1. Цели и задачи дисциплины
Целями изучения дисциплины «Прикладная механика» являются:
– формирование у студентов знаний основных положений теории машин и механизмов, сопротивления материалов, деталей машин и основ конструирования типовых изделий машиностроения общетехнического назначения, границ их применимости, применения положений дисциплины в важнейших практических приложениях;
– активное закрепление, обобщение, углубление и расширение знаний, полученных при изучении предшествующих дисциплин, приобретение новых компетенций и формирование умений и навыков, необходимых для изучения специальных дисциплин и в последующей профессиональной деятельности.
Основные задачи дисциплины:
1) овладение студентами методики расчета и проектирования деталей и узлов общемашиностроительного применения на основе их главных критериев работоспособности;
2) развитие студентами умений выполнять инженерно-технические проекты, включая разработку рабочей документации в среде конструкторских САПР.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Прикладная механика» (код Б.3.01.12) относится к базовой (общепрофессиональной) части профессионального цикла Б.3 в структуре ООП ВПО по направлению 211000.62 Конструирование и технология электронных средств.
Особенностью курса является большой объем изучаемых конструкций при общности приемов расчетов по основным критериям.
Курс совместно с расчетно-графической работой реализует идею интеграции университетского образования в области фундаментальных наук и технического – в области прочности, надежности и безопасности функционирования машин (механизмов).
Изучение данной дисциплины должно обеспечивать приобретение студентами теоретических знаний и первоначальных навыков конструирования типовых изделий машиностроения общетехнического назначения. Изучение дисциплины направлено на подготовку специалистов, способных работать во всех отраслях промышленности, соответствующих направлению бакалавриата.
Изучение данной дисциплины базируется на следующих дисциплинах:
– «Математика» − Математический аппарат для реализации методов инженерных расчетов (интегральное и дифференциальное исчисление, математические модели объектов проектирования);
– «Физика» – Раздел «Механика»;
– «Метрология, стандартизация и технические измерения» – Единая система допусков и посадок. Основы квалиметрии. Расчет допусков размеров, входящих в размерные цепи. Понятие о взаимозаменяемости и системах допусков. Нормирование, методы и средства контроля отклонений формы, расположения, волнистости и шероховатости поверхности. Определение оптимального уровня унификации и стандартизации.
Основные положения дисциплины в последующем востребованы при изучении дисциплин «Основы конструирования электронных средств», при прохождении производственной практики, при выполнении курсовых и дипломных проектов, связанных с расчетом и проектированием элементов конструкций в соответствии с заданными требованиями.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
3.1. В результате освоения дисциплины «Прикладная механика»
специалист должен обладать следующими компетенциями:
– готовностью выполнять расчет и проектирование деталей, узлов и модулей электронных средств в соответствии с техническим заданием с использованием средств автоматизации проектирования (ПК-10);
– способностью разрабатывать проектную и техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструкторские работы (ПК-11).
3.2. В результате освоения дисциплины студент должен
- Знать:
– З.1. основные критерии работоспособности деталей, узлов и модулей электронных средств и виды отказов деталей, типовые конструкции деталей, узлов и модулей электронных средств, их свойства и области применения, принципы расчета и конструирования типовых деталей, узлов и модулей электронных средств, стандартные средства автоматизации проектирования (ПК-10);
– З.2. состав и содержание технической документации изделия (ПК-11);
- Уметь:
– У.1. рассчитывать и проектировать детали, узлы и модули электронных средств в соответствии с техническими заданиями и использованием стандартных средств автоматизации проектирования (ПК-10);
– У.2. разрабатывать техническую документацию (исходную, проектную и рабочую), оформлять законченные проектно-конструкторские работы (ПК-11);
- Владеть:
– В.1. навыками проектирования деталей, узлов и модулей электронных средств с применением стандартных методов расчета в соответствии с техническими заданиями и использованием стандартных средств автоматизации проектирования, способствующих оптимальному выбору материалов, форм, размеров деталей, узлов и модулей (ПК-10);
– В.2. навыками разработки рабочей проектной и технической документации, оформления законченных проектно-конструкторских работ (ПК-11).
3.3. Проектируемые результаты и признаки формирования компетенций
Компетентностная модель дисциплины
Индекс компетенции | Проектируемые результаты освоения дисциплины «Детали машин и основы конструирования» и индикаторы формирования компетенций | Средства и технологии оценки | Технологии формирования компетенции | ||
Знания (З) | Умения (У) | Навыки (В) | |||
ПК - 10 | З.1 | У.1 | В.1 | устный опрос, отчет по лабораторным работам, РГР, зачет | 6.1.1.–6.1.3. |
ПК - 11 | З.2 | У.2 | В.1 | устный опрос, отчет по лабораторным работам, РГР, зачет | 6.1.1.–6.1.3. |
4. Объем дисциплины и виды учебной работы в часах и зачетных единицах
Очная форма обучения
Вид занятий | Всего (час./ зач. ед. ) | С е м е с т р ы | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
Всего аудиторных занятий: | 36 | 36 | |||||||||
Лекции | 18 | 18 | |||||||||
Лабораторные работы | 18 | 18 | |||||||||
Самостоятельная работа: | 72 | 72 | |||||||||
Самостоятельная работа студента | 72 | 72 | |||||||||
Самостоятельное изучение материала дисциплины и подготовка к зачетам | 42 | 42 | |||||||||
Расчетно-графическая работа | 30 | 30 | |||||||||
Всего по дисциплине | 108 /3,0 | 108 | |||||||||
Вид аттестации за семестр | Зач | Зач | |||||||||
5. Содержание дисциплины по модулям и видам учебных занятий
5.1. Содержание дисциплины по модулям
1. Введение в дисциплину
2. Теория машин и механизмов
3. Сопротивление материалов
4. Детали машин и механизмов
Содержание модулей | Форма обучения | |||
О | О-З | З | ||
1 | 1. Модуль 1. Введение в дисциплину | |||
Теоретические основы механики, уравнения статики, кинематики, динамики. | Л | - | - | |
Виды изделий, типовые элементы изделий, требования к ним, основные принципы проектирования. | Л | - | - | |
Стадии проектирования изделий. | Л | - | - | |
Основные критерии работоспособности типовых элементов изделий и влияющие на них факторы. | Л | - | - | |
2 | Модуль 2. Теория машин и механизмов | |||
Структурный, кинематический, динамический и силовой анализ машин и механизмов. | Л, С | - | - | |
Синтез механизмов. | Л, С | - | - | |
3 | Модуль 3. Сопротивление материалов | |||
Расчетные модели геометрической формы, материала и предельного состояния. | Л, С | - | - | |
Напряженное состояние детали и элементарного объема материала. Расчеты на прочность при различных видах напряженного состояния. | Л, С | - | - | |
Механические свойства конструкционных материалов. | Л, С | - | - | |
4 | Модуль 4. Детали машин и механизмов | |||
Механические передачи зацеплением и трением: цилиндрические зубчатые и червячные, ременные, цепные. Характеристика. | Л, С | - | - | |
Соединения деталей: резьбовые, заклепочные, сварные, шпоночные, шлицевые. Расчеты соединений на прочность. | Л, С | - | - | |
Валы и оси. Назначение, конструкции и материалы. Расчеты на прочность и жесткость. | ||||
Опоры валов и вращающих осей. Подшипники скольжения. Назначение, конструкции, материалы, критерии работоспособности, особенности работы, практический расчет. Подшипники качения. Основные типы и условные обозначения подшипников. Расчет подшипников качения по статической и динамической грузоподъемности. | Л, С | - | - | |
Муфты механических приводов. Виды погрешностей взаимного расположения валов. Классификация муфт. Конструкции и выбор муфт типовых приводов машин. | Л, С | - | - | |
Упругие элементы | С | - | - | |
Корпусные детали | С | - | - |
5.2. Содержание лабораторных занятий
Цель лабораторного практикума – изучение методов экспериментального исследования, приобретение опыта в проведении лабораторных экспериментов, приобретение опыта математической обработки и интерпретации полученных результатов.
Лабораторный практикум выполняется по индивидуальному графику бригадами, состоящими из 2-3 студентов. За период обучения студент выполняет 5 лабораторных работ в соответствии с графиком, разработанным для каждой бригады.
Содержание лабораторного практикума | Форма обучения | ||
О | О-З | З | |
Модуль 4. Дтали машин и механизмов | |||
Лабораторная работа 1. Определение коэффициента трения в резьбе и на торце гайки | + | - | - |
Лабораторная работа 2. Испытание болтового соединения, нагруженного центральной сдвигающей силой | + | - | - |
Лабораторная работа 3. Испытание клеммового соединения | |||
Лабораторная работа 4. Изучение конструкции цилиндрического зубчатого редуктора | + | - | - |
Лабораторная работа 5. Изучение конструкции червячного редуктора | + | - | - |
6. Образовательные технологии.
6.1. Для достижения планируемых результатов освоения дисциплины «Прикладная механика» используются следующие образовательные технологии:
6.1.1. Информационно-развивающие технологии.
6.1.2. Развивающие проблемно-ориентированные технологии.
6.1.3. Личностно ориентированные технологии обучения.
Методы | Лекция | Лабораторные работы | СРС |
Метод IT | + | + | + |
Работа в команде | - | + | + |
Проблемное обучение | + | - | + |
Индивидуальное обучение | - | - | + |
Междисциплинарное обучение | + | + | + |
Опережающая самостоятельная работа | - | + | + |
6.2. Интерактивные формы обучения (в соответствии с положением П ОмГТУ 75.03-2012. «Об использовании в образовательном процессе активных и интерактивных форм проведения учебных занятий»)
№ | Семестр, модуль | Применяемые технологии интерактивного обучения | Кол-во аудиторных часов |
1 | Семестр 3 Модуль №.4 | Лабораторные работы. Работа в команде. СРС. Опережающая самостоятельная работа | 5,0 3,0 |
ИТОГО | 8,0 |
7. Самостоятельная работа студентов
Самостоятельная работа студентов предусматривает выполнение расчетно-графической работы и направлена на закрепление и углубление полученных теоретических знаний.
Цель расчетно-графической работы заключается в овладении методикой проектировочных и проверочных расчетов и конструировании деталей и узлов машин и механизмов с использованием в дальнейшем приобретенных навыков при выполнении курсовых проектов по специальным дисциплинам.
7.1. Объем СРС и распределение по видам учебных работ в часах
Вид СРС | Количество часов |
С е м е с т р ы | |
3 | |
1. Работа с лекционным материалом, самостоятельное изучение отдельных тем дисциплины; поиск и обзор литературы и электронных источников; чтение и изучение учебника и учебных пособий. | 42 |
2. Выполнение РГР | 30 |
ИТОГО | 72 |
ИТОГО по дисциплине | 72 |
7.2. Расчетно-графическая работа по модулям:
1.Предварительный расчет привода конвейера (модуль №1, №2, №3, №4).
2. Проектирование вала исполнительного механизма привода конвейера (модуль №1, №2, №3, №4).
8. Методическое обеспечение системы оценки качества освоения программы дисциплины
К промежуточной аттестации студентов по дисциплине «Прикладная механика» могут привлекаться в качестве внешних экспертов представители выпускающей кафедры.
8.1. Фонды оценочных средств (в соответствии с П ОмГТУ 73.05 «О фонде оценочных средств по дисциплине»)
Фонд оценочных средств позволяет оценить знания, умения и уровень приобретенных компетенций.
Фонд оценочных средств по дисциплине «Прикладная механика» включает:
- вопросы к зачету;
- варианты расчетно-графической работы;
- вопросы к защите лабораторных работ;
- тестовый комплекс;
Оценка качества освоения программы дисциплины «Прикладная механика» включает текущий контроль успеваемости, промежуточную аттестацию (контрольная неделя), итоговую аттестацию.
8.2. Контрольные вопросы по дисциплине
Модуль 1.
1. Приведите основные понятия статики.
2. Приведите основные аксиомы статики.
3. Связи и их реакции.
4. Системы сил и условия их равновесия;
5. Балочные опоры и их реакции.
6. Приведите основные уравнения кинематики;
7. Приведите основные уравнения динамики;
8. Назовите виды изделий, типовые элементы изделий, требования к ним, основные принципы проектирования;
9. Дайте характеристику стадиям проектирования изделий (техническое задание, эскизный проект, технический проект, рабочая документация);
10. Основные критерии работоспособности типовых элементов изделий ( прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость, виброустойчивость) и влияющие на них факторы;
11. Чем обусловлен выбор критерия для расчета?
12. Проектировочный и проверочный расчеты.
Модуль 2.
1. Какова разница между кинематической цепью и кинематической парой?
2. Что называется механизмом, кинематической цепью и группой Ассура?
3. Приведите характеристику основных видов механизмов.
4. Как осуществляется замена высших кинематических пар низшими?
5. Как происходит замыкание кинематических пар в кинематические цепи?
6. С какой целью вводятся в механизм лишние степени свободы?
7. Дайте характеристику структурного, кинематического, динамического и силового анализа машин и механизмов;
8. Синтез механизмов.
Модуль 3.
1. Расчетные модели геометрической формы, материала и предельного состояния;
2. Напряженное состояние детали и элементарного объема материала;
3. Расчеты на прочность при различных видах напряженного состояния.
4. Механические свойства конструкционных материалов.
Модуль 4.
1. Классификация соединений.
2. Основные сведения о соединениях.
3. Геометрические параметры резьбы.
4. Классификация резьб.
5. Крепежные резьбовые соединения и их детали.
6. Способы стопорения резьбовых соединений.
7. Распределение осевой нагрузки по виткам резьбы.
8. Расчет на прочность резьбовых соединений при различных случаях нагружения.
9. Сварные соединения. Классификация.
10. Расчет на прочность стыковых и угловых сварных швов.
11. Шпоночные и шлицевые соединения. Характеристика, расчет на прочность.
12. Заклепочные соединения. Назначение, конструкции, расчет на прочность.
13. Механические передачи. Характеристика различных видов передач: конструкции, основные параметры, материалы, критерии работоспособности, виды расчетов;
14. Валы и оси. Назначение, конструкции и материалы, критерии работоспособности, виды расчетов;
15. Опоры валов и вращающих осей;
16. Подшипники качения: классификация, назначение основных деталей подшипников, материалы виды расчетов;
17. Система условных обозначений. Типы подшипников;
18. Подшипники скольжения. Назначение, конструкции, материалы, критерии
работоспособности, особенности работы, практический расчет;
19. Муфты приводов: назначение, конструкции, выбор;
20. Упругие резиновые элементы. Уплотнения.
9. Ресурсное обеспечение дисциплины.
9.1. Материально-техническое обеспечение дисциплины
9.1.1 Приборы, установки (стенды), специализированные лаборатории и классы
Компьютерный класс
Персональный компьютер на базе процессора Intel Core i – 10 шт.
Учебная лаборатории «Автоматизированные лабораторные комплексы»
– «Детали машин – передачи ременные» –1 шт;
– «Детали машин – передачи цепные» –1 шт;
– «Детали машин – подшипники скольжения» –1 шт;
– «Детали машин – передачи редукторные» –1шт;
– «Детали машин – трение в резьбовых соединениях» – 1 шт.
Учебные лаборатории
Модуль «Соединения»
Пресс ДМ -30М для испытания болтового соединения – 4 шт ;
Модуль «Передачи»
Установка ДМ -55А для определения усилий в червячных передачах – 2 шт ;
Установка прибор ДП5К для изучения планетарного редуктора – 4 шт.
Модуль «Детали, обслуживающие вращательное движение»
Установка ДМ28М для испытания подшипников качения и скольжения – 2 шт,
Мультимедийное оборудование
Мультимедиапроектор Nec M 260X – 1 шт ;
Ноутбоок Levono G 570 –1 шт;
Проектор Ben Q MX 717 – 2 шт;
Ноутбоок Levono G -580 –1 шт
9.1.2.Технические средства обучения и контроля.
9.1.2.1. Презентации на лекционных занятиях.
9.1.2.2. Демонстрация макетов и деталей, изготовленных в металле.
9.1.2.3. Демонстрация плакатов
9.1.3 Вычислительная техника.
9.1.3.1. При изучении теоретического курса - работа студентов с обучающее -контролирующими программами, содержащими учебный материал по отдельным вопросам курса на основе использование ПЭВМ;
9.1.3.2. При проведении лабораторных занятий - работа с выполнением вычислений с использованием ПЭВМ;
9.1.3.4. При выполнении РГР с использованием ПЭВМ
