Программа вступительных испытаний по специальности

05.02.02 – Машиноведение, системы приводов и детали машин

1. Роль машин в повышении производительности труда. Ведущая роль

машиностроения среди других отраслей народного хозяйства. Краткие

сведения из истории машиностроения. Развитие отечественного

машиностроения. Основные направления в развитии конструкций машин на

современном этапе.

2. Развитие теории деталей машин. Вклад отечественных механников и машиноведов.

3. Значение трибологии и триботехники. Основные виды трения в узлах машин: трение без смазки (сухое); полусухое трение; граничное трение; жидкостное гидродинамическое трение; жидкостное гидростатическое трение.

4. Износ. Абразивное изнашивание. Изнашивание при феттингкоррозии. Способы повышения износостойкости.

5. Значение смазки машин. Типовые конструкции смазочных устройств для индивидуального и ценрализованного подвода жидкой и пластичной смазки.

6. Классификация условий работы деталей машин с точки зрения выбора материала. Критерий выбора материалов.

7. Основные методы поверхностных упрочнений деталей машин:

термические, химико-термические, механические, термомеханические.

Физические основы. Новые методы упрочнений.

8. Основные пути экономии металла. Новые материалы и перспективы их применения в машинах. Композитные материалы.

9. Технологические требования к конструкциям деталей машин.

Влияние технологии на формы деталей машин. Технологические мероприятия по уменьшению веса. Выбор оптимальных заготовок. Роль экономических факторов в выборе типов и конструкций деталей машин.

10. Взаимозаменяемость. Допуски и посадки.

11. Точность деталей машин. Влияние точности на несущую способность, долговечность, шум. Достигаемая точность. Структура норм точности.

12. Классификация соединений. Соединение стержней, листов и корпусных деталей, соединения вал-ступица, соединения валов, соединения труб. Соединения неразъемные и разъемные. Соединения фрикционные и нефрикционные (защемлением).

13. Сварные соединения и их роль в машиностроении. Соединения дуговой электросваркой, электрошлаковой сваркой, контактной сваркой.

Новые виды сварки. Остаточные напряжения и деформации. Наплавки.

14. Паяные соединения. Клеевые соединения. Заклепочные соединения.

15. Классификация резьб. Основные параметры резьб. Стандарты.

16. Материалы, применяемые для изготовления резьбовых деталей.

Классы прочности.

17. Взаимодействие между винтом и гайкой. Расчет винта и элементов резьбы. Проектирование специальных резьб. Стандарты на резьбы.

18. Силовые зависимости в резьбе. Моменты трения на опорной поверхности гайки и головки винта.

19. Коэффициент полезного действия винтовой пары. Самоторможение.

Расчет винта, подверженного общему случаю нагружения.

20. Резьбовые соединения. Классификация резьбовых соединений.

Расчет одновинтового и многовинтового соединений под действием сдвигающих сил и моментов. Разгрузка винтов от сдвигающих сил.

21. Расчет резьбовых соединений, нагруженных силами и моментами в плоскости, перпендикулярной к стыку. Выбор запасов прочности и допускаемых напряжений при расчете винтов в зависимости от условий работы, материала, технологии изготовления и монтажа.

22. Фрикционно-винтовые (клеммовые) соединения. Конструктивное выполнение. Методика расчета для случая нагружения соединения: а) крутящим моментом, б) осевой силой, в) изгибающим моментом.

23. Назначение и роль передач в машинах. Принципы работы и классификация механических передач. Передача трением и передача зацеплением.

24. Передача для постоянного и переменного передаточного отношения.

Передачи ступенчатого и бесступенчатого регулирования. Управление регулируемыми передачами.

25. Общие кинематические и энергетические соотношения для механических передач вращательного движения. Стандарты на частоты вращения. Общие соображения по выбору расчетных нагрузок.

26. Фрикционные передачи и вариаторы.

27. Передачи для постоянного передаточного отношения.

28. Бесступенчатые передачи.

29. Кинематика передач. Точность передаточного отношения. Силы прижатия тел качения. Определение контактных напряжений. Учет переменности режима. Допускаемые контактные напряжения. Определение размеров тел качения. Потери на трение; коэффициент полезного действия.

30. Стандартные параметры зубчатых передач. Выбор оптимальных параметров. Материалы. Термообработка и другие методы упрочнений.

Неметаллические материалы. Критерии работоспособности и виды выхода из строя зубчатых передач. Точность изготовления зубчатых колес.

31. Расчет зубьев прямозубых, косозубых и шевронных цилиндрических передач на изгиб. Номинальные напряжения. Коэффициент формы зуба.

Концентрация напряжений у корня зуба. Учет совместной работы двух пар зубьев.

32. Расчетные зависимости для проектного проверочного расчетов, условия равнопрочности зубьев по напряжениям. Стандарты на расчеты зубчатых передач на прочность. Рекомендации по коррегированию зубчатых колес.

33. Определение расчетных нагрузок. Учет перегрузок, концентрация нагрузки по длине зубьев, переменность режима работы и срока службы, динамичности нагрузки, связанной с качеством изготовления. Допускаемые напряжения.

34. Коэффициент полезного действия. Смазка зубчатых передач. Расчет зубьев на заедание. Мероприятия против заедания зубьев.

35. Конические зубчатые передачи с прямолинейными и криволинейными зубьями. Основные сведения из геометрии конических зацеплений. Особенности расчета на прочность.

36. Силы, действующие на валы и оси зубчатых колес. Конструкция зубчатых колес. Особенности конструкций в тяжелом машиностроении.

Эксплуатация зубчатых передач.

37. Передачи с круговинтовым зацеплением М.Л.Новикова с одной и двумя линиями зацепления. Области применения. Расчеты.

38. Основные типы редукторов. Стандарты на основные параметры редукторов.

39. Зубчатые коробки передач. Планетарные зубчатые передачи. Расчет и конструирование.

40. Волновые передачи. Кинематика и профилирование. Расчет на прочность. Коэффициент полезного действия. Конструкции и области применения.

41. Кинематика и геометрия червячных передач. Основные параметры и их выбор. Стандарты.

42. Расчет зубьев на изгиб. Коэффициент формы зуба. Условный угол обхвата. Длина контактных линий. Расчетные формулы. Допускаемые напряжения. Расчет зубьев по контактным напряжениям. Приведенный радиус кривизны. Расчетные формулы. Допускаемые напряжения.

43. Современные конструкции червячных редукторов. Смазка червячных передач.

44. Классификация валов и осей. Конструкции. Критерии расчета:

прочность, жесткость, колебания. Материалы. Выбор расчетных нагрузок.

Выбор расчетных схем, идеализация опор.

45. Расчет валов на жесткость, выбор расчетных условий, методика расчета. Допускаемые углы наклона упругой линии и прогибы.

46. Схема расчета многоопорных валов. Конструкция и расчет гибких валов. Схема проверки критических частот вращения валов и систем.

47. Основные типы и параметры подшипников скольжения. Виды выхода из строя подшипников. Критерии работоспособности и расчета.

48. Расчет подшипников, работающих в условиях смешанного трения.

Распределение давления в смазочном слое. Расчет подшипников при условии жидкостного трения с заданной толщиной масляной пленки. Тепловой расчет подшипников. Подвод смазки в подшипники Расположение смазочных канавок. Расход смазки.

49. Конструкции подшипников скольжения. Регулирование зазора.

Сегментные подшипники. Подшипники с газовой смазкой. Гидростатические подшипники, расчет и конструкции.

50. Классификация подшипников качения. Система условных обозначений.

51. Конструкции подшипников. Основные геометрические соотношения.

Выбор типов подшипников в зависимости от условий работы. Материалы тел качения и сепараторов. Пластмассовые сепараторы.

52. Критерии работоспособности подшипников. Кинематика подшипников. Выбор расчетных нагрузок. Учет переменности режима работы. Подбор подшипников. Стандарты на расчет подшипников качения.

53. Максимальные скорости вращения подшипников. Особенности выбора быстроходных подшипников качения. Точность подшипников.

Посадки подшипников. Потери на трение в подшипниках. Конструкция типовых подшипников сборочных единиц. Выбор предварительного натяга в подшипниках. Смазка подшипников. Сборка и разборка подшипниковых сборочных единиц.

54. Испытания деталей машин по основным критериям. Основные средства испытаний. Применение информационно-вычислительных комплексов (ИВК) для обработки результатов испытаний.

55. Основные направления развития контроля и технической диагностики. Основные термины и определения. Методы контроля:

радиоционные, магнитные, вихретоковые, электрические, оптические, вибрационные, акустические, комплексные системы. Выбор и применение методов и средств неразрушающего контроля и диагностики.

2.Учебно-методическое и информационное обеспечение программы вступительного экзамена в аспирантуру по специальности 1. Кудрявцев В.Н. Детали машин. М., Машиностроение, 1980.

2. Решетов Д.Н. Детали машин. М., Машиностроение, 1984.

3. Решетов Д.Н. Работоспособность и надежность деталей машин. М., «Высшая школа», 1974.

4. Максимов В.А. Газовая смазка: переспективы применения в турбомашиностроении. - Казань, НИИТК, 2002. - 154с.

5. Максимов В.А., Баткис Г.С. Основы триботехники и герметологии. Казань. - Титул-Казань, 2007. - 312с.

Программа вступительных испытаний по специальности 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (текстильная и легкая 1.1. Основные требования, предъявляемые к машинам и агрегатам.

Общие параметры и показатели машин Классификация машин. Основные признаки классификации, характер воздействия на обрабатываемый продукт, структура рабочего цикла, степень механизации и автоматизации, сочетание в производственном потоке по технологическому назначению.

Технико-экономические показатели и оценка эффективности машин и комплексов. Коэффициент полезного действия, удельные затраты энергии, материалоемкость, габаритность. Физический и моральный износ машин.

Определение патентной чистоты и технического уровня изделий.

Возможность выполнения процессов прогрессивной технологии при высоких технико- экономических показателях. Высокая износостойкость рабочих органов машин и агрегатов. Способы повышения износостойкости.

Структура механизмов. Основы кинематики и динамического анализа механизмов. Силовой расчет механизмов. Основы точностного анализа механизмов. Технологичность машин и агрегатов - соответствие их конструкций оптимальным способам изготовления и сборки при заданных объемах производства. Статическое и динамическое уравновешивание вращающихся частей машин. Рациональность конструкции машины: формы траектории и скоростей движения рабочих органов, конструкции исполнительных и передаточных механизмов. Унификация и нормализация деталей, а также блочность узлов машин. Значение стандартизации и стандартов в повышении технологичности и улучшении других показателей качества машин. Специальные требования по технике безопасности, пожаро взрывобезопасности, предъявляемые к машинам и агрегатам. Надежность машин и агрегатов. Основные положения теории надежности.

Классификация отказов. Ремонтопригодность машин и агрегатов.

Количественное описание надежности. Долговечность элементов машин.

Технический ресурс. Пути повышения надежности.

Обеспечение надежности оборудования на стадии проектирования, изготовления и эксплуатации. Понятие надежности конструкции, методы определения интегрального параметра надежности и его составляющих на стадии проектирования. Общие принципы и методы проектирования оборудования. Понятие ресурса оборудования и методы его расчета для квазистатического и циклического нагружения. Накопление повреждений в конструкциях при наличии усталостных явлений. Напряженное деформированное состояние в тонкостенных оболочках. Толстостенные оболочки. Напряженные состояния. Напряжения в сопряжениях оболочек.

Методы увеличения несущей способности.

1. 2. Конструкционные материалы, применяемые для изготовления деталей машин и агрегатов Классификация материалов. Требования, предъявляемые к материалам деталей оборудования. Сопротивление истиранию, коррозионная стойкость, отсутствие химического взаимодействия с сырьем и готовым продуктом.

Черные металлы. Углеродистая сталь (классификация, маркировка, область применения). Легированная сталь (классификация, маркировка, область применения). Цветные металлы и сплавы. Неметаллические материалы (неорганические материалы, КМ на органической основе). Защита от коррозии. Специальные металлы, сплавы и неметаллические материалы, применяемые в машинах. Методы защиты металлов. Металлические и металлизированные покрытия, покрытия полимерными материалами, эмалевые и лакокрасочные покрытия.

1. 3.Основные расчеты при проектировании машин Расчет производительности. Производительность машин непрерывного и циклического действия. Исходные данные для расчета производительности.

Расчет потребной мощности привода рабочих органов машин.

Последовательность проведения расчетов при конструировании машин и агрегатов. Основы динамического расчета элементов оборудования.

Основные понятия. Свободные, вынужденные, параметрические и автоколебания деталей и узлов оборудования. Определение частоты собственных колебаний системы с несколькими степенями свободы. Расчет на прочность при наличии вибраций. Способы уменьшения вибраций узлов и деталей. Уравновешивание. Проектирование виброизоляции. Расчет и конструирование автоматов. Структурная схема автомата. Рабочий и холостой ход машины. Технологический, рабочий и кинематический циклы автоматов. Производительность машин-автоматов. Цикловые и внецикловые потери рабочего времени. Способы задания законов движения рабочих органов. Функция положения, передаточные функции. Характеристики законов движения. Выбор законов движения рабочих органов с учетом требований технологической производительности. Коэффициент динамичности приложения нагрузки. Исполнительные и передаточные механизмы машин. Общие требования. Классификация. Рычажные механизмы, винтовые механизмы, зубчатые механизмы, расчеты механизмов.

Механизмы с гибкими звеньями. Гидравлические, пневматические и электрические приводы рабочих органов. Кинематическое и силовое замыкание цепи. Выбор способа замыкания. Пространственные и кулачковые исполнительные механизмы с прерывистым односторонним движением ведомого звена. Назначение и область применения. Мальтийские исполнительные механизмы. Мальтийские механизмы со встроенными зубчатой и планетарной передачами, силовой расчет мальтийских механизмов. Храповые и звездчатые исполнительные механизмы.

Конструирование исполнительных механизмов прерывистого одностороннего движения.

1. 4.Основные методы исследования машин и агрегатов Экспериментальный, аналитический и синтетический методы исследования. Экспериментальный метод. Основные этапы экспериментального исследования и их характеристика. Лабораторные, полупроизводственные и производственные установки. Понятие о моделировании процессов и аппаратов. Современные математические методы планирования многофакторных экспериментов. Полный факторный эксперимент. Достоинства и недостатки экспериментального метода исследования. Аналитический метод, его значение, основные этапы:

математическое описание физического процесса, формулировка условий однозначности. Граничные условия. Достоинства и недостатки аналитического метода. Системный анализ технологических процессов.

Синтетический метод исследования. Новейшие представления о подобии, как методе мышления в обобщенных переменных. Преимущества теории подобия по сравнению с экспериментальным и аналитическим методами исследования процессов и аппаратов. Геометрическое подобие. Константы и инварианты подобия. Подобие физических величин. Одноименные величины, сходственные точки и моменты времени. Формулировка подобия физических явлений. Первая теорема подобия - вывод, формулировка и применение. Вторая теорема подобия, ее формулировка и применение.

Определение необходимого и достаточного числа критериев подобия в критериальном уравнении, описывающем конкретный процесс. Образование критериев и чисел подобия. Методика получения критериев подобия из дифференциальных уравнений. Образование критериев методом анализа размерностей. Третья теорема подобия - ее формулировка и применение.

Методы математической обработки результатов измерений. Определение коэффициентов, входящих в критериальные уравнения, и показателей степеней в них. Этапы исследования процессов, аппаратов и машин методом теории подобия. Анализ синтетического характера третьего метода исследования.

1. 5. Производственные процессы в машиностроении Система управления качеством как совокупность управляющего объекта и объекта управления. Информационные и технические мероприятия по обеспечению целей управления. Показатели качества изготовления машин и агрегатов. Обеспечение качества функционирования машин и аппаратов (по отраслям). Система управления качеством функционирования машин и агрегатов на всех стадиях жизненного цикла. Качество функционирования изделий. Эксплуатационные показатели. Квалиметрический анализ машин и аппаратов. Количественная оценка технического уровня оборудования дифференциальным и комплексным методами. Технологичность как показатель технического уровня машин и агрегатов. Показатели технологичности. Методы и способы обработки металлов резанием и давлением. Металлорежущие станки и инструмент. Технологические процессы получения заготовок. Технологии литейного производства.

Машины и агрегаты металлургических производств. Основные положения теории пластических деформаций металлов применительно к технологическим процессам ковки и штамповки. Методика проектирования технологического процесса формоизменяющей операции. Выбор температурно-силовых параметров операций обработки металлов давлением.

Кузнечно - прессовое и штамповочное оборудование, инструменты и приспособления. Оптимизация технологических параметров процессов обработки металлов давлением. Функциональный анализ соединений базовых деталей аппаратуры. Установление причинных связей функциональных параметров. Технологическая последовательность формирования погрешностей параметров. Методы исследования отклонений параметров. Методы и способы обеспечения точности форм и размеров базовых деталей и соединений аппаратов. Обеспечение принципов взаимозаменяемости при сборочных операциях. Системный подход в решении задач точности. Математическое моделирование при обеспечении качества изготовления машин и агрегатов. Построение математических моделей оптимизации последовательного, параллельного и смешанного комплексов. Технологии сварки, оборудование, инструменты. Особенности сборки свариваемых элементов в аппаратостроении. Свариваемость сталей.

Термическая обработка изделий.

1.6. Обеспечение надежности на стадии эксплуатации машин и агрегатов Разработка и повышение эффективности методов технического обслуживания, диагностики, ремонтопригодности и технологии ремонта машин и агрегатов в целях обеспечения надежной и безопасной эксплуатации и продления ресурса. Принципы организации оценки технического состояния и ремонтных циклов. Виды и состав технического обслуживания машин и агрегатов. Износ оборудования. Виды износа и методы их расчета. Теоретическая кривая износа. Техническая диагностика.

Диагностические параметры. Методы определения предельного состояния деталей машин и агрегатов. Методы реализации и приборное оснащение.

Система планово-предупредительных ремонтов машин и агрегатов.

Список литературы Воскобойников, В. Г. Общая металлургия: Учебник для вузов / В. Г.

Воскобойников, В. А.Кудрин, А. М. Якушев. - 6-изд., перераб. и доп. -М.:

ИКЦ «Академкнига», 2005 - 768 с Дорожно-строительные машины и комплексы. Учеб. Для вузов по спец.

"Строительные и дорожные машины и оборудование" Под общей ред. В.

И.Баловнева.-М.: Машиностроение, 2002. - 382с.

Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 1.: Учебн. для вузов / СТ. Антипов, И. Т. Кретов, А. Н. Остриков и др.; Под ред. акад. РАСН В. А. Панфилова. - М.: Высш. шк, 2001.-703 с.

Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 2.: Учебн. для вузов / СТ. Антипов, И. Т. Кретов, А. Н. Остриков и др.; Под ред. акад. РАСН В. А. Панфилова. - М.: Высш. шк., 2001.-680 с.