автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.18, диссертация на тему:Анализ и синтез механизма для плетения торсионных подвесов приборов

На правах рукописи

005000^

ПЕРЕЧЕСОВА АННА ДМИТРИЕВНА

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ МЕХАНИЗМА ДЛЯ ПЛЕТЕНИЯ ТОРСИОННЫХ ПОДВЕСОВ ПРИБОРОВ

Специальность 05.02.18 - Теория механизмов и машин

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 2 НОЯ 2012

Санкт-Петербург - 2012

005055306

Работа выполнена на кафедре Мехатроники Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики» (НИУ ИТМО).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Мусалимов Виктор Михайлович

Официальные оппоненты: Беляев Александр Константинович

доктор физико-математических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем машиноведения Российской академии наук, заместитель директора по научной работе

Падун Борис Степанович

кандидат технических наук, доцент, кафедра Технологии приборостроения НИУ ИТМО, доцент

Ведущая организация: Санкт-Петербургский филиал Федерального

государственного бюджетного учреждения науки Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В.Пушкова Российской академии наук (СПбФ ИЗМИР АН) і

Защита состоится «27» ноября 2012 г. в 1600 часов на заседании диссертационного совета Д 212.227.04 при НИУ ИТМО по адресу: 197101, Санкт-Петербург пр. Кронверкский, д. 49, аудитория 206.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИУ ИТМО.

Автореферат разослан «25» октября 2012 г.

Отзывы и замечания (в 2 экз.) по автореферату направлять по адресу университі та: 197101, Санкт-Петербург, пр. Кронверкский, д. 49, Ученому секретарю ди сертационного совета Д 212.227.04.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.227.04 кандидат технических наук, доцент ^ _ С.С. Киселев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Известны механизмы и машины для плетения, которые применяются: в текстильной промышленности, как для достижения определенных свойств материала, так и в декоративных целях; в канатной промышленности при изготовлении канатов, арматурных канатов, стальных канатов закрытого типа; в кабельной промышленности при изготовлении многопроволочной токопроводящей жилы, при создании оболочек для кабелей (изоляционно-экранирующей, огнестойкой, звукоизоляционной, армирующей, демпфирующей и т.д.); в других областях: при изготовлении арматуры конвейерной ленты; для изготовления металлических сеток, замкнутых безузловых плетеных сетей, т.е. плетеных изделий замкнутой геометрической формы (а также для шнуроплете-ния); для изготовления трубчатых армированных изделий из композиционных материалов (труб, отводов, тройников, переходников).

В меньшей степени разработаны механизмы для плетения компонентов чувствительных элементов (ЧЭ) с микронными толщинами, например, торсионных подвесов ЧЭ приборов, где в качестве сырья для плетения используется особый материал - филаменты синтетических высокомодульных нитей (относятся к классу параарамидных волокон) с диаметром 0,016 мм и длиной 400 мм.

В настоящее время упругие торсионные подвесы, используемые в качестве подвесов магниточувствительных элементов (МЧЭ) магнитостатического вариометра (МСВ), входящего в состав геофизического комплекса С1-МТ5-1 (СПбФ ИЗМИРАН), изготавливаются с помощью устройства для изготовления спирально-анизотропных торсионов УИСАТ-1. Данные торсионные подвесы обладают свойствами упругой анизотропии. В свою очередь использование таких торсионных подвесов при изготовлении ЧЭ приборов позволяет: снизить модуль кручения (повысить чувствительность), повысить устойчивость к изменению климатических факторов, повысить временную стабильность (уменьшить температурный дрейф нуля), повысить устойчивость к динамическим нагрузкам.

Проектирование современных механизмов плетения торсионов связана с их анализом, то есть описанием кинематики и динамики, с одной стороны, и, с другой стороны, синтезом, который заключается в разработке структуры и геометрии механизмов на основе заданных кинематических и динамических характеристик с учетом заданной структуры торсионов. Этим определяется актуальность работы.

Цель диссертационной работы - синтез механизма плетения с учетом особенностей структуры торсионов, моделируемых как эквивалентные спирально-анизотропные стержни (САС).

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ механизма плетения.

2. Построить динамическую модель исполнительного механизма плетения с учетом влияния характеристик торсионного подвеса.

| 3. Разработать и внедрить в практику производства магнитометров син-

тезированный механизм плетения торсионных подвесов.

4. Изготовить партию опытных образцов торсионных подвесов и исследовать структуру полученных образцов и их физико-механические свойства.

5. Разработать новые оптимизационные методы оценки физико-механических характеристик винтовых элементов САС.

Основные положения, защищаемые в диссертации:

1. Принцип плетения торсионных подвесов.

2. Результаты моделирования механизма плетения в SimMechanics.

3. Методика определения интегральных упругих постоянных САС.

4. Механизм для плетения торсионных подвесов.

Методы исследования. Результаты работы основаны на использовании базовых положений теории машин и механизмов, теории оптимизации, основных уравнений теории упругости САС.

Математическое моделирование, обработка результатов исследования выполнялись на персональном компьютере при помощи программного обеспечения SolidWorks, MATLAB, Microsoft Excel и др.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Впервые разработан и синтезирован механизм для плетения торсионных подвесов.

2. Разработана динамическая модель исполнительного механизма для плетения торсионных подвесов.

3. Впервые разработаны алгоритмы решения слабообусловленных нелинейных систем алгебраических уравнений с целью определения интегральных упругих постоянных САС.

Достоверность научных результатов, полученных в работе, обеспечиваете» строгостью постановки задач, применяемых классических математических мето дов теории механизмов и машин, теории упругости, теории оптимизации, стати стической обработкой полученных результатов, использованием компьютерны; методов исследований. Достоверность подтверждена работоспособностью синте зированного механизма плетения, позволившего производить торсионы с задан ными физико-механическими характеристиками. Обработка экспериментальны данных проводилась на базе кафедры Мехатроники НИУ ИТМО и Лаборатори наземных геомагнитных исследований СПбФ ИЗМИР АН. Исследование структ) ры образцов торсионов производилось в лаборатории «Физико-технологическу исследований и электронной микроскопии» ФГБО УВПО «Санкт-Петербургски институт машиностроения (ЛМЗ-ВТУЗ)» (ПИМаш).

Практическая ценность и реализация работы. Заключается в разработк механизма для плетения торсионных подвесов, алгоритмов решения слабооб словленных нелинейных систем алгебраических уравнений; способов определ ния интегральных упругих постоянных САС.

По результатам диссертационной работы поданы материалы на получение патента РФ на изобретение «Устройство для изготовления торсионных подвесов чувствительных элементов приборов» (дата поступления материалов заявки 18 сентября 2012 г. входящий № 065633, регистрационный № 2012140673). Механизм для плетения торсионных подвесов внедрен в СПбФ ИЗМИРАН как средство для изготовления торсионных подвесов МЧЭ МСВ и в учебный процесс кафедры Мехатроники СПбГУ ИТМО при проведении занятий со студентами по курсу «Прикладная механика».

Работа получила развитие и поддержку в рамках целевой программы Министерства образования и науки РФ «Развития научного потенциала высшей школы» госзаказ по договору №35-002/2012 от 01.01.2012 г (проект № 7.941.2011).

Апробацпя работы. Результаты работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на 14-ти конференциях различного уровня, в том числе на 8-й и 10-й сессии Международной научной школы "Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов" VPB-07 и VPB-11 (Санкт-Петербург, 2007, 2011), V, VI, VII и VIII Всероссийской научной конференции молодых ученых (Санкт-Петербург, 2008 - 2011), 9th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments, ISMTII-2009 (Санкт-Петербург, 2009), Международной научно-практической конференции XXXIX «Неделя науки СПбГПУ» (Санкт-Петербург, 2010), Международном конгрессе по интеллектуальным системам и информационным технологиям (International Congress on Intelligent Systems and Information Technologies) IS-IT2011 и IS-IT'2012 , (Геленджик-Дивноморское, 2011, 2012), XLI научной и учебно-методическая конференции НИУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2012), I Всероссийском конгрессе молодых ученых (Санкт-Петербург, 2012), Международной научно-практической конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте '2012» (Одесса, Укранна, 2012), 23rd International Congress of Theoretical and Applied Mechanics, ICTAM-2012 (Пекин, Китай, 2012), Международной научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития '2012» (Одесса, Украина, 2012) и на семинарах кафедры Мехатроники НИУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2007 - 2012).

Публикации. По материалам диссертационных исследований опубликовано 20 работ, из низ 2 - в журналах из перечня ВАК, 6 - в иностранных реферируемых журналах. По результатам диссертационной работы поданы материалы на получение патента РФ на изобретение «Устройство для изготовления торсионных подвесов чувствительных элементов приборов», - дата поступления материалов заявки 18 сентября 2012 г. входящий №065633, регистрационный № 2012140673 (конструкция и принцип действия синтезированного механизма).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, 5 приложений, библиографического списка из 92 наименований. Основной текст работы изложен на 125 страницах, включает в себя 11 таблиц и |Ю рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи работы, показана научная новизна исследований и практическая ценность полученных результатов, представлены основные выносимые на защиту положения. Отмечено, что разработка принципа механизма плетения осуществлялась с учетом методологической и теоретической базы теории механизмов и машин (И.И. Артоболевский, Б.П. Тимофеев, H.H. Попов и д.р.); аналитической механики (А.И. Лурье, Н.В. Бутенин и д.р.); моделирования в SimMechanics (В.П. Дьяконов, Ю.Ф. Лазарев и д.р.); с учетом методологической и экспериментальной базы теории спирально-анизотропных тел (С.Г. Лехницкий, С.А. Амбарцумян, А.Н. Динник, Ю.А. Устинов, В.М. Мусалимов, И.И. Ворович, А.Н. Друзь, И.П. Гетман и д.р.); теории оптимизации (А. Фиакко, Г. Мак-Кормик и д.р.). Приведена краткая характеристика работы.

Первая глава посвящена рассмотрению состояния вопроса и постановке задач исследования.

Описываются известные механизмы для производства плетеных изделий, в том числе устройство УИСАТ-1, предназначенное для изготовления торсионных подвесов ЧЭ приборов, которое может найти применение в магнитометрии, сейсмологии, геодезии, метеорологии, электротехнике и др., т.е. использоваться для производства торсионов ЧЭ высокочувствительных магнитометров, акселерометров, сейсмометров, наклономеров, микробарографов, гальванометров, а также в датчиках охранной сигнализации.

Это устройство позволяет изготавливать путем плетения из трех прядей торсионный подвес диаметром не более 0,046 мм, с заранее заданными характеристиками (материалом, толщиной, структурой, плотностью плетения, модулем кручения, прочностью и др.), которые обладают свойствами упругой анизотро ПИИ.

Специфика и уникальность данного устройства состоит в том, что в каче стве сырья для плетения используется особый материал - филаменты кевларовыз нитей (параарамидные волокна). Диаметр - 0,016 мм, длина - 400мм.

На сегодняшний день торсионные подвесы используются в качестве подвес; МЧЭ МСВ, входящего в состав геофизического комплекса GI-MTS-1 (СПбС ИЗМИР АН).

Сформулированы задачи исследования: провести анализ механизма плетс ния; построить динамическую модель исполнительного механизма плетения учетом влияния характеристик торсионного подвеса; разработать и внедрить практику производства магнитометров синтезированный механизм плетен!' торсионных подвесов; изготовить партию опытных образцов торсионных подв< сов и исследовать структуру полученных образцов и их физико-механичесю свойства; разработать новые подходы к оценке физико-механических характер стик винтовых элементов САС.

Во второй главе выполнен критический анализ устройства УИСАТ-1, ран разработанного соискателем в соавторстве.

31) модель и кинематическая схема устройства УИСАТ-1 приведена на рис. 1.

Рисунок 1 - ЗЭ модель устройства УИСАТ-1 (а) и его кинематическая схема (б)

Процесс плетения реализован следующим образом: при помощи электродвигателя 1 механический редуктор (1 - 11) приводит в движение два диска 12 и 13, в пазы (14 - 19) которых пропущены три пряди (20 - 22) будущего торсиона. При помощи зубчатых колес 9 и 10 реализовано взаимновстречное вращение этих дисков. Синхронно с вращением дисков коромысловый механизм (23 - 26) привода переключателя 27 реализует его возвратно-вращательное движение. Так переключатель перемещает пряди из пазов одного диска в свободные пазы другого диска. Механизм сбора продукции (28 - 38) представляет собой захват 38, который фиксирует концевые участки прядей, и равномерно вертикально перемещается относительно исполнительного механизма плетения. Грузы (39-41), закрепленные на концевых участках прядей, обеспечивают постоянное натяжение в процессе плетения.

На рис. 2 приведена схема исполнительного механизма и внешний вид получаемого торсионного подвеса.

Я >Ж ж: _

а) б)

Рисунок 2 - Исполнительный механизм плетения устройства УИСАТ-1 (а) и торсион (б)

Анализ показал, что устройство обладает нестабильностью работы, обусловленной несогласованностью движений звеньев механизма плетения, связанной с формой переключателя (влияет на равномерность плетения); сложностью в экс-

плуатации и настройке (эргономические показатели); невозможностью регулирования плотности плетения (для задания различных характеристик торсионного подвеса); невысоким быстродействием (не более 100 мм/час), связанным с конструктивными особенностями, заданными при проектировании устройства.

Перечисленные факторы влияют на качество торсионного подвеса, удобство эксплуатации механизма, его обслуживания и настройку, а также на быстродействие.

Структурными элементами механизма плетения торсионных подвесов являются:

• исполнительный механизм плетения;

• механизм сбора продукции;

• механизм подачи;

• плетеный торсион (САС);

• механизмы привода.

Синтез механизма для плетения торсионных подвесов из филаментов синтетических высокомодульных нитей диаметром 0,016 мм и длиной 400 мм, при повышении быстродействия является завершающей фазой проектирования и создания высокопроизводительной механической системы.

В третьей главе развиты новые оптимизационные методы оценки физико-механических характеристик винтовых элементов САС.

САС является одним из элементов синтеза механизма плетения.

Многослойные пружины, канаты, тросы, нити представляют собой объекты механики деформируемого твердого тела, которые моделируются как САС. На рис. 3 приведена типичная конструкция САС. Механические свойства винтовых составляющих этих конструкций определяются их физико-механическими характеристиками Е|, в,, VI, соотнесенными с геометрией подвижного репера т|,. г. Механические свойства самих конструкций традиционно соотнесены с геометр рией стержня — осью т. и радиусом г. При механических испытаниях САС реги стрируются линейные е и угловые Э деформации при различных граничны> условиях, определяющих деформированное состояние: свободное и стесненно« растяжение, свободное и стесненное кручение. В работах В.М. Мусалимова вы ведены уравнения, связывающие внешние силы и моменты с линейными и угло выми деформациями САС:

7ГЯ2Е1

М л■/?'£,

= А..е + А„в\

= А21£ +А,,*?;

(1

Рисунок 3 - Локальная система координат г, т]

Здесь Ап, А22, А]2= А21 - модули растяжения, круч( ния, растяжения-кручения, соответственно; Е| - м< дуль упругости САС, Р - осевая нагрузка, М - скр чивающий момент; Я - радиус САС.

Введены следующие обозначения:

Д I — |' Д 2 = 2

А1,Е1=а2|, А2£;

В указанных работах приведены также уравнения, связывающие экспериментально определенные модули с физико-механическими характеристиками винтовых составляющих САС:

аи = алЧф . 18<М--9Ф2Е1 + Е1 -3ф,К;

2-й,

а„ = -С,(3$ + 12<¡S,) + —— 6ф,Е, +ф,Е,г 2-е,

«22 - + 8^,)- '

2-f,

(2)

где

$ = 1 - 2ctg 2a„ In sec au;

Фг

Oo - угол наклона винтовых линий относительно оси цилиндра z;

E|, Gi, V|- интегральные упругие постоянные САС.

Соотношение (2) является слабообусловленной нелинейной алгебраической системой уравнений относительно интегральных упругих постоянных Е,, G|, V|.

Ранее для решения системы уравнений были использованы вероятностные методы и методы на основе детерминированного подхода. В настоящей работе для определения интегральных упругих постоянных САС разработаны оригинальные оптимизаторы - методы поиска оптимума (программы «Парабола»; «Гребень»; «Координатная»; «Симплекс», написанные в среде MATLAB).

В работе в качестве модулей растяжения <Хц, растяжения-кручения (коэффициент влияния) а12, кручения а22 использованы данные систематических исследований по механике кабеля. Они приняты в качестве эталонных при тестировании методов оптимизации.

На рис. 4-7 для V|=0,3 приведены оценки, полученные с помощью алгоритмов описанных в работе методов. Здесь oto = 15°. Рис. 4 - Программа «Парабола»; 5 - «Гребень»; 6 - «Координатная»; 7 - «Симплекс» (а - графическое отображение работы программы оптимизации; б - увеличенное графическое отображение

работы программы G|=7,2913-Ю8 (Па).

оптимизации). Результат: Е|=2,4465-10 (Па),

\

■-Ц V- V-I -V

у-

—

*

а) б)

Рисунок 4 - Программа «Парабола»

а) б)

Рисунок 5 - Программа «Гребень»

1 \ \1 \

\' \ \ \ \ \ 1-І \ \\ \

\ \1| V V л \

\ А \\ & и Vі \

\\ \ \\ л \\

\ 1\\ \\ л \

«V \ V \\ \

\ \\ \ \\ \\

а) б)

Рисунок 6 - Программа «Координатная»

\

а)

Лу

\Ш

№

/ ЯШ \

/ лрр \

Щ

№

1 \

б)

Рисунок 7 - Программа «Симплекс»

Следует отметить, что с помощью оптимизаторов вычисляются все значения физико-механических характеристик Еь для заданных V,.

£

Для изотропных тел выполняется соотношение С = —-г, а для анизо-

2(1 + ")

тропных не выполняется, так как Еь в), V, независимы, то есть для изотропных

2С 1 Ю

тел —=-, для анизотропных — = т. И для эталонных рассчитанных зна-

Е 1 + 1/ Е

2С 1 2 С

чений при У|=0,3 получаем: — =-= 0,769 и — = т = 0,655, соответственно.

Е 1 + 1/ Е

Следовательно,

1

1 + у

Фт.

На рис. 8 показаны характер изменения безразмерного отношения Ю\! Е, в функции V) для анизотропного стержня и соответствующая точка для изотропного стержня при у,=0,3.

■ 0.68 и

0.66

0 005 0 1 0.15 02 0.25 0.3 0 35 0.4 0 15 0 5

Рисунок 8 - Характер изменения отношения 2С|/ Е1 в функции VI

Приведенные результаты расчетов для САС основаны на примере исходны многочисленных экспериментальных данных для кабеля. Для каждого ао они я! ляются стандартными (безразмерными характеристиками) и взяты за основ оценки модулей кевларовых торсионных подвесов. Используя приведенную н рис. 8 закономерность и Е = 100-109 Па для исходных нитей, получаем = тЕ = 0,655-100 9 = .ю" Па = 30 ГПа.

2 2

Эти значения модулей используются при расчете нагрузок, приложенных переключателю.

В четвертой главе предложена оптимизация геометрических и кинематических параметров механизма для плетения торсионного подвеса ЧЭ МСВ. Исследуется кинематика и динамика исполнительного механизма плетения, реализовано моделирование с помощью библиотеки БтМесЬашсз пакета 8ти1тк среды МАТЬАВ.

Переход к синтезу механизма ориентирован на: устранение нестабильности работы, обусловленной несогласованностью движений звеньев механизма плетения, связанной с формой переключателя (влияет на равномерность плетения); устранение некоторой сложности в эксплуатации и настройке; повышение быстродействия (составляющее не более 100 мм/час). Перечисленные факторы влияют на качество торсионного подвеса, удобство эксплуатации механизма, его обслуживания и настройки, а также на быстродействие.

На рис. 9 изображена кинематическая схема синтезированного механизма плетения торсионов. Механизм сбора продукции (торсиона) представляет собой захват, фиксирующий начала прядей и обладающий способностью вертикального перемещения относительно исполнительного механизма плетения. Механизм сбора продукции (торсиона) снабжается направляющей с отверстием 42, стягивающим пряди, которая имеет два возможных положения (по высоте). Данная направляющая позволяет изменять угол плетения, но этого недостаточно для регулирования плотности плетения. Так же на оси винта, приводящего в движение гайку (на которой расположен захват, фиксирующий начала прядей), располагают вариатор А, позволяющий изменять скорость перемещения захвата относительно механизма плетения. Вариатор А выполнен в виде ведущего трехступенчатого шкива 34, расположенного на выходном валу 33 механического редуктора, и ведомого трехступенчатого шкива 35, установленного на оси винта 36, приводящего в движение гайку 37. Внесенные изменения выделены на

Механизм сбора продукции оснащен реверсом Б (переключателем направления перемещения), осуществляющим переключение перемещения гайки 37, и используется для возврата механизма сбора в исходное положение. Реверс Б выполнен в виде механического редуктора, состоящего из шкивов 43 и 44.

Критическим элементом в механизме плетения является исполнительный механизм плетения, который осуществляет перекидку нитей, поэтому принято решение оптимизировать профиль переключателя 27 - основного элемента плетения. Форма рабочей поверхности (конструктивного профиля) переключателя получена «геометрическим» способом построения профилей кулачковых механизмов. Опираясь на теорию машин и механизмов, а именно область анализа и проектирования кулачковых механизмов, была решена задача синтеза кулачкового механизма при условии, что задан теоретический (центровой) профиль, который в системе координат кулачка описывает центр сечения рабочего профиля пряди, при движении ее по конструктивному профилю кулачка. Траектория движения прядей 45 представляет собой замкнутую линию в виде цифры восемь, размерные характеристики определяются конструкцией.

На рис. 10 представлен исполнительный механизм плетения с оптимизированным профилем переключателя.

Рисунок 10 - Исполнительный механизм с оптимизированным профилем переключателя

Форма рабочей поверхности переключателя, введение направляющей с отверстием, стягивающим пряди, вариатора и реверса влияют на достижение ожидаемого результата.

Изменение формы рабочей поверхности основного элемента плетения -переключателя, позволяет избежать проблем, связанных с нестабильностью работы исполнительного механизма плетения, который осуществляет перекидку нитей, обусловленных несогласованностью движений механизма плетения, что влияет на равномерность плетения.

Введение вариатора и направляющей с отверстием, стягивающим пряди, в конструкцию устройства дает возможность дополнительной регулировки плотности плетения, что в свою очередь упрощает настройку устройства и позволяет повысить качество торсионного подвеса. Также использование вариатора позволяет повысить быстродействие в процессе плетения и в режиме реверса.

Для повышения быстродействия внесены изменения в характеристики механических редукторов (3 - 10, 28 - 32) - изменены передаточные отношения шкивов.

Введение вариатора, реверса и внесение изменений в характеристики механического редуктора позволяют упростить эксплуатацию и обслуживание устройства за счет полуавтоматического ускоренного возврата механизма сбора в исходное положение и повысить быстродействие механизма плетения в целом.

Для исследования динамики исполнительного механизма плетения осуществлено моделирование с помощью библиотеки ЗтМесИашсз пакета ЗптшПпк среды МАТЬАВ, предназначенной для моделирования пространственных движений твердотельных машин и механизмов. Дифференциальные уравнения записаны в виде структурной модели БтМесИашсз с использованием блоков, то есть механическая система представляется связанной блочной диаграммой. Блоки пакета являются моделями механических устройств, положение которых в пространстве и относительно друг друга может меняться в соответствии с законами механики и в разных системах координат. Модель ЗгаМесИашсв изображает физическую структуру механизма, геометрические и кинематические отношения его компонентов. БтМесИатсз автоматически преобразует это структурное изображение во внутреннюю, эквивалентную математическую модель.

На рис. 11 представлена кинематическая схема исполнительного механизма плетения.

Рисунок 11 - Кинематическая схема исполнительного механизма плетения (вид сверху)

Обозначения на рис. 11: 3, 4, 6, 7 — шкивы; 9, 10, 23- зубчатые колеса; О, А -кривошип; АВ - шатун 24; В02 - коромысло 25; 02С - переключатель 27; ф| - ср5 -углы поворота звеньев. Для расчета углов поворота звеньев начало координат выбрано в точке О^

6

9

7

На рис. 12 представлена анимированная модель 81тМесЬап1с5 исполнительного механизма плетения.

1~ ^

а) б)

Рисунок 12 - Анимированная модель ЗітМесЬапісв исполнительного механизма плетения вид сверху (плоскость ху) (а) и произвольный вид (б)

На рис. 13 представлена модель БітМесІїапісз, а на рис. 14 - результаты расчетов моделирования исполнительного механизма плетения с синхронным двигателем в среде МАТЬАВ.

Ч;>|

Вг'ікз-

Н>-На

Ччвч

-[Эм-ШД

~ я ~

'"Й г

., Ип.

X

• .. - і

(П4ЇН?»НЕИт^ іЕ ' ВН±

-ада

Г^'Ж]

чигЭ

Рисунок 13 - Модель ЗтМесЬашсв исполнительного механизма плетения

Представлена модель исполнительного механизма плетения с синхронным двигателем, выполненная с помощью пакета прикладных программ МАТЬАВ (ЗтиНпк / 81тМес1шшс8). Получены основные законы изменения во времени угла, угловой скорости, силы реакции относительно примитива (по осям х, у, г). На рис. 14 в течении короткого промежутка времени (0,11 с) наблюдается переходной процесс. В пределах прикладываемых нагрузок механическая система работает стабильно.

Рисунок 14 - Данные поступившие с: (а) датчика 1 (кривошип 0|А); (б) датчика 2 (шатун АВ); (в) датчика 3 (коромысло ВОг); (г) датчика 4 (переключатель ОгС) исполнительного механизма

Приведены результаты исследования структуры шести образцов (филаментов исходных нитей, торсионных подвесов и нитей Русар® линейной плотности 6,3 текс), определены геометрические характеристики спирально-анизотропного кевларового торсионного подвеса, а именно плотности плетения и размеры поперечного сечения вдоль большой и малой оси. Также произведена оценка размеров поперечного сечения филамента исходной нити и нити плотности 6,3 текса. На основании проведенных измерений подтверждена высокая стабильность геометрических характеристик спирально-анизотропного кевларового торсиона, изготовленного с помощью синтезированного механизма для плетения подвесов ЧЭ приборов. Достоверность результатов подтверждена использованием двух измерительных систем (Микровизора (iVizo-MET-222 ОАО «ЛОМО» и микроскопа IM7200 Meiji Techno CO., Ltd.).

Упругий торсионный подвес (рис. 15) представляет собой САС из трех прядей (одна нить в каждой пряди). Плотность плетения - 7 узлов/мм. Огибающая поперечного сечения упругого торсионного подвеса представляет собой эллипс с большей осью 0,046 мм и меньшей осью 0,033 мм; общая длина подвеса - 100 мм.

Рисунок 15 - Фотографии плетеных торсионных подвесов Две проекции: вид сверху (а), сбоку (б)

В приложениях к диссертационной работе приведены: уведомление о поступлении заявки патента РФ на изобретение «Устройство для изготовления торсионных подвесов чувствительных элементов приборов» в Федеральный институт промышленной собственности и формула изобретения; акты внедрения; текст программ «Алгоритмы решения слабообусловленных нелинейных систем алгебраических уравнений», структурная модель, текст управляющей программы МАТЬАВ и параметры настройки блоков для модели 81тМесЬашсз (БтиПпк / МАТЬАВ); фотографии результатов микроскопических исследований.

Основные выводы и результаты работы:

• Произведен анализ механизма плетения.

• Построена динамическая модель исполнительного механизма плетения с учетом влияния торсионного подвеса.

• Разработан и внедрен в практику производства магнитометров синтезированный механизм плетения, способный производить торсионный подвес необходимого качества с заданными характеристиками.

• Изготовлена партия опытных образцов торсионных подвесов с заданными характеристиками плотности плетения и исследована структура полученных образцов и их физико-механические свойства.

• Разработаны новые оптимизационные методы оценки физико-механических характеристик винтовых элементов спирально-анизотропного стержня.

Цель диссертационной работы, заключающаяся в синтезе механизма плетения с учетом особенностей структуры торсионов, моделируемых как эквивалентные спирально-анизотропные стержни, достигнута.

Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях:

В изданиях нз перечня ВАК:

1. Мусалимов В.М., Заморуев Г.Б., Перечесова А.Д. Расчет физико-механических характеристик винтовых элементов спирально-анизотропных стержней // Изв. вузов. Приборостроение. 2012. Т. 55, № 6. С. 24-30.

2. Перечесова А.Д., Сергушин П.А. Закон движения механизма плетения спирально-анизотропных нитей // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. Выпуск 48. Мехатроника, технологии, системы автоматизированного проектирования./ Главный редактор д.т.н, проф. В.О. Никифоров, 2008. С. 29-35.

В иностранных реферируемых журналах:

3. Yuri A. Kopytenko, Pavel A. Sergushin, Maksim S. Petrishchev, Valery A. Levanenko, Anna D. Perechesova. Device for Manufacturing Torsion Bars with Helical Anisotropy UISAT-1 // Key Engineering Materials Vol. 437 (2010). -Trans Tech Publications, Switzerland, 2010. P. 625-628. DOI: 10.4028/www.scienti fic.net/KEM.437.625.

4. Perechesova A. Calculation of Elastic Constants of the Torsion Bars with Helical Anisotropy using the methods of Optimization theory // Abstract Book 23rd International Congress of Theoretical and Applied Mechanics, Beijing (China), 19-24 August 2012, China Science Literature Publishing House, P. 146.

5. Perechesova A. Calculation of Elastic Constants of the Torsion Bars with Helical Anisotropy using the methods of Optimization theory // Proceedings of the 23rd International Congress of Theoretical and Applied Mechanics. - Beijing (China), 2012. - SM04—050.

6. Perechesova A. Optimization of a device for manufacturing the torsion suspensions for sensing elements of the instruments UISAT-1 in Modem scientific research and their practical application edited by Alexandr G. Shibaev, Sergiy V. Kuprienko, Alexandra D. Fedorova.Vol. J31207 (Kupriyenko Sergiy Vasilyovich, Odessa, 2012) - URL: http://www.sworld.com.ua/e-joumal/J31207.pdf (date: September 2012) - Article CID Number J31207-576.

7. Перечесова А.Д. Оптимизация устройства для изготовления торсионных подвесов чувствительных элементов приборов УИСАТ-1 // Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте '2012». - Выпуск 2. Том 7. - Одесса: КУПРИЕНКО, 2012. -ЦИТ: 212-576-С. 47-53.

8. Перечесова А.Д., Крылов Н.А. Структура плетеных кевларовых торсионных подвесов чувствительных элементов приборов // Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития '2012». - Выпуск 3. Том 9. - Одесса: КУПРИЕНКО, 2012. - ЦИТ: 312-218 - С. 29-35.

В прочих изданиях:

9. Perechesova A., Sergushin P., Petrishchev М. The device for manufacturing torsion bars with helical anisotropy UISAT-1 // Proceedings of ISMTII-2009, St. Petersburg, 29 June - 2 July 2009. Vol 4. P. 418-421.

10. Sergushin P., Perechesova A., PetrishchevM. The torsion magnetic variometer with Kevlar-hanger-based sensor // Proceedings of ISMTII-2009, St. Petersburg, 29 June - 2 July 2009. Vol 4. P. 411-414.

11.ПеречесоваА.Д. Моделирование динамики исполнительного механизма УИСАТ-1 в среде SimMechanics // XXXIX неделя науки СПбГПУ: материалы международной научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 611 декабря 2010 г., Ч. XXI. - СПб: Изд-во Политехи, ун-та, 2010. С. 89.

12.Перечесова А.Д., СергушинП.А. Обзор современных средств для плетения различных объектов // Программа и сборник докладов Восьмой сессии Международной научной школы «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» VPB-07, Санкт-Петербург, 22-27 октября 2007 г. СПб: ИПМаш РАН, 2007. С. 116120. Per. свидетельство № 11991 от 26.11.2007 г.

13.Перечесова А.Д. Автомат для изготовления подвеса магниточувствительно-го элемента торсионного магнитометра УИСАТ-1 // Труды Конгресса по интеллектуальным системам и информационным технологиям «IS-IT'll», Научное издание в 4-х томах. - М.: Физматлит, 2011. - Т.З. С. 118-124.

14.Перечесова А.Д. Устройство для изготовления торсионных подвесов чувствительных элементов приборов // Альманах научных работ молодых ученых. - СПб: НИУ ИТМО, 2012. С. 182-186.

15.Перечесова А.Д. Моделирование динамики исполнительного механизма УИСАТ-1 в среде SimMechanics // Сборник тезисов докладов конференции молодых ученых, Выпуск 3. Труды молодых ученых / Главный редактор д.т.н., проф. В.О. Никифоров. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. С. 168.

16.Перечесова А.Д. Устройство для изготовления спирально-анизотропных торсионов УИСАТ-1 // Сборник тезисов докладов конференции молодых ученых, Санкт-Петербург, 12-15 апреля 2011 г., Выпуск 2. Труды молодых ученых / Главный редактор д.т.н., проф. В.О. Никифоров. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2011.С. 297-298.

17.Перечесова А.Д. Алгоритмы решения слабообусловленных нелинейных систем алгебраических уравнений // Сборник тезисов докладов конгресса молодых ученых, Выпуск 2. Труды молодых ученых / Главный редактор д.т.н., проф. В.О. Никифоров. -СПб: НИУ ИТМО, 2012. С. 317-318.

18.Перечесова А.Д. Автомат для изготовления подвеса магниточувствительно-го элемента торсионного магнитометра УИСАТ-1 // Труды Конгресса по интеллектуальным системам и информационным технологиям «IS-IT'12», Научное издание в 4-х томах. - М.: Физматлит, 2012. - Т.2. С. 222-227.

19.СергушинП.А., Перечесова А.Д. Вейвлет-анализ магнитограмм// Программа и сборник докладов Восьмой сессии Международной научной школы «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» VPB-07, Санкт-Петербург, 22-27 октября 2007 г. СПб: ИПМаш РАН, 2007. С. 196-197. Per. свидетельство № 11991 от 26.11.2007 г.

20. Перечесова А.Д. Пути оптимизации устройства для изготовления торсионных подвесов чувствительных элементов приборов УИСАТ-1 // V сессия научной школы «Проблемы механики и точности в приборостроении». Выпуск 1-й. Сборник докладов. - СПб: НИУ ИТМО, 2012. С. 105-111.

Корректор В.М. Мусалимов

Подписано в печать 1.10.2012. Формат 60*90 1/16 Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 210.

Учреждение «Университетские Телекоммуникации», 199034, СПб, В.О., Биржевая линия, д. 14-16, тел. +7 (812) 915-14-54, e-mail: zakaz@TiBir.ru, www.TiBir.ru

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Плетеные торсионные подвесы чувствительных элементов.

1.2. Возможные области применения кевларовых торсионных подвесов.

1.3. Механизмы для производства плетеных изделий.

1.4. Выводы.

2. АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА ДЛЯ ПЛЕТЕНИЯ ТОРСИОННЫХ ПОДВЕСОВ ПРИБОРОВ.

2.1. Принцип плетения и механизм для плетения устройства УИСАТ

2.2. Анализ динамики исполнительного механизма плетения.

2.3. Модель исполнительного механизма.

2.4. Постановка проблемы.

2.5. Выводы.

3. ОПТИМИЗАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВИНТОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СПИРАЛЬНО-АНИЗОТРОПНЫХ СТЕРЖНЕЙ.

3.1. Теория спирально-анизотропных стержней.

3.2. Методы определения интегральных упругих постоянных спирально-анизотропных стержней.

3.3. Алгоритмы решения слабообусловленных нелинейных систем алгебраических уравнений (оптимизаторы).

3.4. Примеры расчета.

3.5. Выводы.

4. СИНТЕЗ МЕХАНИЗМА ДЛЯ ПЛЕТЕНИЯ ТОРСИОННЫХ ПОДВЕСОВ ПРИБОРОВ.

4.1. Оптимизация геометрических и кинематических параметров механизма плетения.

4.2. Моделирование динамики исполнительного механизма плетения.

4.3. Модель исполнительного механизма плетения.

4.4. Структура плетеных кевларовых торсионных подвесов чувствительных элементов приборов.

4.5. Выводы.

Известны механизмы и машины для плетения [54], которые применяются: в текстильной промышленности, как для достижения определенных свойств материала, так и в декоративных целях; в канатной промышленности при изготовлении канатов, арматурных канатов, стальных канатов закрытого типа; в кабельной промышленности при изготовлении многопроволочной то-копроводящей жилы, при создании оболочек для кабелей (изоляционно-экранирующей, огнестойкой, звукоизоляционной, армирующей, демпфирующей и так далее); в других областях: при изготовлении арматуры конвейерной ленты; для изготовления металлических сеток, замкнутых безузловых плетеных сетей, т.е. плетеных изделий замкнутой геометрической формы (а также для шнуроплетения); для изготовления трубчатых армированных изделий из композиционных материалов (труб, отводов, тройников, переходников).

В меньшей степени разработаны механизмы для плетения компонентов чувствительных элементов (ЧЭ) с микронными толщинами, например, торсионных подвесов ЧЭ приборов, где в качестве материала для плетения используется особый материал - филаменты синтетических высокомодульных нитей (относятся к классу параарамидных волокон) с диаметром 0,016 мм и длиной 400 мм.

Торсионные подвесы ЧЭ используются при создании высокочувствительных приборов [91, 12, 65]: магнитометров, акселерометров, сейсмометров, наклономеров, микробарографов, гальванометров, стимуляторов лазерных сканирующих, а также в датчиках охранной сигнализации, то есть применяются в магнитометрии, сейсмологии, геодезии, метеорологии, электротехнике, медицине и других областях).

В настоящее время упругие торсионные подвесы из филаментов синтетических высокомодульных нитей, используемые в качестве подвесов магни-точувствительных элементов (МЧЭ) магнитостатического вариометра

МСВ), входящего в состав геофизического комплекса GI-MTS-1 (СПбФ ИЗМИР АН) [12], изготавливаются с помощью устройства для изготовления спирально-анизотропных торсионов УИСАТ-1 [86, 90, 43, 44 ,50]. Данные торсионные подвесы обладают свойствами упругой анизотропии. В свою очередь, использование таких торсионных подвесов при изготовлении ЧЭ приборов позволяет: снизить модуль кручения (повысить чувствительность); повысить устойчивость к изменению климатических факторов; повысить временную стабильность (уменьшить температурный дрейф нуля); повысить устойчивость к динамическим нагрузкам.

Проектирование современных механизмов плетения торсионов связано с их анализом, то есть описанием кинематики и динамики, с одной стороны, и, с другой стороны, синтезом, который заключается в разработке структуры и геометрии механизмов на основе заданных кинематических и динамических характеристик с учетом заданной структуры торсионов. Этим определяется актуальность работы.

Разработка принципа механизма плетения осуществлялась с учетом методологической и теоретической базы теории механизмов и машин (И.И. Артоболевский, Б.П. Тимофеев, H.H. Попов и другие); аналитической механики (А.И. Лурье, Н.В. Бутенин и другие); моделирования в SimMechanics (В.П. Дьяконов, Ю.Ф. Лазарев и другие); с учетом методологической и экспериментальной базы теории спирально-анизотропных тел (С.Г. Лехницкий, С.А. Амбарцумян, А.Н. Динник, Ю.А. Устинов, В.М. Мусалимов, И.И. Ворович, А.Н. Друзь, И.П. Гетман и другие); теории оптимизации (А. Фиакко, Г. Мак-Кормик и другие) [2, 3, 8, 9, 10, 13, 17, 19, 20, 29,31,33,37, 59, 77, 78, 79].

Целью работы является синтез механизма плетения с учетом особенностей структуры торсионов, моделируемых как эквивалентные спирально-анизотропные стержни (САС).

Задачи исследования:

- провести анализ механизма плетения;

- построить динамическую модель исполнительного механизма плетения с учетом влияния характеристик торсионного подвеса;

- разработать и внедрить в практику производства магнитометров синтезированный механизм плетения торсионных подвесов;

- изготовить партию опытных образцов торсионных подвесов и исследовать структуру полученных образцов и их физико-механические свойства;

- разработать новые оптимизационные методы оценки физико-механических характеристик винтовых элементов С АС.

Первая глава диссертационной работы посвящена рассмотрению состояния вопроса и постановке задач исследования. Описываются известные механизмы для производства плетеных изделий, в том числе устройство УИСАТ-1. Приведены области применения торсионных подвесов, обоснован выбор объекта исследования.

Во второй главе выполнен критический анализ устройства УИСАТ-1, ранее разработанного соискателем с соавторами. Показаны недостатки устройства, выделены структурные элементы механизма плетения торсионных подвесов. Из указанного анализа ясны задачи: синтезировать кулачок при условии выполнения закона движения пряди по заданной траектории с постоянной скоростью; ввести в конструкцию вариатор, позволяющий изменять скорость перемещения захвата относительно механизма плетения; оснастить реверсом (переключателем направления перемещения) механизм сбора продукции, осуществляющим переключение перемещения гайки, и использовать для возврата механизма сбора в исходное положение. Синтез механизма для плетения торсионных подвесов из филаментов синтетических высокомодульных нитей диаметром 0,016 мм и длиной 400 мм при повышении быстродействия является завершающей фазой проектирования и создания высокопроизводительного механизма.

В третьей главе развиты новые оптимизационные методы оценки физико-механических характеристик винтовых элементов САС, так как САС является одним из элементов синтеза механизма плетения. Проведен анализ существующих методов определения упругих постоянных САС. Полученные результаты используются для оптимизации одного из структурных элементов устройства исполнительного механизма плетения (при расчете нагрузок, приложенных к переключателю, и при построении динамической модели исполнительного механизма плетения).

В четвертой главе предложены пути оптимизации УИСАТ-1 - механизма для плетения торсионного подвеса ЧЭ МСВ. Исследуется кинематика и динамика исполнительного механизма плетения, реализовано моделирование с помощью библиотеки ЗтМесЬатсБ пакета 81шиНпк среды МАТЪАВ. Приведены результаты исследования структуры шести образцов (филаментов исходных нитей, торсионных подвесов, нитей Русар® линейной плотности 6,3 текс и торсионных подвесов, изготовленных с помощью устройства УИСАТ-1), обработка измерений плотности плетения торсионного подвеса, изготовленного с помощью устройства УИСАТ-1 и синтезированного механизма плетения. В результате расчетов сделан вывод, что точность изготовления торсиона при заданной плотности плетения повысилась.

По результатам диссертационной работы поданы материалы на получение патента РФ на изобретение «Устройство для изготовления торсионных подвесов чувствительных элементов приборов» (дата поступления материалов заявки 18 сентября 2012 г. входящий №065633, регистрационный № 2012140673). Уведомление о поступлении заявки патента РФ на изобретение в Федеральный институт промышленной собственности и формула изобретения приведены в приложении А. Механизм для плетения торсионных подвесов внедрен в СПбФ ИЗМИР АН как средство для изготовления торсионных подвесов МЧЭ МСВ, основные результаты диссертационной работы в учебный процесс кафедры Мехатроники НИУ ИТМО при подготовке магистров, в дисциплины «Системные технические решения в мехатронике», «Методы и теория оптимизации» и «Научно-исследовательская работа» (акты внедрения приведены в приложении Б).

Работа получила развитие и поддержку в рамках целевой программы Министерства образования и науки РФ «Развития научного потенциала высшей школы» госзаказ по договору №35-002/2012 от 01.01.2012 г (проект №7.941.2011).

Автор выражает благодарность доктору технических наук, профессору В.М. Мусалимову, доктору физико-математических наук, профессору Ю.А Копытенко, кандидату технических наук, доценту Г.Б. Заморуеву за помощь, оказанную при работе над диссертацией; коллективу работников Лаборатории наземных геомагнитных исследований СПбФ ИЗМИР АН за предоставленные информационные материалы; кафедре Мехатроники НИУ ИТМО.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Основные результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы:

• Произведен анализ механизма плетения, основанного на оригинальном принципе использования переключателя-кулачка.

• Построена динамическая модель исполнительного механизма плетения с учетом влияния торсионного подвеса.

• Разработан и внедрен в практику производства магнитометров синтезированный механизм плетения торсионных подвесов.

• Изготовлена партия опытных образцов торсионных подвесов и исследована структура полученных образцов и их физико-механические свойства.

• Разработаны новые оптимизационные методы оценки физико-механических характеристик винтовых элементов С АС.

Цель диссертационной работы, заключающаяся в синтезе механизма плетения с учетом особенностей структуры торсионов, моделируемых как эквивалентные спирально-анизотропные стержни, достигнута.

73

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Акулич И.Л. Математическое программирование в примерах и задачах: Учеб. пособие для студентов эконом, спец. вузов. — М.: Высшая школа, 1986.

2. Амбарцумян С. А. Общая теория анизотропных оболочек. М.: Наука, 1974. 446 с.

3. Артоболевский, И. И. Теория механизмов и машин : учебник для втузов / И. И. Артоболевский . 6-е изд., стер., перепеч. с изд. 1988 г . - М. : Альянс, 2011 . - 640 с. - ISBN 978-5-91872-001-1 .

4. Ахромеев Ж.П. Робототехника и гибкие автоматизированные производства. В 9-ти кн. Кн. 2. Приводы робототехнических систем, 1986, 175 с.

5. Баничук Н.В., Иванова С.Ю. Оптимизация формы в контактных задачах теории упругости при неполных данных о внешних воздействиях // Прикладная математика и механика. 2009. Т. 73. № 6. - С. 696-704. 965-976

6. Беленький И.М. Введение в аналитическую механику СПб.: Высшая школа, 1964. -328 с.

7. Беляев А.К. Динамическая устойчивость зубчато -ременной передачи / Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2010. Т. 53. № 2. С.20-23.

8. Брицкий В. Д., Тимофеев Б. П. Синтез и анализ механизма с высшей кинематический парой; М-во образования РФ ; СПбГУ ИТМО, Каф. МТ .— СПб.: СПбГУ ИТМО, 2004 .— 16с.: ил.

9. Бутенин Н.В. Введение в аналитическую механику. М.: Наука, 1971, 264с.

10. Ю.Ворович, И. И. Неклассические смешанные задачи теории упругости / И. И. Ворович, В. М. Александров, В. А. Бабешко. М. : Наука, 1974. - 456 с.

11. П.Габасов Р., Кириллова Ф.М. Методы линейного программирования. 4.1: Общие задачи. Изд. 2-е. М: Книжный дом «Либроком», 2010.-176 с.

12. Геофизический комплекс 01-МТ8-1. Техническое описание. С-Пб.: СПбФ ИЗМИРАН, 2009. -38 с.

13. Гетман И.П., Устинов Ю.А. О методах расчета канатов. Задача растяжения-кручения // ПММ. 2008. Т. 72, вып. 1. С. 81-90.

14. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. Пер. с англ. — М.: Мир, 1985.

15. Дарков А.В., Шпиро Г.С. Сопротивление материалов /5-е изд., перераб. и доп. М. Высш. шк. 1989. 622 с.

16. Диевский В.А. Теоретическая механика. СПб.: изд. Лань, 2005. - 320 с.

17. Динник А.Н. Статьи по горному делу. М: Углетехиздат СССР, 1957. -202 с.

18. Дронг В.И., Дубинин В.В., Ильин М.М. и др. Курс теоретической механики. / Под ред. К.С. Колесникова. М.: МГТУ им Н.Э. Баумана, 2005.

19. Дьяконов В. П. БшшНпк 5/6/7: Самоучитель. М.: ДМК - Пресс, 2008. -784 е.: ил

20. Дьяконов В.П. МАТЬАВ 6.5 вР1 + 8шшНпк 5 и МАТЪАВ 7 + БшшНпк 6 в математике и математическом моделировании. М.: СОЛОН-Пресс, 2005.

21. Заявка на изобретение РФ №93037810, МПК Б 04 С 3/12, приоритет от 23.07.93, опубликована 20.03.96 («Плетельная машина», авторы: Васильев В.А., Прилепский В.А.).

22. Зубов Л.М. Нелинейная задача Сен-Венана о кручении, растяжении и изгибе естественно скрученного стержня // Прикладная математика и механика, 2006. Том 70. №2. С. 332-343.

23. Карманов В.Г. Математическое программирование. — Изд-во физ.-мат. литературы, 2004.

24. Келли А. Высокопрочные материалы: Пер. с анг. М.: Мир, 1976. 264 с.

25. Кожевников С. Н., Есипенко Я. И., Раскин Я. М. Механизмы. Справочник. Изд. 4-е, перераб. и доп. Под ред. С. Н. Кожевникова М., «Машиностроение», 1976. 784 с. с ил.

26. Колчин Н. И. Механика машин. ТОМІ и ТОМ2. 1971г. и 1972г.

27. Конструирование машин: Справочно-методическое пособие В 2 т. Т. 1 /К. Ф. Фролов, А. Ф. Крайнев, Г. В. Крейнин и др.; Под общ. ред К. Ф. Фролова. М.: Машиностроение, 1994. - 528с

28. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. — М.: Наука, 1970. — С. 575-576.

29. Лазарев Ю.Ф. Моделирование процессов и систем в МАТЬАВ. Учебный курс. СПб.: Питер; Киев: Издательская группа ВНУ, 2005. - 512 е.: ил.

30. Латыев С. М. Конструирование точных (оптических) приборов: Учебное пособие. СПб.: Политехника, 2007. 579 е.: ил.

31. Лехницкий С.Г. Теория упругости анизотропного тела. М., Наука, 1977.

32. Лурье А. И. Нелинейная теория упругости. —М.: Наука, 1980. — 512 с.

33. Лурье А. И. Теория упругости. М.: Наука, 1970. — 940 с.

34. Максимов Ю.А. Алгоритмы линейного и дискретного программирования. — М.: МИФИ, 1980.

35. Максимов Ю.А., Филлиповская Е.А. Алгоритмы решения задач нелинейного программирования. — М.: МИФИ, 1982.

36. Мусалимов В. М., Мокряк С. Я., Соханев Б. В., Шиянов В. Д. Определение упругих характеристик гибких кабелей на основе модели спирально-анизотропного тела // Механика композитных материалов. 1984. № 1. С. 136—141.

37. Мусалимов В.М. Механика деформируемого кабеля. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2005.-203 с.

38. Мусалимов В.М., Заморуев Г.Б., Перечесова А.Д. Расчет физико-механических характеристик винтовых элементов спирально-анизотропных стержней // Изв. вузов. Приборостроение. 2012. Т. 55, № 6. С. 24-30.

39. Мусалимов В.М., Соханев Б.В. Механические испытания гибких кабелей. Томск, 1984.

40. Параарамидные волокна и нити Электронный ресурс.: официальный сайт ОАО «Каменскволокно», 2012 — Режим доступа: http://www.aramid.ru, свободный.

41. Патент на полезную модель РФ № 47903, МПК D04C3/12, приоритет 05.04.2005 г., опубликован 10.09.2005 г («Устройство для плетения фитиля», авторы: Медведев Е.А.).

42. Патент РФ № 2287837, МПК G 01 R 33/038, опубликованный 20.12.1006 в Бюл. № 32. («Датчик магнитометра», авторы: Копытенко Ю.А., Коробейников А.Г., Мусалимов В.М., Петрищев М.С., Сергушин П.А., Тка-лич В.Л.).

43. Перечесова А.Д. Устройство для изготовления торсионных подвесов чувствительных элементов приборов // Альманах научных работ молодых ученых. СПб: НИУ ИТМО, 2012. С. 182-186.

44. Плахтин В.Д., Бороздина Е.И., Ивочкин М.Ю. Теория механизмов и машин. Зубчатые механизмы. Кулачковые механизмы. Основы теории. Курсовое проектирование: Учеб. пособие. М.: Изд-во МГОУ, 2009. -ISBN 978-5-7045-0853-3.

45. Плахтин В.Д., Пантюшин Б.Д. Теория механизмов и машин. Кинематический и силовой анализ плоских механизмов. Основы теории. Курсовое проектирование: Учеб. пособие. М.: Изд-во МГОУ, 2009. -ISBN 978-57045-0825-0.

46. Победря Б.Е. Механика композиционных материалов. М., изд-во МГУ, 1984.

47. Теория механизмов и машин: Учеб. для втузов/ К. В. Фролов, С. А. Попов, А. К. Мусатов и др.; Под ред. К. В. Фролова.—М.: Высш. шк., 1987.—496 с: ил.

48. Устинов Ю.А. Обоснование принципа Сен-Венана для естественно-закрученного стержня // Владикавк. мат. журн. 2010. Т. 12, вып.1. С.58-71

49. Устинов Ю.А., Поляков Н.А., Друзь А.Н., Дьяконов М.Б., Морозова О.Н. Статические и динамические задачи теории упругости для цилиндрических тел с неканоническими границами / Информационный бюллетень РФФИ. 1994. Т. 2. № 1.С. 34.

50. Фиакко А., Мак-Кормик Г. Нелинейное программирование. Методы последовательной безусловной минимизации. М.: Мир, 1972. 241 с.

51. Шалобаев Е.В. Микросистемная техника и мехатроника: особенности соотношений микро- и макроуровней // Нано- и микросистемная техника Изд. "Новые технологии"2000г №4, стр. 5-9

52. Щербаков B.C., Корытов М. С., Руппель А.А., Глушец В.А., Милюшен-ко С.А. Моделирование и визуализация движений механических систем в MATLAB: Учебное пособие Омск: Изд-во СибАДИ, 2007. - 84с.

53. Brookstein D. S. Joining methods for advanced braided composites // Composite Structures, Vol. 6, Issue 1-3, 1986, pp. 87-94.

54. Chouaieb N., Maddocks J.H. Kirchhoff s problem of helical equilibria of uniform rods // Elasticity, 2004, Vol. 77, p. 221-247.

55. Freger G. E., Karvasarskaya N. A. Kireev I. Yu. Basic problems of the mechanics of spirally anisotropic media // Mechanics of Composite Materials, 1991, Vol. 26, No. 4, pp. 447^452.

56. Perechesova A., Sergushin P., Petrishchev M. The device for manufacturing torsion bars with helical anisotropy UISAT-1 // Proceedings of ISMTII-2009, St. Petersburg, 29 June 2 July 2009. Vol 4. P. 418^121.

57. Sergushin P., Perechesova A., Petrishchev M. The torsion magnetic variometer with Kevlar-hanger-based sensor // Proceedings of ISMTII-2009, St. Petersburg, 29 June 2 July 2009. Vol 4. P. 411^114.

58. Tarnopol'skii Yu. M., Kulakov V. L., Zakrzhevskii A. M., Mungalov D. D. Textile composite rods operating in torsion // Composites Science and Technology, Vol. 56, Issue 3, 1996, pp. 339-345.