ВЫСШАЯ АТТЕСТАЦИОННАЯ КОМИССИЯ ПРИ КАБИНЕТЕ МИНИСТРОВ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АБУ РАЙХАНА БЕРУНИ «УТВЕРЖДАЮ» «УТВЕРЖДАЮ» Ректор Ташкентского Председатель Высшей государственного аттестационной комиссии технического университета при КМ РУз им. А.Р.Беруни __________ Р.Х.Сайдахмедов «___» _________ 2013 г. ___________ Г.А.Бахадиров «___» _________ 2013 г. ПРОГРАММА квалификационного экзамена по специальности 05.02.02 – Механизмлар ва машиналар назарияси. Машинасозлик ва машина деталлари (техника фанлар бўйича) Составили: д.т.н., профессор К.А.Каримов д.т.н., профессор К.Х.Махкамов Ташкент 2013 Введение В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: теория механизмов и машин; основы трибологии; детали машин; надежность машин, конструирование и проектирование машин, основы машиностроения . Экзаменуемый должен показать на экзамене знание программных задач по выполнению важнейших приоритетов и направлений социальноэкономического развития Республики Узбекистан на ближайшую перспективу, а также задач по принятию необходимых мер, направленных на обеспечение продолжения и углубления реформирования, обновления и модернизации страны, дальнейшее углубление структурных преобразований экономики, активное привлечение средств для реализации стратегических инвестиционных проектов, в том числе в развитии различных областей машиностроения. 1. Теория механизмов и машин Становление и развитие теории механизмов и машин Задача науки о механизмах. Основные этапы ее исторического развития. Выдающиеся отечественные и зарубежные ученые, внесшие значительный вклад в развитие науки. Место теории механизмов среди других наук о механике. Основные области ее приложения. Современные направления и тенденции развития теории механизмов и машин. Анализ и синтез механизмов (общие положения) Структура механизмов. Классификация кинематических пар. Структурные группы. Структурная классификация механизмов. Методы анализа структуры. Структурный синтез. Основные задачи кинематического анализа механизмов. Решение задачи о положениях и методы определения скоростей и ускорений в плоских механизмах с низшими парами (аналитические и графо-аналитические методы). Подходы к кинематическому исследованию пространственных механизмов. Понятие о передаточных функциях. Специализированные пакеты программ и вычислительные комплексы общего назначения для решения задач кинематики. Задачи и основные этапы синтеза механизмов с низшими кинематическими парами. Методы решения задач синтеза. Задача приближенного синтеза, как задача оптимального проектирования. Анализ механизмов с высшими кинематическими парами. Основная теорема зацепления. Основные методы синтеза сопряженных профилей звеньев механизмов в высшей паре. Плоские и пространственные зубчатые зацепления. Зубчатые и зубчато-рычажные механизмы. Кулачковые механизмы, их основные виды. Методы оптимального проектирования кулачковых механизмов. Силовой анализ механизмов 2 Трение в кинематических парах. Влияние геометрических и физических характеристик элементов пары и смазочных материалов на величину трения и износа в паре. Определение сил реакций в кинематических парах с учетом и без учета трения. Кинетостатика отдельных кинематических групп и всего механизма в целом. Явление самоторможения. Оценка качества механизма с помощью анализа углов давления. Работа сил трения. КПД машин циклического действия. Определение КПД механизмов и их соединений. Понятие циркулирующего энергетического потока в замкнутых испытательных стендах и замкнутых механических передачах. Виды неуравновешенности механизмов. Полное и частичное статические уравновешивания рычажных механизмов. Неуравновешенность роторов и методы их балансировки. Динамика машин. Понятие динамической модели машинного агрегата. Приведение сил и масс. Уравнение движения машины. Исследование движения машины на установившихся и переходных режимах. Способы получения заданных инерционно-массовых характеристик машины. Методы динамического анализа механизмов с несколькими степенями свободы. Учет упругих свойств звеньев и демпфирующих свойств кинематических пар. Анализ механических систем с переменными массами звеньев. Особенности учета трения при анализе динамики машин. Механические системы управления движением машин Последовательность работы отдельных элементов сложных машин. Циклограммы и тактограммы. Механические системы регулирования и управления. Понятие о мехатронных системах. Общие принципы составления алгоритмов управления движением машин. Передаточные механизмы. Шарнирно-рычажные передаточные механизмы. Наиболее распространенные схемы и передаточные функции. Сопоставление характеристик и качественных показателей различных схем механизмов. Простые зубчатые механизмы для передачи движения между параллельными валами. Эвольвентные передачи. Вопросы формирования профилей зубьев и качественные характеристики передачи. Особенности цевочных, циклоидальных передач и передачи Новикова. Зубчатые передачи с пересекающимися и перекрещивающимися осями валов. Конические, гипоидные и червячные передачи. Зубчатые передачи с подвижными осями колес. Планетарные (в том числе дифференциальные) механизмы. Особенности проектирования планетарных зубчатых механизмов. Методы структурного синтеза и кинематического анализа сложных зубчатых механизмов (последовательного и параллельного соединения). Вариаторы скорости. Структура и кинематика замкнутых гидромеханических, электромеханических и фрикционных (соединенных параллельно с зубчатыми механизмами) передач. Соосные и несоосные (планетарные) винтовые передачи. Основы структуры и кинематики. Взаимосвязь 3 геометрических параметров и качественных показателей. Манипулирующие механизмы. Манипулирующие механизмы на основе незамкнутых кинематических цепей. Качественные характеристики манипулирующих механизмов (рабочее пространство, угол сервиса и т.п.). Маневренность и вопросы планирования движений. Решения прямой и обратной задач кинематики. Сравнительные характеристики основных видов манипулирующих механизмов. Вибровозбудители и механизмы виброзащиты. Основные источники виброактивности в механизмах. Воздействие вибрации на технические объекты и на человека-оператора. Наиболее распространенные методы, механизмы виброзащиты и их характеристики. Использование вибрации в технике. Вибрационные машины. 2. Трение, смазка и износ в машинах Введение, История развития науки о трении; Геометрические характеристики поверхностей деталей машин: Реальная топография поверхности; Параметры шероховатости; Площади контакта шероховатых тел; Кривая опорной поверхности; Расчет фактической площади контакта; Методы оценки топографии поверхностей. Трение без смазочного материала: Виды трения в узлах машин; Теории внешнего трения твердых тел; Молекулярно-механическая теория трения: Основные положения теории, Расчет коэффициента трения; Факторы, влияющие на коэффициент трения скольжения; Трение твердых тел в вакууме; Предварительное смещение; Автоколебания при трении; Методы измерения силы трения. Трение качения: Основные понятия и определения; Природа трения качения; Факторы, влияющие на сопротивление качению; Качение колеса по рельсу; Качение колеса по дорожному покрытию. Трение при граничной смазке: Адсорбция веществ различной природы на поверхностях твердых тел; Граничные слои углеводородов на поверхностях твердых тел; Структура и свойства граничных смазочных слоев; Механизм смазочного действия при граничном трении; Влияние граничных смазочных слоев на трение твердых тел; Влияние режимов нагружения на граничное трение; Эффект Ребиндера. Трение при жидкостной смазке: Общие сведения; Течение жидкости между двумя параллельными пластинами. Закон Ньютона; Течение жидкости в коаксиальном подшипнике; Формула Петрова; Гидродинамическая смазка радиального подшипника; Уравнение Рейнольдса для радиального подшипника ; Эластогидродинамическая смазка; Факторы, влияющие на трение при гидродинамической смазке; Диаграмма Герси-Штрибека; Гидростатическая смазка трибосопряжений. Жидкие смазочные материалы Назначение и классификации смазочных материалов; Растительные 4 смазочные масла; Жиры и масла животного происхождения; Минеральные масла; Синтетические масла; Присадки к жидким смазочным материалам; Присадки и наполнители триботехнического назначения; Другие жидкие смазочные материалы; Свойства смазочных материалов и методы их оценки; Получение и регенерация жидких смазочных материалов. Смазочные масла, их назначение, маркировка и свойства Моторные масла; Трансмиссионные масла; Индустриальные масла; Гидравлические масла; Энергетические масла: Компрессорные масла, турбинные масла, Электроизоляционные масла; Масла специального назначения: Консервационные масла, Приборные и часовые масла, Масла для текстильного оборудования, Масла для прокатных станов. Смазка узлов трения Общие сведения; Подшипники; Зубчатые передачи; Кулачковые механизмы; Другие механизмы, работающие в присутствии смазочных, материалов; Способы смазывания трибосопряжений; Выбор и подвод смазочного материала в зону трения: Направляющие прямолинейного и кругового движения; Подшипники скольжения; Подшипники качения; Зубчатое зацепление; Цепные передачи и кулачковые механизмы; Циркуляционные системы смазки; Примеры конструкций гидродинамических подшипников скольжения; Конструкции гидростатических подшипников скольжения Пластичные смазочные материалы Назначение, структура и требования к пластичным смазочным материалам; дисперсионная среда; дисперсная фаза; наполнители и присадки; классификация пластичных смазочных материалов; маркировка пластичных смазочных материалов; свойства пластичных смазочных материалов и методы их оценки; состав и служебные характеристики пластичных смазочных материалов; антифрикционные псм; консервационные смазочные материалы; канатные смазочные материалы; уплотнительные псм; выбор пластичных смазочных материалов для узлов трения. Твердые смазочные материалы и покрытия Общие сведения о твердых смазочных материалах; графит. Механизм смазывающего действия и свойства; дисульфид молибдена, механизм смазывающего действия и свойства; другие твердые смазочные материалы слоистой структуры; оксиды, фториды, фосфаты и сульфиды металлов; полимерные смазочные материалы; мягкие металлы; методы нанесения тсм на поверхности трущихся деталей. Трение с газовой смазкой Общие сведения о газовой смазке и смазочных материалах; газостатическая смазка; газодинамическая смазка; факторы, влияющие на трение при газовой смазке; сравнительный анализ свойств газостатических и газодинамических подшипников; конструкции подшипников с газовой смазкой; газостатические подшипники; 5 газодинамические подшипники; преимущества и недостатки применения газовой смазки. Тепловые процессы при внешнем трении Тепловыделение при трении; распределение тепловых потоков; температура на скользящем контакте; аналитическое определение температуры вспышки; распределение температуры по поверхности пятна контакта и глубине трущихся тел; экспериментальные исследования тепловых процессов в зоне трения; температурные поля в зоне фрикционного контакта; факторы, влияющие на максимальную температуру пятен контакта; сварка металлов трением. Изнашивание трущихся тел Основные характеристики процесса изнашивания; классификация видов изнашивания; абразивное изнашивание; абразивное изнашивание закрепленными частицами; контактно-абразивное изнашивание свободными частицами; изнашивание металлов в массе абразивных частиц гидроабразивное изнашивание; газоабразивное изнашивание; эрозионное изнашивание; кавитационное изнашивание; усталостное изнашивание; адгезионное изнашивание; окислительное изнашивание; изнашивание при фреттинг-коррозии; методы измерения износа трущихся тел; диагностика смазываемых трибосопряжений. Изнашивание деталей машин Кинетика изнашивания трибосопряжений; цилиндропоршневая группа; зубчатые передачи; опоры качения; подшипники скольжения; пара трения «колесо - рельс»; пара «колесо - дорожное покрытие»; направляющие скольжения; изнашивание направляющих при низких скоростях; изнашивание направляющих при средних скоростях; изнашивание направляющих при высоких скоростях; особенности трения и изнашивания микротрибо сопряжений; Методы повышения износостойкости деталей машин Технологические методы; материаловедческие методы; конструкционные методы; эксплуатационные методы 3. Детали машин. Введение Резьбовые соединения: Резьба; Основные типы крепежных деталей; Способы стопорения резьбовых соединений; Теория винтовой пары; Расчет резьбы на прочность; Расчет на прочность стержня винта (болта) при различных случаях нагружения; Эффект эксцентричного нагружения болта; Расчет соединений, включающих группу болтов; Материалы резьбовых изделий и допускаемые напряжения; Заклепочные соединения:Конструкции, технология, классификация, области применения; Расчет на прочность элементов заклепочного шва; Материалы заклепок и допускаемые напряжения; Сварные соединения: Общие сведения и применение; Конструкция и расчет на прочность; Прочность соединений и допускаемые напряжения. 6 Соединение пайкой и склеиванием: Общие сведения, оценка и применение; Соединение пайкой; Соединение склеиванием. Клеммные соединения: Конструкция и применение; Расчет на прочность. Шпоночные и зубчатые (шлицевые) соединения:Шпоночные соединения; Материал шпонок и допускаемые напряжения; Оценка соединений призматическими шпонками и их применение; Общие замечания по расчету шпоночных соединений; Зубчатые (шлицевые) соединения; Основные критерии работоспособности и расчета; Расчет зубчатых соединений. Соединение деталей посадкой с натягом (прессовые соединения): Общие сведения; Прочность соединения; Оценка и область применения Соединение посадкой на конус. Зубчатые передачи: Общие сведения; Краткие сведения о геометрии и кинематике; Контактные напряжения и контактная прочность; Критерии работоспособности и расчета; Расчетная нагрузка; Расчет прямозубых цилиндрических передач на прочность; Особенности расчета косозубых и шевронных цилиндрических передач; Конические зубчатые передачи; Конические передачи с непрямыми зубьями; Передаточное отношение одноступенчатых и многоступенчатых зубчатых передач; Коэффициент полезного действия, охлаждение и смазка; Материалы и термообработка; Допускаемые напряжения; Оптимизация конструкции зубчатых передач; Особенности расчета планетарных передач; Передача с зацеплением Новикова; Краткие сведения о зубчатых передачах с ерекрещивающимися осями (винтовых и гипоидных). Червячные передачи: Геометрические параметры и способы изготовления передач; Кинематические параметры передач; К. п. д. червячной передачи; Силы и зацеплении; Оценка и применение; Расчет прочности зубьев; Материалы и допускаемые напряжения; Тепловой расчет, охлаждение и смазка передачи; Глобоидные передачи. Волновые механические передачи: Общие сведения; Кинематические параметры и принцип действия; Передаточное отношение и число зубьев зубчатой передачи; Особенности преобразования движения в зубчатой передаче; Относительное движение зубьев, выбор профиля и размеров зубьев; Форма и размер деформирования гибкого колеса; Рекомендации по выбору параметров зацепления и расчет гибких колес; К. п. д. и критерии работоспособности передачи; Расчет прочности гибкого колеса; Разновидности волновых передач, их оценка и применение. Фрикционные передачи и вариаторы: Общие сведения; Основные типы фрикционных передач и вариаторов; Основные факторы, определяющие качество фрикционной передачи; Основы расчета прочности фрикционных пар. Ременные передачи: Общие сведения; Основы расчета ременных 7 передач; Плоскоременная передача; Клиноременная передача; Передача зубчатыми ремнями. Цепные передачи: Общие сведения; Основные характеристики; Конструкция основных элементов; Силы в цепной передаче; Кинематика и динамика цепной передачи;Критерии работоспособности и расчета; Практический расчет цепной передачи. Передача винт – гайка: Общие сведения; Особенности расчета резьбы винтовых механизмов. Валы и оси: Общие сведения; Проектный расчет валов; Проверочный расчет валов. Подшипники: Подшипники скольжения — общие сведения и классификация; Условия работы и виды разрушения подшипников скольжения; Трение и смазка подшипников скольжения; Практический расчет подшипников скольжения; Конструкции и материалы подшипников скольжения; Подшипники качения — общие сведения и лассификация; Условия работы подшипника качения, влияющие на его работоспособность; Практический расчет (подбор) подшипников качения. Муфты: Общие сведения, назначение и классификация; Муфты глухие; Муфты компенсирующие жесткие; Муфты упругие; Конструкция и расчет упругих муфт; Муфты управляемые или сцепные; Муфты автоматические, или самоуправляемые; Муфты комбинированные. 8 Основная литература 1. Кaримoв И.A. Бизнинг йўлимиз - дeмoкрaтик ислoҳaтлaрни чуқурлaштириш вa мoдeрнизaция жaраёнлaрини изчил дaвoм eттириш йўлидир. - Тoшкeнт: Ўзбeкистoн, 2012 . - 312 б. 2. Каримов И.А. Узбекистан на пороге ХХI века. - Ташкент: Узбекистан, 1997. - 318 с. 3. Кaримoв И.A. Юксак маънавият – енгилмас куч. – Тошкент: Маънавият, 2008 – 176 б. 4. Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1988.639 с. 5. Теория механизмов и механика машин / К.В. Фролов, С.А. Попов, А.К. Мусатов и др.; Под ред. К.В. Фролова. М.: Высш. шк., 1998.-496 с. 6. Икрамов Ўткур. Трибоника: (Ишқаланиш ва ейилиш). Дарслик. – Т: Ўзбекистон, 2003, -336 б. 7. Иванов М.Н. Детали машин: Учебник для ВУЗов. –Москва: Высшая школа, 1991. -383 с. Дополнительная литература 1. Джураев А ва б.Механизм ва машиналар назарияси. Т.:Ўқитувчи, 2004 й. 2. Karimov R.I., Saliev A. Mexanizm va mashinalar nazariyasi fanidan o‘quv qo‘llanma. T.; ToshDTU, 2006.-178 б. 3. А.Н. Евграфов, М.З. Коловский, Г.Н. Петров. Теория механизмов и машин. Учеб. пособие / - 2-е изд., испр. и доп. - СПб.: Изд-во Политехн. университета, 2009. -248 с. 4. Богданович П.Н., Прушак В.Я., Богданович С.П. Трение, смазка и износ в машинах. –Минск: Тэхналогiя, 2011. -527 c. 5. Мышкин Н.К., Петроковец М.И. Трение, смазка, износ. Физические основы и технические приложения технологии. –М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. – 368 с. 6. Махкамов К.Х. Расчет износостойкости машин. –Ташкент: ТашГТУ, 2004, -144 с. 7. Иргашев А. Оценка износостойкости узлов трения качения, работающих в абразивной среде. -Ташкент: ТашГТУ. 1996. -131с. 9