятор температуры
5 Подошва утюга
5 Составление списка недостатков прототипа и требований к изобретению
Преимуществом данного прототипа является простота использования.
Но все прототипы имеют ряд существенных недостатков. Недостатками прототипа являются:
― короткий шнур;
―отсутствие пара;
―отсутствие кнопки разбрызгивателя воды;
―алюминиевая подошва;
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-
― применение стандартных, 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 наименования элементов технического объекта и объектов окружающей среды, а ребрами―функции элементов.
Построим функциональную структуру для прототипа, а также для изобретения (рисунок 2)
Функции всех элементов функциональной схемы представлены в таблице 2.
Ф0
Рисунок 2 ― Функциональная структура для прототипа.
Таблица 2―Элементы функциональной схемы
Элемент |
Функции | ||||
Обозначение |
Наименование |
Обозначение |
Описание | ||
Подошва утюга |
Отглаживает материал (V1) | ||||
Рукоятка |
|
Взаимодействует с рукой(V2) | |||
Взаимодействует с подошвой утюга | |||||
Свето-диодная лампа |
Показывает о включение прибора в сеть | ||||
Регулятор температуры |
Убавление и прибавление температуры | ||||
Шнур |
|
Соединен с регулятором температуры | |||
Крепится к рукоятке | |||||
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.Добавить кнопку пара;
2.Добавить кнопку распыления воды;
3.Удлинить шнур;
4.Добавить резервуар для воды;
5.Заменить подошву утюга на антипригарное покрытие;
6.Автоматическое отключение;
7.Подсветка;
8.Автоматическое отключение;
9.Противокапельная система;
10.Функция самоочистке.
Разобьем высказанные идеи на различные группы таблица 3.
Таблица 3―Группы идей, высказанных при проведении мозгового штурма
№ группы |
Описание группы |
№ пунктов |
ɪ |
Наиболее приемлемые и легко реализуемые |
1, 2, 6, 8 |
ɪɪ |
Наиболее перспективные и эффективные |
3, 5, 10 |
ɪɪɪ |
Прочие |
7, 4, 9 |
8 Морфологический анализ
Морфологический метод основан 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 реализуется посредством построение морфологической таблицы. Составим морфологическую таблицу для исследуемого объекта (таблица 4)
Таблица 4―Морфологическая таблица вариантов утюга
Е0 Подошва утюга |
А1 Металл |
||||
Е1 Рукоятка |
А11 Пластмасса |
А12 Металл |
А13 Прозрачный пластик | ||
Е2 Индикатор нагрева |
А21 Стекло |
А22 Прозрачный пластик |
|||
Е3 регулятор нагрева |
А31 Пластмасса |
||||
Е4 Сетевой шнур |
А41Металическая проволока с изоляцией |
||||
Исключим наихудшие варианты. Для этого рассмотрим сокращение в столбцах.
Таблица 5―Сокращение комбинаций из двух элементов
А11 |
А12 |
А13 |
||
А01 |
+ |
- |
- |
А01 А11 |
Таблица 6―Сокращение комбинаций из трех элементов
А21 |
А22 |
||
А01 А11 |
- |
+ |
А01 А11 А22 |
Таблица 7―Сокращение комбинаций из четырех элементов
А31 |
||
А01 А11 А22 |
+ |
А01 А11 А22 А31 |
Таблица 8―Сокращение комбинаций из пяти элементов
А41 |
||
А01 А11 А22 А31 |
+ |
А01 А11 А22 А31 А41 |
Таким образом, для детальной разработки наиболее выгодным вариантом является: А01 А11 А22 А31 А41.
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 методов «проб и ошибок». При успешном решении он открывает для себя второй способ решения изобретательных задач. Так постепенно у человека формируется свой набор способов, и он из начинающего превращается в опытного изобретателя[4] .
Такие способы или правила решения творческой инженерной задачей называют эвристическим приемам(ЭП), в которой 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 условия, чтобы догадаться до искомого (удовлетворительного) технического решения. Опытные изобретатели обычно имеют свой индивидуальный набор 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 ТИЗ, открытые различными изобретателями, имеет смысл собрать, обобщать и обучать им начинающих изобретателей. Именно на этих свойствах основывается метод эвристических приемов, который интегрирует в методически доступной форме опыт многих изобретателей[4].
В качестве исследуемого объекта требующего усовершенствования выступает утюг белья. Выбираются несколько видов преобразования:
1.Удлинение сетевого шнура;
2.Преобразование структуры:
―поместить на корпус кнопку подачи пара;
―поместить на корпус кнопку;
3.Преобразование материала из металлической поверхности в антипригарную;
4.Увеличить резервуар емкости воды;
5.Автоматическое отключение;
6.Катридж для предотвращения образования накипи.
10 Предварительный эскиз технического решения и его описание
После проведенных исследований составим предварительный эскиз технического объекта (Рисунок 3).
Рисунок 3 ―Эскиз технического решения
1.Сетевой шнур;
2.Вертикально;
3.Картридж для предотвращения образования накипи;
4.Дисковый регулятор нагрева;
5.Кнопка Calc-Clean
6.Емкость для воды
7.Желтый индикатор нагрева
8.Кнопка включения разбрызгивания
9.Кнопка включения парового удара
10.Регулятор пара
11.Наливное отверстие с крышкой
12.Соплоразбрызгивателя
Изобретение относится к приборам для глажения белья. Целью является улучшение эксплуатационных характеристик. Для достижения поставленной цели устройство улучено дополнительными функциями для удобства. Все это позволяет улучшить качество работы утюга за счет удобства эксплуатации и повышения функциональности устройства.
Функциональная структура изобретения представлена на рисунке 4.
Рисунок 4―Функциональная структура технического объекта
Ф0
Таблица 9―Элементы функциональной схемы
Подошва утюга |
Отглаживает материал | ||
Рукоятка |
|
Взаимодействует c рукой | |
Взаимодействует с подошвой утюга | |||
Индикатор нагрева |
|
Показывает о включении прибора в сеть | |
Взаимодействует с подошвой утюга | |||
Регулятор нагрева |
Убавление или прибавление температуры утюга | ||
Кнопка пара |
Расположена на подошве утюга | ||
Кнопка распыления воды |
Расположена на корпусе | ||
Сетевой шнур |
|
Крепится к рукоятке | |
Соединен с регулятором нагрева |
11 Формула изобретения
Устройство представляет собой утюг для глажения белья. Устройство обладает работоспособностью и воспроизводимостью.
Отличается тем, что оснащен: кнопками пара и распыления воды, антипригарной подошвой, удлинением сетевого шнура, автоматическим отключением, системой очистке от накипи.
Для увлажнения ткани при глажении с любой с любой температурой нагрева можно использовать функцию разбрызгивания. Это облегчает разглаживания стойких складок.
Концентрированный выброс пара из продолговатых отверстий на подошве улучшает проникновение пара в каждую складку одежды.
Функцию паровой удар можно также использовать, удерживая утюг в вертикальном положении. Это особенно удобно при разглаживании стойких складок на висящей одежде, занавесках и т.д.
Утюг так же оснащен противокапельной функцией: при слишком низкой температуре парообразование автоматически отключается, что предотвращает появление капель из отверстий подошвы. Срабатывания этой функции сопровождается звуковым сигналом.
Благодаря функции автоматического отключения утюг автоматически отключается, если его не перемещали в течение некоторого времени. Красный индикатор автоматического отключения начинает мигать , если утюг был отключен.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе проводился анализ утюга- прототипа устройства для глажения белья, с целью обнаружения и устранения недостатков. В результате были выявлены основные недостатки прототипа и разработано новое устройство, в котором эти недостатки были устранены.
В курсовом проекте также приводятся подробное описание принципа действия и конструкции нового утюга .
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
- Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн./Под ред. Усачева.―Изд. 3-е, испр.―М.: Машиностроение, 1988. ―560 с.
- Джонс Дж. К. Методы проектирования.―М.: Мир, 1986.―326 с.
- Дитрих Я. Проектирование и конструирование. Системный подход.―М.: Мир, 1981.―456 с.
- Половинкин А.Е. Основы инженерного творчества: Учеб. Пособие для студентов вузов.―М.: Машиностроение. 1988.―368 с.
- Таленс Я. Ф. Работа конструктора.―М.: Машиностроение, 1987.―255 с.
- Боргест Н.М. Проектирование технических систем [Текст]: Метод указания к курсовому проектированию / Н.М. Боргест, Д.В. Шустова.―Самара, 2011.―100 с.
- http://www.eldorado.ru
- http://www.mvideo.ru
- http://www.patent.ru
ПРИЛОЖЕНИЕ А
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(15) МПК
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТ
(21), (22) Заявка: 2005129429/12,21.09.2005
(24) Дата начала отсчета срока действия КОМПО Жан Луи (FR)
патента :21.09.2005
(30) Конвекционный приоритет:
22.09.2004 FR 04 10022
(43) Дата публикации заявки: 10.04.2007 (73) Патентообладатель(и):
(46) Опубликовано: 20.02.2010
(56) Список документов, цитированных
в отчете о поиске: US 2342653 A, 29.02.1944
GB 605016 A, 14.07.1948.RU2042000 C1,
20.08.1995.RU 2106446 C1, 10.03.1998.
Адрес для переписки:
129010,Москва,ул. Б.Спасская, 25,стр.3,
ООО «Юридическая фирма Городисский
и Партнеры», пат. пов. Е.И.Емельянову
(54) УТЮГ, СОДЕРЖАЩИЙ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА ПРОГРАММЫ ГЛАЖЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к паровому утюгу. Корпус (2) парового утюга установлен над подошвой и содержит рукоятку. Подошва (1) оборудована нагревательным элементом, соединенным с термостатом (8), позволяющим регулировать температуру подошвы, и испарительной камерой для производства пара, питаемой водой через водораспределительный золотник (4). Устройство управления воздействует на открывание водораспределительного золотника (4) и/или на регулирование термостата (8) для их установки в заранее определенное относительное положение, соответствующее выбранной программе. Устройство управления содержит механический селектор с импульсным управлением, позволяющий выбирать программу глажения из заранее определенного числа программ. Техническим результатом изобретения является повышение точности регулирования программы глажения и качества глажения. 10 з.п. ф-лы, 15 ил.
Описание
Настоящее изобретение относится к паровому утюгу, содержащему нагревательную подошву, оборудованную испарительной камерой, питаемой через водораспределительный золотник, и, в частности, относится к утюгу, содержащему устройство управления, позволяющее выбирать программу глажения, соответствующую данной температуре подошвы и/или связанному с ней расходу пара.
Из патента US 2342663 известен паровой утюг, содержащий поворотный селектор для выбора программы глажения, которая рекомендована для типа ткани, которую пользователь собирается гладить. Указанный селектор действует через валик, оборудованный кулачками, на термостат и на открывание водораспределительного золотника таким образом, чтобы регулирование температуры подошвы и расхода пара осуществлялось автоматически для соответствия выбранному типу ткани. Однако использование поворотного селектора на таком утюге для выбора программы глажения имеет недостаток, который заключается в непрерывности движения регулирования, вследствие чего положение, соответствующее данному типу ткани, не фиксируется четким образом при манипулировании селектором. В результате селектор чаще всего оказывается в промежуточном положении, смещенном по отношению к положению, наиболее адаптированному для предназначенной к глажению ткани, если пользователь не следит самым тщательным образом за положением селектора относительно указателей. Такое смещение положения селектора приводит к установке температуры и расхода пара, не являющихся оптимальными для предназначенной к глажению ткани, и поэтому снижает эффективность глажения.
Поэтому задачей настоящего изобретения является устранение этих недостатков путем создания парового утюга, содержащего устройство управления для выбора программы глажения, обеспечивающее высокую эргономичность использования и определяющее только заранее определенное число положений регулирования, каждое из которых соответствует отдельной программе глажения, тем самым значительно сокращая возможность неправильного регулирования.
В связи с этим объектом настоящего изобретения является паровой утюг, содержащий подошву с установленным над ней корпусом, содержащим рукоятку, при этом подошва оборудована нагревательным элементом и испарительной камерой для производства пара, испарительная камера питается водой через водораспределительный золотник, нагревательный элемент соединен с термостатом, позволяющим регулировать температуру подошвы, а утюг содержит устройство управления, позволяющее пользователю выбрать программу глажения путем воздействия на открывание водораспределительного золотника и/или регулирования термостата для их установки в заранее определенное относительное положение, соответствующее выбранной программе, отличающийся тем, что устройство управления содержит механический селектор с импульсным управлением, позволяющий выбирать программу глажения из заранее определенного числа программ.
