Раздел 3. Содержание дисциплины

3.1. Распределение фонда времени по темам и видам занятий

№ п/п	Наименование разделов по темам	Очное отделение					Заочное отделение
		Аудиторные занятия			Самост. работа	Всего	Аудиторные занятия			Самост. работа	Всего
		Лекции	Практические	Лабораторные			Лекции	Практические	Лабораторные
		5 семестр					5 семестр
1	Системы сервиса и их характеристика	4	1	-	10	15	1	-	-	20	21
2	Надежность функционирования систем сервиса	8	1	-	16	25	1	1	-	24	26
3	Основы функционирования машин, приборов, аппаратов, устройств и их элементов, используемых в системах сервиса	16	4	-	32	52	2	1	-	46	49
4	Основы функционирования преобразовательной и аналоговой электронной техники, импульсных электронных устройств, цифровой электроники, микросхем и интегральных схем, электрических машин и электроприводов	36	8	14	86	144	10	6	-	110	126
		6 семестр					6 семестр
5	Кинематические характеристики механизмов	8	2	-	8	18	1	1	-	16	18
6	Типы передач, виды передаточных механизмов и их характеристики	8	4	-	10	22	2	1	-	16	19
7	Типы соединения деталей	8	4	-	10	22	2	1	-	16	19
8	Устойчивость движения машинных агрегатов	4	2	-	10	16	1	1	-	16	18
9	Основы виброзащиты машин.	8	2	-	10	20	1	1	-	16	18
10	Основы конструирования и расчета деталей машин	8	4	-	10	22	2	1	-	16	19
11	Механическая и нагрузочная характеристики	8	4	-	10	22	2	1	-	16	19
12	Режимы работы, нагрузочные диаграммы и выбор мощности двигателя	8	4	-	10	22	2	1	-	16	19
13	Эксплуатационные параметры действия систем сервиса	4	2	-	4	10	1	-	-	8	9
Итого		128	42	14	226	410	28	16	-	336	410

3.2. Тематический план изучения дисциплины

1. Системы сервиса и их характеристика.

Определение системы сервиса, технические и экономических характеристики систем сервиса. Функции технических систем сервиса. Область использования технических систем сервиса. Современные тенденции развития технических систем сервиса.

Примеры технических систем сервиса : системы печати, системы оцифровки статических изображений, системы оцифровки динамических изображений, системы ввода информации, системы вывода информации, аппаратные системы обработки данных.

Литература: [1], [2], [3].

2. Надежность функционирования систем сервиса.

Понятие надежности для систем сервиса.

Основные понятия теории надежности (теория отказов технических устройств) : отказ, внезапный отказ, постепенный отказ, Перемежающийся отказ; аппаратурный отказ, программным отказ.

Числовые характеристики надежности: среднее время безотказной работы, дисперсия времени безотказной работы.

Второстепенные неисправности: дефекты, неполадки. Понятие дефекта, неполадки, ремонтопригодность, сохранность изделия, долговечность (технический ресурс), ресурс, безотказность, работоспособность, наработка, наработка до отказа, средняя наработка до отказа.

Характеристики ремонтопригодности. Экспериментальная оценка надежности изделий.

Влияние надежности компонентов на надежность системы. Последовательное соединение компонентов. Параллельное соединение компонентов. Методы повышения надежности системы .

Проблемы надежности. Факторы, влияющие на надежность (при проектировании, при изготовлении, при эксплуатации).Пути повышения надежности. Основные понятия теории надёжности для невосстанавливаемых изделий. Виды надёжности. Аппаратную надёжность. Программную надёжность объекта. Надёжность объекта, обусловленную качеством обслуживания. Надёжность функциональная.

Надежность невосстанавливаемых компонентов и систем. Статистика отказов. Интенсивность отказов. Методы определения интенсивности отказов.

Надежность восстанавливаемых компонентов и систем. Статистика отказов. Интенсивность отказов. Методы определения интенсивности отказов.

Литература: [1], [2], [3].

3. Основы функционирования машин, приборов, аппаратов, устройств и их элементов, используемых в системах сервиса.

Основы функционирования машин

Машины постоянного тока(МПТ).Устройство и принцип действия машин постоянного тока. Реакция якоря. Потери энергии и к.п.д. машины постоянного тока. Классификация двигателей постоянного тока по способу возбуждения. Пуск и регулирование частоты вращения. Реверсирование. Механическая характеристика двигателя.

Основными величинами, характеризующими работу генератора постоян­ного тока, являются: вырабатываемая мощность, напряжение на зажимах, ток возбуждения, ток якоря или ток нагрузки, частота вращения п (обычно п = соnst). Зависимость между этими величинами описывается двумя уравнениями ЭДС и уравнением электрического состояния цепи якоря. Последнее уравнение, определяющее напряжение на зажимах генератора, предполагает, что направления ЭДС и тока в якоре генератора совпадают.

Основные величины, характеризующие двигатели: механическая мощность на валу, напряжение, потребляемый ток, ток якоря, ток возбуждения, частота вращения n; электромагнитный момент М_ЭМ. Зависимости между этими величинами описываются равенствами: электромагнитного момента; электрического состояния цепи якоря; противо-ЭДС; моментов.

Важнейшей для двигателя является механическая характеристика п(М) – зависимость частоты вращения п от момента на валу. Она показывает влияние механической нагрузки на валу двигателя на частоту вращения, что особенно важно знать при выборе и эксплуатации двигателей.

Механические характеристики могут быть естественными и искусственными. Под естественными понимают характеристики, снятые при отсутствии в схеме каких-либо дополнительных сопротивлений, под искусственными – при наличии таких сопротивлений.

К пуску двигателя предъявляются два основных требования: обеспечить необходимый для троганья с места и разгона якоря вращающий момент; не допускать при пуске протекания через якорь чрезмерно большого тока, опасного для двигателя. Практически возможны три способа пуска: прямой пуск, пуск при включении реостата в цепь якоря и пуск при пониженном напряжении в цепи якоря.

Характеристики двигателей постоянного тока зависят от схемы включения обмотки возбуждения по отношению к обмотке якоря. Различают двигатели с независимым, параллельным, последовательным и смешанным включением обмотки возбуждения.

Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением обладает жесткой механической характеристикой, которую можно считать прямолинейной, если реакцией якоря можно пренебречь ввиду ее малости или если реакция якоря компенсируется. Двигатель последовательного возбуждения обладает мягкой механической характеристикой.

Поскольку двигатель постоянного тока допускает плавное регулирование частоты вращения, возникает вопрос о диапазоне регулирования. Широкий диапазон позволил бы использовать двигатель без применения редуктора, что не только упростило бы передачу, но и улучшило бы работу приводимого механизма. Однако возможность расширения диапазона регулирования ограничена, потому что увеличение частоты вращения приводит к ухудшению условий коммутации, а ее уменьшение вызывает увеличение размеров двигателя и, как следствие, – удорожание.

Асинхронные машины. Устройство, принцип действия и области применения трехфазной асинхронной машины. Конструкция роторов. Потери энергии и к.п.д. двигателя. Характеристики Асинхронного двигателя. Пуск и регулирование частоты вращения двигателя, реверсирование двигателя.

Необходимо усвоить связь между ЭДС, частотой тока и индуктивным сопротивлением вращающегося и неподвижного роторов, при пуске двигателя в ход, так как в первый момент пуска ротор находится в неподвижном состоянии и s = 1.

Механическая характеристика п(М) асинхронного двигателя при нормальной работе асинхрон­ного двигателя и небольших скольжениях близка к прямолинейной.

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, как правило, пускаются в ход прямым включением в сеть без применения специальных пусковых устройств. Мощности энергетических систем, от которых питаются сети промышленных предприятий, настолько велики, что толчки тока, происходящие при пуске асинхронных двигателей даже большой мощности (порядка 300 кВт), не оказывают существенного влияния на режим этих сетей. Хорошие пусковые свойства асинхронных двигателей объясняются тем, что при пуске в ход сопротивление обмотки ротора намного больше, чем при нормальной работе.

Одним из недостатков асинхронных двигателей является сложность регулирования частоты вращения, которую можно изменять изменением частоты, числа пар полюсов p (ступенчатое регулирование) и изменением скольжения за счет изменения сопротивления цепи ротора или статора. Изучая способы регулирования частоты вращения ротора, нужно отчетливо представлять себе вид механических характеристик, соответствующих различным способам регулирования.

Синхронные машины. Устройство, принцип действия и области применения трехфазных синхронных машин. Синхронный генератор. Синхронный двигатель и его характеристики.

В теории синхронных машин важное место отводится работе синхронной машины, присоединенной к сети, которая питается мощными генераторами. Исходят из предложения, что общая мощность генераторов несоизмеримо велика по сравнению с мощностью синхронной машины (сеть большой мощности). В соответствии с этим считают, что любое изменение режима работы рассматриваемой машины не в состоянии оказать заметного влияния на электрическое состояние сети, которое можно, следовательно, считать неизменным.

Синхронная машина, присоединенная к сети, может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. В обоих режимах вращение ротора происходит с синхронной частотой без каких-либо устройств для поддержания синхронизма

Изучение процессов, происходящих в синхронной машине, можно существенно облегчить, если воспользоваться механической моделью. Трехфазная система токов в обмотке якоря создает вращающееся магнитное поле. Это поле может быть заменено полюсной системой, скользящей вдоль внутренней поверхности статора с постоянной угловой скоростью, равной частоте вращения магнитного поля. Две вращающиеся полюсные системы – ротора и воображаемая, эквивалентная вращающемуся магнитному полю – статора, неподвижны одна относительно другой. Между ними возникают силы магнитного притяжения, которые могут быть уподоблены упругим связям, соединяющим обе системы. Благодаря этим связям достигается синхронность вращения ротора и магнитного поля.

В случае повышения известного предела нагрузки машины происходит разрыв упругих связей. В результате частота вращения ротора становится не зависящей от частоты вращения магнитного поля. Это явление называется выпадением из синхронизма. Работа синхронной машины в таком режиме невозможна.

Упругие связи между двумя вращающимися полюсными системами могут появиться только в случае, если обе системы вращаются синхронно, а их полюсы расположены надлежащим образом: N – полюс одной системы против S – полюса другой системы. По этой причине пуск синхронного двигателя не может быть произведен прямым включением в сеть. Синхронный двигатель пускается как асинхронный и только после достижения ротором частоты вращения, близкой к синхронной, переводится в синхронный режим. Усложнение процесса пуска является существенным недостатком синхронного двигателя.

Очень важную роль в синхронной машине играет реакция якоря, т.е. воздействие магнитодвижущей силы якоря на основное магнитное поле, создаваемое МДС возбуждения ротора. Магнитный поток создается магнитодвижущей силой, которая складывается из МДС обмотки возбуждения и МДС обмотки якоря. Для неизменности амплитудного значения магнитного потока необходимо, чтобы результирующая магнитодвижущая сила также оставалась неизменной. Всякое изменение тока в обмотке возбуждения ротора влечет за собой изменение значения и фазы тока в обмотке якоря и соответственное изменение МДС обмотки якоря. В частности, если вследствие увеличения тока в обмотке возбуждения ЭДС якоря станет (по модулю) больше, чем напряжение в сети («перевозбуждение»), то синхронная машина, работающая в режиме двигателя, будет принуждена к потреблению из сети тока, опережающего по фазе напряжение сети. Иначе говоря, синхронный двигатель в этих условиях представляет собой активно-емкостную нагрузку.

Основы функционирования приборов, аппаратов, устройств и их элементов

Структурный анализ приборов, аппаратов, устройств и их элементов. Понятия и определения (механизм, кинематическая пара, степень подвижности). Рациональная структура механизма.

Кинематический анализ механизмов. Понятия и определения (кинематические параметры, кинематические характеристики). Основные виды движения звеньев. Мгновенные центры скоростей и ускорений.

Динамических анализ механизмов. Методы определения реакций в кинематических парах. Расчет сил и моментов трения. Коэффициенты полезного действия механизмов. Определение закона движения механизма. Колебательные процессы.

Литература: [1], [2], [3].

4. Основы функционирования преобразовательной и аналоговой электронной техники, импульсных электронных устройств, цифровой электроники, микросхем и интегральных схем, электрических машин и электроприводов.

Основы функционирования преобразовательной и аналоговой электронной техники

В лекции рассматривается полупроводниковые приборы и их электропроводность; вольт-амперная характеристика p-n-перехода. Приводится информация об устройстве, параметрах и областях применения полупроводниковых плоскостных и точечных диодов.

Для изготовления полупроводниковых приборов применяются простые по­лупроводниковые вещества – гер­маний, кремний, селен – и слож­ные полупроводниковые материа­лы – арсенид галлия, фосфид гал­лия и др. Ле­гирующие элементы III группы Периодической таблицы Менделеева создают дырочную электропровод­ность полупроводниковых материалов и называются акцепторными примесями, элементы V группы – электронную электропровод­ность и называются донорными примесями.

Основное значение для работы полупроводниковых приборов имеет электронно-дырочный переход, который для краткости на­зывают p-n-переходом. Электронно-дырочным переходом называют область на границе двух полу­проводников, один из которых имеет электронную, а другой – дырочную электро­проводность. При соприкосновении полупроводников в пограничном слое происходит рекомбинация электронов и дырок. В ре­зультате вблизи границы двух полупроводников образуется слой, лишенный подвижных носителей заряда и поэтому обладающий вы­соким электрическим сопротивлением, – так называемый запираю­щий слой. Толщина запирающего слоя обычно не пре­вышает нескольких микрометров. В сильнолегированных полупроводниках ширина запирающего слоя меньше, что препятствует возникновению лавинного пробоя, так как движущиеся носители не приобретают энергии, достаточной для ударной ионизации.Закрытый р-n-переход обладает электрической емкостью, которая зависит от его площади и ширины, а также от диэлектрической про­ницаемости запирающего слоя.

Свойства чистых и легированных полупроводников и характе­ристики p-n-перехода широко используют в двухэлектродных полу­проводниковых приборах–полупроводниковых ди­одах. В более сложных приборах–транзисторах и тиристорах – используют электрические характеристики, определяемые взаимо­действием несколькихр-n-переходов.

Полупроводниковыми называют приборы, действие которых основано на использовании свойств полупроводников. Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним р-n-переходом и двумя выводами, к котором используются свойства перехода. Все полупро­водниковые диоды подразделяют на два класса: точечные и плоскост­ные.

Основными параметрами выпрямительных диодов являются: прямое напряжение, которое нормируется при определенном прямом токе; максимально допустимый прямой ток диода; максимально допустимое обратное напряжение диода; об­ратный ток диода, который нормируется при определенном обратном напряжении.

Полупроводниковый стабилитрон –полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя слабо зависит от тока и который служит дли стабилизации напряжения. Туннельный диод–полупроводнико­вый диод на основе вырожденного полу­проводника, в котором туннельный эффект приводит к появлению на вольт-амперных характеристиках при прямом напряжении участка с отрицательной дифференциальной электрической проводимостью. Обращенный диод–диод на основе полупроводника с критической концент­рацией примесей, в котором электрическая проводимость при обратном напряже­нии вследствие туннельного эффекта значительно больше, чем при прямом на­пряжении. Варикап–полупроводниковый диод, в котором используется зависимость емкостир-n-перехода от обратного напряжения и который предназначен для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью.

Биполярным транзистором –называют электропреобразовательный прибор, состоящий из трех областей с чередующимися типами электропроводности, при­годный для усиления мощности.

В биполярных транзисторах ток определяется движением носи­телей заряда двух типов: электронов и дырок. В биполярных транзисторах с помощью трехслойной полупроводниковой структуры из полупроводников различной электропроводности создаются два р-п-перехода. В соответствии с чередованием участков с различ­ной электропроводностью все би­полярные транзисторы подраз­деляют на два типа: р-п-р и п-р-п. Транзисторы принято под­разделять на группы по диапа­зонам используемых частот и мощностей.

Для расчета и анализа устройств с биполярными транзисторами используют так называе­мые h-параметры транзистора, включенного по схеме с общим эмит­тером.

Полевым транзистором называют электропреобразовательный прибор, в ко­тором ток канала управляется электрическим полем, возникающим с приложением напряжения между затвором и истоком, и который предназначен для усиления мощности электромагнитных колебаний. Каналом называют центральную область транзистора. Электрод, из которого в канал входят основные носители заряда, называют истоком, а электрод, через ко­торый основные носители ухо­дят из канала, –стоком. Элект­род, служащий для регулиро­вания поперечного сечения ка­нала, называют затвором. Поскольку в полевых тран­зисторах ток определяется дви­жением носителей только одно­го знака, ранее их называли униполярными транзисторами, что подчеркивало движение но­сителей заряда одного знака.

Полевой транзистор с управляющим переходом –полевой транзистор, у ко­торого затвор электрически отделен от канала закрытымр-п-переходом.Полевой транзистор с изолированным затвором –полевой транзистор, затвор которого электрически отделен от канала слоем диэлектрика. У полевых транзисторов с изолированным затвором для уменьшения тока утечки затвора между металлическими зат­ворами и полупроводниковым каналом находится тонкий слой ди­электрика, обычно оксид кремния, а p-n-переход отсутствует.

Тиристором называют полупроводниковый прибор с тремя (или более) р-п-переходами, вольтамперная характеристика которого имеет участок с отрицатель­ным дифференциальным сопротивлением и который используется для переклю­чении.Полупроводниковым материалом для изготовления тиристоров служит кремний. Простейшим тиристоромс двумя выводами является ди­одный тиристор (динистор). Триодный тиристор (тринистор) имеет дополнительно тре­тий (управляющий) электрод. Как диодный, так и триодный тиристоры имеют четырехслойную структуру с тремя р-n-переходами. Тиристоры как управляемые переключатели, обладающие вып­рямительными свойствами, нашли широкое применение в управля­емых выпрямителях, инверторах, коммутационной аппаратуре.

Фоторезистором называют полупроводниковый фотоэлектрический прибор с внутренним фотоэффектом, в котором используется явление фотопроводимости, т. е. изменении электрической проводимости полупроводника под воздействием оптического излучения. Фоторезисторы обладают значительной инерционностью, обус­ловленной временем генерации и рекомбинации электронов и дырок, происходящих при изменении освещенности фоторезистора.

Фотодиодом называют полупроводниковый фотоэлектрический прибор с вну­тренним фотоэффектом, имеющий один электронно-дырочный переход и два вывода.Фотодиоды могут работать в одном из двух режимов. Фотодиоды изготовляют из германия, кремния, селена, арсенида галлия, арсенида индия, сульфида кадмия и других полупроводниковых материалов.

Далее формулируется понятие «Микроэлектроника», рассматриваются особенности конструктивного выполнения интегральных микросхем. Создание новых электронных устройств с большим количеством элементов стало возможным на базе микроэлектроники. Микро­электроникой называют новое научно-техническое направление электроники, охватывающее проблемы создания микроминиатюр­ных электронных устройств, обладающих надежностью, низкой стоимостью, высоким быстродействием и малой потребляемой энер­гией. Основным конструктивно-техническим принципом микроэлек­троники является элементная интеграция – объединение в одном сложном миниатюрном элементе многих простейших элементов (диодов, транзисторов, резисторов и т. д.). Полученный в результате такого объединения сложный микроэлемент называют интегральной микросхемой (ИМС).

Интегральная микросхема –микроэлектронное изделие, содержащее не менее пяти активных элементов (транзисторов, диодов) и пассивных элементов (рези­сторов, конденсаторов, дросселей), которые изготовляются в едином технологиче­ском процессе, электрически соединены между собой, заключены в общий корпус и представляют неразделимое целое.

В отличие от полупроводниковых диодов и транзисторов инте­гральные микросхемы представляют собой не отдельные элементы, а целые функциональные устройства, предназначенные для преобра­зования электрических сигналов. В зависимости от назначения в ин­тегральной микросхеме могут нормироваться разные параметры, характеризующие функциональное устройство в целом. По назна­чению все интегральные микросхемы подразделяются на два класса: линейно-импульсные и логические.

Важным преимуществом интегральных ми­кросхем является их высокая надежность. Другим не менее важным преимуществом являются их малые массогабаритные параметры. Интегральные микросхемы обладают высоким быстродействием, так как их малые размеры обеспечивают снижение таких паразит­ных параметров, как межэлектродные емкости и индуктивности соединительных проводников. Достоинством интегральных микросхем является также их вы­сокая экономичность.

Принцип действия резисторов основан на использовании свойств мате­риалов оказывать сопротивление проходящему электрическому току. По назначению резисторы могут быть общего назначения, преци­зионные, высокочастотные, высокомегаомные, высоковольтные и спе­циальные, а по эксплуатационным характеристикам – термо- и влагостой­кими, вибро- и ударопрочными, высоконадежными, повышенной «высот­ности».

По характеру изменения сопро­тивления резисторы подразделяют на постоянные и переменные (регулируемые), в т. ч. подстроечные. Постоянные ре­зисторы не изменяют сопротивление при сборке, настройке и эксплуатации аппаратуры, а переменные и под­строечные имеют для этой цели спе­циальное устройство (контактный ползун, укрепляемый на поворотной или червячной оси).

Принцип действия конденсатора основан на способности накапливать на обкладках электрический заряд при приложении к ним разности потенциалов. По назначению конденсаторы делят на контурные, блокировочные, разделительные, фильтровые, термокомпенсирующие и подстроенные, а по характеру изменения емкости – на постоянные, переменные и полупеременные. Материал диэлектрика конденсаторов должен обеспечивать их высокие электрические, конструктивные и технологические показатели: широкий диапазон номинальных емкостей, а также частотные и температурные области применения, электрическую прочность, небольшие массу и габариты, высокую надежность, возможность автоматизации изготовления и низкую стоимость при массовом выпуске. Конденсаторы могут быть пакетной, трубчатой, дисковой, литой секционированной, рулонной и многопластинчатой конструкций.

Основы функционирования импульсных электронных устройств

Наряду с непрерывным в электрон­ных устройствах часто использу­ется импульсный режим работы, при котором кратковременное воз­действие сигнала чередуется с пау­зой. Импульсный режим работы име­ет ряд преимуществ перед непре­рывным: в импульсном режиме может быть достигнута значительная мощ­ность во время действия импульсов при малом значении средней (за период их повторения) мощности устройства; импульсный режим позволяет ослабить влияние температуры и разброса параметров полупроводниковых приборов на работу устройств; импульсный режим позволяет значительно повысить про­пускную способность и помехоустойчивость электронной аппара­туры. Пропускная способность – наибольшая возможная скорость передачи информации, а помехоустойчивость – способность аппа­ратуры правильно функционировать в условиях действия помех. Сигналы импульсных устройств дискретны и представляются ком­бинацией стандартных импульсов, поэтому скорость передачи таких сигналов выше, чем непрерывных. Выше и помехоустойчивость, так как искажение параметров импульсов (например, амплитуды) по­мехами не искажает информацию, заключенную в определенном сочетании импульсов; для реализации импульсных устройств, даже сложных, требуется большое число срав­нительно простых однотипных элементов, легко выполняемых ме­тодами интегральной технологии. Это позволяет повысить надеж­ность, уменьшить габариты и массу электронной аппаратуры.

Импульсные устройства широко распространены в вычислитель­ной технике, радиолокации, телевидении, автоматике, промышлен­ной электронике. Переход к дискретному представлению сигналов в виде сочетания импульсов в измерительной технике позволил резко повысить точность измерительных приборов. Импульсный режим работы лежит в основе современных быстродействующих цифровых вычислительных машин.

В импульсных устройствах используют импульсы различной формы: прямоугольные, трапецеидальные, экспоненциальные, колоколообразные, ступенчатые, пилообразные и др. Их называют видеоимпульсами в отличие от радиоимпульсов, представляющих собой пакеты высокочастотных колебаний. В импульсной технике применяют, как правило, видеоимпульсы.

Для определения полосы пропускания устройств, предназначен­ных для передачи импульсных сигналов, важно знать спектральный состав этих сигналов. Периодическую последовательность импуль­сов характеризуют спектром в виде суммы бесконечно большого числа гармоник. Амплитудные спектры – зависимости амплитуд гармоник от частоты – различны для разных форм импульсов, их длительности и периода. Заметим, что ширина полосы пропускания, обеспечивающая не­искаженную передачу, не зависит от частоты повторения импульсов при постоянной их длительности.

Основы функционирования цифровой электроники

Основой для цифровой техники являются логические интегральные микросхемы, первоначально разработанные для вычис­лительных машин, но в настоящее время широко применяемые и в других устрой­ствах. Современный этап развития электроники характеризуется все усиливающимся переходом от аналоговой техники к цифровой.

Поскольку для представления величин в цифровой форме необходимы только два различных состояния в схемах, соответствующие логическим нулю и единице, цифровые устройства работают в импульсном режиме, при этом транзисторы в ИС работают в ключевом режиме. Поэтому при изучении логических схем обяза­тельно нужно хорошо разобраться в работе электронных ключей, в частности тран­зисторного ключа.

Основные логические операции и их реализация на базе микросхем строятся на представлении чисел в двоичной системе счисления, которая используется в ЭВМ. Следует также разобраться с основными видами ло­гических операций И, ИЛИ, НЕ. Необходимо не просто выучить наизусть таблицы истинности, а понять их смысл. Например, название операции И связано с тем, что на выходе логическая единица появится только в том случае, когда и на одном и на другом входе будут логические единицы. Точно так же на выходе схемы ИЛИ логическая единица поя­вится в том случае, когда или на одном входе, или на другом будет логическая единица.

Операцию НЕ называют инверсией, так как она дает противоположное логическое значение на выходе по сравнению со входом. У схемы НЕ только один вход, тогда как у схем И и ИЛИ не менее двух. Промышленностью выпускаются логические ИС с числом входов от двух до восьми.

Операцию И называют конъюнкцией или логическим умножением. Ее результат действительно совпадает с обыкновен­ным арифметическим умножением входных величин, т.е. нулей и единиц. Если среди сомножителей есть хотя бы один логический нуль, то на выходе будет нуль. Операцию ИЛИ называют дизъюнкцией или логическим сложением. Ее результат совпадает с обычным арифметическим сложением исходных величин за одним ис­ключением: если результат арифметического сложения больше единицы, то при ло­гическом сложении записывают единицу. Поэтому, если на входе имеется хотя бы одна единица, то на выходе также получаем единицу.

Кроме указанных необходимо также познакомиться с комбинированными логическими операциями И-НЕ и ИЛИ-НЕ. Их можно получить, производя инвертирование после операций И и ИЛИ. Рекомендуется построить самостоятельно таблицы истинности для этих операций. Важно отметить, что практически боль­шинство современных микросхем выпускается именно такого типа. Дело в том, что указанные операции являются универсальными, т.е. с помощью схем только одного типа можно построить сколь угодно сложную логическую схему. Для этого достаточно доказать, что, напри­мер, с помощью схем типа И-НЕ можно произвести операции НЕ, И, ИЛИ. Для полу­чения операции НЕ достаточно, напри­мер, соединить все входы схемы И-НЕ.

Построить реальные логические схемы можно как на пассивных элементах (диоды), так и на активных элементах, способных усиливать сигналы (транзисто­ры). Преимуществом диодных схем является их простота, недостатком – умень­шение уровня сигнала на выходе по сравнению со входом. Транзисторные схемы сложнее, но уровень сигнала там постоянно восстанавливается.

При изучении работы логических схем нужно обратить внимание на то, какие уровни напряжения принимаются за логические нуль и единицу. В учебниках со­держится определение так называемой положительной или отрицательной логики. Однако на практике чаще всего за логический нуль принимают нулевое напряже­ние, а за логическую единицу – определенное значение напряжения. Однако по­скольку все реальные элементы работают с определенными допусками, разрешает­ся некоторый разброс в значениях напряжений. Например, логическим нулем явля­ется напряжение, не превышающее определенного значения, называемого порого­вым. Если напряжение превышает пороговый уровень, то оно соответствует едини­це. Конкретные значения пороговых уровней зависят от типа логических схем.

Основы функционирования импульсных микросхем и интегральных схем

Назначение импульсных МС. Преимущества и недостатки перед обычными МС. Характеристики импульсных микросхем.

Основы функционирования импульсных электрических машин и электроприводов

Назначение импульсных электрических электроприводов(на примере шаговых двигателей). Принцип работы шагового двигателя. Преимущества и недостатки перед электроприводами постоянного и переменного тока. Характеристики импульсных электроприводов.

Литература: [4]… [10].

5. Кинематические характеристики механизмов.

Понятия и определения (функция положения, функция скорости, функция ускорения). Методы определения кинематических характеристик. Соотношение скоростей в высших кинематических парах. Кинематические характеристики многозвенных механизмов.

Литература: [1], [2], [3], [11], [12].

6. Типы передач, виды передаточных механизмов и их характеристики.

Понятие передаточного механизма. Назначение передаточных механизмов. Функции передаточных механизмов : преобразования вида движения (вращательного - в поступательное и наоборот), согласования параметров движения (скорости и крутящего момента), а также осей двигателей и исполнительного органа.

Типы передаточных механизмов : кулачковые, рычажные, фрикционные, зубчатые,

Виды передаточных механизмов : винтовые, шариковинтовые и роликовинтовые; реечные, зубчатые и червячные; фрикционные, ременные и тросовые; рычажные и цепные; планетарные и волновые.

Условие работоспособности механизмов.

КПД передаточных механизмов.

Синтез простых передаточных механизмов в сложные (многозвенные).

Примеры реализации передаточных механизмов в современных технических системах сервиса.

Литература: [1], [2], [3], [11], [12].

7. Типы соединения деталей.

Назначение соединения деталей. Типы соединений деталей. Разъемные и неразъемные соединения деталей.

Неразъемные соединения деталей. Классификация. Заклепочные соединения деталей. Сварочные соединения деталей. Паяные и клеевые соединения деталей. Достоинства и недостатки.

Разъемные соединения деталей. Классификация. Резьбовые, Шпоночные, клиновые, шлицевые, профильные, призматические и фрикционные. Достоинства и недостатки.

Система допусков, посадок. Квалитеты.

Выбор соединения деталей в зависимости от материала сопрягаемых деталей, уровня и режима механических нагрузок.

Литература: [1], [2], [3], [11], [12].

8. Устойчивость движения машинных агрегатов.

Статическая характеристика машинного агрегата и устойчивость его движения

Литература: [1], [2], [3], [11], [12].

9. Основы виброзащиты машин.

Понятие вибрации. Виды вибрации. Влияние вибрации на машины .

Цели виброзащиты механизмов. Методы уменьшения вибрации. Статическая балансировка. Динамическая балансировка. Подрессоривание. Виброизоляция. Динамическое гашение колебаний.

Литература: [1], [2], [3], [11], [12].

10. Основы конструирования и расчета деталей машин.

Основные этапы процесса проектирования : исходное описание объекта, входные параметры (внутренние материалы и размеры, внешние нагрузки) , выходные параметры, математическая модель , целевая функция, анализ(оптимизация), окончательное описание объекта.

Проектные и рабочие конструкторские документы.

Стадии проектно-конструкторского процесса и его операционная последовательность: аван-проект, техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект, рабочий проект.

Литература: [1], [2], [3], [11], [12].

11. Механическая и нагрузочная характеристики.

Понятие механической характеристики. Генераторный режим. Двигательный режим . Аналитическое и графическое определение режима работы машины. Методы снятия механической характеристики.

Механическая характеристика двигателей постоянного тока (при различных способах соединения обмоток ротора и статора), двигателей переменного тока (синхронных, асинхронных, шаговых).

Понятие нагрузочной характеристики. Нагрузочная характеристика для машин постоянного тока, машин переменного тока. Нагрузочная характеристика машин переменного тока при различных типах возбуждения : независимого, параллельного, последовательного и смешанного . Методы снятия нагрузочной характеристики.

Литература: [11], [12].

12. Режимы работы, нагрузочные диаграммы и выбор мощности двигателя.

Режимы работы двигателя. Разгон, установившееся движение, выбег(торможение). Нагрузочные диаграммы при различных режимах работы двигателя.

Понятие нагрузочной диаграммы. Использование нагрузочной диаграммы. Построение нагрузочной диаграммы.

Выбор мощности двигателя. Условия при выборе мощности двигателя при стабильной нагрузке. Условия при выборе мощности двигателя при динамической нагрузке.

Литература: [11], [12].

13. Эксплуатационные параметры действия систем сервиса.

Эксплуатационные параметры характеризуют работоспособность ИС при изменении условий окружающей среды (диапазон рабочих температур, допустимые механические нагрузки, величина атмосферного давления, влажность и т.п.)

Эксплуатационные параметры для механических систем.

Эксплуатационные параметры для электронных систем.

Литература: [11], [12].