Основы проектирования деталей мехатронных модулей и роботов

Классификация механизмов, узлов и деталей. Состав мехатронного модуля движения. Механизмы мехатронных модулей и роботов.

Основы проектирования механизмов, стадии разработки. Конструирование и проектирование. Последовательность процесса проектирования. Разработка технических требований. Предварительное конструирование основных частей. Разработка вариантов эскизной компоновки. Чертежи компоновки. Типы и стадии разработки конструкторской документации.

 Требования к деталям. Надежность и долговечность машин и их деталей. Основные понятия и определения. Виды отказов. Основные принципы выбора материала для детали. Технологические требования, предъявляемые к конструкции детали. Стандартизация деталей машин.

Критерии работоспособности, влияющие на них факторы. Прочность, жесткость, износостойкость, виброустойчивость, теплостойкость. Основы расчётов по этим критериям. Запас прочности и допускаемые напряжения, общие основания их выбора при постоянных и переменных нагрузках.

Преобразователи движения

Состав мехатронного модуля движения. Классификация преобразователей движения. Кинематические и энергетические соотношения преобразователей движения.

Основные понятия о зубчатых передачах и основные определения. Области применения. Классификация зубчатых передач. Цевочная передача. Контактные напряжения и контактная прочность. Материалы, термическая, химико-термическая обработки и другие виды упрочнений. Причины и виды выхода из строя зубчатых передач, критерии их работоспособности.

Цилиндрическая зубчатая передача с прямыми и косыми зубьями. Силы в зацеплениях. Распределение нагрузки в зубчатых зацеплениях. Концентрация нагрузки. Динамическая составляющая нагрузки. Учет переменности режима работы и срока службы. Расчетная нагрузка. Расчет на контактную прочность активных поверхностей зубьев цилиндрических передач. Расчет зубьев цилиндрических передач на прочность при изгибе.

Коническая зубчатая передача. Передачи с прямолинейными и круговыми зубьями. Основные сведения из геометрии конических зацеплений. Особенности расчета на прочность.

Реечная передача. Материалы передачи. Кинематический расчет передачи. Допускаемые контактные и изгибные напряжения. Геометрический расчет реечной передачи. Проверочный расчет зубьев шестерни на выносливость по контактным напряжениям. Проверочный расчет зубьев шестерни и рейки при перегрузке.

Планетарная передача. Принцип работы планетарных передач. Многоступенчатые планетарные механизмы. Определение КПД, вращающих моментов, частот вращения звеньев, сил в зацеплениях зубчатых колес. Выбор числа зубьев.  Геометрический расчет планетарных передач. Проверочные расчеты зубчатых колес на выносливость и при перегрузках.

Волновая зубчатая передача. Передаточное отношение. Материалы, допускаемые напряжения смятия. Расчет геометрических параметров. Генераторы волн. Дисковый генератор волн. Выбор подшипников генераторов волн. КПД, смазка и тепловой расчет.

Червячная передача. Основные понятия и определения. Классификация червячных передач. Геометрические параметры передач. Кинематика и КПД передач. Расчеты зубьев на контактную прочность и изгиб. Расчет червяка на прочность и жесткость. Расчет на сопротивление изнашиванию и заедание зубьев передач. Материалы и допускаемые напряжения деталей передачи.

Передача винт-гайка. Передача винт-гайка качения. Материалы винтовых передач. Кинематический расчет передачи. Геометрический расчет передачи. Силовые соотношения в винтовой паре. Проверочный расчет передачи по контактным напряжениям. Регулировка передачи. Передача винт-гайка скольжения. Материалы винта и гайки. Кинематический и силовой расчеты передачи. Проектный расчет винта. Проверочные расчеты винта на прочность, устойчивость и критическую частоту вращения. Расчет геометрических параметров гайки.

Передачи с гибкой связью. Тросовая передача. Ременные передачи. Основные характеристики. Разновидности ременных передач. Основные типы и материалы ремней. Упругое скольжение и кинематика передачи. Силы и напряжения в ремне, быстроходность передачи. Тяговая способность и КПД передачи. Критерии работоспособности передач. Зубчато-ременные передачи. Области применения. Материалы и конструкция зубчатых ремней и шкивов. Определение параметров. Расчет. Передачи цепные. Критерии работоспособности цепных передач и исходные положения для расчета. Натяжение ветвей. Несущая способность и подбор цепей. Учет частоты вращения, передаточного числа, длины цепи и других факторов. Переменность передаточного отношения. Динамические нагрузки. Коэффициент полезного действия. Нагрузка на валы.