ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Кафедра машиностроения
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины
Основы надежности машин
шифр по ГОС ВПО (рабочему учебному плану) – ОПД.01
Специальность 151001.65 – технология машиностроения
Санкт-Петербург
2012
Рабочая программа составлена на основе требований Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования к содержанию и уровню подготовки выпускника по специальности 151001.65 № 000 тех/дс от «28 февраля» 2001 г. и в соответствии с рабочим учебным планом специальности 151001.65, утвержденным ректором НМСУ «Горный».
1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
1.1. Цели изучения дисциплины
Дисциплина дополняет знания об основах надежности и в связи с этим о закономерностях построения технологических процессов; системном построении производств; их моделировании; оптимизации себестоимости изготовления, эксплуатации и ремонта изделия; компьютерной технологической среде и комплексной автоматизации производства.
Цель изучения дисциплины – повышение уровня общей технической эрудиции студента, основанное на определенных знаниях о современных методах повышения эффективности как машиностроительной отрасли в целом, так и технологических разработок.
1.2. Задачи изучения дисциплины
Задачей изучения дисциплины является усвоение вопросов научных основ технологии машиностроения и обоснование принимаемых решений при проектировании и управлении процессами создания и изготовления машин на должном научно-техническом уровне.
1.3. Место дисциплины в учебном процессе
Дисциплина «Основы надежности машин» составляет основу современной базы знаний технологии машиностроения. Приобретенные знания студентами будут непосредственно использованы в курсовом и дипломном проектировании, а также в практической деятельности.
2. Квалификационные требования к уровню освоения
содержания дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен:
- иметь представление о современном состоянии машиностроительной отрасли; перспективах развития технологии машиностроения.
- знать и уметь использовать методологию формирования современной технологической базы знаний; этапы жизненного цикла машин; основные принципы системы управления качеством и их методологию; основные принципы создания средств автоматизации и их структуру; применять методы для решения задач проектирования современной технологии машиностроения.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Объем дисциплины составляет 94 часа. Изучение дисциплины проводится в одном семестре и завершается сдачей зачета, в соответствии с рабочим учебным планом.
4. Содержание дисциплины
4.1. Минимум содержания дисциплины
Современные технологические машины. Качество машин и технологические проблемы его обеспечения. Работоспособность системы (изделия), отказ. Физика отказов и основные методы ее изучения: детерминистские, теории вероятностей и математической статистики. Теория надежности, особенности вопросов надежности. Основные термины и определения надежности: безотказность, ресурс, срок службы, предельное состояние, долговечность, сохраняемость, исправность. Методы оценки этих показателей. Показатели оценки надежности. Классификация машин по надежности и причины потери машинной работоспособности. Виды и характер отказов. Определение параметрической надежности изделий (систем). Классы надежности. Оценка последствий отказа и уровней опасности.
Обеспечение надежности изделий. Технологическое обеспечение надежности: методы и возможности.
4.2. Содержание разделов и тем учебной дисциплины
Введение
[1], с. 5; [2], с. 9…10; [4], с. 6…9
Роль технологии в обеспечении развития машиностроения и основные задачи современного этапа ее развития. Понятие технологической базы знаний.
Предметы исследований технологической науки: объекты производства, средства производства и процессы их взаимодействия, в ходе которых происходят преобразования и контроль за объектами производства.
Роль и задачи курса. Основные сведения и достижения в области машиностроения.
Раздел 1. Формирование технологической базы знаний
[1], с.6; [2] с. 9…10; [4], с. 6…17; [5], с. 5…8
Основные принципы формирования современной базы знаний: принцип системности; принцип преемственности; принцип унификации; принцип автоматизации. Основные этапы формирования технологической базы знаний.
Методология формирования технологической базы знаний. Описание объектов и средств производства, а так же процессов их взаимодействия: функциональное описание; морфологическое описание; информационное описание.
Системный подход к исследованию объектов производства и его основные понятия: объекта и окружающей его среды. Элементы системы, их связи и иерархия. Структура объекта производства. Классификации типовых элементов машин по форме. Понятие классов, подклассов, видов и типов поверхностей.
Конструкторско-технологическая классификация деталей машин по четырем основным признакам: функционально–геометрическим; размерным; точностным; по применяемому материалу.
1.1. Современные машины
[4], с. 18…25; [5], с. 6…8; [8], с. 11…16, 265…280
Понятие «Машина». Виды машин и их основные составляющие. Уменьшение доли участия человека в производственном процессе. Автоматы и полуавтоматы: их отличительные черты и структура.
Производительность технологических машин и методы ее оценки. Пути повышения производительности.
1.2. Жизненный цикл изделия и экологические требования к изделию
[2], с. 7…10; [3], с. 15…22; [4], с. 26…30
Понятие жизненного цикла изделия (ЖЦИ) и его основные этапы: исследование, проектирование изделия (конструкторская подготовка производства), технологическая и организационная подготовка производства изделия, производство изделия, продвижение изделия к потребителю (реализация), использование изделия, утилизация изделия.
Экологические требования к изделию и основные вредные факторы: загрязняющие окружающую среду и ухудшающие микроклимат рабочей зоны: оказывающие шумовое воздействие; оказывающие тепловое воздействие; оказывающие вибрационное воздействие; оказывающие электромагнитное воздействие; оказывающие радиационное воздействие.
Раздел 2. Качество и надежность машин
[2], с. 22…77; [4], с. 31…86; [5], с. 16…18; [8], с. 18
Качество машин и технологические проблемы его обеспечения. Понятие качества и системы показателей качества. Характеристики показателей качества.
Технические (эксплуатационные) показатели и производственно-технологические показатели: функциональные технические требования, эргономические показатели, свойства совместимости (характеризуют взаимодействие машины и окружающей технической среды), экологические требования.
Производственно-технологические показатели качества: трудоемкость, станкоемкость, производственный цикл, конструктивная преемственность изделия, технологическая преемственность изделия, и пути их повышения.
Работоспособность системы (изделия), отказ. Физика отказов и основные методы ее изучения: детерминистские, теории вероятностей и математической статистики.
Теория надежности, особенности вопросов надежности.
Основные термины и определения надежности: безотказность, ресурс, срок службы, предельное состояние, долговечность, сохраняемость, исправность. Методы оценки этих показателей.
Показатели оценки надежности.
Классификация машин по надежности и причины потери машинной работоспособности. Виды и характер отказов. Определение параметрической надежности изделий (систем). Классы надежности. Оценка последствий отказа и уровней опасности.
Обеспечение надежности изделий. Структура изделий: последовательная, параллельная и смешенная. Резервирование систем и его схемы.
Технологическое обеспечение надежности: методы и возможности. Статистический контроль качества.
2.1. Управление качеством продукции
[2], с. 16…18; [3], с. 22…77; [4], с. 31…86; [6], с. 31…55; [8], с. 24
Системы управления качеством продукции. Их назначение и состав. Международные стандарты.
Основные принципы системы управления качеством. Формирование политики предприятия в области качества.
Обеспечение качества продукции и методология управления качеством. Улучшение качества.
Общие сведения о системе технического контроля (СТК). Функционирование СТК. Основные направления развития СТК.
Системы технического контроля при проектировании (обеспечение технологичности конструкции) и изготовлении изделий.
Виды контроля: входной контроль материалов, заготовок, полуфабрикатов, а также комплектующих деталей и сборочных единиц; операционный контроль деталей и сборочных единиц; приемочный контроль.
Порядок и правила разработки процессов технического контроля. Операции технического контроля: определение, структура и решаемые задачи.
Автоматизация выбора контрольно-измерительных приборов и обработки информации о качестве продукции на базе применения ЭВМ. Оптимизация и типизация процессов контроля.
Система стандартизации в машиностроении. Цели и задачи государственной системы стандартизации. Понятие сертификации. Роль стандартизации в обеспечении качества продукции.
Система «производство точно в срок». Основная идея. Сравнительный анализ с традиционными системами организации производства.
2.2. Технологичность конструкций машин
[1], с. 45; [4], с. 87…90
Понятие технологичности изделий и задачи (основные и частные), решаемые при обеспечении технологичности изделий.
Оценка технологичности: качественная и количественная. Критерии качественной оценки: степень унификации элементов, удобство базирования и контроля, условия возможности свободного доступа инструмента и т. п. Основные показатели количественной оценки технологичности: суммарная трудоемкость; себестоимость; средний квалитет точности и средняя шероховатость; сравнительная трудоемкость.
2.3. Влияние технологии изготовления на качество деталей машин
[1], с. 45…58; [2], с. 185…228, 258…302, 303…531;
[4], с. 91…110; [5], с. 193…252
Влияние шероховатости на качество деталей машин: износ, точность сопряжения, прочность прессовых посадок, усталостную прочность. Понятие «оптимальной» шероховатости.
Влияние наклепа поверхностного слоя: на износостойкость, усталостную прочность деталей, коррозионную стойкость, физические свойства и жаропрочность.
Влияние остаточных напряжений и структурных изменений на износ изделий. Технологическое наследование и наследственность. Определение и общие закономерности.
Влияние технологии на эксплуатационные свойства изделий: износостойкость и усталостную прочность.
Раздел 3. Комплексная автоматизация производства. Гибкие
производственные системы
[3], с. 84; [4], с. 111…130
Гибкие производственные системы (ГПС). Определение и хронология развития. Современные требования к промышленному производству. Области эффективного применения и перспективы развития ГПС.
Основные принципы создания и структура ГПС: модули, линии, участки, цеха. Комплексность использования средств автоматизации.
Организационно-экономические вопросы создания гибких производственных комплексов. Оценка преимуществ.
Аспекты гибкости, машинная гибкость, технологическая гибкость, структурная гибкость, производственная гибкость, маршрутная гибкость, гибкость по изделиям, гибкость по объему.
3.1. Компьютерное интегрированное производство
[3], с. 87; [4], с. 111…130; [8], с. 22
Компьютерное интегрированное производство – развитие автоматизации промышленных предприятий для реализации стратегии постмассового производства.
Цели и задачи. CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support) технологии поддержки жизненного цикла изделий.
Требования к интегрированным CAD/CAM/CAE системам, поддерживающих CALS-технологии их назначение и интеграция.
PDM-системы. Назначение и состав. Объектно-ориентированная модель данных разрабатываемого проекта. Компьютерное интегрированное производство – современное развитие гибкого автоматизированного производства.
3.2. Автоматизация проектирования в машиностроении
[3], с.90; [4], с. 131…137; [7], с. 42
Задачи и основные направления автоматизации проектирования в машиностроении. История развития и становления. Современное состояние вопроса.
Единство представления объекта производства на основе использования трехмерных (3D) моделей. Использование систем автоматизированного проектирования (CAD/CAM/CAE). Структура и требования, предъявляемые к ним.
Преимущества 3D-моделей по сравнению с 2D-изображениями. Виды 3D-моделей: твердотельные и полигональные. Их достоинства и недостатки. Области применения.
Способы интеграции с использованием 3D - моделей. Понятие параметризации.
3.3. Виртуальные технологические машины и виртуальное производство
[3], с. 95; [4], с. 138…14
Виртуальные технологические машины: сущность, назначение, область применения, достоинства и недостатки.
Верификация управляющих программ для станков с ЧПУ, имитация производственных процессов обработки давлением и литья.
Виртуальное предприятие, как организационное объединение обладает общей коммуникативно-информационной структурой.
Цели функционирования и типы организационных структур виртуальных предприятий.
Заключение
[3], с. 98; [4], с. 184
Задачи современного развития машиностроения. Роль технологии в обеспечении ее развития. Исследования технологической науки. Успешное выполнение работ по созданию конкурентоспособной техники, которая определяется не только удачностью выбора конструктивной схемы, но и удовлетворению возможностям современного производства.
4.3. Перечень тем практических занятий
Практические занятия рабочим учебным планом не предусмотрены.
4.4. Перечень тем лабораторных работ
Лабораторные занятия рабочим учебным планом не предусмотрены.
4.5. Тематический план лекций
(для студентов очно-заочной формы обучения)
Таблица 1
Темы лекций | Объем, ч |
1. Введение. Цели и задачи дисциплины. Основные понятия и определения. Современные машины. Определение и функциональный состав. Автоматы и полуавтоматы. Производительность технологических машин. Жизненный цикл изделия | 2 |
2. Качество и технологические методы его обеспечения. Надежность машин и проблемы его обеспечения | 2 |
3. Управление качеством продукции. Система технического контроля. JIT – производство. Технологичность конструкций машин | 4 |
4. Влияние технологии изготовления на качество деталей машин | 4 |
5. Комплексная автоматизация в машиностроении. Автоматизация проектирования и гибкое автоматизированное и компьютерное интегрированное производство. Виртуальные технологические машины и виртуальное производство | 4 |
4.6. Виды самостоятельной работы студентов
4.6.1. Подготовка к аудиторным занятиям
Освоение теоретического материала дисциплины предусматривает работу с учебниками и учебными пособиями, а также использование современных информационных технологий
В случае затруднений, возникающих при изучении дисциплины, студентам следует обращаться за консультацией к преподавателю, реализуя различные коммуникационные возможности: очные консультации (непосредственно в университете в часы приема преподавателя или в иногороднем структурном подразделении университета в период командировки преподавателя), заочные консультации (посредством электронной почты или с помощью Интернет-телефонии).
4.6.2. Перечень тем курсовых работ (проектов)
Курсовые работы (проекты) рабочим учебным планом не предусмотрены.
4.6.3. Перечень тем контрольных работ, рефератов,
расчетно-графических работ
Контрольные работы, рефераты, расчетно-графические работы рабочим учебным планом не предусмотрены.
4.6.4. Перечень тем для самостоятельного изучения студентами
Темы, не представленные в числе тем аудиторных занятий, изучаются студентами самостоятельно, в том числе с использованием информационных технологий.
5. Виды промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
Экзамен по учебной дисциплине рабочим учебным планом не предусмотрен.
Изучение дисциплины для студентов завершается зачетом.
Вопросы для подготовки к зачету по разделам дисциплины представлены в материалах паспорта дисциплины на кафедре ТМ, перечень которых преподаватель дает студентам на очных занятиях.
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
1. Базров, технологии машиностроения: учебник для вузов/ . - М.: Машиностроение, 2007.
2. Суслов, основы технологии машиностроения/ , . – М.: Машиностроение, 2002.
3. Яблочников, технологической подготовки производства в приборостроении: учеб. пособие/ .– СПб.: СПбГИТМО (ТУ), 2003.
6.1.2. Дополнительная литература
4. Научные основы современного машиностроения: учеб. пособие/ [и др.] – СПб.: Изд-во СЗТУ, 20с.
5. Маталин, машиностроения/ . – Л.: Машиностроение, 1985.
6. Спицнадель, качества (в соответствии с международными стандартами ISO семейства 9000): учеб. пособие/ .- СПб.: Бизнес-пресса, 2000.
7. Петров, САПР: в 10 кн. /под ред. . Кн.2.-М.: Высш. школа, 1990.
8. Решетов, машин: учеб. пособие / , , ; под ред. .- М.: Высш. школа, 1988.
6.1.3. Методическая литература, изданная в СЗТУ
См. п. 6.1.2 – №4.
6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
Учебные занятия по дисциплине проводятся в форме:
- лекций по основным темам и разделам дисциплины в соответствии с тематическим планом соответствующей формы обучения.
6.2.1. Компьютерные обучающие и контролирующие программы
По дисциплине «Основы надежности машин» используются обучающие презентации по темам учебной программы, базы данных технологического назначения (размещены на сайте университета), тестирующая программа для подготовки к зачету.
6.2.2. Использование информационных технологий
и активных методов обучения
Лекции по дисциплине читаются с использованием мультимедийной техники. Лекционный курс обеспечен полным комплектом презентаций (PowerPoint), обеспечивающих высокий уровень наглядности учебной информации.
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
7.1. Специализированные учебные лаборатории (классы)
Учебный процесс по дисциплине «Основы надежности машин» проводится в аудитории № 000 по адресу ул. Миллионная,.
Таблица 2
Лист регистрации изменений,
вносимых в рабочую программу дисциплины
Номер изменения | Дата | Страницы с изменениями | Перечень откорректированных пунктов |
