Рабочая программа (стр. 2 )

3.1. Лекционные занятия

Тема 1. Введение. Основные задачи машиностроения в области создания новых машин и механизмов, автоматизации и механизации производственных процессов. Основные этапы развития науки об исследовании и проектировании машин.

Тема 2. Основные понятия теории механизмов и машин. Машина, механизм, звено механизма. Входные и выходные звенья механизма. Ведущие и ведомые звенья. Кинематическая пара. Элементы пары. Элементы контакта. Общее определение механизма. Классификация кинематических пар. Низшие и высшие пары. Кинематические цепи. Кинематические соединения. Плоские и пространственные механизмы с низшими парами. Общие условия связи. Структурная формула для пространственных механизмов. Структурная формула для плоских механизмов. Механизмы с лишними степенями свободы. Механизмы с пассивными связями.

Тема 3. Структурный анализ и синтез механизмов. Общая схема строения механизма. Структурная группа (группа Ассура). Принцип структурной классификации по Артоболевскому. Замена высших пар низшими парами в плоском механизме. Структурные схемы манипуляторов.

Тема 4. Основные виды механизмов, используемых в машиностроении. Механизмы с геометрическими, гибкими, гидравлическими, пневматическими и другими связями между звеньями

Тема 5. Кинематический анализ и синтез механизмов. Кинематические передаточные функции и отношения (аналоги линейных и угловых скоростей и ускорений). Графические, численные и аналитические методы вычисления кинематических передаточных функций. Метод центроид для определения кинематических характеристик механизмов с высшими парами. Метод векторных уравнений и их графическое решение в форме планов положений, скоростей и ускорений. Особенность анализа кинематики пространственных механизмов манипуляторов. Использование системы линейных уравнений и численных методов для расчетов кинематических передаточных функций на ЭВМ.

Примеры определения кинематических характеристик основных видов механизмов: кривошипно-ползунных, четырехшарнирных, кулисных, кулачковых, зубчатых и планетарных, пространственных механизмов промышленных роботов и манипуляторов. Связь кинематических характеристик механизмов с надежностью машин. Примеры разработки алгоритмов для кинематического анализа групп и механизмов.

Тема 6. Кинетостатический анализ механизмов. Задачи кинетостатики механизмов. Силы инерции звеньев плоских и пространственных механизмов. Условия статической определенности механизма и его структурных групп. Аналитические методы расчета (система линейных уравнений для проекций сил) с использованием ЭВМ. Графические методы расчета структурных групп (метод планов сил). Уравновешивающая сила (момент) и ее расчет по Жуковскому сил инерции звеньев механизма. Статическая, моментная и динамическая неуравновешенности роторов и их устранение на стадиях проектирования, изготовления и эксплуатации машины.

Примеры повышения надежности и долговечности машин и механизмов при устранении неуравновешенности роторов и механизмов. Разработка принципиальных схем современного балансировочного оборудования, оснащенного автоматическими системами с использованием ЭВМ, и прогрессивной технологии устранения неуравновешенности. Гибкие роторы и их уравновешивание.

Тема 7. Динамический анализ и синтез механизмов. Силы, действующие в машинах, приборах и других устройствах и их характеристики. Динамическая модель механизма (машинного агрегата). Механический коэффициент полезного действия (КПД). Определение КПД различных механизмов. Приведение сил и масс. Уравнение движения механизма и звена динамической модели в форме энергии и форме моментов (энергетической и дифференциальной формах). Режимы движения механизма. Понятие о механической характеристике двигателя. Характеристики двигателей. Аналитические и численные методы решения уравнений движения механизмов. Быстродействие механизмов машин и приборов при неустановившемся (переходном) режиме движения. Неравномерность движения машинного агрегата при установившемся режиме и назначение маховика. Динамический анализ механизма машинного агрегата при установившемся режиме и определение необходимого момента инерции маховых масс. Особенности динамического анализа механизмов с несколькими степенями свободы. Динамическое исследование манипуляторов. Применение ЭВМ при динамическом исследовании робототехнических систем.

Тема 8. Синтез зубчатых механизмов.

Зубчатые механизмы. Виды зубчатых механизмов. Центроиды в относительном движении и взаимоогибающие кривые. Основная теорема зацепления. Цилиндрическая зубчатая передача. Эвольвентное зацепление. Принцип образования эвольвентного зацепления. Кинематика изготовления сопряженных поверхностей зубьев эвольвентных цилиндрических зубчатых колес. Геометрия эвольвенты окружности. Линия зацепления, угол зацепления. Дуга зацепления и коэффициент перекрытия. Методы нарезания зубчатых колес. Геометрия зубчатого колеса. Подрезание зубьев и минимальное число зубьев. Коррекция эвольвентного зацепления. Виды коррекции. Построение картины зацепления.

Планетарные передачи. Выбор схемы планетарной передачи. Область применения планетарных передач различных схем. Выбор числа сателлитов из условий соседства и равных углов между сателлитами. Выбор чисел зубьев в планетарных передачах. КПД планетарной зубчатой передачи. Силовой расчет планетарной зубчатой передачи.

Тема 9. Колебания в механизмах. Основные термины и определения теории механических колебаний. Линейные уравнения движения в механизмах. Типовые линейные уравнения движения механизмов. Решение линейных уравнений движения. Нелинейные уравнения движения в механизмах. Решение нелинейных уравнений движения механизмов.

Колебания в рычажных механизмах. Колебания в шарнирном четырехзвеннике с упругими звеньями. Малые колебания в рычажных механизмах приборов. Самосинхронизация механизмов на вибрирующем основании. Колебания в механизме центробежного вибровозбудителя с двигателем ограниченной мощности.

Колебания в кулачковых механизмах. Типовые законы движения выходного звена в кулачковых механизмах. Колебания в кулачковом механизме: при законе постоянного ускорения; при косинусоидальном законе изменения ускорения толкателя; при законах движения толкателя без мягких ударов. Синтез кулачковых механизмов ( с учетом упругости звеньев).

Тема 10. Вибрация. Источники колебаний и объекты виброзащиты. Методы снижения виброактивности машин за счет рационального выбора динамических параметров и применения виброзащитных устройств. Виброизоляция машин. Линейные виброизоляторы.

Тема 11. Динамическое гашение колебаний. Пружинный динамический гаситель. Маятниковый динамический гаситель. Ударные гасители колебаний. Поглотители колебаний с вязким и сухим трением.

Тема 12. Вибрационные транспортеры. Вибрационные машины и их использование в технике. Безударные вибрационные транспортеры. Вибрационные транспортеры с подбрасыванием груза

Тема 13. Динамика приводов. Электропривод механизмов. Гидропривод механизамов. Пневмопривод механизмов. Выбор типа приводов.

Тема 14. Синтез рычажных механизмов. Основные задачи проектирования. Классификация механизмов по функциональным и структурным признака.

Применение рычажных и шарнирных механизмов в транспортных, технологических, энергетических машинах, автоматических устройствах, приборах и установках. Методы многовариантного синтеза. Входные и выходные параметры при синтезе механизмов и ограничения. Применение ЭВМ при синтезе механизмов. Приближенный интерполяционный синтез и синтез по Чебышеву.

Постановка и классификация задач синтеза плоских рычажных механизмов по заданному движению входных и выходных звеньев на основе геометрических связей между звеньями с учетом сборки и допускаемых углов давления. Условия существования кривошипа. Обязательные и желательные условия синтеза. Построение целевой функции. Методы оптимизации в синтезе механизмов с применением ЭВМ. Выбор метода оптимизации. Вычислительные алгоритмы и программы синтеза рычажных механизмов на ЭВМ.

3.2. Практические занятия по курсовому проектированию

1.Плоские механизмы, оптимизация их структуры, выявление и устранение локальных и структурных избыточных. Сообщение по теме «Основные виды механизмов»

2.Функции положения механизма и передаточные функции скорости, ускорения. Методы их определения. Алгоритмизация задач по определению передаточных функций и анализ программ для расчета кинематических характеристик на ЭВМ.

3.Статические и динамические нагрузки в механизмах. Уравновешивание и виброзащита механизмов. Влияние динамических нагрузок на реакции в кинематических парах.

4.Кинетостатический (силовой) расчет механизма. Разработка алгоритмов для силового расчета.

5. Определение закона движения машины в установившемся и переходных режимах работы (с учетом статической механической характеристики двигателя). Решение дифференциальных уравнений методом последовательных приближений. (с применением ЭВМ). Опрос по теме «Динамика приводов».

6. Цилиндрические эвольвентные зубчатые передачи. Выбор коэффициентов смещения. Алгоритмизация оптимального синтеза по качественным показателям.

7.Сложные зубчатые механизмы (рядовые и планетарные). Методы кинематического исследование и проектирование сложных зубчатых механизмов (выбор передаточных отношений, КПД и габаритных размеров). Алгоритмизация задач проектирования

8 Проектирование кулачковых механизмов с определением размеров по заданным условиям и ограничениям. Рубежный контроль по синтезу механизмов с высшими парами (в виде тестирования на ЭВМ).

9.Виброизоляция и динамическое гашение колебаний. Выбор параметров упругой муфты из условий виброзащиты двигателя. Сообщение на тему «Вибрационные транспортеры»

3.3. Лабораторные работы

1. Составление кинематических схем машин и механизмов (плоских и пространственных);

2. Структурный анализ механизма, выявление избыточных связей;

3.Кинематический анализ зубчатых механизмов;

4. Определение основных параметров цилиндрических зубчатых колес;

5. Построение эвольвентных зубчатых профилей методом обкатки;