Направленность программы: «Теория механизмов и машин» 1. Строение механизмов и машин

Направленность программы:
«Теория механизмов и машин»
1. Строение механизмов и машин
1.
Теория механизмов и машин - научная основа машиноведения. Основные понятия и
определения, допущения. Машина. Механизмы. Функциональная классификация машин.
2.
Единство и строение механизмов и машин. Звено. Кинематическая пара,
кинематическая цепь. Классификация кинематических цепей.
3.
Виды связи в механизмах. Классификация кинематических пар по элементам пар и
по количеству условий связи.
4.
Степень свободы кинематической цепи. Подвижность механизма.
5.
Лишние степени свободы и пассивные связи в цикловых механизмах.
Повторяющиеся и контурные связи. Механизмы с рациональной структурой.
6.
Классификация механизмов по JI.B. Ассуру - И.И. Артоболевскому. Класс
механизма. Использование понятий структурной группы для анализа и синтеза механизмов.
7.
Особенности структурного анализа механизмов с высшими кинематическими
парами. Замещающие цепи, обратимость механизмов. Единство в строении механизмов.
8.
Элементы структурного синтеза по потребной подвижности. Многовариантность
решения. Особенности строения и основные характеристики промышленных роботов и
манипуляторов.
2. Кинематика механизмов
9.
Задача кинематики механизма. Кинематическая схема. Допущения. Обобщенные
координаты механизма, способы их задания.
10.
Кинематические и передаточные функции, их взаимная связь.
11.
Виды движения звеньев механизмов. Выбор координат. Разложение сложного
движения на составляющие. Основные уравнения кинематики.
12.
Частные теоремы кинематики и их применение к решению задач.
13.
Графический метод кинематического исследования. Приёмы графического
дифференцирования и интегрирования кинематических функций.
14.
Аналитическая кинематика рычажного механизма. Матричные и векторные методы
исследования.
15.
Экспериментальный метод кинематического анализа механизмов. Типовая
аппаратура. Принцип работы преобразователей. Обработка результатов эксперимента.
16.
Графоаналитический метод кинематического анализа механизмов.
17.
Примеры кинематического анализа механизмов второго класса.
18.
Особенности кинематического исследования механизмов высоких классов.
19.
Кинематика механизмов с высшими кинематическими парами. Основной закон
зацепления и его реализация при анализе различных схем механизмов.
20.
Кинематика различных схем зубчатых передач с неподвижными осями колес.
21.
Кинематика дифференциальных и планетарных зубчатых механизмов.
22.
Графический способ кинематического исследования планетарных зубчатых
механизмов.
23.
Кинематический анализ кулачковых механизмов.
24.
Особенности кинематики волновой передачи.
3. Динамика машин
25.
Содержание задачи динамического исследования и синтеза машин.
26.
Классификация сил, действующих в машинах. Механические характеристики
машин.
27.
Физическая модель машины. Звено приведения.
28.
Математическая модель динамики машины. Уравнение движения машины в
интегральной форме. Методика его решения.
29.
Математическая модель динамики машины. Уравнение движения в форме
Лагранжа, в дифференциальной форме. Методика его решения.
30.
Исследование устойчивости установившегося движения. Критерий устойчивости.
Обоснование применения систем автоматического регулирования движением.
31.
Исследование переходных режимов. Разбег и выбег машины. Особенности
математических моделей переходных режимов.
32.
Решение задачи динамического анализа с помощью диаграммы энергомасс.
33.
Динамика машины общего вида при различных комбинациях механических
характеристик внешних сил.
34.
Особенности динамики ротативных систем.
35.
Решение задачи динамического синтеза с помощью диаграммы энергомасс.
36.
Расчет параметров маховика. Границы регулирования движения пассивными
средствами.
37.
Кинематический и динамический эффект действия маховика.
4. Системы автоматического регулирования
38. Системы
автоматического регулирования. Основные понятия и принцип
действия САР. Системы стабилизации и программного регулирования.
39.
Системы прямого и непрямого регулирования. Общая классификация САР.
40.
Виды воздействия на сложную машинную систему с САР и её поведение.
41.
Линейные и нелинейные САР. Линеаризация при описании САР.
42.
Уравнения САР и методы их решения.
43.
Устойчивость САР. Критерии устойчивости. Фазовая плоскость и изображения
устойчивой и неустойчивой САР.
44.
Показатели качества САР.
45.
Типовые звенья САР.
46.
Технические средства автоматизации.
47.
Модульный принцип построения САР.
5. Силовой, кинетостатический анализ механизмов
48.
Как изменяется схема нагружения звеньев механизма при его движения?
49.
Инженерный метод определения инерционного нагружения звеньев механизма.
50.
Принцип кинетостатики и его реализация при силовом расчете механизмов.
51.
Условия статической определимости плоской кинематической цепи. Необходимость
деления цепи на группы Ассура.
52.
Силовой расчет механизмов второго класса.
53.
Особенности силового расчета ведущего звена механизма. Синтез схемы привода
машины из условия минимизации реакций.
54.
Виброактивность машин. Виды неуравновешенности и пути ликвидации
неуравновешенности роторов.
55.
Виброактивность машин. Уравновешивание схем рычажных механизмов.
56.
Общая методика борьбы с вредными вибрациями машин. Динамические
виброгасители, расчет их параметров.
57.
Трансформация силового потока в механизме. Определение приведенных сил
методом рычага Н.Е. Жуковского
58.
Основные положения теории сухого трения. Особенности граничного трения.
Жидкостное трение.
59.
Модель трения качения. Расчет потерь на трение качения.
60.
Определение потерь на трение в направляющих, подшипнике скольжения, плоской
пяте, винтовом механизме.
61.
Понятийный аппарат инженерных расчетов потерь на трение. Приведенный
коэффициент трения, конус трения, круг трения и их использование при расчете потерь на трение.
62.
Коэффициент полезного действия как основной критерий работоспособности
механизма. Рекомендации по повышению КПД.
63.
Силовые соотношения в передаче гибкой нитью. Элементы её синтеза.
64.
Синергетика. Принцип конструирования узлов трения из условия минимизации
износа активных поверхностей.
6. Теория и геометрия зубчатых заиеплений
65.
Классификация зубчатых передач по взаимному расположению осей колёс,
передаточной функции, форме зуба. Основные кинематические соотношения.
66.
Сопряженные и несопряженные зацепления. Решение задачи по определению
сопряженного профиля при заданной общей схеме и профилю одного из звеньев.
67.
Объяснить неустранимость скольжения профилей зубьев, высокий уровень и
переменности контактных и изгибных напряжений.
68.
Объяснить передачу силового потока в зацеплении и повышенную виброактивность
зубчатых передач.
69.
Общие приемы образования зацеплений. Теория станочного зацепления.
70.
Эвольвентная система зацепления. Эвольвента круга, правила построения,
уравнения свойства.
71.
Теоретическое обоснование образования эвольвенты огибанием. Технологические
преимущества эвольвентной системы зацепления.
72.
Геометрические элементы эвольвентного зубчатого колеса. Основы стандартизации.
73.
Геометрия зацепления пары эвольвентных колёс. Основные свойства зацепления.
74.
Геометрия исходного контура первичного инструмента эвольвентной системы
зацепления, его модификации.
75.
Способы изготовления зубчатых колес. Явление подрезания ножки зуба в
станочном зацеплении и меры по ликвидации этого явления. Расчет коэффициента смещения
инструмента.
76.
Обоснование смещения инструмента в станочном зацеплении. Выбор
коэффициентов смещения. Геометрия передачи, образованной с использованием смещений в
станочном зацеплении.
77.
Коэффициент перекрытия, его определение, способы управления.
78.
Скольжение профилей зубьев эвольвентной передачи, способы управления.
79.
Геометрический коэффициент удельного давления, его связь с контактными
напряжениями, способы управления.
80.
Неэвольвентные системы зацепления. Циклоидальное, часовое, цевочное,
зацепление Новикова M.JI. Особенности их образования.
81.
Сравнение геометро-кинематических характеристик несущей способности передач
эвольвентной и неэвольвентной систем зацепления.
82.
Реальные зацепления. Наделение зацеплений свойством адаптации к полю точности,
к силовому потоку.
83.
Особенности
геометрии
пространственных
зацеплений.
Геометрические
особенности косозубого колеса. Винтовая, коническая, червячная передачи.
84.
Принципиально новые системы зацеплений по обзору отечественной и мировой
патентной литературы.
7. Синтез кулачковых механизмов
85.
Элементы классификации и конструктивные разновидности кулачковых
механизмов.
86.
Фазовые углы и углы профиля кулачка. Геометро-кинематическое проектирование
кулачкового механизма. Теоретический и рабочий профили кулачка, общие ограничения и
рекомендации по выбору схемы и отдельных элементов механизма.
87.
Угол давления в кулачковом механизме и его влияние на работу механизма. Связь
угла давления с КПД механизма, способы управления величиной угла давления, критические
значения угла.
88.
Синтез кулачкового механизма минимальных габаритов с учётом допускаемого
значения угла давления.
89.
Особенности синтеза кулачкового механизма с плоским толкателем.
90.
Две формы технического задания на проектирование кулачкового механизма.
Типовые законы движения толкателя и их характеристика.
91.
Почему в тихоходном кулачковом механизме форма кулачка может быть более
технологичной?
92.
Составить уравнение движения толкателя кулачкового механизма с силовым
замыканием и полезной нагрузкой.
93.
Покажите умение определять передаточную функцию кулачкового механизма
любым методом.
94.
Выбор характеристики пружины для силового замыкания высшей пары в
кулачковом механизме.
8. Общие вопросы теории механизмов и машин
95.
Механизмы и машины вторая природа (среда обитания) человека. Мировые
тенденции развития машиностроения.
96.
Экологически чистые машины. Примеры таких машин.
97.
Выбор мощности двигателя для различных вариантов технологических машин.
98.
Надёжность машин. Вероятностный и физический подходы в оценке надёжности
машин. Расчёт экономически целесообразных сроков эксплуатации механизмов и
машин. Физика отказов.
99.
Задача синтеза механизма. Критерии синтеза механизмов и машин с учетом их
целевого назначения, условия работы, экологических нормативов.
100. Аналитические методы синтеза механизмов. Целевая функция и её составление.
Поиск экстремумов целевой функции. Оптимизация технических решений.
101. Простейшие задачи синтеза рычажных механизмов. Условия существования
кривошипа, коэффициент изменения средней скорости, угол передачи, угол трения.
102. Точность механизмов. Первичные ошибки. Функция влияния и полный интеграл
суммарной ошибки. Пример расчета.
103. Необходимость проведения кинематического и силового исследований для
получения исходной информации точностных расчетов, методика расчета ошибок механизма.
Динамические ошибки.
104. Метод планов малых перемещений и расчет полной ошибки механизма. Пример
расчета.
105. Учет реальных свойств звеньев и кинематических пар при решении задач анализа и
синтеза механизмов.
106. Особенности технического задания на проектирование промышленного робота
(манипулятора). Зона обслуживания, маневренность, скорость, зона сервиса, системы управления,
оптимальное движение схвата.
107. Системы управления движением механизмов. Программное управление. Элементы
адаптивного управления и особенности его структуры.
108. Перспективные конструкции механических приводов по обзору отечественной и
мировой патентной литературы.
Дополнительная литература
1.
Геронимус Я. Л. Теоретическая механика. - М.: Наука, 1973. - 511 с.
2.
Теория механизмов и машин: Учебник для вузов / Под ред. К.В. Фролова. - М.:
Высшая школа, 1987. - 1998. - 496 е., 2000 - 496 с.
3.
Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. - М.: Наука, 1988. - 639 с.
4.
Левитский Н.И. Теория механизмов и машин. - М.: Наука, 1979. - 575 с.
5.
Колчин Н.И. Механика машин. - М.-Л.: Машгиз (Лен. отд.), 1963. - Кн. 1 и 2.
6.
Солодовников В.В. и др. Основы теории и элементы систем автоматического
регулирования. - М.: Машиностроение, 1985. - 536 с.
7.
Дж. Ф Янг. Робототехника. - Л.: Машиностроение, 1979. - 302 с.
8.
Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. - М.: Наука, 1968. - 584.