Кафедра отримала свою назву у 1920 році після об’єднання Жіночого політехнічного інституту х Харківським технологічним, а з 1991 року стала називатися «Теорія механізмів, машин та роботів». При вивченні архіві НТУ «ХПІ» був знайдений штатний розклад Харківського механіко-машинобудівного інституту (ХММІ) за 1937 рік, де кафедра ТММ вже тоді була виділена окремим рядком як самостійний підрозділ ХММІ. Це дає змогу достатньо обґрунтовано стверджувати, що роком створення кафедри ТММ є 1920, хоча курс теорії машин та механізмів викладався в університеті (починаючи з другого курсу) з дня його заснування. У 2005 році кафедра отримала нову назву «Теорія та системи автоматизованого проектування механізмів і машин». З січня 2003 року кафедру очолює доктор технічних наук, професор Микола Анатолійович Ткачук – спеціаліст у галузі машинознавства, комп’ютерного моделювання, динаміки та міцності машин, систем автоматизованого проектування та дослідження складних та надскладних механічних систем. На кафедрі працюють 3 професори, 2 доктори наук, 12 кандидатів наук, навчаються 6 аспірантів та проходять підготовку 6 здобувачів ступені кандидата та доктора наук. У 2004 році було розпочате навчання за спеціальністю «Інформаційні технології проектування та комп’ютерне моделювання». Випускники цієї спеціальності мають глибоку універсальну та фундаментальну загальноінженерну підготовку у поєднанні з відмінним володінням комп’ютерними методами моделювання об’єктів дослідження. У 2005 році на кафедрі була створена тематична редколегія «Вісника Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» за напрямом «Машинознавство та САПР». Дане видання включене до переліку фахових видань України і виходить серіями, що відображають наукові напрями діяльності вчених університету та потенційних здобувачів наукових звань та ступенів. У збірнику представлені результати досліджень кінематики, динаміки, напружено-деформованого стану елементів сучасних машин, а також методи, моделі та системи їх автоматизованого проектування. Він призначений для викладачів, наукових співробітників та спеціалістів. Також на кафедрі випускається вісник за напрямом «Нові рішення у сучасних технологіях». В ньому представленні статті, у яких відображені результати досліджень в машинобудуванні, енергетиці, технології органічних та неорганічних речовин, екології, інформаційних технологіях і системах управління, а також з фундаментальних аспектів сучасних технологій.
Наукові напрями діяльності кафедри:
- теоретичні основи комп’ютерного моделювання фізико-механічних процесів у складних і надскладних механічних системах;
- теоретичні основи аналізу та синтезу елементів механізмів і машин;
- розробка спеціалізованих програмно-модельних комплексів та моделей САПР для дослідження основних і найбільш навантажених елементів машин, приладів та апаратів;
- дослідження складних біомеханічних систем (сегменти хребта людини з ендопротезами, моделювання ортезів шийного відділу хребта, моделювання операцій протезування суглобів з використанням метало-керамічних протезів);
- розрахунок зубчастих передач та методів геометричного синтезу складних зачеплень;
- моделювання процесів механічної та електрохімічної деградації матеріалів;
- моделювання реакцій на різні види статичних, динамічних та імпульсних впливів елементів транспортних засобів спеціального призначення;
- моделювання та дослідження динаміки і напружено-деформованого стану машинобудівних конструкцій, елементів технологічного оснастки;
- аналіз та синтез мостових кранів-перевантажувачів;
- теоретичні основи кластерних комп’ютерних технологій для моделювання фізико-механічних процесів;
- розв’язання прикладних задач за замовленнями промислових підприємств, вітчизняних та іноземних компаній.
Для впровадження найбільш сучасних комп’ютерних технологій проектування, виготовлення та дослідження елементів механізмів і машин в науково-дослідну та навчальну діяльність на кафедрі діє центр «Тензор».