ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
УТВЕРЖДАЮ
Ректор ИрГУПС
/А.П. Хоменко/ «_» _2011 г.
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА
по научной специальности 05.02.18 «Теория механизмов и машин»Иркутск Введение Настоящая программа основана на следующих дисциплинах: теоретической механике, механике деформируемого твердого тела, механике жидкости и газа, динамике, прочности машин, приборов и аппаратуры, а также методах электродинамики, гидродинамики, кинематического и динамического анализа и синтеза механизмов и машин, методике их экспериментального исследования и управления ими.
Программа составлена на основании программы кандидатского экзамена, разработанного экспертным советом Высшей аттестационной комиссии Министерства образования Российской Федерации по машиностроению при участии МГТУ им. Н.Э. Баумана, Института машиноведения РАН, Института проблем механики РАН, Санкт-Петербургского государственного технического университета и Курганского государственного университета.
1. Становление и развитие теории механизмов и машин Задача науки о механизмах. Основные этапы ее исторического развития. Выдающиеся отечественные и зарубежные ученые, внесшие значительный вклад в развитие науки. Место теории механизмов среди других наук о механике. Основные области ее приложения. Современные направления и тенденции развития теории механизмов и машин.
Понятие машины. Характеристики двигателей и рабочих машин. Комбинированные механизмы с гидравлическими, пневматическими и электромагнитными устройствами.
2. Анализ и синтез механизмов (общие положения) Структура механизмов. Классификация кинематических пар. Структурные группы. Структурная классификация механизмов. Методы анализа структуры. Структурные формулы. Понятие об избыточных связях и основных методах их выявления. Подходы к обеспечению рациональной структуры механизмов. Структурный синтез.
Основные задачи кинематического анализа механизмов. Решение задачи о положениях и методы определения скоростей и ускорений в плоских механизмах с низшими парами (аналитические и графо-аналитические методы). Понятие о сборках механизма. Мертвые, вырожденные и особые положения механизмов. Подходы к кинематическому исследованию пространственных механизмов. Понятие о передаточных функциях. Основные приемы решения задач кинематики для механизмов высоких классов. Специализированные пакеты программ и вычислительные комплексы общего назначения для решения задач кинематики. Способы оценки точности воспроизводимых функций.
Задачи и основные этапы синтеза механизмов с низшими кинематическими парами. Передаточные, манипулирующие и нагрузочные механизмы. Методы решения задач синтеза. Задача приближенного синтеза, как задача оптимального проектирования. Целевые функции и основные ограничения.
Анализ механизмов с высшими кинематическими парами. Основная теорема зацепления. Основные методы синтеза сопряженных профилей звеньев механизмов в высшей паре. Плоские и пространственные зубчатые зацепления. Зубчатые и зубчато-рычажные механизмы. Кулачковые механизмы, их основные виды. Методы оптимального проектирования кулачковых механизмов.
3. Силовой анализ механизмов Трение в кинематических парах. Влияние геометрических и физических характеристик элементов пары и смазочных материалов на величину трения и износа в паре.
Определение сил реакций в кинематических парах с учетом и без учета трения. Кинетостатика отдельных кинематических групп и всего механизма в целом. Явление самоторможения. Оценка качества механизма с помощью анализа углов давления.
Работа сил трения. КПД машин циклического действия. Определение КПД механизмов и их соединений. Понятие циркулирующего энергетического потока в замкнутых испытательных стендах и замкнутых механических передачах.
Виды неуравновешенности механизмов. Полное и частичное статические уравновешивания рычажных механизмов. Неуравновешенность роторов и методы их балансировки.
4. Динамика машин Понятие динамической модели машинного агрегата. Приведение сил и масс. Уравнение движения машины. Исследование движения машины на установившихся и переходных режимах. Способы получения заданных инерционно-массовых характеристик машины.
Методы динамического анализа механизмов с несколькими степенями свободы. Учет упругих свойств звеньев и демпфирующих свойств кинематических пар. Анализ механических систем с переменными массами звеньев. Особенности учета трения при анализе динамики машин.
5. Механические системы управления движением машин Последовательность работы отдельных элементов сложных машин. Циклограммы и тактограммы.
Механические системы регулирования и управления. Понятие о мехатронных системах. Общие принципы составления алгоритмов управления движением машин.
6. Передаточные механизмы Шарнирно-рычажные передаточные механизмы. Наиболее распространенные схемы и передаточные функции. Сопоставление характеристик и качественных показателей различных схем механизмов.
Простые зубчатые механизмы для передачи движения между параллельными валами. Эвольвентные передачи. Вопросы формирования профилей зубьев и качественные характеристики передачи.
Особенности цевочных, циклоидальных передач и передачи Новикова.
Зубчатые передачи с пересекающимися и перекрещивающимися осями валов. Конические, гипоидные и червячные передачи.
Зубчатые передачи с подвижными осями колес. Планетарные (в том числе дифференциальные) механизмы. Особенности проектирования планетарных зубчатых механизмов. Методы структурного синтеза и кинематического анализа сложных зубчатых механизмов (последовательного и параллельного соединения).
Вариаторы скорости. Структура и кинематика замкнутых гидромеханических, электромеханических и фрикционных (соединенных параллельно с зубчатыми механизмами) передач.
Соосные и несоосные (планетарные) винтовые передачи. Основы структуры и кинематики. Взаимосвязь геометрических параметров и качественных показателей.
Манипулирующие механизмы на основе незамкнутых кинематических цепей. Многопоточные манипулирующие механизмы на основе параллельных кинематических соединений. Качественные характеристики манипулирующих механизмов (рабочее пространство, угол сервиса и т.п.). Маневренность и вопросы планирования движений.
Решения прямой и обратной задач кинематики. Кинематическая развязка. Сравнительные характеристики основных видов манипулирующих механизмов.
Основные источники виброактивности в механизмах. Воздействие вибрации на технические объекты и на человека-оператора. Наиболее распространенные методы, механизмы виброзащиты и их характеристики.
Использование вибрации в технике. Вибрационные машины. Ударно-вибрационные машины. Основные схемы и характеристики.
Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1988.
Теория механизмов и механика машин / К.В. Фролов, С.А. Попов, А.К. Мусатов и др.; Под ред.
К.В. Фролова. М.: Высш. шк., 1998.
Крайнев А. Ф. Механика машин: Фундаментальный словарь. М.: Машиностроение, 2000. (2-е изд.
2001).
Кинематика, динамика и точность механизмов/Под ред. Г.В. Крейнина. М.: Машиностроение, 1984.
Решетов Л.Н. Самоустанавливающиеся механизмы. Справочник. М.: Машиностроение, 1985.
Гавриленко В.А. Зубчатые передачи в машиностроении. М.: Машиностроение, 1972.
Левитский Н.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1990.
Щепетильников В.А. Уравновешивание механизмов. М.: Машиностроение, 1982.
Вибрации в технике: Справочник. М.: Машиностроение, 1998.
Планетарные передачи: Справочник / Под ред. В.Н. Кудрявцева и Ю.Н. Кирдяшева. Л.: Машиностроение, 1977.
Справочник по триботехнике. В 3 т. / Под общей ред. М. Хебды и А.В. Чичинадзе. М.: Машиностроение; Варшава: ВКЛ, 1989 - 1992.
Дроздов Ю.Н., Павлов В.Г., Пучков В.Н. Трение и износ в экстремальных условиях. М.: Машиностроение, 1986.
Механика машин: Учебн. пособие для втузов / Под ред. Г.А. Смирнова. М.: Высш. шк., 1996.
Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. М.: Наука, 1968.
Коловский М.З., Слоущ А.В. Основы динамики промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1988.
Пейсах Э.Е., Нестеров В.А. Система проектирования плоских рычажных механизмов. М.: Машиностроение, 1988.
Машиностроение: Энциклопедия. Т. 1 – 3, кн. 1, 2. М.: Машиностроение, 1994–1995.
«