Қазақстан Республикасының Министерство Білім жәңе ғылым образования и науки
реклама
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.
