Тема 1-13. Повышение эффективности и функциональности машин на основе разработки новых методов проектирования, моделирования и анализа

В отчете 261 страниц, 117 рисунков, 10 таблиц. РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС, ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, ФИНИШНАЯ ОБРАБОТКА ЛОПАТОК ГТД, МИКРОПОЗИЦИОНИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА, УПРУГИЕ ШАРНИРЫ, СУБМИКРОННОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ, ПНЕВМОДВИГАТЕЛЬ, ПАРО-ЖИДКОСТНОЕ РАБОЧЕЕ ТЕЛО, ОСОБЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВИБРОУДАРНАЯ СИСТЕМА, МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ, ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАНС, ЦЕНТРАЛЬНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ, ТОЧКИ ЛИБРАЦИИ, ОРБИТАЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ Раздел 1. Объектом исследования является разработка перспективного способа изготовления лопаток для газотурбинных двигателей (ГТД). При изготовлении заготовок, используя 3D-печать, точность заготовок ограничена толщиной слоя, наносимого в процессе формообразования методом лазерной наплавки и спекания [1]. При использовании связующего полимера необходимо последующее спекание, при котором происходит существенная усадка, которая также препятствует достижению требуемой размерной точности. Поэтому необходима финишная механическая размерная обработка с применением робототехнических комплексов (РТК) или станков со встроенной измерительной системой. Раздел 2. Разработан метод и устройство микропозиционирования объектов с высокой точностью, выполненное с применением упругих шарниров. Получены теоретические и экспериментальные данные, позволяющие исследовать динамические свойства микропозиционирующего устройства. Представлен кинематический анализ микропозиционирующего устройства. Решена прямая задача о положениях на основе линеаризованного подхода, выполнено численное моделирование механизма, проведены экспериментальные исследования движения и поворота выходного звена механизма. Полученные результаты могут в дальнейшем лечь в основу методики проектирования класса устройств, осуществляющих микропозиционирование объектов в субмикронном диапазоне. Раздел 3. Проведены исследования пневматического привода с паро–жидкостным рабочим телом. Представлено математическое моделирование одностороннего сильфонного привода с рабочим телом n-бутан, с использованием уравнения состояния реального газа (уравнение Редлиха-Квонга) и соотношений Ли-Кеслера для определения давления насыщенной газовой фазы. Проведен кинематический анализ механизма параллельной структуры, который включает в себя шарнирные параллелограммы. Наличие большой рабочей зоны позволяет рекомендовать данный механизм для использования в различных отраслях робототехники, медицине, тренажёрах и др. Раздел 4. Предсталены иследования возможности возбуждения виброударного режима в стержневых системах в режиме жесткопластического деформирования материала. Разработаны методика аппроксимации и алгоритм вычисления и регуляризации множества решений в многопараметрических инженерных задачах оптимизации. Получены параметры силового взаимодействия в режиме жесткопластического деформирования: скорости подачи, амплитуды колебаний. Исследованы резонансные свойства системы в целом: возбудитель колебаний + инструмент + объект обработки. Эти характеристики необходимы для определения воздействия объекта на ультразвуковую технологическую установку. Приведено обоснование наличия первого параметрического резонанса в динамической системе ЦНС человека, объясняющее патологический тремор при паркинсонизме. Раздел 5. Проведен строгий нелинейный анализ устойчивости данных центральных конфигураций по Ляпунову с выполнением численного анализа коэффициентов нормализованного гамильтониана уравнений возмущенного движения и получены строгие выводы об устойчивости. Установлено, что результаты аналитического и численного исследования устойчивости хорошо согласуются. Представлены исследования орбитальной устойчивости периодических движений тел малой массы, рождающихся из устойчивого положения относительного равновесия. Выполнено аналитическое исследование их орбитальной устойчивости в линейном приближении и построены явные асимптотические выражения для границ области параметрического резонанса. Результаты аналитического исследования хорошо согласуются с результатами численного исследования, проведённого ранее.