Конструирование машин – творческий процесс со свойственными ему закономерностями построения и развития моделей. Основные особенности этого процесса состоят в многовариантности подходов, необходимости согласования принимаемых решений с общими требованиями к конструкции, соответствующими стандартами, системами измерения и т. д.
Проектированием называют процесс разработки общих схем механизмов и машин, конструированием – процесс создания изделия в чертежах на основе технических расчётов.
Стандартом установлены следующие стадии разработки конструкторской документации и этапы проектировочных работ:
1-я стадия – техническое задание.
Это документ, содержащий наименование, основное назначение, технические требования, показатели качества, экономические показатели и специальные требования заказчика к изделию.
2-я стадия – техническое предложение.
Это совокупность конструкторских документов, обосновывающих техническую и технико-экономическую целесообразность разработки изделия на основе технического задания. Рассматриваются варианты возможных решений с учетом достижений науки и техники.
3-я стадия – эскизный проект.
Это совокупность конструкторских документов, содержащих принципиальные конструкторские решения и разработку общих видов чертежей. Сюда входит пояснительная записка с необходимыми расчетами.
4-я стадия – технический проект.
Это совокупность конструкторских документов, содержащих окончательное решение и дающих полное представление об устройстве изделия. Чертежи проекта состоят из общих видов и сборочных чертежей узлов, полученных с учетом достижений науки и техники. На этой стадии проектирования рассматриваются вопросы надежности и безопасности.
5-я стадия – конструкторская документация.
Это совокупность документов, содержащих чертежи общих видов узлов и деталей, оформленных так, чтобы по ним можно было изготовлять изделия и контролировать их производство и эксплуатацию. На этой стадии разрабатываются конструкции деталей, оптимальные по показателям надежности, технологичности и экономичности.
Документация, разработанная в результате проектирования и конструирования, называется проектом. При проектировании деталей машин встречаются расчёты двух видов: проектный и проверочный.
Проектный расчёт выполняется по допускаемым напряжениям. На этой стадии проектирования в большинстве случаев невозможно точно учесть все факторы, влияющие на прочность детали. Поэтому при проектном расчёте определяют только основные размеры деталей и разрабатывают её конструкцию.
Проверочный расчёт производят по тем критериям работоспособности, которые отражают физические явления при работе машины (прочность, жёсткость, выносливость и т. д.). Проверочный расчёт является уточнённым и выполняется, когда форма и размеры изделия известны из проектного расчёта или были приняты конструктивно. В процессе проектирования расчёт и конструирование органически связаны.
В современных условиях на всех стадиях проектирования необходимо широко использовать ЭВМ, чтобы избавить конструктора от трудоемких расчетов, ускорить выполнение большого объема графических работ. На производстве широко используются системы автоматизированного проектирования (САПР) – организационно-технические системы, выполняющие автоматизированное проектирование объектов и состоящие из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимосвязанного с подразделениями проектной организации.
Целью создания САПР является повышение технико-экономического уровня проектирования объектов, уменьшение стоимости, трудоёмкости и сокращения сроков выполнения работ.