Инженерное дело. Техника

Изложены основы проектирования производственных систем в современном машиностроении, особенности ракетных производственных систем. Приведены исходные данные для проектирования, указана последовательность проектирования производственной системы. Рассмотрены методы расчета элементов основной и вспомогательной производственных систем.

В пособии приведены программы и основные этапы расчета курсового проекта в системе Mathcad по курсам «Основы проектирования машин» и «Теория механизмов и машин» в МГТУ им. Н.Э. Баумана. В комментариях к ним в краткой форме изложены основные положения расчетов динамики машин и проектирования кулачкового механизма. Содержание учебного пособия соответствует курсу лекций, читаемому в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Рассмотрены основы проектирования микрополосковых устройств СВЧ с помощью пакета программ Microwave Office 2009 производства компании Applied Wave Research. На примере балансных смесителей описаны основные операции, которые необходимо выполнить при проектировании электрической принципиальной схемы устройства, создании его топологии, расчете и оптимизации рабочих параметров.

Приведены варианты задания по проектированию синхронного счетчика mod7 с произвольным порядком счета для использования в автомате управления технологическим процессом и пример поэтапного выполнения расчета и последующего моделирования его функционирования в программной среде NI Multisim 10.1. Дана последовательность сборки схем и проведения моделирования в виртуальной лаборатории. Практические занятия выполняются с целью закрепления теоретических знаний и приобретения навыков работы в программной среде моделирования цифровых устройств Multisim 10.1 по дисциплине «Электротехника и электроника».

Обязательным компонентом любого современного мехатронного устройства является микропроцессорная система, реализующая алгоритмы управления программным способом. В пособии изложены этапы и подходы к проектированию алгоритмического и программного обеспечения для микропроцессорных модулей мехатронных систем.

Рассмотрены вопросы, связанные с использованием методов и средств автоматической и автоматизированной настройки систем управления. Изложены вопросы автоматизации настройки ПИД-регуляторов как с методологической зрения, так и с точки зрения их практической реализации. Значительное внимание уделено существующим пакетам прикладных программ, реализующим оптимальную настройку: Concept, Unity Pro, Трейс Моуд и др.

Рассмотрены особенности программируемых логических интегральных схем фирмы Altera, основы языка описания аппаратуры VHDL, использование пакета проектирования Aldec-HDL. Приведены примеры описания цифровых устройств на языке VHDL и их функциональная верификация.

В работе рассмотрены основные этапы проектирования цифрового комбинационного устройства для трех входных переменных, алгоритм работы которого задан таблицей истинности в соответствии с технологическим процессом. Проектирование проводится с помощью логического преобразователя программой среды Multisim 10.1, который сразу по таблице истинности выдает модель требуемого устройства в разных базисах. Приведены описание интерфейса, технологии сборки схем цифровых устройств, устройств визуализации и инструментарии данной среды. На полученных моделях студенты проверяют работу данного устройства в программной среде моделирования цифровых устройств Multisim 10.1, которая установлена на персональных компьютерах в компьютерном классе кафедры ФН-7. Такое моделирование позволяет студентам наглядно проверить правильность проведенных расчетов и получить навыки работы с данной программой.

Изложены принципы построения млогабаритных лазерных изображающих систем, приведены методика расчета передающего канала на основе матричного полупроводникового источника излучения и оптического интегратора, методика светоэнергетического расчета системы, предназначенной для дистанционного обнаружения световозвращателей.

Рассмотрены вопросы проектирования прецизионных систем наведения радиотехнических и оптических комплексов на основе двухканальных систем в режимах автосопровождения. Приведены основные варианты функционального и структурного построения двухканальных систем, представлены уравнения динамики двухканальных систем с разделенной нагрузкой с учетом всех основных помех и возмущений, изложена методика синтеза высокоточных систем с компенсирующими связями между каналами.

Приведены варианты домашних заданий по проектированию комбинационного и последовательностного устройств цифровой техники на интегральных схемах малой и средней степени интеграции, а также по проектированию микропроцессорной системы, отвечающей функциональным потребностям автоматов управления процессами. Представлены правила проектирования, необходимые справочные материалы и примеры выполнения заданий.

Изложены материалы, в которых отражен практический опыт промышленности в области проектирования электрогидравлических усилителей мощности, составляющих основу электрогидравлических следящих приводов. Рассмотрены двухкаскадные усилители с соплом-заслонкой и струйной трубкой в предварительном каскаде, цилиндрическим золотниковым распределителем в выходном каскаде, механической и электрической обратной связью по положению золотника. Представлены математические модели, изложена методика проектных расчетов параметров и характеристик, рассмотрены вопросы выбора конструкционных материалов и обоснования конструкции усилителей.

Рассмотрены физические принципы работы полупроводниковых структур, а также конструктивные особенности, основные технические параметры и характеристики диодов, биполярных и полевых транзисторов и схем их включения.

Изложены основы теории трехстепенных гирокомпасов, описаны принципы действия, конструкция и алгоритмы работы полуавтоматического трехстепенного гирокомпаса 1Г25-1.

Рассмотрены принципы работы и устройство приемников и аккумуляторов теплового излучения Солнца различного назначения, а также методы их расчета. Для студентов старших курсов.

Рассмотрены вопросы тепловых испытаний стержневых космических конструкций. Дано теоретическое обоснование условий испытаний. Для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки специалистов «Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ракетно-космических комплексов» и направлениям подготовки магистров «Материаловедение и технология материалов», «Ракетные комплексы и космонавтика».

Представлены общие сведения о данных дистанционного зондирования Земли, типах применяемых для этой цели космических аппаратов и порядке осуществления приема данных наземной станцией с последующей обработкой специальными программными средствами. Приведены примеры использования полученной информации для проводимых исследований различной тематической направленности.

Изложены общие вопросы проектирования орбитальных станций (ОС), критерии рационального выбора их характеристик. Сформулированы основные требования, определяющие технический облик ОС; характеристики целевого оборудования, условия эксплуатации, схема полета, транспортно-техническое обеспечение и функционирование экипажа. Учебное пособие включает в себя три части. В первой части рассмотрены общие вопросы проектирования ОС. Во второй части пособия подробно освещены бортовые системы ОC. Третья часть пособия посвящена проектированию модулей ОС.

На примере проектирования шарикового замка, применяемого в системах разделения конструкций космических аппаратов, рассмотрены приемы построения электронных геометрических моделей и электронных расчетных схем для инженерного анализа элементов конструкций аэрокосмических систем. Приведены указания для самостоятельной работы студентов в пакетах SoildWorks, SolidWorks Motion и SolidWorks Simulation.

В пособии приведены материалы, касающиеся вопросов проектирования лафетов артиллерийских орудий. Рассмотрены особенности функционирования противооткатных устройств при откате и накате на всех периодах выстрела, приведены основы гидродинамической теории и построенные на ее базе методы расчета и проектирования гидравлических тормозов откатных частей и накатников.

В пособии рассмотрено последовательное решение задачи баллистического проектирования космического летательного аппарата (КЛА). В результате решения этой задачи определяют систему координат, в которой описывается движение КЛА, рассчитывают импульсы, необходимые для осуществления маневров КЛА. На основании этого осуществляется проектирование исполнительных органов систем управления движением КЛА, в том числе жидкостных ракетных двигателей малой тяги.

Рассмотрены вопросы расчета собственных колебаний конструкции космического летательного аппарата с применением метода синтеза форм колебаний в виде метода жестких границ по Крейгу — Бэмптону.

В пособии приведены материалы, касающиеся основных вопросов проектирования лафетов артиллерийских орудий: действия выстрела на ствол и лафет орудия, расчета силы отдачи пороховых газов, определения характеристик устойчивости и неподвижности орудия при выстреле, выбора законов сопротивления и решения задач отката и наката.

Рассмотрены методики организации и собственно курсового проектирования: порядок выполнения проекта, методики расчетов расходов компонентов топлива для камеры с внутренним охлаждением, термодинамического расчета восстановительных и окислительных двухзонных газогенераторов; даны рекомендации по профилированию контура сопла по линии тока и выбору методик расчета смесительной головки и охлаждения камеры жидкостного ракетного двигателя. Приведены состав и структура курсового проекта с примерами оглавления пояснительной записки и компоновки графической части.

Представлены общие правила выполнения чертежей, изложенные в стандартах Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) третьей группы. На примерах изображения несложных геометрических тел показано использование метода проекций и правил стандартов ЕСКД для построения различных изображений – видов, разрезов, сечений.

Рассмотрены функциональные свойства смазочно-охлаждающих технологических средств, применяемых в металлообработке. Пособие базируется на курсе лекций, читаемых автором в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Первая часть посвящена функциональным действиям (смазочному, охлаждающему, моющему, защитному и режущему) смазочно-охлаждающих технологических средств, используемых при резании металлов. Рассмотрены механизмы действия, основные закономерности физико-химических процессов, протекающих в зоне резания. Показаны пути управления функциональными действиями, обеспечивающие эффективность применения.

Рассмотрены физическая модель, математическая постановка, алгоритм и экспериментально-теоретические инженерные методики решения на персональном компьютере задачи проникания недеформируемых тел в грунты и горные породы и задачи проникания деформируемых срабатывающихся ударников в металлические преграды.

В методических указаниях приведена программа производственного обучения студентов двух специальностей кафедры МТ-3, необходимая для формирования квалифицированных инженерных кадров.

Рассмотрены современные концепции ведения военных действий, такие как «Воздушно-наземная операция», «Сетецентрическая война», «Армия нового типа», и военно-технические средства их реализации. Основное внимание уделено создаваемой в рамках концепции «Армия нового типа» программе «Боевая система будущего». На протяжении последних 10 лет эта программа являлась самой крупной, самой сложной и дорогостоящей новой программой развития американской армии. «Боевая система будущего» предусматривает разработку системы вооружения, в которой каждому образцу отводятся определенные роль и место, т.е. создаются не отдельные виды вооружения, а взаимосвязанная система, объединенная единым информационным пространством. Из компонентов программы «Боевая система будущего» наиболее подробно рассмотрена тактическая ракетная установка NLOS LS. Изложенный зарубежный опыт, отображенный в новых концепциях и в создаваемых перспективных системах вооружения, необходимо учитывать будущим инженерам при разработке отечественных образцов военной техники или средств противодействия создаваемому за рубежом оружию.

Приведены теоретические сведения, расчетные формулы, методики расчета фрикционных муфт и цилиндров гидравлических прессов, а также начальные сведения о программном комплексе Ansys ED9.0 в объеме, достаточном для выполнения заданий без привлечения других источников. Даны условия по вариантам заданий.

Рассмотрено аналитическое решение задач оптимального проектирования элементов несущих конструкций в виде сжатых стержней.

Рассмотрены принцип модульного построения пневматических систем автоматического управления (САУ), структура тактовых цепей, способы их построения и принцип действия, а также различные типы модулей, составляющих тактовые цепи, их техническая реализация и функциональные возможности. Приведен пример разработки принципиальной пневматической схемы управления технологическим процессом, заданным в формализованном виде - в виде циклограммы.

Представлены математические модели, отражающие физические процессы в электрогидравлических следящих приводах дроссельного регулирования. Изложен алгоритм синтеза конструктивных параметров цилиндрических золотниковых распределителей, составляющих основу приводов. Приведена методика расчетной оценки статических характеристик распределителей, электрогидравлических агрегатов приводов, даны рекомендации по проектированию распределителей.

Изложены краткие сведения о планетарно-цевочных передачах. Рассмотрены геометрические параметры цевочного зацепления, кинематика и конструкции планетарно-цевочных редукторов. Приведены геометрические и силовые расчеты основных элементов передач, а также пример проектировочного расчета планетарно-цевочного редуктора.

В учебном пособии рассмотрены современные методы прогнозирования динамической нагруженности трансмиссий транспортных машин при переходных процессах и установившихся режимах управляемого движения с учетом взаимодействия машины с внешней средой и динамических свойств системы «двигатель — трансмиссия — корпус».

Методические указания содержат описание порядка проведения и методики обработки результатов лабораторной работы по измерениям показателей масс, поперечной устойчивости и координат центра масс автомобилей (колесных машин). Приведена методика оценки погрешности результатов в зависимости от количества опытов. Числовой пример результатов обработки взвешивания автомобиля служит методической основой для выполнения домашнего задания.

Представлены методические рекомендации к проведению семинарских занятий по дисциплине «Технология конструкционных материалов», составленные по утвержденной программе и соответствующие содержанию семинаров, которые проводятся в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Рассмотрены конструкции подшипниковых опор прокатных валков с подшипниками скольжения открытого типа, подшипниками жидкостного трения и подшипниками качения различного типа, а также конструкции подушек для указанных типов подшипников в сочетании с устройством для самоустановки валков и фиксации подушек в осевом направлении. Дан анализ работоспособности подшипниковых опор рабочих валков клетей-кварто и изложены способы повышения их работоспособности.

Даны рекомендации по выбору матричных методов расчета частот и форм свободных колебаний консервативных и неконсервативных динамических моделей силовых передач колесных машин с конечным числом степеней свободы в зависимости от типа матриц и их размерности, объема решаемой задачи (расчета всех или части частот и, возможно, форм свободных колебаний) и т. д. Показано, что решение задачи нахождения частот и форм свободных колебаний математически эквивалентно решению задачи на собственные значения. Рассмотрены особенности расчета собственных значений и собственных векторов. Приведены сведения о программных средствах для решения спектральных задач. Включены примеры расчета частот и форм свободных колебаний динамических систем в среде MathCAD.

Пособие посвящено вопросам теории и математическому описанию газовых двигателей автоматического оружия. Описаны методы расчетов при проектировании, логика проектирования. Приведены примеры расчетов и конструктивного оформления.

Приведены сведения о построении элементарных твердотельных объемных форм, из которых комбинируются сложные твердотельные объекты; рассмотрена последовательность создания и редактирования сложного твердотельного трехмерного объекта.

В практикуме приведены методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплинам: «Безопасность жизнедеятельности», «Промышленная безопасность», «Производственная санитария и гигиена труда», «Безопасность труда на производстве» и др.). Практикум написан профессорско-преподавательским составом кафедры «Транспортные средства и техносферная безопасность» ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет».

В электронном учебно-методическом пособии по выполнению курсового проекта приведены цель курсового проектирования и порядок его выполнения, требования к пояснительной записке и графической части, подробно изложена методика выполнения курсового проекта. Предназначено для студентов, обучающихся очно и заочно по направлению подготовки бакалавров 150700.62 "Машиностроение", профиль "Оборудование и технология сварочного производства", а также студентов, обучающихся по направлению подготовки 150100.68 "Материаловедение и технологии новых материалов" по магистерской программе "Сварка и пайка новых металлических и неметаллических неорганических материалов".

В пособии изложены общие принципы и теоретические основы проектирования режущего инструмента, предназначенного для изготовления поверхностей сложной формы: зубчатых колес, деталей шлицевых соединений и др. Рассмотрены вопросы назначения целесообразных углов режущих лезвий, оптимизации геометрических и точностных параметров сложнопрофильных инструментов. Даны подробные алгоритмы проектирования ряда инструментов и примеры их реализации. Может использоваться при написании магистерских диссертаций по направлению подготовки 151900 "Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств", по образовательным программам "Технология автоматизированного машиностроения", "Автоматизированные станочные системы и мехатронные технологии", а также инженерами машиностроительных производств.

Приведена методика автоматизированного проектирования технологических процессов деталей крупной и средней листовой штамповки с помощью мастер-процесса Die Engineering системы автоматизированного проектирования Siemens NX. Предназначено для студентов направления подготовки бакалавров 150700.62 "Машиностроение" профиля "Машины и технологии обработки металлов давлением" и магистров по программе "САПР в машиностроении", а также направления подготовки 150200 "Машиностроительные технологии и оборудование" специальности 150201.65 "Машины и технология обработки металлов давлением" очной и заочной форм обучения.

Электронное учебное пособие содержит теоретические материалы, позволяющие студентам закрепить полученные на лекционных занятиях знания по вопросам прочности и надежности паяных соединений. Описаны закономерности изменения физико-химических свойств материалов паяных соединений в зависимости от условий и режимов нагружения. Показано влияние конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов на долговечность и надежность соединений и узлов. Приведены примеры учета влияния на надежность паяных соединений температурных факторов, механических нагрузок и эксплуатационных повреждений. Представлены результаты ряда экспериментальных исследований прочности паяных соединений при различных видах нагружения. Предназначено для студентов направления 15.04.01 "Машиностроение", магистерская программа "Технология и оборудование для пайки". Может быть полезно студентам и специалистам, изучающим вопросы пайки, прочности и надежности.

В пособии изложены основные вопросы проектирования электроприводов постоянного и переменного тока с параметрическим регулированием скорости; рассмотрены принципы построения механической и электрической частей силового канала электропривода. Представлены теоретические основы и методика предварительного выбора мощности, расчета механических и электромеханических характеристик двигателей постоянного и переменного тока в режимах пуска, торможения, реверса и параметрического регулирования скорости электроприводов исполнительных механизмов. Рассмотрены вопросы построения переходных процессов электроприводов, способы конструирования электрических принципиальных схем электропривода с параметрическим управлением скоростью и правила их выполнения. Даны сведения об энергетических показателях электропривода и приведены примеры расчетов электропривода.

Монография посвящена анализу современного состояния специфических контрольно-измерительных приборов, главным элементом которых является акустический волновод. Рассмотрены вопросы теоретического и экспериментального исследования характеристик акустических волноводов методами, основанными на разложении по нормальным волнам, и методом, основанным на законах геометрической акустики.

В пособии изложены теоретические положения преобразования измерительных сигналов, которые являются основой для построения любых средств измерения с применением как традиционных, так и современных информационных технологий. Представлены модели сигналов, различные преобразования сигналов, теория модуляции сигналов, дискретизация, кодирование и восстановление сигналов, масштабно-временное преобразование сигналов.

В пособии изложены общие сведения о композитах, принципы создания полимерных композиционных материалов. Приводятся основные технологические методы получения композиционных материалов и методы формования изделий на их основе. Содержатся данные об особенностях структуры и свойствах основных видов полимерных композитов: дисперсно- и газонаполненных, армированных волокнами, смесях полимеров, пластифицированных пластмасс.