Функциональных структур

В основу построения конструктивной ФС положен принцип выделения и рассмотрения структур с двухуровневой иерархией. То есть любой ТО можно разделить на несколько элементов, каждый из которых имеет определенную функцию. При этом рассматриваемый ТО представляет собой верхний уровень, а выделенные функциональные элементы – нижний. Если требуется углубить анализ, то каждый из выделенных элементов нижнего уровня рассматривается как самостоятельный ТО, который также можно разделить на несколько функциональных элементов и т.д. Объединение таких структур с двухуровневой иерархией позволяет получить многоуровневую структуру. Глубина многоуровневого разделения ТО на элементы обычно определяется характером решаемой проектно-конструкторской задачи. Предельное детальное разделение ТО возможно до неделимых (в функциональном смысле) элементов. Неделимым элементом называют деталь (или часть детали) с минимальным числом функций (не менее одной) по обеспечению работы других элементов, при любом делении которой, появляются элементы, не имеющие самостоятельной функции или с одинаковыми функциями. Примерами таких элементов являются шарик в подшипнике или шариковой ручке, труба, проводящая жидкость, жидкость в гидроцилиндре и т.д.

Разделение ТО на элементы обычно соответствует установившемуся в инженерной практике конструктивному разделению на агрегаты, блоки, узлы, детали, части деталей.

Одновременно с разделением ТО на элементы выделяют объекты окружающей среды, с которыми рассматриваемый ТО находится в функциональном или вынужденном взаимодействии и которые существенно влияют на конструкцию ТО. К объектам окружающей среды могут относиться подводимая энергия, управляющие сигналы, объекты, на которые действуют отработанные вещества, неблагоприятные излучения и другие воздействия.

Среди всех выделенных элементов ТО при проектно-конструкторских разработках особое внимание чаще всего уделяют главным элементам, которые можно выделить у большинства ТО. К главным элементам относят рабочие органы, которые непосредственно взаимодействуют с предметом обработки и объектами окружающей среды. При выделении главных объектов и соответствующих им объектов окружающей среды необходимо учитывать следующее:

- функция главных элементов, как правило, совпадает с функцией ТО (или в значительной степени зависит от функций ТО);

- объекты окружающей среды для главных элементов, как правило, совпадают с объектами, на которые направлено действие ТО.

В таблице приведены примеры главных элементов ТО и соответствующих им объектов ОС.

Примеры главных элементов и объектов окружающей среды

Таблица 3

При разделении ТО на отдельные элементы главным элементам присваивают обозначение Е₀ (если их несколько, то Е₀₁,Е₀₂ …), остальным элементам - Е₁, Е₂, …, E_n. Объекты ОС, с которыми взаимодействует ТО и его элементы, обозначают через V₁, V₂, … Анализ функций шарикоподшипника можно представить в виде таблицы. При описании функций элементов рекомендуется в скобках дублировать обозначения объектов ОС и других элементов, которые участвуют в описании функции. Сами функции обозначают Ф₀, Ф₁, Ф₂ ,…

Анализ функций шарикоподшипника.

Функция шарикоподшипника:

снижает момент вращения втулки вокруг оси

Таблица 3

Конструктивная ФС представляет собой ориентированный граф, вершинами которого являются наименования элементов ТО и объектов ОС, а ребрами – функции элементов. При построении ФС сначала изображают вершины-объекты ОС, затем вершины-элементы ТО, указывая как их наименования, так и условные обозначения (Е, V) в соответствии с ранее составленными таблицами. После этого строят направленные ребра графа. Ребра выходят из вершин-элементов, чьи функции они описывают, и заканчиваются в вершинах-элементах, работу которых они обеспечивают, или в вершинах-объектах ОС, взаимодействующих с рассматриваемым элементом. Из каждой вершины-элемента выходит столько ребер, сколько функций имеет элемент (в первом случае только по одному ребру). Вершины, в которых заканчиваются ребра-функции, указаны в описании функции в скобках (см. таблицу). Конструктивная ФС может иметь ребра двух типов. Первый тип – простые ребра, начинающиеся в одной вершине и заканчивающиеся в другой единственной вершине. Ребра второго типа описывают функции элементов, которые обеспечивают соединение или взаимодействие между другими несколькими элементами и объектами ОС. Такие ребра начинаются в одной вершине-элементе и через абстрактную вершину заканчиваются в двух или более вершинах-элементах (объектах ОС).