Теория механизмов и машин - Пермский государственный

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра технологии и методики преподавания технологии
Учебно-методический комплекс по дисциплине
«Теория механизмов и машин»
Специальность: 260901.65 – «Технология швейных изделий»
Пермь
2009
Автор-составитель: ст. преп. Пепеляева С.В.
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Теория механизмов
и
машин» составлен в соответствии с требованиями Государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования по
специальности 260901.65 «Технология швейных изделий».
Дисциплина
относится
к
федеральному
компоненту
цикла
«общепрофессиональных дисциплин».
Утверждено на заседании учебно-
Утверждено на заседании кафедры
методической комиссии физического
технологии и методики преподавания
факультета:
технологии:
Протокол №
Протокол №
«___» _______________2010г.
«___»_________________2010г.
Председатель УМК________________
Зав. кафедрой_________________
Содержание
1.Рабочая программа дисциплины
1. Цели и задачи изучения дисциплины
2. Требования к уровню освоения дисциплины
3. Объем дисциплины, формы текущего и промежуточного контроля
3.1.Объем дисциплины и виды учебной работы
3.2. Распределение часов по темам и видам учебной работы
4. Содержание разделов, основных тем учебной дисциплины
5.Темы практических работ
6. Тематика курсовых работ и методические указания по их выполнению
7.Учебно-методическое обеспечение дисциплины
7.1 Список литературы
7.2 Материально-техническое и информационное обеспечение дисциплины
7.3. Методические указания для студентов
7.4. Методические указания для преподавателей
11. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения
промежуточных и итоговых аттестаций
Приложение 1. Вопросы к зачету
Приложение 2 Экзаменационные билеты
5
1.Рабочая программа дисциплины
1. Цели и задачи изучения дисциплины
Требования
к
обязательному
минимуму
содержания
основной
образовательной программы по направлению подготовки дипломированных
специалистов ГОС высшего профессионального образования по специальности
260901.65 Технология швейных изделий относительно дисциплины «Теория
механизмов и машин»
следующие: преемственность знаний при переходе от
общенаучных дисциплин к профилирующим.
При изучении дисциплины должны быть максимально использованы последние
достижения науки, техники и знания, полученные студентами при изучении
основных разделов общеинженерных и специальных дисциплин.
Дисциплина «Теория механизмов и машин»
является начальной
дисциплиной для последующего изучения студентами целого цикла дисциплин
данного направления, поэтому в процессе ее изучения студенты должны научиться
использовать знания общеинженерных наук, владеть рациональными приемами
поиска,
хранения
и
использования
научно-технической
информации,
организовывать и осуществлять научные исследования, работать с современными
швейными машинами и полуавтоматами.
Основная цель и задачи курса «Теория механизмов и машин» как учебной
дисциплины - обеспечить будущим специалистам широкий профиль знаний общих
методов исследования и проектирования схем механизмов, необходимых для
создания машин, установок, автоматических устройств, соответствующих
современным требованиям эффективности, точности, надежности и экономичности;
дать знания о строении основных видов механизмов, кинематических и
динамических характеристиках механизмов, знания и методах определения
параметров механизмов по требуемым условиям, методам виброзащиты человека и
машины, знания об управлении движением систем механизмов и машин.
Воспитательной задачей курса является формирование профессиональной
готовности к творческой инженерной деятельности в процессе промышленного
изготовления одежды.
Курс базируется на знаниях студентов, полученных при изучении дисциплин:
высшей математики, физики, инженерной графики, теоретической механики, деталей
машин, вычислительной техники.
В процессе изучения дисциплины студенты знакомятся с основами построения
механизмов и машин и с общими принципами их работы. Практические навыки и
умения по теории механизмов и машин студенты приобретают на практических
занятиях.
2. Требования к уровню освоения дисциплины «Теория механизмов и
машин»
Программа учебной дисциплины «Теория механизмов и машин» определяет
совокупность необходимых для профессиональной подготовки знаний, навыков и
умений, которыми должен обладать студент в соответствии с требованиями ГОС.
6
По завершении курса студент должен:
Знать:
- Основные виды механизмов и их структуру, основные детали машин и их
элементы, кинематические и динамические характеристики, принципы образования
механизмов.
- Расчетные цели и формы определения подвижности плоских и пространственных
кинематических цепей.
-
Цель
и
методы
кинематического
анализа
механизмов
(графические,
графоаналитические, аналитические).
- Цель и методы кинетостатического (силового) анализа механизмов.
- Цель расчета маховика и его последовательность.
- Назначение, классификацию зубчатых передач.
- Условия синтеза зубчатого зацепления, порядок синтеза.
- Геометрические параметры зубчатого зацепления.
- Методы нарезания зубьев, их особенности.
-
Последовательность
расчета
передаточных
отношений
планетарных
и
дифференциальных передач.
- Назначение, основные виды кулачковых механизмов, их параметры.
- Законы движения, реализуемые кулачковыми механизмами.
- Условия синтеза кулачковых механизмов, порядок синтеза.
- Методы уравновешивания роторов.
- Основные методы виброзащиты.
- Основные методы и порядок синтеза рычажных механизмов.
- Основные параметры роботов и манипуляторов.
- Сущность циклограмм, тактограмм.
Уметь:
- Проводить структурный, кинематический, кинетостатический анализ механизмов
графическими, графоаналитическими и аналитическими методами.
- Проводить расчет маховика по коэффициенту неравномерности вращения
входного звена.
7
- Пользоваться методом обращенного движения,
как при получении профиля
кулачка, так и закона движения толкателя.
- Синтезировать зубчатую передачу из условия отсутствия подрезания ножки зуба,
отсутствия заострения головки зуба, обеспечения непрерывности вращения.
- Строить эвольвентный профиль зуба зубчатой передачи.
- Проводить расчет передаточных отношений как простой, дифференциальной, так
и смешанной зубчатой передачи.
- Проводить синтез рычажных механизмов по заданным условиям.
- Определять подвижность и маневренность роботов и манипуляторов.
- Проводить расчет параметров уравновешивания роторов и рычажных механизмов.
3. Объем дисциплины, формы текущего и промежуточного контроля.
3.1 Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Всего часов в 4 семестре
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Практические работы
Самостоятельная работа
Вид итогового контроля
51
24
12
12
27
зачет
3.2.Распределение часов по темам и виды учебной работы
№
п/п
Раздел дисциплины
1.
2.
Введение
Основные понятия теории механизмов и машин
Тема 2.1. Основные виды механизмов, понятия
элементов машин
Структурный анализ и синтез механизмов
Тема 3.1.
Структурная классификация плоских
механизмов.
Число
степеней
свободы
кинематической цепи
3.
1
1
Практически
е занятия
-
1
-
2
-
2
-
Лекции
8
4.
5.
6.
Кинематический анализ и синтез механизмов
Тема 4.1. Задачи кинематики. Кинетостатический
анализ механизмов
Тема 4.2. Методы оптимизации в синтезе
механизмов с применением ЭВМ
Динамика машин и механизмов
Тема 5.1. Задачи динамики приводов. Динамический
анализ механизмов. Колебания в механизмах
Тема 5.2. Линейные и нелинейные уравнения
движения в механизмах. Электро-, гидро-,
пневмопривод механизмов
Синтез механизмов
Тема 6.1. Общие методы синтеза механизмов.
Колебания в рычажных и кулачковых механизмах.
Тема 6.2. Вибрация. Вибрационные транспортеры.
Анализ и синтез зубчатых зацеплений и передач
Итого
2
4
1
4
1
-
2
4
1
2
1
2
4
4
2
4
2
12
12
4 Содержание разделов, основных тем учебной дисциплины
Раздел 1. Введение
Значение курса ТММ как науки и как учебной дисциплины в свете
современных требований. Строение курса ТММ.
Раздел 2. Основные понятия теории механизмов и машин
Основные понятия ТММ, Основные детали машин и их элементы.
Классификация машин, механизмов, звеньев, кинематических пар и цепей. Основы
проектирования механизмов и машин.
Раздел 3. Структурный анализ и синтез механизмов
Определение числа степеней свободы кинематической цепи. Избыточные
связи в механизмах и их исключение. Структурная классификация плоских
механизмов.
Раздел 4. Кинематический анализ и синтез механизмов
Задачи кинематики. Кинематический анализ механизмов методом диаграмм.
Графическое дифференцирование и интегрирование кинематических диаграмм.
9
Кинематический анализ механизмов методом планов. Примеры графического
исследования механизмов. Аналитическая кинематика с применением ЭВМ.
Силовой анализ механизмов. Силы, действующие в механизмах. Условие
статической определимости кинематических цепей. Силовой анализ механизмов
методом планов без учета сил трения.
Раздел 5. Динамика машин и механизмов
Задачи
динамики.
Кинетостатика
начального
звена.
Силовой
расчет
механизмов с учетом сил трения. Понятие об одномассовой динамической модели
машинного агрегата.
Уравнения движения машинного агрегата. Исследование
движения машинного агрегата с помощью уравнений. Расчет момента инерции
маховика. Электро-, гидро-, пневмопривод механизмов. Выбор типа привода.
Раздел 6. Синтез механизмов
Общие методы синтеза механизмов. Анализ и синтез зубчатых зацеплений и
передач. Назначение, классификация и кинематический анализ зубчатых передач.
Основная теорема зацепления. Теория эвольвентного зацепления. Условия и
порядок синтеза зубчатых передач. Анализ и синтез кулачковых механизмов.
Назначение и основные виды кулачковых механизмов. Законы движения,
реализуемые кулачковыми механизмами. Синтез рычажных механизмов. Методы
синтеза рычажных механизмов. Основы виброзащиты. Источники колебаний и
объекты виброзащиты. Основные методы виброзащиты и виброизоляции. Роботы и
манипуляторы. Характеристики роботов и манипуляторов.
5. Темы практических работ
№
п/п
№ раздела
дисциплины
1.
2.
3.
4
5
5
4.
6
Наименование лабораторных работ
Кинематический и силовой анализ механизмов
Динамический анализ и синтез механизмов
Исследование движения механизмов с помощью уравнений
Синтез зубчатого зацепления. Определение геометрических
параметров зубчатой передачи
10
6. Тематика курсовых работ
Курсовые работы по дисциплине не предусмотрены.
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
7.1. Список литературы
Основная литература.
1. Самородский П. С. Теория механизмов и машин [Текст] / Самородский Пётр
Степанович, В. Д. Симоненко ; МО РФ, Брянский гос. пед. ун-т, фак. технологии,
экономики и психологии. - Брянск : Изд-во БГПУ, 2001. - 80 с.
Дополнительная литература.
1. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин.-М.: Наука. 1979.-576с.
2. Фролов К. В. и др. Теория механизмов и механика машин / под ред. К. В.
Фролова - М.: Высш.шк., 2001-496с.
3. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: Учеб. для втузов. 4-е изд.
перераб. и доп.М.:Наука,1988-640с.
7.2. Методические указания для студентов
При выполнении работы студентами используются макеты механизмов. В
процессе обучения предусмотрен контроль текущей успеваемости, который
включает выполнение практических работ по разделам курса и тестовые контроли
по окончанию изучения каждого раздела.
7.3. Методические рекомендации для преподавателя
Практические работы проводятся в специализированных классах, оснащенных
оборудованием для выполнения синтеза и анализа механизмов различных типов.
При изучении дисциплины используются учебно-методические комплексы,
разработанные в вузе, с учетом региональных особенностей и возможностей.
11
11. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения
промежуточных и итоговых аттестаций
Приложение 1
Итоговый контроль проводится в форме зачета.
По завершении курса студент должен иметь навыки анализа и синтеза
типовых механизмов и кинематических цепей.
Примерный перечень вопросов к зачету:
1.
Основные понятия и определения ТММ (звено, кинематическая пара,
кинематическая цепь, механизм).
2.
Виды механизмов, их краткая характеристика.
3.
Подвижность кинематической цепи, плоской, пространственной.
4.
Избыточные связи, их определение и устранение.
5.
Структурные группы Ассура. Классификация структурных групп.
6.
Задачи кинематического анализа. Методы кинематического анализа.
7.
Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма
методом
планов скоростей и ускорений.
8.
Аналитический метод кинематического исследования.
10.
Передаточные функции (аналоги скоростей и ускорений), их применение в
кинематическом анализе механизмов.
11.
Кинематический анализ методом диаграмм.
12.
Графический метод как алгоритм решения задачи с помощью ЭВМ.
13.
Задачи и методы силового анализа.
14.
Принцип Даламбера. Классификация сил, действующих на механизм.
15.
Силовой анализ группы Ассура 2 кл 1 вида.
16.
Силовой анализ группы Ассура 2 кл 2 вида.
17.
Силовой анализ группы Ассура 2 кл З вида.
18.
Метод жесткого рычага Жуковского.
19.
Режимы движения машинного агрегата.
20.
Звено
приведения (динамическая модель).
Требования к динамической
модели.
21.
Факторы, влияющие на изменение угловой скорости входного звена.
12
22.
Условия определения приведенного момента инерции и приведенного
момента сил полезного сопротивления.
23.
Расчет маховика методом Виттенбауэра. Последовательность расчета.
24.
Уравновешивание
роторов.
Статическое,
моментное
и
динамическое
уравновешивание роторов.
25. Статическое уравновешивание рычажных механизмов методом замещающих
масс.
26.
Эвольвентное зацепление, его свойства.
27.
Элементы зубчатого колеса.
28.
Способы изготовления зубчатых колес. Подрезание и заострение
зубьев. Устранение подреза ножки зуба при нарезании зубъев.
29.
Определение передаточных отношений зубчатых механизмов.
30.
Основные и дополнительные условия синтеза зубчатой передачи.
31.
Виды кулачковых механизмов, их краткая характеристика.
32.
Законы движения толкателя.
33.
Определение минимального радиуса профиля кулачка в механизме
со стержневым толкателем.
34.
Определение минимального радиуса профиля кулачка в механизме
с
коромысловым толкателем.
35.
Определение минимального радиуса профиля кулачка в механизме
с
плоским толкателем.
36.
Сущность метода обращенного движения при профилировании кулачков
графическим методом.
37.
Углы давления, передачи в кулачковых механизмах.
38.
Условия и порядок синтеза кулачковых механизмов.
39.
Условия существования кривошипа в рычажных механизмах.
40.
Образование рычажных механизмов по расположению стойки и выполнению
условия проворачиваемости кривошипа.
41.
Синтез рычажных механизмов. Примеры.
42.
Электро-, гидро-, пневмопривод механизмов.
13
43.
Выбор привода механизмов.
44.
Машины автоматы, автоматические линии. Общие сведения.
45.
Характеристики роботов и манипуляторов.
УМК разработан на основании требований ГОС и учебного плана специальности
260901.65 – Технология швейных изделий и утвержден
на заседании кафедры _технологии и методики преподавания технологии_
.
Протокол № ___ от «___» сентября 2009 г.
Заведующий кафедрой _________________
подпись
Ильин А.Н.
фамилия, инициалы
14