Список экзаменационных вопросов

Аннотация курса

 

В курсе излагаются общие сведения о конструкции и принципах действия роботов и мехатронных модулей. Выводятся основные законы напряженного и деформированного состояния под действием механических нагрузок типовых деталей и соединений, как в классическом курсе сопротивления материалов: растяжение – сжатие, кручение, изгиб и сложное сопротивление. Расчет зубчатых передач основан на некоторых положениях теории упругости. Теоретические положения закрепляются на испытаниях в лаборатории и реализуются в расчетных заданиях и курсовой работе.

Рассматриваются типовые механизмы промышленных роботов и мехатронных модулей движения, таких как передаточные механизмы (рычажные, зубчатые, ременные, волновые и пр.), захватные устройства, соединительные муфты.

Большое внимание уделено выбору критериев работоспособности, силовым и прочностным расчетам деталей вышеперечисленных соединений и передач, применяемых в робототехнике. Оценивается характер динамических процессов в конструкции манипуляторов и механических приводов, а также погрешности позиционирования.

В каждом разделе курса рассматриваются примеры и задачи, тесно связанные с основным содержанием и соответствующие требованиям конструирования современных мехатронных модулей и роботов.

Большой объем самостоятельной работы позволяет выполнить полноценные расчеты, предполагая математическую и техническую подготовку студентов.

Курс предназначен для студентов направления «Мехатроника и робототехника» подготовки бакалавров Б.3.Б.07 и является общей конструкторской подготовкой.

2. ВЫПИСКА из ГОС?? нужно ли?

3.РАБОЧАЯ ПРОГРАММА - имеется полный текст см. замечания на стр.3,5,6,7.

4.МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

4.1 Методические рекомендации по чтению лекций

Лекционный курс 27 час. в 4-м семестре и в 18 час. в 5-ом семестре должен дать основные понятия об устройстве, принципах расчета и работоспособности элементов конструкции роботов, манипуляторов и мехатронных систем. Курс 4-го семестра должен базироваться на теоретических основах расчетов на прочность и жесткость – как излагается в классических учебниках сопротивления материалов, но с учетом особенностей робототехнических систем. Методически важно показать, что материал 4 семестра является фундаментальной базой для изучения дальнейших разделов.

При изложении лекционного материала в 5-м семестре обратить внимание на теоретические разделы, посвященные теории и практике расчета конструкции и деталей и узлов манипулятора (механических приводов, захватных устройств, рычажных манипуляторов). Следует рассмотреть анализ и синтез кинематических схем, силовой расчет манипулятора, то есть теоретические вопросы курсового проектирования. Нужно обратить внимание на динамические характеристики как манипуляторов, так и механических приводов.

Целесообразно провести анализ современного состояния и тенденций развития робототехники.

Для более полного изучения курса лекционный материал должен подкрепляться демонстрацией наглядных пособий – плакатов и образцов элементов конструкций.

Экзамен проводится в конце 5-го семестра после завершения курса и содержит вопросы по всем разделам.

 

4.2 Методические рекомендации по проведению практических занятий

Практические занятия проводятся после завершения каждой лекционной темы. Цель – привить навыки проведения инженерных расчетов. Основой практических занятий по данному курсу является обучение методике и технике расчетов, необходимых для обеспечения работоспособности деталей и элементов манипуляторов. В 4-м семестре рассматриваются простейшие детали – стержни, валики и предлагаются задачи сопротивления материалов. В 5-м семестре особое внимание следует уделить принципу действия реальных технических устройств роботов, таких как манипуляторы, захватные устройства и механические приводы, рассмотрев их структуру, кинематику и динамику на конкретных примерах.

 

4.3 Самостоятельная работа студентов

Самостоятельная работа студентов состоит в выполнении расчетных заданий: 9 задач по сопротивлению материалов в 4-м семестре [7.1.4], расчетно-графическая работа по деталям машин в 5-м семестре [7.2.4] и выполнении курсовой работы[7.1.5].

К зачету допускаются студенты, имеющие зачтенные лабораторные работы [7.1.7] и выполненные в полном объеме расчетные задания. Вопросы на зачете можно иллюстрировать по лабораторным и расчетным заданиям.

Курсовая работа «Исследование основной схемы манипулятора» [7.1.5] предусматривает анализ технического задания и структуры основной схемы, построение рабочей зоны, определение скоростей и ускорений узловых точек (кинематика), определение реакций в кинематических парах на основании принципа Даламбера, определение мощности приводных устройств, расчеты на прочность и жесткость (точность позиционирования).

Оформление курсовой работы должно соответствовать ЕСКД.

Подготовка к лабораторным работам, зачету, экзамену, проработка лекционного материала также входит в самостоятельную работу.

 

4.4. Список вопросов к зачету по курсу "Детали мехатронных модулей, роботов и их конструирование "

1. Определение внутренних силовых факторов. Метод сечений.
2. Понятие напряжения. Нормальное и касательное напряжения. Одноосное и плоское напряженное состояние.
3. Диаграмма растяжения конструкционной стали. Предельные напряжения.
4. Упругие характеристики материалов (модуль Юнга Е, коэффициент Пуассона , модуль сдвига G).
5. Выбор допускаемых напряжений. Коэффициент запаса прочности.
6. Контактное напряжение. Формула Герца.
7. Расчет на прочность при растяжении - сжатии.
8. Расчет на прочность сварных швов (растяжение – сжатие и срез).
9. Деформация при растяжении-сжатии.
10. Дифференциальная зависимость между интенсивностью распределенной нагрузки q, поперечной силой Q_y и изгибающим моментом М_x.
11. Расчет прямолинейных балок на прочность при изгибе.
12. Расчет на жесткость при изгибе. Дифференциальное уравнение упругой линии.
13. Правило Верещагина при определении прогибов.
14. Предварительный расчет валов из расчета на кручение.
15. Деформация при кручении. Расчет на жесткость валиков.
16. Напряжение при кручении валов.
17. Расчет на прочность заклепочного соединения (срез).
18. Определение размеров коробчатого сечения стержневого механизма (захватного устройства) при расчете на изгиб.
19. Уточненный расчет валов на изгиб с кручением.

20.Расчет на устойчивость.

21. Основные критерии работоспособности деталей мехатронных модулей и роботов.

22. Главные напряжения.

 

Список экзаменационных вопросов

1. Классификация деталей машин.
2. Порядок конструирования мехатронных модулей и роботов.
3. Степень точности изготовления детали.
4. Номинальный и действительный размер детали. Допуск размера.
5. Какие типы посадок существуют в системе отверстия?

6. Обозначения посадок сопряженных деталей на сборочных чертежах.

7. Какими параметрами оценивается степень шероховатости поверхности?

· 8 Конструкционные материалы, используемые в машиностроении.

9 Система маркировки сталей.

10 Основы расчетов на прочность деталей машин.

11. Классификация резьбовых соединений.

12 Расчет резьбового соединения (болтового).

13 Достоинства и недостатки шпоночных соединений.

14 Штифтовые соединения. Виды штифтов. Расчет на прочность.

15 Зубчатая передача. Основные параметры эвольвентного зацепления - передаточное отношение u, модуль зацепления m, число зубьев z..

16 Выбор допускаемых напряжений при расчетах на прочность.

17 Расчет на прочность тихоходных зубчатых передач.

18 Основы расчета зубьев на контактную прочность.

19 Особенности геометрии и расчета косозубой цилиндрической передачи.

20 Геометрия конической зубчатой передачи.

21 Геометрия червячной передачи, Основные параметры червячной передачи с архимедовым червяком.

22 К.п.д. червячной передачи.

23 Планетарные механизмы. Схема и принцип работы.

24 Определение передаточного отношения планетарного механизма (II теорема Виллиса).

25 Условия соосности, сборки и соседства в простейшем планетарном механизме.

26 Принцип работы дифференциального механизма.

27 Определение передаточного отношения в 2-х-волновой передаче.

28 Конструктивные особенности волновых передач.

29 Ременная передача: конструкция, виды ремней.

30 Валы и оси. Конструкция, расчет на прочность.

31 Погрешности соединения валов.

32 Типы компенсирующих муфт.

33 Жесткие муфты.

34 Конструкция подшипников скольжения.

35 Классификация подшипников качения.

36 Достоинства и недостатки подшипников качения.

.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

7.1. Основная литература

1. Иванов М.Н. Детали машин. Учебник для вузов. М.:Высшая школа, 2007г.

2. Подураев Ю.В. Основы мехатроники. М.: Машиностроение,2006г.

3. Лещинский В.П. Конструирование роботов и манипуляторов. Учебное пособие. М.: МИРЭА, 2007г.

4. Бондарь И.Н., Алехин Л.Г. Сопротивление материалов. Контрольные задания и методические указания № 0851. М.:МИРЭА, 2009г.

5. Алехин Л.Г., Бондарь И.Н. Сопротивление материалов. Методические указания и задания по курсовому проектированию № 0501.М.: МИРЭА, 2005.

6. Бондарь И.Н., Алехин Л.Г. Основы конструирования робототехнических и мехатронных систем, а также методические указания по их выполнению. № 1095.М.:МИРЭА, 2011г.

7.Ургапова Г.Б., Себякина А.Н., Ермаков Ю.Н. Прикладная механика, ч.1, сопротивление материалов. Методические указания по выполнению лабораторных работ № 0706. М.:МИРЭА, 2007г.

 

7.2 Дополнительная литература

1. В.И. Феодосьев "Сопротивление материалов". Москва, "Наука", 1979 г.

Д.Н. Решетов "Детали машин". Москва; "Машиностроение", 1989 г..

2. Механика промышленных роботов, том 1 и 2, под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева. Москва, "Высшая школа", 1982г.

3. С.А. Чернавский, Г.А. Снесарев и др. "Проектирование механических передач". Москва: Машиностроение, 1984г.

4. Н.М. Менькова, И.Н. Бондарь. Детали машин. Контрольные задания и методические указания по их выполнению, № 0305. Москва. МИРЭА, 2003 г.

5. Э.В. Виноградов и др., "Прикладная механика", часть III: Учебное пособие. –М.: МГВМИ, 2000г.

 

7.3. Электронные учебники, пособия, задачники и т.д.

1. Д.А.Ковчегин, Е.А. Петракова. Справочные материалы к выполнению курсового проекта по дисциплине "Детали машин".

www.msiu.ru/detalim/SM/SM_index/htm

2. "Сопротивление материалов"

https://soprmat.narod.ru/Uchebniki/Sopromat.zip

3.Каримов И. Сопротивление материалов – электронный учебный курс. https://.sopromat/ru/

4. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. 2008г. www/for-stydents/ru/details/soprotivlenie-materialov-izd.10-e/html.

 

7/4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ ТСО

.1. Электронный опросчик "Экзаменатор".

.2. Демонстрация на лекциях моделей различных механизмов.

.3 Использование чертежей приводов и ЗУ робототехнических систем.

.4 Использование ГОСТов и каталогов.

 

7.5. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА

. Учебная лаборатория:

1 Установка "Консольная балка";

2 Установка "Кручение бруса кольцевого сечения СМ14-М";

3. Установка "Машина разрывная Р-5".

 

Cоставила доцент Бондарь И.Н.