УТВЕРЖДАЮ
Проректор-директор института
неразрушающего контроля
«___»_____________2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
КОНСТРУИРОВАНИЕ ПРИБОРОВ И УСТАНОВОК
НАПРАВЛЕНИЕ (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ) ООП
200100 ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ, ПРОГРАММА)
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) БАКАЛАВР
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА 2010г.
КУРС 4 СЕМЕСТР 7, 8
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 8
ПРЕРЕКВИЗИТЫ:Б2.Б1 – Математика;.Б2.Б5 - Физика; Б3.Б1 - Начертательная геометрия и инженерная графика; Б3.Б2 – Теоретическая и прикладная механика; Б3.Б4 - Материаловедение и технология, конструкционных материалов, Б3.В1 – Детали приборов и основы конструирования, Б3.Б10 - Основы проектирования приборов и систем.
КОРЕКВИЗИТЫ: Б3. В.1.3. – Схемотехника измерительных устройств; Б3. В.1.4 - технология приборостроения
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
Лекции 36 час.
Лабораторные занятия 18 час.
Практические занятия 48 час.
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 102 чаов.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 114 час.
ИТОГО 216 часов.
.ФОРМА ОБУЧЕНИЯ ОЧНАЯ
ВИД АТТЕСТАЦИИ зачет 7, 8 семестр
ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ кафедра точного приборостроения
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ
РУКОВОДИТЕЛЬ ОПП Д. В Миляев
ПРЕПОДАВАТЕЛИ
2011 г.
Цели освоения дисциплиныДисциплина нацелена на формирование следующих профессиональных компетенций выпускника:
- способность собирать и анализировать научно-техническую информацию, учитывать современные тенденции развития и использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии в профессиональной деятельности;
- способность рассчитывать и проектировать типовые узлы приборов;
- способность проводить исследования, обрабатывать и представлять экспериментальные данные;
- способность и умение разрабатывать схемы приборов, выбирать оптимальное решение
с использованием компьютерных и информационных технологий;
- способность разрабатывать и оформлять проектно-конструкторскую документацию для изделий приборостроительной отрасли;
- способность эффективно работать и организовывать работу коллективов для решения текущих и перспективных проблем.
Место дисциплины в структуре ООПДисциплина «Основы проектирования приборов и систем» относится к дисциплинам профессионального цикла.
3. Результаты освоения дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен
знать и уметь использовать:
· структуру измерительных приборов и систем
· основы конструирования деталей и узлов приборов;
· методов измерений и видов преобразования сигнала;
· методов расчета статических и динамических характеристик прибора;
· умения использовать методы расчета надежности;
· организовывать выполнение проектных процедур;
· проектировать типовые деталей и узлов приборов с использованием стандартных средств компьютерного проектирования;
· разрабатывать и оформлять проектно-конструкторскую документацию для изделий приборостроительной отрасли.
иметь опыт:
· разработки конструкций типовых деталей и узлов приборов различного назначения;
· расчета статических и динамических характеристик приборов;
· разработки приборов измерения механических величин
В процессе освоения дисциплины у студента развиваются и закрепляются следующие компетенции:
1. Универсальные (общекультурные) – владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1); способен логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь, создавать тексты профессионального назначения (ОК-2); осознает социальную значимость своей будущей профессии, обладает высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности (ОК-9); владеет основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, имеет навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12), - способен предусмотреть меры по сохранению и защите экосистемы в ходе своей общественной и профессиональной деятельности (ОК-14);
Профессиональные – способен собирать и анализировать научно-техническую информацию, учитывать современные тенденции развития и использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии в профессиональной деятельности (ПК-2)); способен использовать системы стандартизации и сертификации, осознает значение метрологии в развитии техники и технологий (ПК-5); владеет элементами компьютерной инженерной графики, способен применять современные программные средства для разработки и редакции проектно-конструкторской и технологической документации (ПК-6); способен анализировать поставленные исследовательские задачив области приборостроениия на основе подбора и изучения литературных, патентных и других источников информации (ПК 22); способность участвовать в разработке функциональных и структурных схем приборов (ПК 10); умеет составлять отдельные виды технической документации, включая технические условия, описания, инструкции и другие документы (ПК-13);
4.1. Содержание теоретического раздела дисциплины
Объем лекций 36 часов.
4.1.1 Введение - 2 часа
Место курса проектирование измерительных приборов. Этапы разработки приборов: техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект, разработка рабочей документации. Иерархическая структура технических систем и системный подход в проектировании. Разработка технической документации на разных этапах проектирования.
4.1.2. Надежность приборов – 4 часа
Общие сведения о надежности, основные показатели: интенсивность отказов, вероятность безотказной работы, время наработки на отказ, надежность отдельных элементов и прибора в целом. Методы расчета надежности. Испытания на надежность, методы анализа результатов испытаний на надежность
4.1.2. Общие сведения о приборах, структура технического задания - 6 часа
Области применения приборов. Измерение, как процесс преобразования физической величины в информационный сигнал. Метрологические характеристики: диапазон измерения, ошибки приборов. Показатели надежности.
Условия эксплуатации, внешние воздействия на прибор: механические, климатические, радиационные. Влияние внешних воздействий на качество функционирования системы.
Структурная схема прибора, основные элементы структурной схемы: первичный преобразователь измеряемой физической величины (датчик), измерительная схема, усилитель, указатель, источник питания.
4.1.4.Основные элементы конструкции приборов – 4 часа
Основные узлы и элементы конструкции приборов: механические, электрические, электронные и оптические. Принципиальная схема прибора и последовательность ее воплощения в реальную конструкцию. Требования к узлам и составным частям: датчики физических величин, физические принципы которые могут быть положены в основу проектируемого прибора, анализ и выбор физических принципов, разработка вариантов конструкций отдельных узлов и компоновка прибора.
4.1.5. Конструирование электромеханических узлов приборов - 4 часа
Структура системы дистанционной передачи механических параметров, основные элементы: датчик, усилитель, двигатель, редуктор. Выбор элементов системы дистанционной передачи сигналов, согласование характеристик различных элементов по параметрам питания, мощности, конструктивным особенностям отдельных элементов.
4.1.6. Согласование динамических характеристик прибора и измеряемых
сигналов- 6 часа
Динамические характеристики измеряемого сигнала и динамические параметры прибора, резонансные режимы, необходимость успокоения свободных колебаний и сглаживания резонансных пиков. Работа успокоителя в измерительном приборе. Параметры переходного процесса, требования к успокоителям. Типы успокоителей. Конструкция воздушных, жидкостных и магнитоиндукционных успокоителей. Расчет параметров успокоителей.
4.1.7. Корпуса приборов и защита от внешних воздействий - 6 часа
Классификация внешних воздействий и типы корпусов. Защита от влаги, брызг, воды, пыли. Защитные приспособления и герметизация приборов. Тепловой режим приборов и системы термостатирования, теплоотвод от термонапряженных элементов механических узлов и элементов электронных схем. Защита приборов от механических воздействий. Конструкция амортизаторов.
4.1.8. Элементы электромонтажа приборов и информационных систем – 4 часа
Монтаж электрических, электромеханических элементов и электронных плат в конструкции прибора. Коммутирующие устройства, назначение, конструкция и требования к установке. Размещение приборов на информационных стендах с учетом особенностей восприятия информации человеком, конструкции стендов и пультов управления технологическими процессами.
4.2.Практический раздел дисциплины
4.2.1. Лабораторные занятия (18 часов)
№ п/п | Наименование лабораторных работ | Колич. часов | Учебная, производств. база |
1 | Изучение структуры измерительных приборов, составление принципиальных схем и описаний | 4 | ТПУ, учебная |
2 | Исследование приборов, измеряющих расход жидкости расчет параметров, выбор элементов | 4 | ТПУ, учебная |
3 | Поиск в Интернете вариантов приборов измеряющих расход жидкостей с требуемой точностью | 2 | ТПУ, учебная |
4 | Конструирование приборов измеряющих параметры движения | 4 | ТПУ, учебная |
5 | Конструирование систем тепловой защиты узлов приборов | 4 | ТПУ, учебная |
4.2.2. Практические занятия (48 часов)
1. Составление структурных приборов и оформление их в соответствии с требованиями ЕСКД (6 часов).
2. Разработка требований, определяющих технические характеристики прибора, составление технического задания на разработку прибора (4 часа).
3. Анализ технического задания, выбор схемы, расчет параметров отдельных узлов и элементов прибора, выбор элементов (6 часов).
4. Конструкционные системы РЭС (4 часа).
5. Классификация печатных плат. Основные конструктивные параметры печатных плат (2 часа).
6. Факторы, влияющие на надежность приборов и установок (2 часа)
7. Расчет надежности приборов (4 часа).
8. Влияние режима работы элемента на работоспособность прибора (2 часа).
9. Разработка конструкции в соответствии с результатами расчетов (6 часов).
10. Расчет динамических характеристик приборов (4 часа).
11. Создание чертежа детали прибора (4 часа).
12. Разработка технических требований, предъявляемых к деталям и сборочным единицам приборов (4 часа).
4.2.3. Тематика курсового проектирования.
1. Проектирование приборов измерения различных физических величин (силы, давления, расхода, длины кабеля, электрических параметров изделий).
2. Создание лабораторных установок по дисциплинам, обеспечиваемым кафедрой.
3. Проектирование испытательной аппаратуры.
4. Проектирование силовых электромеханических модулей систем ориентации космических аппаратов.
4.4. Структура дисциплины по разделам и видам учебной деятельности (лекции, практические занятия, коллоквиум, и др.) c указанием временного ресурса в часах приведена в таблице 1.
Таблица 1.
Структура дисциплины
по разделам и видам учебной деятельности
Название раздела/ темы | Аудиторная работа (час) | СРС (час) | Колл, контр. р. | Итого | ||
Лекции | Практ. Зан. | Лаб. Зан. | ||||
Семестр 7 | ||||||
Этапы разработки приборов: техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект, разработка рабочей документации | 2 | 2 | 7 | 11 | ||
Инженерное проектирование как специфический вид деятельности человека, этапы создания новой технической системы: | 2 | 4 | 11 | 17 | ||
Надежность приборов: общие сведения о надежности, испытания на надежность, анализ результатов испытаний | 4 | 8 | 9 | 21 | ||
Условия эксплуатации: внешние воздействия – механические, климатические, радиационные | 2 | 2 | 11 | 15 | ||
Конструирование прибора: составление структурной схемы, разработка принципиальной схемы системы ориентации | 4 | 2 | 11 | 17 | ||
Конструкции блоков электронных узлов приборов, разработка конструкторской документации на электронные узлы | 4 | 2 | 9 | 4 | 19 | |
Семестр 8 | ||||||
Выбор датчиков измерительных приборов, разработка требований к датчикам, расчет параметров, выбор элементов датчиков | 2 | 6 | 4 | 11 | 21 | |
Разработка электрической схемы прибора: общие правила выполнения электрических схем, условные обозначения элементов, соединения | 4 | 4 | 4 | 9 | 21 | |
Проектирование электромеханических систем дистанционной передачи сигналов: составление функциональной схемы, расчет параметров и выбор элементов | 4 | 4 | 4 | 11 | 23 | |
Конструирование систем защиты приборов от внешних воздействий: амортизаторы и тепловая защита | 4 | 6 | 4 | 9 | 23 | |
Конструирование информационных стендов, размещение приборов с учетом особенностей восприятия информации человеком | 4 | 6 | 2 | 8 | 20 | |
4 | 4 | |||||
Итого | 36 | 48 | 18 | 106 | 8 | 216 |
5. Образовательные технологии
Лекции читаются в аудитории 212 – 4 корпуса, оборудованной аппаратурой аудиовизуального представления информации. В процессе чтения лекций включаются демонстрации различных конструкций типовых узлов приборов на экране, показываются реальные конструкции приборов и их отдельных узлов.
Специфика сочетания методов и форм организации обучения отражается в матрице (см. табл. 2).
Таблица 2.
Методы и формы организации обучения
ФОО Методы | Лекц. | Лаб. раб. | Пр. зан./сем. | Тр.*, Мк** | СРС | Курс. работа |
IT-методы | + | + | + | + | + | |
Работа в команде | + | + | + | |||
Игра | + | + | ||||
Методы проблемного обучения | + | + | + | |||
Обучение на основе опыта | + | + | + | + | ||
Опережающая самост. работа | + | + | + | |||
Проектный метод | + | + | ||||
Поисковый метод | + | + | + | + | ||
Исследовательский метод | + | + | + | + |
* - Тренинг, ** - мастер-класс.
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов
6.1 Текущая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний студента, развития практических умений
6.1.1 Проработка лекционного материала, подготовка к коллоквиумам по разделам курса.
6.1.2. Выполнение домашних заданий, курсового проекта, подготовка к лабораторным занятиям ;
6.1.3. Опережающая самостоятельная работа по темам практических занятий;
6.1.4. Подготовка к контрольной работе и коллоквиуму, к зачету.
6.2 Творческая проблемно-ориенированная самостоятельная работа (ТСР),
Направленная на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала студентов.
6.3. Перечень научных проблем и направлений научных исследований.
1. Выбор метода измерения и разработка схем приборов.
2. Обеспечение точности приборов в процессе конструирования отдельных узлов.
6.4. Темы, выносимые на самостоятельную проработку
.
1. Поиск в сети Интернет приборов, используемых в приборах различного назначения.
6.5. Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятльной работы организуется как единство двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателей.
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Электрические измерения неэлектрических величин. Под ред. . - Изд. 5-е. Л.: Энергия, 1с. , , Плотников проектирования механизмов приборных систем: - Томск, Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 337 с. Технические описания, руководства по эксплуатации средств испытаний и средств измерений, вспомогательного оборудования.Ряд основных учебных пособий доступных через Internet.
7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины.
Контроль знаний студента по теоретическому курсу осуществляется раз в месяц путем проведения контрольных работ (или коллоквиумов).
Вопросы для самоконтроля
1. Этапы разработки технической системы.
2. Структура технического задания на разработку прибора
3. Условия эксплуатации приборов и нормирование внешних воздействий
4. Корпуса приборов и система базовых несущих конструкций
5. Системы дистанционной передачи угла: структура, выбор элементов
6. Возможности автоматизации процесса проектирования
7. Системы координат, используемые для определения траектории скважины.
8. Условия эксплуатации геофизических комплексов.
9. Структурная схема скважинного прибора.
10.Структурная схема наземной аппаратуры
11.Конструкция скважинного прибора.
12.Датчики, используемые в инклинометрах.
13.Схемы магнитных инклинометров.
14.Варианты схем гироскопических инклинометров.
15.Назначение и состав каротажной станции.
16.Конструкции охранных кожухов скважинных приборов.
17.Конструкции зондов электрического каротажа.
18.Последовательность разработки инклинометров.
19.Внешние воздействия и их влияние на различные узлы приборов.
20.Защита приборов от механических перегрузок.
21.Влияние измерения температуры на качество работы различных узлов приборов.
22.Отсчетные устройства приборов, варианты схем.
23.Объяснить способы теплообмена аппаратуры с окружающей средой.
24.Теплообмен прибора с окружающей средой путем теплопроводности, факторы, влияющие на теплообмен путем теплопроводности.
25. Охарактеризовать герметизацию как способ защиты прибора от влияния внешней среды.
26. Какова сущность электростатического, магнитостатического и электромагнитного экранирования.
27. Что такое ЕСКД? Рассмотрите номенклатуру и содержание основной конструкторской документации по ГОСТ 2.102-68.
28. Основные стадии разработки нового изделия.
29. Допуски и посадки. Принципы назначения допусков и посадок, нанесение допусков на чертеже.
30.Пути повышения надежности прибора.
31.Электрический монтаж объемным проводом и печатный монтаж. Дать сравнительную оценку.
8. Рейтинг качества освоения модуля (дисциплины)
В соответствии с рейтинговой системой текущий контроль производится ежемесячно в течение семестра путем балльной оценки качества усвоения теоретического материала (ответы на вопросы) и результатов практической деятельности (решение задач, выполнение заданий, решение проблем).
Промежуточная аттестация (зачет) производится в конце семестра также путем балльной оценки. Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов текущей оценки в течение семестра и баллов промежуточной аттестации в конце семестра по результатам экзамена или зачета. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам (60 - текущая оценка в семестре, - 40 - промежуточная аттестация).
Таблица 3.
Рейтинг-план освоения дисциплины в течение семестра
Недели | Текущий контроль | ||||||||
Теоретический материал | Практическая деятельность | Итого | |||||||
Семестр 7 | |||||||||
Разделы | Вопросы | Баллы | Задачи | Задания | Проблемы | Баллы | Баллы | ||
1, 3 | Этапы разработки приборов: техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект, разработка рабочей документации | Области применения, требования | 5 | 5 | 10 | ||||
4, 5 | Инженерное проектирование как специфический вид деятельности человека, этапы создания новой технической системы | сформировать идею прибора и провести ее анализ | 5 | Разработать схему и конструкцию устройства | 10 | 15 | |||
6, 8 | Надежность приборов: общие сведения о надежности, испытания на надежность, анализ результатов испытаний | Расчет надежности | 5 | Составить математические модели приборов | №1 | 10 | 15 | ||
9, 12 | Условия эксплуатации: внешние воздействия – механические, климатические, радиационные | 5 | Приобретение практических навыков анализа работы приборов | 5 | 10 | ||||
13, 16 | Конструкции блоков электронных узлов приборов, разработка конструкторской документации на электронные узлы | Знакомство с программами | 5 | Приобретение практических навыков работы с программным обеспечением | 5 | 10 | |||
итого | 60 | ||||||||
экзамен | 40 | ||||||||
всего | 100 | ||||||||
Семестр 8 | |||||||||
1,3 | Выбор датчиков системы ориентации, разработка требований к датчикам, расчет параметров, выбор элементов датчиков | Составление алгоритма работы программами | 5 | Приобретение практических навыков работы с программным обеспечением | 5 | 10 | |||
4, 5 | Разработка конструкции и электрической схемы датчиков измерения параметров движения | Работа с нормативными документами и справочной литературой | 5 | Приобретение практических навыков конструирования | 10 | 15 | |||
Проектирование электромеханических систем дистанционной передачи сигналов: составление функциональной схемы, расчет параметров и выбор элементов | Структурная и принципиальная схема системы | 5 | Приобретение практических навыков конструирования | 10 | 15 | ||||
Конструирование информационных стендов, размещение приборов с учетом особенностей восприятия информации человеком | Варианты установки приборов с учетом особенностей восприятия человека | 5 | Приобретение практических навыков конструирования | 5 | 10 | ||||
Автоматизированное проектирование технических систем, современное программное обеспечение | Возможности автоматизации проектирования электромеханических устройств | 5 | Анализ современного програмного обеспечения | 5 | 10 | ||||
Экзамен | 40 | ||||||||
Сумма баллов в семестре | 100 | ||||||||
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля (дисциплины)
а) основная литература:
, Алферов приборы. Т.1: Теория измерительных приборов. Измерительные преобразователи. Учебник для вузов: в 2т. - М.: Изд-во стандартов, 1986. Электрические измерения неэлектрических величин. Под ред. . - Изд. 5-е. Л.: Энергия, 1с. Д Механизмы приборных и вычислительных систем: Учебное пособие для приборостроительных специальностей вузов. - М.: Высшая школа, 198с. ил. , , Плотников проектирования механизмов приборных систем: - Томск, Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 337 с. . T-Flex CAD 2D. Двухмерное проектирование и черчение. Руководство пользователя. – АО «Топ системы». . Разевиг печатных плат в P-CAD 2001.М.: “Солон - Р”, 2001. — 558с. , , Филатова и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем: Учеб. пособие для студентов вузов. – М.: Высш. школа, 1983. – 431 с. Пельпор системы. Проектирование гироскопических приборов. Ч.1. – М.: высшая школа, 19с. Конструирование приборов. В 2-х кн./ Под ред. В. Краузе. – Кн. 1 – М.: Машиностроение, 1987. – 384 с. Конструирование приборов. В 2-х кн./ Под ред. В. Краузе. – Кн. 2 – М.: Машиностроение, 1987. – 376 с. Ненашев радиоэлектронных средств. - М.: Высшая школа, 19с. Зельцман аппаратуры для геофизических исследований скважин. – М.: Недра, 1968. – 180 с. Исаченко инклинометрии скважин. – М.: Недра, 1987 – 216 с. и др. Гироскопическое ориентирование.- М.: Недра, 1973. , Чукин и оборудование для геофизических методов исследования скважин. – М.: Недра, 1978. – 293 с. Пельпор системы. Проектирование гироскопических систем (вдвух частях). Ч.1. Системы ориентации и навигации. Под ред. Пельпора пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 1977. – 216 с. Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / , , и др.; Под ред. . — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1989. — 448 с.; ил. Разевиг печатных плат в Р-САD 2001. М.: «Солон –Р», 2001. – 558 с. P-CAD для Windows. Система проектирования печатных плат. М.: “ЭКОМ”, 2002. — 320с. PCAD 2002 и SPECCTRA. Разработка печатных плат. — М.: “Солон - Р”, 2003. — 544сб) дополнительная литература:
___________________________________
10. Материально - техническое обеспечение дисциплины
10.1 При изложении и изучении данной дисциплины используются видеоматериалы, наглядные пособия (стандарты, нормативно-технические документы, программы и методики испытаний), специализированная аудитория с техническими средствами обучения.
10.2 Практические занятия проводятся:
в специализированной аудитории 212-4;
компьютерном классе кафедры ТПС 105 ауд. 4 кормуса.
10.3. При проведении занятий используются:
· элементы приборных устройств (детали и элементы приборов и систем ориентации, электромеханические приборы, амортизаторы);
· чертежи типовых механических узлов приборы;
· лабораторные установки по исследованию узлов приборов;
· справочная литература;
· учебные пособия, разработанные на кафедре;.
· программное обеспечение T-Flex CAD 2D, PCAD 2001.
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки
_____________________________________________________________.
Программа одобрена на заседании
Кафедры Точного приборостроения
(протокол № ____ от «___» _______ 20___ г.).
Автор
Рецензент(ы) __________________________


