|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Технические основы создания машинСтр 1 из 21Следующая ⇒
Технические основы создания машин
Издательство Иркутского государственного технического университета
УДК 625.76.08.(078) ББК 39.311-06-5 Г 43
Рецензенты:
Гестрин Б.И., Худченко А.С. Технические основы создания машин - Иркутск, 2009. – 359 с.
Рассматриваются проблемы «философии техники», и основные направления развития науки и технологий. Особое внимание уделеноперспективам развития машиностроения. Представлены методы интуитивного поиска технических решений и рассматриваются вопросы, связанные с изобретательством и рационализацией. Приводится классификация методов изобретательства. Даются основныеопределения технических устройств их структуры и функциональность, а также основные конструктивные решения. Подробно рассматривается научно-исследовательская деятельность инженера. Приводятся некоторые методы научных исследований, и методика обработки результатов измерения. В главе « Конструирование технических устройств» показаны все стадии проектирования, начиная с формулирования проектного задания, заканчивая рабочим проектом. Рассматриваются основы художественного конструирования, включая особенности эргономического проектирования В заключительной главе «Производство технических изделий» приводятся типы машиностроительных производств их структуры и характеристики. Пособие предназначено для студентов механических и машиностроительных специальностей всех форм обучения.
Оглавление
Введение В природе существует ничтожно малое количество предметов, которые может использовать человек непосредственно без преобразования. Поэтому человеку приходиться приспосабливать предметы природы для удовлетворения своих потребностей. Современный человек стремиться преобразования предметов природы выполнять с помощью машин. Человеческое общество постоянно испытывает потребности в новых видах изделий, или в сокращении затрат труда при изготовлении уже освоенной продукции. Эти потребности могут быть удовлетворены с помощью новых технологических процессов и новых машин. Известно, что машина полезна тогда, когда она обладает требуемым качеством и способна удовлетворять потребности людей. Создавая машину, человек ставит перед собой две задачи: · создать качественную машину; · затратить меньшее количество материалов и труда при изготовлении машины. Процесс создания машины состоит из двух этапов: · проектирование; · изготовление. В результате проектирования появляются чертежи машины. В результате изготовления с помощью производственного процесса появляется машина. Научно-технический прогресс в машиностроительной отрасли характеризуется, с одной стороны, быстрым увеличением разнообразия машин, их сложностью по числу элементов и связей между ними, а с другой – сокращением сроков создания новых образцов техники от замысла до серийного производства и гарантированного срока выполнения заданных функций вновь созданных и серийно выпускаемых машин. Все это привело к быстрому возрастанию потребности в новых, более эффективных технических решениях машин. Несмотря на индивидуальность каждой машины по назначению, типоразмерности, конструктивному исполнению и многим другим особенностям, существуют общие положения, закономерности и принципы, которые должны быть применены при создании любой машины (применение ЕСКД и ЕСТД, вопросы стандартизации и унификации, охраны труда, эргономики, патентного дела и др.). Таким образом, назначение дисциплины: «Технические основы создания машин» – объединение как разрозненных, но уже установившихся положений, так и вновь возникающих проблем конструирования и создания машин в единое целое и обучение студентов современным методам постановки и решения исследовательских и проектно-конструкторских задач, возникающих при создании новых машин и оборудования, отвечающих потребностям производства. Изложение материала в книге строилось с учетом знаний полученных студентами при изучении курсов: «История техники»; «Материаловедение»; «Детали машин»; «Метрология»; «Теория машин и механизмов».
Машиностроение Машиностроительный комплекс – это совокупность отраслей промышленности, производящих разнообразные машины. Он ведущий среди межотраслевых комплексов. Это обусловлено несколькими причинами. Во-первых, машиностроительный комплекс – крупнейший из промышлен- ных комплексов, на его долю приходится почти 20% производимой продукции и всех, работающих в хозяйстве России. Машиностроение и металлообработка характеризуются более крупными размерами предприятий, чем промышленность в целом (средний размер предприятия в отрасли составляет по численности рабочих около 1700 человек, по сравнению с менее чем 850 по промышленности в целом), большей фондоёмкостью, капиталоёмкостью и трудоёмкостью продукции; конструктивно- технологическая сложность продукции машиностроения требует разнообразной по профессиям и квалифицированной рабочей силы. Во-вторых, машиностроение создает машины и оборудование, применяемые повсеместно: в промышленности, сельском хозяйстве, в быту, на транспорте. Следовательно, научно-технический прогресс во всех отраслях общественного производства материализуется через продукцию машиностроения, в особенности таких ее приоритетных отраслей как станкостроение, электротехническая и электронная промышленность, приборостроение, производство транспортных машин и механизмов для строительства и строительства дрог. Машиностроение, таким образом, представляет собой катализатор научно-технического прогресса, на основе которого осуществляется техническое перевооружение всех отраслей общественного производства. Поэтому основное экономическое назначение продукции машиностроения – облегчить труд и повысить его производительность путем насыщения всех отраслей промышленности основными фондами высокого технического уровня
Развитие методов поиска Методы поиска новых технических идей и решений (в дальнейшем - методы поиска) возникли как инструменты, обеспечивающие высокую эффективность труда при выполнении специфической формы производственной деятельности - совершенствовании техники и технологии. Сами по себе идеи, направленные на совершенствование техники, утвердились как товар в XIX веке, т. е. в период становления промышленности. Этому способствовало распространение машин, фабричного подхода к производству, практически на все отрасли человеческого общественного труда. Именно тогда производители впервые обостренно столкнулись с конкуренцией в самой технике. Появилась возможность снять ограничение, накладываемое на процессы интенсификации труда человеком - производительность, себестоимость продукции менялись с каждым совершенствованием в технической сфере. Парадоксальная фраза Ф. Бэкона " Знание - сила" наполнилась содержанием для очень многих людей. Увеличение спроса на новые машины, постоянное стремление поднять их эффективность и расширить их возможности привело к созданию новой области промышленного производства, которую можно назвать производством идей. Индустрия производства новых идей развивается все более быстрыми темпами, в настоящее время обостренно стоит вопрос о переходе к новым формам организации труда. В настоящее время преобладают следующие факторы: · увеличение спроса на новые идеи; · острый недостаток в квалификационной рабочей силе; · высокая стоимость обучения и оплаты труда специалистов; · необходимость концентрации большого числа специалистов для решения комплексных, масштабных задач в ограниченные сроки. Для организации творческой деятельности важнейшим является вопрос о содержании этапов, операций, на которые предстояло разделить процедуру творческого поиска (рис. 3.1). В качестве этапов снятия проблемы выделены процедуры поиска направлений, ресурсов и устранения конфликтов. Каждый этап включает в себя синтез возможностей (расширение поискового поля) и анализ, отбор вариантов (сужение поискового поля).
Поиск направлений решения проблемы проводится на начальном этапе решения в момент, когда нет данных о возможных путях и средствах решения, т. е. в условиях нулевой или заведомо недостаточной информации. Подобная ситуация возникает как объективно (принципиально новая для человечества цель, комплекс обстоятельств), так и субъективно (отсутствие информации, достаточной для принятия решения у конкретного лица или группы лиц). Так, например, в ситуации объективной нехватки информации находился К. Э. Циолковский при поиске средств достижения выдвинутой им цели - переходу человечества к жизни в космическом пространстве. Субъективная нехватка информации - это широко распространенное явление. После выявления спектра направлений выбирается одно из них, наиболее перспективное в данных конкретных условиях. На следующем этапе ведется поиск конкретного технического средства, предназначенного для реализации желаемой функции. Особенности поиска здесь несколько иные, т. к. обобщенная функциональная схема объекта известна с самого начала или может быть построена, исходя из наличных знаний. Основной акцент при этом делается на выявление возможностей и ограничений. Так, автор схемы тотального синтеза Петер Беренс (руководил художественно-промышленной школой в Дюссельдорфе в 1903-1907) разработал в начале века широкую гамму товаров народного потребления для фирмы АЭГ (Германия). Выделив конкретную цель - производство чайников, Беренс строит совокупность значимых составляющих, для каждого из которых ищет ряд способов реализации (табл. 3.1).
Таким образом, фирма при минимальных издержках получила возможность выпускать 108 типов чайников. Подобные программы им были реализованы и при производстве защищенных светильников, вентиляторов и т. п. И, наконец, на третьем этапе, в рамках заданной конфигурации объекта производится гармонизация взаимного влияния его элементов и внешней среды. При этом происходит устранение противоречий и оптимизация параметров. Каждая из трех схем тяготеет к " своему" этапу.
Особенности задач обеспечивают возможности для раскрытия различных стратегий творческой деятельности. Стратегия интуитивного поиска. Последовательное выдвижение и проверка идей, гипотез без доказательства корректности каждой выдвигаемой идеи. Стратегия систематизированного поиска. Формулирование, определение всех возможностей в рамках заданной ситуации. Последовательная проверка с целью отсеивания неэффективных, ложных вариантов, сочетаний и т. п. Стратегия упорядоченного направленного поиска. Логический анализ причин, порождающих негативное явление с целью выявления решения. При этом на каждом этапе возрастает количество информации, включенной в работу. Естественно, что для каждого типа задач требуется некоторая особая " смесь" из рассудочной и творческой компоненты человеческого мышления. Чем меньше информации на начальном этапе, тем больше необходимости в интуиции. Чем больше начальной информации, тем больше задействована рассудочная компонента. Естественно, что реализация стратегий творческой деятельности возможна в рамках методов, т. е. сводов конкретных рекомендаций, направленных на повышение эффективности, надежности и качества получаемых решений. В настоящее время известно большое количество методов, основанных на каждой из стратегий. Поисковые стратегии, примерное масштабное соотношение между рассудочной и творческой компонентами показано на рисунке 3.2.
Патентообладателя использовать запатентованную полезную модель (изобретение, промышленный образец) без расширения объема такого использования в случае, когда такая полезная модель (изобретение, промышленный образец) до даты приоритета была создано также другим автором и лицо начало использовать ее или сделало необходимые к этому приготовления. · Приоритет - преимущественное право заявителя на получение патента по отношению к другому заявителю, обусловленное более ранней датой совершения установленного Патентным законом РФ действия. · Уровень техники - любые сведения, ставшие общедоступными в мире до даты приоритета (за исключением открытого использования устройства за рубежом), по которым устанавливается новизна полезной модели. · Формула полезной модели - выражение сущности полезной модели с помощью словесных формулировок и цифр, содержащее совокупность всех его существенных признаков, достаточную для достижения указанного заявителем технического результата. · Промышленный образец - художественно-конструкторское решение изделия, определяющее его внешний вид. · Существенные признаки промышленного образца - признаки, определяющие эстетические и (или) эргономические особенности внешнего вида · изделия, в частности форма, конфигурация, орнамент и сочетание цветов. Изобретение - объект промышленной собственности, которому предос- тавляется правовая охрана на основе патента. Изобретение должно представлять собой техническое решение, обладающее новизной, неочевидностью и производственной применимостью.
Оформление документов для получения патента Заявка на изобретение. Заявка на выдачу патента на изобретение (далее - заявка на изобретение) должна относиться к одному изобретению или группе изобретений, связанных между собой настолько, что они образуют единый изобретательский замысел (требование единства изобретения). Заявка на выдачу патента подается автором, работодателем или их правопреемником в Патентное ведомство. Заявка на изобретение должна содержать: § заявление о выдаче патента с указанием автора (авторов) изобретения и лица (лиц), на имя которого (которых) испрашивается патент, а также их местожительства или местонахождения; § описание изобретения, раскрывающее его с полнотой, достаточной для осуществления; § формулу изобретения, выражающую его сущность и полностью основанную на описании; § чертежи и иные материалы, если они необходимы для понимания сущности изобретения; § реферат. К заявке на изобретение прилагается документ, подтверждающий уплату патентной пошлины в установленном размере, или документ, подтверждающий основания для освобождения от уплаты патентной пошлины, либо уменьшения ее размера, либо отсрочки ее уплаты. Датой подачи заявки на изобретение считается дата поступления в федеральный орган исполнительной власти по интеллектуальной собственности заявки, содержащей заявление о выдаче патента, описание и чертежи, если в описании на них имеется ссылка, или дата поступления последнего документа, если указанные документы представлены не одновременно. Требования к документам заявки на изобретение устанавливаются федеральным органом исполнительной власти по интеллектуальной собственности. Формула изобретения и описание изобретения. Формула изобретения - составленная по установленным нормативными документами правилам краткая словесная характеристика технической сущности изобретения, определяющая его объем. Объем правовой охраны, предоставляемой патентом на изобретение или полезную модель, определяется их формулой. Для толкования формулы изобретения и формулы полезной модели могут использоваться описание и чертежи. Процедура получения патента на изобретение. Выдачу патентов осуществляет специальный орган исполнительной власти Российской Федерации. Таким органом в настоящее время является Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Многие функции, связанные с выдачей патентов, осуществляют подведомственные ему учреждения. Так, экспертизу поступивших документов и заявленных изобретений осуществляет Федеральный институт промышленной собственности (ФИПС). Просьба (требование) выдать патент, обращенная к Роспатенту, должна быть оформлена так, как это предусмотрено в подзаконных актах Роспатента. Заявка должна содержать: 1) заявление установленного образца; 2) описание изобретения, раскрывающее его с полнотой, достаточной для осуществления; 3) формулу изобретения, выражающую его сущность и полностью основанную на описании; 4) чертежи и иные материалы, если они необходимы для понимания сущности изобретения; 5) реферат. Формула изобретения - это выражение сущности изобретения с помощью словесных формулировок (возможно, и цифр) содержащее совокупность всех его существенных признаков, достаточную для достижения указанного заявителем технического результата. Она определяет объем правовой охраны изобретения и в первую очередь исследуется в суде при рассмотрении спора о нарушении патентных прав. Поэтому составление формулы изобретения требует особых творческих усилий. Процедура получения патента включает подачу заявки, формальную экспертизу и экспертизу по существу После подачи заявки на выдачу патента соответствующий отдел ФИПС проводит формальную экспертизу: проверяет, правильно ли оформлены документы, все ли необходимое предоставлено. Только после завершения формальной экспертизы один из специализированных (отраслевых) отделов ФИПС может начать экспертизу самого изобретения (экспертиза по существу) на предмет соответствия его предъявляемым Законом требованиям. В процессе этой экспертизы, в первую очередь, проверяется, является ли описанный творческий результат изобретением, нет ли оснований к отказу в предоставлении изобретению охраны, соответствует ли он критериям новизны, изобретательского уровня, промышленной применимости. Для установления соответствия критериям новизны и изобретательского уровня, ФИПС использует известные ему сведения об аналогичных решениях. В частности, он использует специальную литературу, сведения о российских патентах и патентах развитых стран. Также эксперт оперирует своими собственными знаниями. Срок экспертизы по существу нормативно не установлен. На практике он составляет от одного до полутора лет, но может быть сокращен до полугода. Важно отметить, что экспертиза изобретения по существу начинается на основании отдельного ходатайства о ее проведении, которое может быть подано как заявителем, так и любым третьим лицом в течение трех лет с даты подачи заявки. При положительном исходе экспертизы выносится решение о выдаче па- тента, на основании которого после уплаты пошлины и подачи заявления вы- дается патент. Кто имеет право подать заявку, получить патент. Патентное законодательство различает трех субъектов, которые не всегда могут совпадать в одном лице. Автор - это физическое лицо (человек), творческим трудом которого создано изобретение. Заявитель - это то лицо, которое подает заявку. Лицо, на чье имя испрашивается патент - то лицо, которое получит патент при положительном исходе экспертизы. Вся цепочка отношений по поводу получения патента, конечно, начинается с автора, поскольку именно он создал патентуемый объект. Если он создал изобретение по своей инициативе, желает сам получить патент, то будет являться и автором, и заявителем, и патентообладателем. Однако если автор создал изобретение в связи с выполнением своих трудовых обязанностей или служебного задания, то (если иное не предусмотрено договором) правом на получение патента обладает работодатель автора. Конечно, он может отказаться от этого права, и тогда им сможет воспользоваться сам автор. Кроме того, право на подачу заявки и получение патента может перейти в порядке договорного или внедоговорного правопреемства. К примеру, автор может уступить его по договору. В случае смерти автора, это право перейдет к его наследникам. Таким образом, может наблюдаться ситуация, когда автор, заявитель, патентообладатель - разные лица. Представим такую ситуацию: автор создал изобретение, заявку на выдачу патента подал его работодатель, который в заявке в качестве патентообладателя указал третье лицо. Более того, в качестве патентообладателей на одно изобретение могут выступать несколько лиц. Тогда вопрос об использовании такого изобретения должен быть решен договором между патентообладателями. Заявитель может подать заявку и вести общение с ФИПС лично или через представителя, в том числе, через патентного поверенного. Иностранные лица ведут дела с ФИПС только через российских патентных поверенных. Патентный поверенный - это специалист в области патентного дела, на профессиональной основе осуществляющий представительство перед ФИПС в процессе патентования (регистрации) объектов промышленной собственности. В вопросе о получении патента ключевым является понятие приоритета. Приоритет - преимущественное право заявителя на получение патента по отношению к другому заявителю, которое обусловлено более ранней датой совершения установленного Патентным законом РФ действия. Дата совершения определенного действия и есть дата приоритета. По общему правилу, кто из заявителей раньше подал заявку, тот и имеет приоритет в случае конфликта интересов. Чаще всего, он устанавливается по дате подачи заявки. Однако так бывает далеко не всегда. Законодательство называет и другие действия, совершение которых позволяет установить приоритет по более ранней дате, чем дата подачи заявки. Такими действиями являются следующие: 1. Подача заявки на такое же изобретение в другой стране, которая является участницей Парижской конвенции по охране промышленной собственности (конвенционный приоритет). Однако чтобы воспользоваться конвенционным приоритетом необходимо подать заявку в России в течение 12 месяцев с дня подачи заявки в другой стране. 2. Подача дополнительных материалов к заявке, если такие материалы при- знаны экспертизой изменяющими ранее заявленное изобретение по существу и заявитель, затем оформил их в качестве самостоятельной заявки. Для того чтобы по этой новой заявке был установлен приоритет по дате направления таких дополнительных материалов, необходимо успеть подать заявку до истечения трех месяцев с дня получения уведомления экспертизы о невозможности принять материалы в качестве дополнения к первоначальной заявке. 3. Подача тем же заявителем более ранней заявки на то же изобретение. Имеется в виду случай, когда заявитель подает заявку, а затем подает еще одну, предметом которой является изобретение, уже раскрытое в первой заявке. Тогда первая заявка автоматически признается отозванной, но по дате ее подачи устанавливается приоритет по второй заявке. При этом такой приоритет также можно испросить, если вторая заявка подана в течение года с дня подачи первой заявки. Приоритет не может устанавливаться по дате подачи заявки, по которой уже испрашивался более ранний приоритет. 4. Выделение одной заявки из другой. Например, по первой заявке была подана группа изобретений, а затем заявитель решил получить патент в отношении каждого решения отдельно. Тогда приоритет по выделенной заявке будет установлен по дате приоритета, а не подачи первоначальной заявки. 5. По дате подачи международной заявки по Договору о международной патентной кооперации (PCT). Для того чтобы приоритет был установлен не по дате подачи заявки, а по дате совершения указанных выше действий, необходимо специально отразить такую просьбу: в самой заявке или путем направления отдельного ходатайства в установленные сроки. Приоритет играет роль не только при определении того, какой из двух заявителей на одно и то же изобретение получит патент. Дата приоритета также определяет, какие сведения будут учитываться при установлении новизны и изобретательского уровня. Например, заявитель подал заявку во Франции. Через 10 месяцев информация о заявленном изобретении была раскрыта третьим лицом. Может быть даже, это третье лицо само придумало такое же решение и рассказало о нем общественности. Заявитель через 11 месяцев подает заявку в России на то же изобретение, которое было им заявлено во Франции. Казалось бы, информация о нем раскрыта, новизны нет и в России ему должно быть отказано в выдаче патента. Но если при патентовании в России он испросит конвенционный приоритет по дате подачи заявки во Франции, то произошедшее раскрытие информации не будет учитываться, поскольку произошло позднее даты приоритета. Право патентообладателя на изобретение. Никто не вправе использовать запатентованное изобретение без разрешения патентообладателя. В про- Полезная модель. Правовая охрана предоставляется не только техническим решениям, представляющим собой существенное достижение человеческой мысли, переход на новый уровень техники (изобретениям), но и просто улучшениям устройств, механизмов, в которых творчество проявляется не так ярко. Эти улучшения российским законодательством были названы полезными моделями. Действительно, они имеют много общего с изобретениями: то же являются результатами интеллектуальной деятельности человека, представляющими собой техническое решение задачи, и воплощаются в конкретных материальных объектах (устройствах). Различия между изобретениями и полезными моделями как объектами права являются сугубо юридическими. Эти различия можно свести к следующим: · законодательство предоставляет охрану в качестве полезных моделей только тем техническим решениям, которые относятся к категории устройств; · к полезной модели не предъявляется такое требование, как изобреттельский уровень. То есть, для охраны устройства в качестве полезной модели достаточно просто его неизвестности. Существенность или несущественность внесенных изменений в ближайший аналог не играет роли; · при установлении новизны полезной модели в уровень техники не включаются сведения об открытом применении за рубежом устройств такого же назначения; · при выдаче патента на полезную модель не проводится экспертиза на установление ее соответствия требованиям новизны и промышленной применимости; · значительно меньше по сравнению с изобретением максимальный срок охраны полезной модели. В остальном, различий между полезной моделью и изобретением нет. Сходство изобретения с полезной моделью можно наглядно проиллюстрировать следующим правилом: любое изобретение, относящиеся к устройству, можно запатентовать в качестве полезной модели. Отношения, возникающие в связи с правовой охраной и использованием полезных моделей регулирует Патентный закон РФ. |
Последнее изменение этой страницы: 2017-05-11; Просмотров: 1509; Нарушение авторского права страницы
