Примерная программа дисциплины Теория механизмов и машин (стр. 2 )

4.1.2. Раздел "Проектирование механизмов" изучают студенты всех машиностроительных специальностей, так как механическое движение в машинах осуществляется с помощью механизмов. Для преобразования движения входных звеньев используют разные виды механизмов (зубчатые, рычажные, кулачковые, с переменной структурой). Специалист должен владеть знаниями, навыками и умениями оценивать функциональные возможности механизмов, рассчитывать показатели качества передачи движения, назначать критерии качества и проектировать структурную и кинематическую схему механизма по заданным обязательным и желательным условиям синтеза.

4.1.3. Раздел "Программное обеспечение автоматизированного проектирования механизмов" изучается дифференцированно с учетом специальности. Однако, все студенты должны иметь знания и навыки по методам создания математических моделей проектируемых и эксплуатируемых машин, устройств, установок, механизмов, позволяющих анализировать как установившиеся так и переходные процессы при работе машин, разрабатывать комплекс условий технического задания, системы алгоритмов на проектирование с учетом возможных кинематических, конструктивных, экономических ограничений и критериев качества передачи движения в механизмах и машинах.

4.1.4. Виды занятий, предусматриваемые программой

Рекомендуемое распределение аудиторной работы между разделами курса при заданных объемах дисциплины

	Наименование разделов	Объем курса в часах
	дисциплины	Лекции	Семинары	Лаб-ные раб.
2.1 2.2	Введение Механика машин	52 *	30 *	20 *	16	12	8	16	8	6
2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.2.6 2.2.7	Основы построения машин и меха- низмов Кинематические характеристики механизмов Исследование движения механизмов и машин с жесткими звеньями Силовой расчет механизмов и урав- новешивание роторов и механизмов Трение в машинах и механизмах Динамика машин и механизмов с учетом упругости звеньев Виброактивность и виброзащита машин	* * * * * * *	* * * * *	* * * * *	* * * *	* * * *	* * *	* * * *	* *	*
2.3	Проектирование механизмов
2.3.1 2.3.2 2.3.3. 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.3.7	Синтез рычажных и манипуляцион- ных механизмов Методы синтеза механизмов с выс- шими парами Синтех зубчатых мех-мов (цилинд- рических, конических и червячных) Синтез многозвенных планетарных и волновых зубчатых передач Синтез кулачковых механизмов Синтез механизмов с переменной структурой Согласование движения исполни- тельных органов машин и мех-мов	* * * * * * *	* * * *	* * * *	* * *	* *	*	* *	* *	* *
2.4	Программное обеспечение автома- тизированного проектирования ме- ханизмов	Работа в вычислительном центре при выполнении домашних заданий, курсо- вой работы и курсового проекта

4.2. Содержание разделов дисциплины

4.2.1. Введение

Связь науки о проектировании машин и механизмов с другими областями знаний, с общетеоретическими и специальными дисциплинами. История развития науки о механизмах и машинах. Роль отечественных ученых в создании научных школ. Основные задачи учебной дисциплины.

4.2.2. Раздел 1 "Механика машин” (общие методы расчета кинематических и динамических характеристик движения и механического взаимодействия звеньев в механизмах и машинах).

4.2.2.1. Основы построения машин и механизмов.

Основные понятия: машина, механизм, кинематическая цепь, звено, кинематическая пара. Механизм как кинематическая основа технологических, энергетических, транспортных, информационных и других машин. Классификация кинематических пар. Число степеней свободы механизма. Обобщенные координаты и начальные звенья механизма. Избыточные локальные и структурные связи. Местные и групповые подвижности в механизмах. Проектирование механизмов с оптимальной структурой путем устранения избыточных связей или введением тождественных связей. Метод сборки кинематической цепи для выявления избыточных связей. Структурный анализ и синтез механизмов наслоением структурных групп по Ассуру. Структурные схемы манипуляторов.

4.2.2.2. Кинематические характеристики механизмов.

Основные виды механизмов, используемых в современном машиностроении. Механизмы с геометрическими, гибкими, гидравлическими, пневматическими и другими связями между звеньями. Входные и выходные звенья механизма.

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 цепей, в том числе векторного замкнутого контура. Метод преобразования координат с использованием матриц перехода. 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 (плоских и пространственных), 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.

4.2.2.3. Исследование движения машин и механизмов с жесткими звеньями.

Силы, действующие в машинах, приборах и других устройствах и их характеристики. Динамическая модель механизма. Приведение сил и масс. Уравнение движения механизма и звена динамической модели в форме энергии и форме моментов (энергетической и дифференциальной формах). Режимы движения механизма. Аналитические и численные методы решения уравнения движения механизма. Качественное исследование уравнения движения механизма. 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.

4.2.2.4. Силовой расчет механизмов, уравновешивание роторов и механизмов.

Задачи силового анализа механизмов. Условия статической определенности механизма и его структурных групп. Аналитические методы силового расчета (система линейных уравнений для проекций сил) с использованием ЭВМ. Графические методы силового расчета механизмов (метод планов сил). Силовой расчет механизмов манипуляторов. Уравновешивающая сила (момент) и ее расчет по Жуковскому нагружение стойки механизма и основания (корпуса) машины. Уравновешивание сил инерции звеньев механизма. Статическая, моментная и динамическая неуравновешенности роторов и их устранение на стадиях проектирования и изготовления. Статическое и динамическое уравновешивание механизмов и роторов 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.

4.2.2.5. Трение и изнашивание в машинах и механизмах.

Взаимодействие элементов кинематических пар при относительном движении. Природа сил трения. Макроскопические и микроскопические уровни анализа причин возникновения трения и износа. Внутреннее и внешнее трение. Топография трущихся поверхностей. Физический контакт между поверхностями. Равновесная шероховатость и площадь касания поверхностей. Молекулярно-механическая теория внешнего трения. Трение скольжения, качения. Жидкостное трение.

Трение гидродинамической смазки и несущая способность подшипников.

Граничная смазка, несущая способность смазочных пленок. Твердые смазки. Упругодинамическая смазка при линейном и точечном контактах в зубчатых передачах и подшипниках качения.

Процессы износа металлов и эластомеров. Равномерное и неравномерное истирание элементов кинематических пар. Виды и стадии изнашивания. Основные закономерности изнашивания. Расчет износа контактных поверхностей разных кинематических пар. Использование внешнего и внутреннего трения для демпфирования динамических систем. Условия возникновения заедания.

Учет трения в кинематических парах при силовом расчете механизмов. Угол трения и круг трения в кинематических парах. Самоторможение в механизмах. КПД механизма и системы механизмов при их параллельном, последовательном и смешанном соединении. КПД основных видов механизмов.

4.2.2.6. Динамика машин и механизмов с учетом упругости звеньев.

Приведение жесткостей упругих звеньев механизма. Приведенный коэффициент сопротивления. Система дифференциальных уравнений движения машинного агрегата и его динамическая модель. Решение дифференциальных уравнений методом последовательных приближений с применением ЭВМ. Исследование влияния упругости звеньев на закон движения входного вала рабочей машины и на нагруженность передаточного механизма. Особенности влияния упругой муфты.