Teoria maszyn i podstawy automatyki

Opis

Przedstawiony zakres tematyki przedmiotu wynikający z programów kierunków studiów i wymaganych efektów kształcenia ma na celu przekazanie studentom teoretycznej wiedzy oraz nabycia kompetencji i umiejętności potrzebnych do realizowania projektów technicznych rozwiązań konstrukcyjnych mechanizmów i urządzeń stosowanych w budowie pojazdów i maszyn roboczych, przy zastosowaniu układów automatycznego sterowania w ich budowie, z zastosowaniem nowoczesnych narzędzi wspomagania komputerowego.
W rozdziale 1 skryptu dokonano wprowadzenia do przedmiotu „Teoria mechanizmów i maszyn”. W rozdziale 2 omówiono strukturę mechanizmów i maszyn, w tym klasyfikację par kinematycznych, oraz klasyfikację strukturalną i funkcjonalną mechanizmów. Rozdział 3 zawiera opis metod wykreślnych i analitycznych kinematyki mechanizmów, w tym mechanizmu korbowowodzikowego czworoboku przegubowego i mechanizmu jarzmowego, oraz przykładowe zadania. W rozdziale 4 omówiono metody analizy kinematycznej mechanizmów krzywkowych, syntezę mechanizmu krzywkowego metodą analityczną oraz przykładowe zadania. W rozdziale 5 opisano dynamikę mechanizmów i maszyn, a w tym siły bezwładności, wyznaczanie reakcji w parach kinematycznych mechanizmów, ruch maszyny pod działaniem sił, nierównomierność biegu maszyny, wyznaczanie momentu bezwładności koła zamachowego, oraz przykładowe zadania. W rozdziale 6 omówiono podstawowe pojęcia automatyki. Opis charakterystyk elementów i układów automatyki zawiera rozdział 7. W rozdziale 8 omówiono właściwości statyczne i dynamiczne podstawowych elementów liniowych z przykładami. Rozdział 9 zawiera opis budowy i przekształcania schematów blokowych. W rozdziale 10 omówiono rodzaje i właściwości regulatorów. W rozdziale 11 przedstawiono kryteria oceny układów automatyki, a w tym kryteria stabilności, korekcję układów, kryteria oceny układów w stanach ustalonych oraz kryteria oceny stanów dynamicznych układów automatyki.

Spis treści

Przedmowa / 9

1. Wprowadzenie / 11

2. Struktura mechanizmów i maszyn / 13
2.1. Klasyfikacja par kinematycznych / 14
2.2. Łańcuchy kinematyczne / 17
2.3. Wzory strukturalne / 19
2.4. Więzy bierne / 20
2.5. Zbędne stopnie swobody / 22
2.6. Mechanizmy postępowe / 23
2.7. Klasyfikacja strukturalna mechanizmów płaskich / 24
2.8. Czworobok przegubowy i jego przekształcenia / 26
2.9. Klasyfikacja funkcjonalna mechanizmów / 30

3. Kinematyka mechanizmów i maszyn / 31
3.1. Metody wykreślne kinematyki / 31
3.1.1. Wyznaczanie toru punktu / 31
3.1.2. Wyznaczanie prędkości / 32
3.1.3. Wyznaczanie przyspieszeń / 34
3.2. Metody analityczne wyznaczania prędkości i przyspieszeń / 41
3.2.1. Wyznaczanie położeń prędkości i przyspieszeń czworoboku przegubowego / 42
3.2.2. Wyznaczanie położeń prędkości i przyspieszeń mechanizmu korbowo-wodzikowego / 47
3.2.3. Wyznaczanie położeń prędkości i przyspieszeń mechanizmu jarzmowego / 49
3.3. Przykłady zadań z kinematyki mechanizmów dźwigniowych / 52

4. Mechanizmy krzywkowe / 101
4.1. Analiza kinematyczna mechanizmów krzywkowych / 102
4.1.1. Metoda zastępowania pary IV klasy parami V klasy / 102
4.1.2. Metoda analityczna wyznaczania położenia prędkości i przyspieszenia popychacza ostrzowego współpracującego z krzywką kołową mimośrodową / 106
4.1.3. Metoda analityczna wyznaczania położenia prędkości i przyspieszenia popychacza talerzykowego współpracującego z krzywką kołową mimośrodową / 109
4.2. Synteza mechanizmów krzywkowych – metoda analityczna / 111
4.3. Przykłady zadań z kinematyki mechanizmów krzywkowych / 114

5. Dynamika mechanizmów i maszyn / 180
5.1. Kinetostatyka mechanizmów płaskich / 181
5.1.1. Siły bezwładności / 181
5.1.2. Metoda mas zastępczych / 182
5.1.3. Warunki statycznej wyznaczalności płaskiego łańcucha kinematycznego. 185
5.1.4. Wyznaczanie reakcji w mechanizmach bez uwzględnienia sił tarcia / 186
5.2. Ruch maszyny pod działaniem sił / 194
5.2.1. Redukcja mas i momentów bezwładności / 195
5.2.2. Redukcja sił i momentów sił / 196
5.2.3. Równania ruchu maszyny / 198
5.2.4. Nierównomierność biegu maszyny w ruchu ustalonym / 201
5.3. Przykłady zadań z dynamiki mechanizmów i maszyn / 204

6. Podstawowe pojęcia automatyki / 218
6.1. Wprowadzenie / 218
6.2. Układy automatyki / 220
6.3. Klasyfikacja układów automatyki / 223
6.4. Właściwości układów liniowych / 224
6.5. Linearyzacja funkcji / 225
6.6. Zasady rachunku operatorowego / 227
6.7. Transmitancja operatorowa / 230
6.8. Rodzaje wymuszeń / 231
6.9. Wyznaczanie przebiegów przejściowych z transmitancji operatorowej / 233

7. Charakterystyki elementów i układów automatyki / 235
7.1. Charakterystyka czasowa / 235
7.2. Charakterystyka częstotliwościowa / 239
7.3. Charakterystyki logarytmiczne / 244

8. Właściwości statyczne i dynamiczne elementów liniowych / 246
8.1. Elementy bezinercyjne (proporcjonalne) / 247
8.2. Elementy inercyjne pierwszego rzędu / 253
8.3. Elementy całkujące / 261
8.4. Elementy różniczkujące / 268
8.4.1. Idealny element różniczkujący / 268
8.4.2. Rzeczywisty element różniczkujący / 273
8.5. Elementy oscylacyjne / 281
8.6. Elementy opóźniające / 289
8.7. Rodzaje obiektów i ich charakterystyki / 293
8.8. Doświadczalne wyznaczanie charakterystyk obiektów regulacji / 296
8.8.1. Wyznaczanie charakterystyk skokowych / 296
8.8.2. Wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych / 297

9. Budowa i przekształcanie schematów blokowych / 299
9.1. Węzły informacyjne i sumacyjne / 299
9.2. Przekształcanie schematów blokowych / 302

10. Regulatory / 315
10.1. Działanie regulatora w układzie regulacji / 316
10.2. Klasyfikacja regulatorów / 317
10.3. Rodzaje regulatorów / 318
10.3.1. Regulatory proporcjonalne, regulatory P / 318
10.3.2. Regulatory całkujące, regulatory I / 320
10.3.3. Regulatory proporcjonalno-całkujące, regulatory PI / 324
10.3.4. Regulatory proporcjonalno-różniczkujące, regulatory PD / 327
10.3.5. Regulatory proporcjonalno-całkująco-różniczkujące, regulatory PID / 332
10.4. Układ regulator wzmacniacz / 336
10.5. Nastawianie regulatorów / 337

11. Kryteria oceny układów automatyki / 339
11.1. Ogólny warunek stabilności układów liniowych / 339
11.2. Kryterium stabilności Hurwitz’a / 342
11.3. Kryterium stabilności Nyquista / 344
11.4. Zapas modułu i zapas fazy układu zamkniętego / 356
11.5. Wpływ wzmocnienia i opóźnień na stabilność układu zamkniętego / 359
11.6. Korekcja układów / 360
11.6.1. Korekcja układów przez przyspieszenie fazy / 360
11.6.2. Korekcja układów przez całkowanie / 361
11.7. Kryteria oceny układów w stanach ustalonych / 363
11.8. Kryteria oceny stanów dynamicznych / 364
11.8.1. Wskaźniki dotyczące cech odpowiedzi skokowej / 364
11.8.2. Wskaźniki dotyczące przebiegu charakterystyk częstościowych / 366

Bibliografia / 371

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie