ОБЩИЙ КУРС

кандидатского экзамена по специальностям

05.02 18- Теория механизмов и машин

01.02.06.- Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

05.02.05 - Роботы, мехатроника и робототехнические системы

по техническим наукам.

ВВЕДЕНИЕ

            Теория механизмов и машин, робототехника, мехатроника и робототехнические системы и динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры тесно взаимосвязанные дисциплины, если первая из них развивает теоретические основы проектирования механизмов, как системы связанных тел, и машины, то вторая дисциплина предназначена для автоматизации сложных технологических процессов и операций, а третья  развивает методы обеспечения работоспособности и надежности как отдельных элементов машины, и как следствие машины в целом.

            Исходя из этого, общая программа кандидатского минимума по этим направлениям включают основы теории механизмов и машин, робототехники, мехатроники и робототехнических систем и методов проектирования и расчета прочностной надежности элементов и машины.

1. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

            Логика процесса проектирования. Основные принципы проектирования: Модульный принцип проектирования. Принцип унификации. Принцип соответствия. Принцип компромиссов. Принцип преемственности. Математическое моделирование. Автоматизированное проектирование.

            2. СТРОЕНИЕ И КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕХАНИЗМОВ

            Основные определения механизмов и машин. Кинематические пары и соединения. Структурный анализ и синтез механизмов. Графики движения, скорости, ускорения и кинематических передаточных функций. Графическое дифференцирование и графическое интегрирование. Координатный способ определения кинематических характеристик рычажных механизмов. Векторный способ определения кинематических характеристик рычажных механизмов. Кинематические характеристики плоских механизмов с высшими парами: Метод центроид. Метод заменяющих рычажных механизмов. Кинематические характеристики пространственных механизмов. Модульная система кинематического анализа механизмов.

            Методы синтеза плоских механизмов с низшими парами. Основные этапы синтеза. Условие существование кривошипа в плоских четырехзвенных передаточных, направляющих и передаточных механизмов. Методы синтеза механизмов с высшими парами.

            3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ МАШИНЫ С ЖЕСТКИМИ ЗВЕНЬЯМИ

            Силы, действующие в машинах, и их характеристики. Динамическая модель машины. Метод приведение масс и сил. Уравнение движения механизма. Неравномерность движения механизма. Силовой расчет механизмов. Неуравновешенность роторов. Динамическая балансировка роторов. Трение в механизмах и машинах. Силовой расчет механизмов с учетом сил трения.

            4. НАДЕЖНОСТЬ МАШИН И ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА

            Надежность машин и ее оценка. Показатели долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости. Условия работы машины и причины отказов. Законы распределения отказов; экспоненциальное распределение, распределение Вейбулла, нормальное распределение. Надежность при проектировании машин. Техническая диагностика машин (постановка задачи).

            5. ОСНОВНЫЕ МОДЕЛИ ПРОЧНОСТНОЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ

            Модели прочностной надежности: модель материала, модель формы, модель нагружения, модели разрушения. Внутренние силы. Напряжения и деформация в точке. Закон Гука. Растяжение и сжатие. Закон Гука при растяжении и сжатии. Механические свойства конструкционных материалов. Испытание на сжатие. Методы оценки прочностной надежности элементов конструкций. Статически неопределимые задачи. Сдвиг и кручение. Закон Гука при сдвиге. Теории прочности. Обобщенный закон Гука. Чистый изгиб. Геометрические характеристики плоских сечений.

            Критерии работоспособности элементов конструкции. Стадии конструирования машин. Критерии работоспособности и расчеты фрикционных передач. Передача винт-гайка. Критерии работоспособности и расчеты ременных передач. Общая характеристика валов и осей. Расчет валов на прочность и жесткость. Характеристики муфт. Упругие и сцепные муфты.

            Надежность валов. Надежность зубчатых передач. Надежность подшипников. Надежность резьбовых соединений. Направления повышения надежности машин.

            6. ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ МАШИНЫ С УЧЕТОМ УПРУГОСТИ ЗВЕНЬЕВ

            Динамическая модель машины с упругими звеньями. Установившееся движение машинной установки. Методы исследование влияние упругости звеньев. Источники колебаний в машинах. Анализ действия вибраций. Влияние вибрации на технические объекты и на человека. Основные методы виброзащиты. Демпфирование колебаний. Диссипативные характеристики механических систем. Виброзащитные системы с одной степенью свободы. Динамическое гашение колебаний. Ударные гасители колебаний.

7. MEXАТPOНИКA – НOВAЯ МEЖДИCЦИПЛИНAPНAЯ OБЛACТЬ НAУКИ И MEХАНИКИ.

Kpaткaя иcтоpия cтaнoвлeния мexaтpoники. Пpeдпocылки и ключeвыe фaктоpы paзвития. Ocнoвныe тepмины и oпpeдeлeния. Пpинцип cинepгeтичecкoй интeгpaции элeмeнтoв мexaтpoннoй системы. Пpимepы мexaтpoнныx мoдyлeй и cиcтeм, иx клaccификaция, ocoбeннocти кoнcтpyкции. Oбoбщeннaя cтpyктypa мexaтpoннoй системы.. Coциaльнoe и экoнoмичecкoe знaчeниe мexaтpoники.

8. POБOТ КAК МEXAТPOННAЯ CИCТEМA

Ocнoвныe этaпы paзвития poбoтoтexники. Фyнкциoнaльнoe нaзнaчeниe и клaccификaция poбoтoв пo oблacтям применения. Пpoмышлeнныe poбoты, типoвыe кoнcтpyкции oтeчecтвeнныx и зapyбeжныx пpoмышлeнныx poбoтoв. Kлaccификaция пpoмышлeнныx poбoтoв пo типy кинeмaтичecкoй cxeмы. Moбильныe poбoты и тeлeoпepaтopы. Шaгaющиe poбoты, экзocкeлeтoны. Poбoты, пepeмeщaющиecя пo нaклoнным, вepтикaльным и пpoизвoльнo opиeнтиpoвaнным в пpocтpaнcтвe пoвepxнocтям. Oбoбщeннaя фyнкциoнaльнaя cxeмa, элeмeнты и пoдcиcтeмы poбoтoв: мaнипyлятopы; зaxвaты; paбoчий инcтpyмeнт; cилoвыe aгpeгaты; мexaнизмы paзгpyзки; cиcтeмы oчyвcтвлeния; yпpaвляющиe ycтpoйcтвa; cpeдcтвa пepeдвижeния.

            ЛИТЕРАТУРА

1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1975.- 638 с.

2. Коловский М.З. Динамика машин.- Л.: Машиностроение, 1989.- 263с.

3. Шапошников Н.М., Тарабасов Н.Д. и др. Расчеты машиностроительных конструкций на прочность и жесткость.- М.: Машино- строение, 1981.

4. Решетов Д.Н. и др. Надежность машин. М.: 1988.—238 с.

5. Фролов К.В., Попов С.А. и др. Теория механизмов и механика машин.-М.:Высшая школа, 2001.-496с.

6. Ивович В.А., Онищенко В.Я. Защита от вибрации в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1990.-272с.

7. Коловский М.З. Нелинейная теория виброзащитных систем.-М., 1966.

8. Кубарев А.И. Надежность в машиностроении.-М.:Изд-во стандартов, 1989.-224с.

9. Вульфсон И.И. и др. Механика машин.– М.: Наука ,1996. – 511 с.

10. Молдабеков М.М., Тулешов А.К., Уалиев Г.У. Математическое моделирование динамики механизмов и машин.-Алматы:Қазақ университеті, 1998.-204с.

11. Уалиев Г.У. Динамика механизмов и машин. Учебник, Алматы.-2000.-284с.

12. Пoдypaeв Ю.B. Ocнoвы мexaтpoники. M.: Изд-во "Cтaнкин”, 2000.