Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
УТВЕРЖДАЮ
Директор ИК
___________
«___» ____________2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Динамические процессы в технологических машинах
НАПРАВЛЕНИЕ ООП: 151900 КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ: динамика и акустика станочных систем
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): магистр
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА 2011 г.
КУРС 1; СЕМЕСТР 2;
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 3
ПРЕРЕКВИЗИТЫ: «Физика», «Материаловедение», «Сопротивление материалов», «Теоретическая механика», «Детали машин»
КОРЕКВИЗИТЫ: «Математические методы обработки экспериментальных данных», «Контактные явления в соединениях технологических машин», «Конструкции технологического оборудования», «Расчет, моделирование и конструирование оборудования с компьютерным управлением
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
Лекции | 18 | часов (ауд.) |
Лабораторные занятия | часа (ауд.) | |
Практические занятия | 36 | часов (ауд.) |
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ | 54 | часов |
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА | 72 | часов |
ИТОГО | 126 | часов |
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ | очная |
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: Диф. Зачет 2 СЕМЕСТР
Обеспечивающая кафедра: «Автоматизация и роботизация в машиностроении»
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ: к. т.н., доц.,
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП: д. т..н., профессор
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: д. т..н., профессор
2011г.
1. Цели освоения дисциплины
В результате освоения данной дисциплины магистрант приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц2 и Ц3 основной образовательной программы направления «Конструкторско- технологическое обеспечение машиностроительных производств».
Дисциплина нацелена на подготовку магистрантов к:
- научно-исследовательской и производственно-технологической работе в области высокоэффективных процессов обработки и технической организации эксплуатации гибких технологических систем, связанных с выбором необходимых методов оценки, анализа и исследования динамических процессов и параметров технологического оборудования.
- модернизации существующих и разработке новых методов экспериментальных исследований исходя из конкретных технологических задач совершенствования оборудования, процессов обработки, наладки и диагностического обслуживания гибких производственных систем
- решению научно-исследовательских и прикладных задач, возникающих при проектировании технологического оборудования и оснастки для обработки, сборки и испытания машиностроительной продукции,
- поиску и анализу профильной научно-технической информации, необходимой для решения конкретных инженерных задач, в том числе при выполнении междисциплинарных проектов.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина относится к вариативной части дисциплин общенаучного цикла (М.1.В5). Она непосредственно связана с дисциплинами естественнонаучного и математического цикла (физика, теоретическая механика,) и профессионального цикла (сопротивление материалов, детали машин); образовательных программ машиностроительного направления уровня подготовки бакалавра. Пререквизитами дисциплины являются также базовые дисциплины общенаучного цикла магистерской программы: «Математическое моделирование в машиностроении» и «Компьютерные технологии в науке и на производстве» и опирается на освоенные при изучении данных дисциплин знания и умения. Кореквизитами для дисциплины «Динамические процессы в технологических машинах» являются базовые и вариативные дисциплины ОП цикла: «Эксперимент и математические методы обработки данных», «Контактные явления в соединениях технологических машин», «Конструкции технологического оборудования», «Расчет, моделирование и конструирование оборудования с компьютерным управлением
3. Результаты освоения дисциплины
При изучении дисциплины магистранты должны научиться самостоятельно анализировать характер внешних воздействий на конкретное технологическое оборудование, производить расчет или экспериментальное определение характеристик оборудование и его элементов, составлять расчетные схемы взаимосвязи динамических процессов и разрабатывать модели расчета динамически отдельных процессов и элементов конструкции..
После изучения данной дисциплины магистранты приобретают знания, умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной программы: Р1, Р3, Р4*. Соответствие результатов освоения дисциплины «Динамические процессы в технологических машинах» формируемым компетенциям ООП представлено в таблице.
Формируемые компетенции в соответствии с ООП* | Результаты освоения дисциплины |
З.1.1, З.1.2, З.3.1, З.3.3, З.4.1. | В результате освоения дисциплины магистрант должен знать: Применять глубокие естественно-научные, математические и инженерные знания для создания нового технологического оборудования и его эксплуатации |
У.1.1, У.1.2, У.3.1, У.4.1, У.4.2, У.4.3. | В результате освоения дисциплины магистрант должен уметь: Применять глубокие знания в области современных методов проектирования и технологий машиностроительного производства для решения междисциплинарных инженерных задач |
В.1.1, В.1.2, В.1.3, В.3.2, В.3.3, В.4.1, В.4.2. | В результате освоения дисциплины магистрант должен владеть: Ставить и решать инновационные задачи инженерного анализа, связанные с созданием технологических машин и их эксплуатацией, с использованием производственных испытаний, системного анализа, моделирования объектов и процессов машиностроения. Разрабатывать и проектировать новое оборудование и технологические машины и использовать новое оборудование, для производства изделий, конкурентоспособных на мировом рынке машиностроительного производства |
*Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций представлена в Основной образовательной программе подготовки магистров по направлению 151900 «конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»
4. Структура и содержание дисциплины
4.1. Структура дисциплины по разделам, формам организации и контроля обучения
№ | Название раздела/темы | Аудиторная работа (час) | СРС (час) | Итого | Формы текущего контроля и аттестации | ||
Лекции | Практ./ семинар | Лаб. зан. | |||||
1 | Динамическая система станка и ее показатели. Виды внешних воздействий. | 2 | 4 | 4 | 10 | Устный отчет | |
2 | Нагрузки, действующие на рабочий орган технологическую машину. | 2 | 4 | 4 | 10 | Домашнее задание | |
3 | Динамические модели нагрузок: параметры и характеристики | 2 | 4 | 4 | 10 | Выступление на семинаре | |
4 | Приводы технологических машин: параметры и характеристики. Кинематики технологических машин: параметры и характеристики | 2 | 4 | 4 | 10 | Подготовка презентации по разделам | |
5 | Металлоконструкции технологических машин: параметры и характеристики. Эквивалентные динамические системы станка и взаимосвязи в ней. | 2 | 4 | 4 | 10 | Выступление на семинаре | |
6 | Теория упругости. Упругая система станка, расчетное и экспериментальное определение ее характеристик. | 2 | 4 | 4 | 10 | Домашнее задание | |
7 | Демпфирование в подвижных и незатянутых неподвижных соединениях. | 2 | 4 | 4 | 10 | Подготовка презентации по разделам | |
8 | Статические и динамические характеристики элементов и систем и их устойчивость | 2 | 4 | 4 | 10 | Домашнее задание | |
9 | Устойчивость перемещения узлов станка без резания. | 2 | 4 | 4 | 10 | Реферат по домашним заданиям | |
10 | Промежуточная аттестация | 36 | 36 | Диф. Зачет | |||
Итого | 18 | 36 | 72 | 126 |
При сдаче домашних заданий и презентаций проводится устное собеседование.
4.2. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Динамическая система станка…
Лекция. Динамическая система станка и ее показатели. Виды внешних воздействий.
Семинар и практическое занятие Анализ внешних нагрузок, возникающих в различных видах технологического оборудования
Раздел 2. Нагрузки, действующие на рабочий орган…
Лекция. Нагрузки, действующие на рабочий орган технологическую машину.
Семинар и практическое занятие Характеристики внешних нагрузок, Методика их определения и расчета. Влияние внешних нагрузок на работу технологического оборудования
Раздел 3. Динамические модели нагрузок
Лекция. Динамические модели нагрузок: параметры и характеристики.
Семинар и практическое занятие. Разработка моделей нагрузок, нагрузки, зависящие от внутренних и внешних переменных и расчетные модели. Экспериментальное определение параметров нагрузки.
Раздел 4. Приводы технологических машин
Лекция. Приводы технологических машин: параметры и характеристики. Кинематики технологических машин: параметры и характеристики
Семинар и практическое занятие. Виды приводов технологических машин. Их статические и динамические характеристики. Особенности передачи динамических нагрузок на привод для разных кинематик технологической машины.
Раздел 5. Металлоконструкции технологических машин
Лекция. Металлоконструкции технологических машин: параметры и характеристики. Эквивалентные динамические системы станка и взаимосвязи в ней.
Семинар и практическое занятие Влияние конструктивного исполнения металлоконструкций технологического оборудования на динамические свойства (внутренние резонансы и др.).
Раздел 6. Теория упругости
Лекция. Теория упругости. Упругая система станка, расчетное и экспериментальное определение ее характеристик.
Семинар и практическое занятие. Упругие свойства элементов металлоконструкции станка их расчет или экспериментальное определение. Методы и средства изменения упругих свойств металлоконструкций.
Раздел 7. Демпфирование в соединениях
Лекция. Демпфирование в подвижных и незатянутых неподвижных соединениях.
Семинар и практическое занятие. Влияние соединений элементов конструкций на динамические свойства технологического оборудования. Расчет характеристик соединения. Трение в соединениях. Методика экспериментального определения свойств подвижных и неподвижных соединений.
Раздел 8. Статические и динамические характеристики элементов…
Лекция. Статические и динамические характеристики элементов и процессов и систем и их устойчивость
Семинар и практическое занятие. Особенности статических характеристик, элементов и процессов и их влияние на статическую и динамическую устойчивость технологической системы.
Раздел 9. Устойчивость перемещения узлов станка.
Лекция. Устойчивость перемещения узлов станка без резания.
Семинар и практическое занятие. Примеры возникновения прерывистых движений узлов при отсутствии внешних нагрузок технологического оборудования при малых скоростях движения. Методы коррекции и модификации свойств контактирующих поверхностей и статических характеристик элементов и процессов, влияющих на устойчивость движения при малых скоростях.
4.3. Распределение компетенций по разделам дисциплины
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках данной дисциплины и указанных в пункте 3.
№ | Формируемые компетенции | Разделы дисциплины | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ||
1. | З.1.1 | х | х | х | х | х | х | х | ||
2. | З.1.2. | х | х | х | х | |||||
3. | З.3.1. | х | ||||||||
4. | З.3.3. | х | ||||||||
5. | З.4.1. | х | х | х | ||||||
6. | У.1.1. | х | х | |||||||
7. | У.1.2. | х | х | |||||||
8. | У.3.1. | х | ||||||||
9. | У.5.1. | х | ||||||||
10. | У.4.2. | х | х | х | х | |||||
11. | У.4.3. | х | х | |||||||
12. | В.1.1. | х | х | х | ||||||
13. | В.1.2. | х | х | |||||||
14. | В.1.3. | х | х | х | х | |||||
15. | В.3.2. | х | ||||||||
16. | В.3.3. | Х | х | х | х | |||||
17. | В.4.1. | х | х | |||||||
18. | В.4.2. | х | х | х |
5. Образовательные технологии
При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов учебной работы с методами и формами активизации познавательной деятельности магистрантов для достижения запланированных результатов обучения и формирования компетенций.
Методы и формы активизации деятельности | Виды учебной деятельности | |||
ЛК | ПЗ | СРС | ||
Семинар | ПЗ | |||
Дискуссия | х | х | ||
IT-методы | х | х | ||
Командная работа | х | х | х | |
Разбор кейсов | х | |||
Опережающая СРС | х | х | х | х |
Индивидуальное обучение | х | х | ||
Проблемное обучение | х | х | х | |
Обучение на основе опыта | х | х | х |
Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:
- изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных технологий;
- самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических разработок, специальной учебной и научной литературы;
- закрепление теоретического материала при проведении семинаров и выполнении домашних заданий, подготовке презентаций и итогового реферата. А также самостоятельной работы с использованием учебного и научного оборудования и приборов, при выполнении проблемно-ориентированных, поисковых, творческих заданий.
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов (CРC)
6.1 Текущая и опережающая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается:
- работе магистрантов с лекционным материалом, поиск и анализ литературы и электронных источников информации по заданной проблеме и выбранной теме магистерской диссертации,
- в выполнении домашних заданий,
- в переводе материалов из тематических информационных ресурсов с иностранных языков,
- в изучении тем, вынесенных на самостоятельную проработку,
- в изучении теоретического материала к лабораторным занятиям,
- в изучении инструкций к приборам и подготовке к выполнению лабораторных работ,
- подготовке к зачету.
6.1.1. Темы, выносимые на самостоятельную проработку:
- динамические характеристики многооперационных станков, гибких производственных систем,
- методика определения динамических характеристик технологического оборудования,
- упругие и демпфирующие свойства неподвижных соединений,
- стандарты для проведения механических испытаний и их требования к оборудованию, образцам и условиям проведения испытаний,
6.2 Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
(ТСР) направлена на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала магистрантов и заключается:
- в поиске, анализе, структурировании и презентации информации, анализе научных публикаций по определенной теме исследований,
- в анализе статистических и фактических материалов по заданной теме, проведении расчетов, составлении схем и моделей на основе статистических материалов,
- в выполнении расчетно-графических работ,
- в исследовательской работе и участии в научных студенческих конференциях, семинарах и олимпиадах,
6.2.1. Примерный перечень научных проблем и направлений научных исследований:
1. Разработка технологического оборудования с улучшенными динамическими свойствами.
2. Разработка и проектирование сборочных единиц технологического оборудования с заданными характеристиками.
3. Разработка быстроходных манипуляторов для систем инструментального обеспечения гибких производств.
4. Расчет собственных частот и динамических характеристик металлоконструкций технологического оборудования.
5. Модификация и управление демпфирующими свойствами в подвижных и неподвижных соединениях элементов технологического оборудования.
7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины (фонд оценочных средств)
Оценка успеваемости магистрантов осуществляется по результатам:
- самостоятельного (под контролем учебного мастера или преподавателя) выполнения исследований в лаборатории по тематике научных исследований. работы,
- взаимного рецензирования магистрантами рефератов и презентаций друг друга,
- анализа подготовленных магистрантами рефератов,
- устного опроса при сдаче выполненных индивидуальных заданий, защите отчетов по лабораторным работам и во время итоговой конференц-недели во втором семестре (для выявления знания и понимания теоретического материала дисциплины).
7.1. Требования к содержанию контрольных вопросов
Контрольные вопросы по дифференцированному зачету, наряду с презентациями и итоговым рефератом включают следующее:
1. Теоретический вопрос по одному из разделов дисциплины.
2. Творческий проблемный вопрос, позволяющий выбрать несколько вариантов решения
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля (дисциплины)
Основная литература
– , , Колебания в инженерном деле. Пер. с англ. – М.,
– , , Кочура управляемых машинных агрегатов. – М.: Наука, 1984. – 351с.
– А,, Норейко теории колебаний,(Учебное пособие), СПб., Изд. Лань 200с
Вспомогательная литература
– , Взаимодействие нелинейных колебательных систем с источниками энергии. - М.: Наука, 19с.: рис. - Библиогр.: 201 назв
– , Фурман теория виброзащитных систем. - М.: Машиностроение, 19с.: рис., табл. - Библиогр.: 95 назв. -
– ., Коровин типы обратной связи: Управление при неопределенности. - М.: Наука. Физматлит, 1997.-352с
Интернет-ресурсы:
http://www. –сайт компании Nalkho Techno SA, которая работает в области:
- проектирования и оснащения промышленных и научно-исследовательских лабораторий,
- разработки комплексных решений для ЦЗЛ металлургических, горнодобывающих машиностроительных, химических и иных предприятий,
- пуско-наладочных работ в части использования оборудования и настройки программного обеспечения,
- обучения персонала, внедрения методик, сертификации, аналитической и технической поддержки предприятий.
http://www.labotech.ru – сайт компании "Милаформ-Сервис", поставщика лабораторного оборудования различного назначения.
http://stroyinf.ru - сайт компании АНО «Межрегиональный Центр Качества», выполняющей работы по сертификации и стандартизации.
http://www. ***** - сайт компании «Альта», поставщика микроскопов различного назначения.
9. Материально-техническое обеспечение модуля (дисциплины)
При изучении основных разделов дисциплины, проведении практических занятий и самостоятельной работы в лабораториях и компьютерных классах кафедры магистранты используют оборудование, оснащенное автоматизированными системами с выводом данных на персональные компьютеры (виброизмерительная аппаратура, автоматические измерители усилия, скорости и д. р.), применяя навыки компьютерной обработки экспериментальных результатов.
При освоении дисциплины используются технические средства и лабораторное оборудование кафедры АРМ в том числе:
- виброизмерительный комплекс К-5023,
- программное обеспечение ( пакет LabView),
- технологическое оборудование кафедры с ЧПУ
* приложение – Рейтинг-план освоения модуля (дисциплины) в течение семестра.
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки «конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», профиль «Динамика и акустика станочных систем».
Автор: .
Программа одобрена на заседании кафедры АРМ
(протокол № 243 от « 29 » августа 2011 г.).
