Государственный экзамен по специальности 220401.65 – Мехатроника

Экзаменационный билет № 16

1 Особенности конструирования подшипниковых узлов.

2 Преобразователи движения в мехатронных модулях. Классификация.

3 Мехатронные системы подводных аппаратов.

4 Медицинские мехатронные системы.

5 Способы компенсации, учет погрешности, оценка случайных погрешностей, законы распределения.

6 Генераторные измерительные схемы.

7 Критерий устойчивости Михайлова.

8 Перечислить команды логических операций.

9 Структуры и методы адаптивного управления движением механических систем. Адаптация к внешним силовым воздействиям и изменению параметров объекта управления.

Зав. кафедрой теоретической механики и мехатроники С.Ф. Яцун

1.

Работоспособность подшипников качения зависит не только от правиль­ного их подбора, но и от рациональности конструкции подшипникового узла.

Выбор типа подшипника. Выбор подшипника зависит от направле­ния и величины действующих на него сил, частоты вращения, режима работы, необходимого ресурса, допустимых размеров, стоимости и осо­бенностей монтажа. При выборе типа подшипников вначале рассмат­ривают возможность применения шариковых радиальных однорядных подшипников, как наиболее дешевых и простых в эксплуатации. Выбор других типов подшипников должен быть обоснован (самоустанавливаемость, условия монтажа, требование жесткости).

Если нет особых требований к частоте и точности вращения, при­меняют подшипники класса точности 0.

Шариковые подшипники обеспечивают большую точность враще­ния, менее требовательны к смазыванию, но имеют меньшую грузо­подъемность и жесткость, чем роликовые.

Для малых нагрузок и больших частот вращения принимают шари­ковые радиальные однорядные подшипники легких размерных серий. Подшипники более тяжелых серий обладают большей грузоподъемно­стью, но допускаемая частота вращения их меньше. При одновремен­ном действии больших радиальной и осевой сил выясняют, достаточ­но ли одного подшипника в опоре или необходимо, чтобы каждая из нагрузок воспринималась отдельным подшипником.

2.

Передача движения от исполнительного электродвигателя к выходному звену мехатронного модуля может быть обеспечена с помощью различных преобразователей движения (передач), структура и конструктивные особенности которых зависят от типа двигателя, вида перемещения рабочего органа и способа их расположения. Преобразователи движения оказывают существенное влияние на качество работы мехатронного модуля в целом.

При проектировании мехатронных модулей тип преобразователя движения выбирают исходя из сложности его конструкции, к.п.д., люфта в передаче, габаритных размеров, массы, свойств самоторможения, жесткости, удобства компоновки, технологичности, стоимости и др.

Преобразователи движения предназначены для преобразования одного вида движения в другое, согласования скоростей и вращающих моментов двигателя и рабочего органа. Для преобразования движения используют зубчатые, червячные, цепные, ременные и фрикционные передачи, а также передачи винт-гайка. В связи с тем, что угловая скорость вращения электродвигателей, как правило, на много выше скоростей рабочих органов мехатронных модулей, то в преобразователях движения применяются понижающие передачи.

Наиболее распространенными преобразователями движения являются зубчатые передачи – механизмы, передающие или преобразующие движение с помощью зацепления с изменением угловых скоростей и моментов. Такие передачи применяют для преобразования вращательного движения между валами с параллельными, пересекающимися осями, а также для преобразования вращательного движения в поступательное, и наоборот.

Основные виды зубчатых передач:

а – цилиндрическая с прямыми зубьями; б – цилиндрическая с косыми зубьями; в – цилиндрическая с шевронными зубьями; г – цилиндрическая внутреннего зацепления с прямыми зубьями; д - реечная передача; е – коническая с прямыми зубьями; ж – коническая с тангенциальными зубьями; з – коническая с круговыми зубьями.

Червячная передача – это механизм для передачи вращения между перекрещивающимися (как правило, взаимно перпендикулярными) валами. При вращении червяка 1 (рис. 3.7) его витки плавно входят в зацепление с зубьями колеса 2 и приводят последнее во вращение.

Ведущее звено червячной передачи – червяк, а ведомое – червячное колесо. Отличительной особенностью червячной передачи является наличие эффекта самостопорения, т.е. невозможности обратной передачи мощности от колеса к червяку.

Передачи с гибкой связью предназначены для передачи вращательного движения и преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот. К передачам с гибкой связью относят ременную, цепную и тросовую.

Ременные передачи. Механизм для передачи вращения при помощи гибкого элемента (ремня) за счёт сил трения (для зубчатых ремней – сил зацепления) называется ременной передачей. Ременная передача (см. рис. 3.8) состоит из ведущего 1 и ведомого 2 шкивов и надетого на них ремня 3. В состав механизма могут также входить натяжное устройство 4 и ограждение (на рис. 3.8 не показано).

Цепная передача (рис. 3.9) – это механизм для передачи вращения между параллельными валами при помощи жестко закрепленных на валах зубчатых колес-звездочек, через которые перекинута замкнутая приводная цепь.