Қазақстан Республикасының Министерство Білім жәңе ғылым образования и науки

Қазақстан Республикасының
Білім жәңе ғылым
министрлігі
Министерство
образования и науки
Республики Казахстан
Д. Серікбаев атындағы
ШҚМТУ
ВКГТУ им Д. Серикбаева
УТВЕРЖДАЮ
Зав. кафедрой
«Общеинженерные дисциплины»
_________ Г.Е. Муслиманова
« ___»________2014 г.
МЕХАНИЗМДЕР МЕН МАШИНАЛАР ТЕОРИЯСЫ
Силлабус
ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН
Силлабус
для студентов-бакалавров дневной формы обучения
специальности 050724 - «Горные машины и оборудование»
Курс – 2
Семестр - 3, число кредитов
Аудиторных часов
В т. ч. лекции
лабораторные занятия
СРСП
СРС
Экзамен – 3 семестр
Семестр - 4
Курсовая работа, СРС
-3
– 45
– 30 часов
–15 часов
-45 часов
-15 часов
- 30 часов.
Усть-Каменогорск, 2014
Өскемен
2
Учебная программа дисциплины (SYLLABUS) разработана на кафедре
«Общеинженерные
дисциплины»
на
основании
Государственного
общеобязательного стандарта образования Республики Казахстан ГОСО РК
3.08.350-2006 для специальности 050724 - «Горные машины и
оборудование».
Рассмотрена и утверждена на заседании кафедры «Общеинженерные
дисциплины»
Зав. кафедрой
Г.Е. Муслиманова
Протокол № ________ от ____________________ 2014 год
Одобрена методической комиссией факультета машиностроения и
транспорта
«___»_____________2014 год
Председатель МК
Программу разработал
Нормоконтролер
УМУ
А.А.Чечеткина
Ш. С. Аманжолова
Е.В. Петрова
3
1. ВРЕМЯ И МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Аудиторные занятия проводятся согласно семестрового расписания в
аудиториях Восточно - Казахстанского государственного технического
университета. В четвертом семестре на дисциплину предусмотрено 3 кредита
(45 часов, в т.ч. еженедельно: 2 часа лекций, 1 час лабораторных работ).
Проводится 2 рубежных контроля. Период обучения - 15 недель. Форма
итогового контроля – экзамен.
В четвертом семестре выполняется курсовой проект. Занятия студентов с
преподавателем (СРСП) планируются отдельным расписанием кафедры (ауд.
Г1-424) - «Общеинженерные дисциплины».
Преподаватель: - доцент, кандидат физико-математических наук
Ш.С.Аманжолова
Полный адрес: г. Усть-Каменогорск, ул. Д. Серикбаева, 19, главный
корпус ВКГТУ, аудитория Г-424. Тел.: 87232-540707.
2. ПРЕРЕКВИЗИТЫ И ПОСТРЕКВИЗИТЫ ДИСЦИПЛИНЫ
Пререквизиты дисциплины: для изучения дисциплины «Теория
механизмов и машин» необходимы знания дисциплин
«Высшая
математика», «Физика», «Теоретическая механика», «Информатика»,
«Начертательная геометрия и инженерная графика».
Постреквизиты дисциплины: знания дисциплины «Теория механизмов
и машин» необходимы для усвоения дисциплин «Основы конструирования и
детали машин», «Гидропневматические машины и приводы», «Надежность
технологических машин», «Монтаж и эксплуатация технических машин».
3. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА
Курс ТММ - 2207 «Теория механизмов и машин» является обязательной
базовой дисциплиной и играет важную роль для подготовки инженеров –
механиков. Знания основных видов механизмов, их кинематических и
динамических свойств необходимы им для ясного понимания принципов
работы отдельных механизмов и их взаимодействия в машине, нахождения
оптимальных параметров механизмов по заданным условиям работы,
разработки конструктивных и технических мероприятий по повышению
долговечности и надежности машин, создания рациональных методов
технического обслуживания машин и механизмов.
Цель изучения дисциплины – дать студентам знания, умения и навыки,
нужные для последующего изучения специальных инженерных дисциплин,
необходимых в их дальнейшей деятельности в качестве инженера-технолога,
механика, эксплуатационника и др. в условиях производства.
4
Задачи изучения дисциплины – дать студентам знания о строении
основных
видов
механизмов,
кинематических
и
динамических
характеристиках механизмов с жесткими и упругими звеньями, знания о
методах определения геометрических параметров механизмов по требуемым
условиям, методах виброзащиты человека и машины, знания об управлении
движением систем механизмов и машин.
Изучившие дисциплину ТММ должны знать основные виды механизмов
и их кинематические и динамические характеристики, понимать принцип
работы отдельных механизмов и их взаимодействие в машинах, уметь
находить кинематические и динамические параметры механизмов по
заданным кинематическим и динамическим свойствам.
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1 Лекционные занятия
3-семестр
4.1.1 Основные понятия теории механизмов и машин. Машина,
механизм, звено, кинематическая пара, кинематическое соединение.
Классификация кинематических пар. Кинематические цепи. Механизмы с
высшими и низшими кинематическими парами, заменяющие механизмы.
Классификация механизмов. Основные виды механизмов и машин – 2 часа.
4.1.2 Задачи и методы анализа и синтеза строения механизмов. Число
степеней свободы механизмов. Обобщенные координаты. Локальные и
структурные избыточные связи, устранение избыточных связей. Механизмы
без избыточных связей. Анализ и синтез строения механизмов и
манипуляторов на основе их моделирования -2 часа.
4.1.3 Виды зубчатых механизмов. Классификация зубчатых передач.
Кинематика многоступенчатых передач с неподвижными и подвижными
осями колес. (Графический и аналитический методы). Планетарные зубчатые
механизмы. Область применения. Выбор рациональной схемы по КПД и
передаточному отношению. Синтез планетарных механизмов, условия
соседства, сборки и соосности – 2 часа.
4.1.4 Цилиндрическая зубчатая передача. Элементы зубчатых колес с
эвольвентным профилем. Свойства эвольвентного зацепления. Способы
изготовления зубчатых колес. Станочное зацепление. Подрезание и
заострение зубьев. Качественные показатели передачи. Выбор коэффициента
смещения. Цилиндрические колеса с косыми зубьями. Передачи Новикова
(Геометрия, кинематика, область применения.) – 2 часа.
4.1.5 Кинематические характеристики механизмов. Функция положения,
аналоги скоростей и ускорений. Задачи и методы кинематического анализа
механизмов и манипуляторов. Метод планов положений, скоростей и
ускорений -2 часа.
4.1.6 Аналитический метод кинематического анализа рычажных
механизмов. Метод замкнутого векторного контура, численного
дифференцирования и интегрирования - 2 часа.
5
4.1.7 Силовой анализ рычажных механизмов. Задачи и методы силового
анализа механизмов. Силы, действующие на звенья механизма. Инерционные
нагрузки. Условие кинетостатической определимости кинематических цепей.
– 2 часа.
4.1.8 Порядок силового расчета рычажных механизмов. Графический
(планами сил) и аналитический методы определения усилий в
кинематических парах. – 2 часа.
4.1.9 Особенности силового расчета групп Ассура 3 класса и кулачковых
механизмов. Теорема о жестком рычаге Н.Е. Жуковского. – 2 часа.
4.1.10 Виды кулачковых механизмов. Выбор схемы кулачкового
механизма и закона движения выходного звена. Графическое и
аналитическое определение профиля кулачка. Выбор размера ролика
толкателя.- 2 часа.
4.1.11 Уравновешивание механизмов. Действие сил на фундамент
машины. Методы уравновешивания масс подвижных звеньев механизмов.
Уравновешивание вращающихся звеньев. Балансировочные машины.
Уравновешивание
многозвенных
механизмов.
Виброактивность
и
виброзащита машин. – 2 часа.
4.1.12 Исследование движения механизма под действием приложенных
сил. Приведение сил и моментов пар сил. Приведение масс и моментов
инерцию. – 2 часа.
4.1.13 Основные формы уравнений движения. Решение уравнений
движения.
Коэффициент
неравномерности
движения
механизма.
Определение и обеспечение коэффициента неравномерности движения
механизма Влияние упругости звеньев на закон движения машинного
агрегата. -2 часа.
4.1.14 Синтез (проектирование) механизмов. Этапы синтеза механизмов.
Графический метод синтеза плоских рычажных механизмов. Аналитический
метод синтеза механизмов по заданным условиям. -2 часа.
4.1.15 Трение в механизмах и машинах. Учет сил трения в
кинематических парах механизма, угол давления и явление самоторможения.
Механический коэффициент полезного действия механизма. Определение
КПД механизмов.- 2 часа.
4.2. Лабораторные занятия
3 - семестр
Лабораторный практикум, являясь составной частью курса «Теория
механизмов и машин», закрепляет теоретические знания студентов, помогает
им вникнуть в физическую сущность рассматриваемых вопросов, развивает
навыки
пользования
измерительной
техникой
и
проведения
экспериментальных исследований.
Тематика лабораторных работ, методические указания по их
выполнению и примеры оформления отчетов приведены в работе:Бурковский А.К. Теория механизмов и машин: Лабораторный практикум для
6
студентов механических специальностей 1402, 2501, 2801, 2803, 2805, 3005/
ВКГТУ - Усть-Каменогорск, 2004, 64 с.
Лабораторные работы выполняются, как правило, группой студентов из
3 - 4 человек. До начала лабораторной работы студенты должны просмотреть
лекционный материал по теме лабораторного занятия, изучить
теоретическую часть выполняемой работы, подготовить бланк отчета,
включив в него название и цель работы, описания и схемы используемых
приборов и лабораторных установок, таблицы для расчетов и результатов
измерений.
Тематика лабораторных занятий, сроки их проведения и содержание СРСП
представлены ниже в таблице 1.
Лабораторная работа считается выполненной после просмотра и
утверждения преподавателем бланка отчета с результатами измерений и
расчетов. Отчет оформляется на отдельных листах или в общей тетради
чернилами или пастой, а схемы и рисунки выполняются в карандаше. Отчет
завершается краткими выводами по итогам выполненной работы.
Защита отчета осуществляется каждым студентом индивидуально, как
правило, на следующем занятии или в часы консультаций.
Таблица 1-Тематика лабораторных занятий и содержание СРСП
№
Содержание
Содержание СРСП
недели
лабораторного занятия
1и2
Лаб. раб. №1 «Структура и классификация
Оформление
механизмов»
отчета, подготовка
к
защите
лаб.
работы №1
3и4
Лаб. раб. №2 «Кинематический анализ Оформление
зубчатых механизмов»
отчета, подготовка
к
защите
лаб.
работы №2
5и6
Лаб.
раб.
№3
«Нарезание
зубьев Оформление
эвольвентных колес методом огибания и отчета, подготовка
определение их основных параметров»
к
защите
лаб.
работы №3
7и8
Защита
отчетов
лабораторных
работ. Тест
из
10
Рубежный контроль 1 (Тестирование)
вопросов
по
теоретическому
материалу
9 и 10
Лаб. раб. №5 «Синтез плоских кулачковых
Оформление
механизмов»
отчета, подготовка
к
защите
лаб.
работы №5
11 и 12 Лаб. раб. №7 «Динамическая балансировка
Оформление
вращающихся звеньев»
отчета, подготовка
к
защите
лаб.
7
13 и 14
15
работы №7
Лаб. раб. №6 « Определение коэффициента
Оформление
полезного действия червячного редуктора»
отчета, подготовка
к
защите
лаб.
работы №6
Защита
отчетов
лабораторных
работ. Тест
из
10
Рубежный контроль 2 (Тестирование)
вопросов
по
теоретическому
материалу
4.3. Курсовое проектирование
4 - семестр
Студенты специальности 050724 выполняют курсовой проект в объеме
двух листов графики и 18-25 страниц расчетов.
Основная цель курсового проектирования – привить навыки
использования общих методов проектирования и исследования механизмов
для анализа или создания конкретных технологических машин и
оборудования.
В соответствии с рабочей программой, студенту надлежит выполнить
а) кинематический и силовой анализ плоского рычажного механизма
(Лист 1), при этом :
- определить степень подвижности рычажного механизма и провести его
структурный анализ;
- построить 12 планов механизма, приняв за исходное положение
ведущего звена (кривошипа ОА) то, при котором исполнительное звено
(например, ползун) находится в крайнем положении;
- построить 12 планов скоростей и один план ускорений – для рабочего
хода с максимальным усилием на исполнительном звене;
- определить и свести в таблицу модули линейных скоростей
характерных точек механизма, рассчитать угловые скорости и ускорения
звеньев, направления последних показать на звеньях механизма;
- провести кинетостатический (силовой) расчет механизма для одного
положения на рабочем ходе;
- с помощью рычага Н. Жуковского определить величину
уравновешивающей силы (или момента) и сравнить ее с результатом расчета
методом плана сил.
б) построение картины эвольвентного зацепления, проектирование и
кинематический анализ планетарного редуктора (Лист 2), для этого:
- определить размеры эвольвентных зубчатых колес рядовой передачи,
нарезанных стандартной инструментальной рейкой модуля m1. При выборе
коэффициентов смещения рейки обеспечить отсутствие подреза ножек
зубьев;
- построить картину эвольвентного зацепления. Изобразить по тричетыре зуба на каждом колесе, выделить линию и дуги зацепления, рабочие
8
участки профилей зубьев. Масштаб построения выбрать таким, чтобы высота
зубьев на чертеже была не менее 40…45 мм;
- определить коэффициент перекрытия по данным картины зацепления и
аналитически;
- подобрать числа зубьев колес планетарного механизма, выдерживая
условия соосности, соседства, сборки и заданной величины передаточного
отношения, считая, что минимальное число зубьев колес min  17, а колеса
нарезаны без смещения исходного контура. При подборе чисел зубьев колес
допускается отклонение от заданного значения передаточного отношения до
5%;
- рассчитать диаметры начальных окружностей и вычертить в масштабе
кинематическую схему планетарного редуктора;
проверить передаточное отношение зубчатого редуктора
аналитическим (по формуле Виллиса) и графическим (методом профессора
Смирнова Л.) способами.
5. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Артоболевский И.А.. Теория механизмов и машин. – М,:1988, 640 с.
2. Бурковский А.К. Теория механизмов и машин. Лабораторный
практикум для студентов механических специальностей. ВКГТУ. – УстьКаменогорск, 2004, 54 с.
3 Бурковский А.К., Елемес Д. Е. Теория механизмов и машин:
Методические указания и задания на курсовой проект для студентов
механических специальностей очной формы обучения / ВКГТУ. – УстьКаменогорск, 2007. – 98 с.
4. Ашавский А.М. и др. Лабораторный практикум и курсовое
проектирование по теории механизмов и машин с использованием ЭВМ. –
М.:1983, 160 с.
5. Гуров Э.А. и др. Типовой лабораторный практикум по теории
механизмов и машин. – М.:1990, 160 с.
6. Казыханов Х.Р. и др. Теория механизмов и машин с применением
ЭВМ. КазНТУ, 1988, 34 с.
7. Левитский Н.И., Левитская О.Н. Курс теории механизмов и машин. –
М.:Высшая школа, 1985, 279 с.
8. Марченко С.И. и др. Теория механизмов и машин. Серия «Сдаем
экзамен». – Ростовна – Дону : Феникс, 2003, 256 с.
9. Попов С.А., Тимофеев Н.А. Курсовое проектирование по теории
механизмов и механике машин: учебное пособие для ВУЗов/ под ред.
К.В.Фролова – М.: Высшая школа, 2002, 351 с.
10. Смелягин А.И. Теория механизмов и машин. Курсовое проектирование:
Учебное пособие. – М.: ИНФРА – М; Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003, 263
с.
9
11. Фролов К.В., Попов С.А., Мусатов А.К. и другие. Теория механизмов и
машин. Учебник/ Под ред. К.В.Фролова. 4-е издание – М,: Высшая школа,
2003.
12. Юдин В.А. и др. Сборник задач по теории механизмов и машин. – М.:
Высшая школа, 1982, 215 с.
6. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
Самостоятельная работа (СРС) студентов включает проработку
теоретического материала (по конспектам лекций и учебникам), подготовку к
лабораторным работам и их оформление.
В четвертом семестре студенты выполняют курсовой проект. Исходные
данные на проектирование и анализ различных механизмов и машин выдает
преподаватель из методической литературы (см.лит.3), где изложены
методические указания по выполнению курсового проекта и дан пример
оформления его текстовых и графических документов.
Поощряется выдача студентам индивидуальных заданий на курсовое
проектирование, увязанных с учебно-исследовательской (УИРС) или научноисследовательской (НИРС) работой студентов.
7. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ
Рейтинговой системой предусмотрено в четвертом семестре три вида
контроля: текущий, рубежный (аттестация на 7 и 15 неделях) и итоговый
(экзамен).
Итоговая оценка по дисциплине определяется как сумма максимальных
показателей успеваемости по рубежным контролям – 60% и итоговой
аттестации (экзаменационная оценка) – 40 %.
Ио 
Р1  Р2
* 0,6  Э * 0,4 ,
2
где Р1 – цифровой эквивалент оценки первого рейтинга;
Р2– цифровой эквивалент оценки второго рейтинга;
Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.
.
Экзамен проводится по тестам, в каждом тесте – 20 задач (вопросов).
Тестовая база курса ТММ включает 400 задач.
В таблице 2 приведена шкала оценки всех видов работ, выполняемых
студентом в третьем семестре до проведения экзамена.
Таблица 2 – Шкала оценки знаний по видам работ
Вид контроля
Неделя
Посещаемость
занятий
(лекции, 1 - 15
лабораторные работы)
Выполнение и защита лабораторных 1 - 15
Рейтинг
1
10
Рейтинг 2
50
50
10
10
работ
Рубежный тест
ИТОГО
7 и 15
40
40
100 баллов 100 баллов
Итоговую оценку за курсовой проект студента определяют с
учетом:
- качества выполнения и оформления графических и текстовых
документов курсового проекта;
- уровня знаний, проявленных студентом при защите своего проекта;
- четкости исполнения студентом графика выполнения курсового
проекта.
8. ПОЛИТИКА ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ
Политика выставления оценок основывается на принципах
объективности, прозрачности и гибкости.
При этом необходимо знать, что
 посещение лабораторных и лекционных занятий обязательно. За
каждый час занятий, пропущенных без уважительных причин,
начисляется один штрафной балл;
 своевременность выполнения, качество оформления и защиты
лабораторных работ оцениваются от 0 до 50 баллов;
 рубежный тест содержит 10 задач, каждая из задач оценивается в 4
балла. Общее число баллов может быть от 0 до 40;
 максимальная оценка при рубежном контроле 100 балов;
 экзаменационная оценка может быть от 0 до 100 баллов.
Экзаменационный тест содержит 20 вопросов (20 вопросов по 5
баллов = 100 баллов);
 при выполнении студентом научного исследования и доклада на
студенческой научной конференции начисляются премиальные
баллы (от 10 до 40) в рубежный рейтинг. При опубликовании
научного доклада в Вестнике ВКГТУ и других научных изданиях –
зачитываются баллы в рубежный рейтинг в объеме до 100 баллов;
 итоговые оценки студентов рассчитываются по формуле (1). Они
отражают уровень знаний студентов по теоретическому и
практическому разделам курса.