Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра технологии и методики преподавания технологии
Учебно-методический комплекс курса
Детали машин и основы конструирования
Специальность 260901 «Технология швейных изделий»
Согласовано: Учебно-методическое управление «___» __________________ 2009 г. ________________________ | Рекомендовано кафедрой: Протокол № ______ «____» ____________________ 2009 г. Зав. кафедрой ______________ |
ПГПУ 2009
Автор-составитель: доцент, к. т.н
Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 260901 «Технология швейных изделий».
Дисциплина входит в федеральный компонент цикла общепрофессиональных дисциплин и является обязательной для изучения.
Согласовано:
декан физического факультета
Директор библиотеки ________________
СОДЕРЖАНИЕ
I. Рабочая программа дисциплины 1. Цели и задачи изучения дисциплины 2. Требования к уровню усвоения дисциплины 3. Объем дисциплины, формы текущего и промежуточного контроля 4. Содержание курса 5. Темы практических занятий 6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины II. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения промежуточных и итоговых аттестаций | 4 4 4 5 6 9 10 13 |
I. Рабочая программа дисциплины
1. Цели и задачи дисциплины.
Целью дисциплины является углубление и закрепление знаний по теоретическим основам расчета, конструирования и надежной эксплуатации составных частей машин и механизмов.
Задачами изучения дисциплины:
- формирование знаний о конструкциях, типаже, критериях работоспособности и принципах работы составных частей машин;
- формирование знаний и умений о методах расчета деталей машин в совместной работе;
- развитие у студентов навыков конструирования деталей машин;
- развитие культуры мышления, способностей к обобщению, анализу, восприятию информации;
- формирование умений по использованию основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применению методов математического анализа и моделирования;
- развитие умений решать инженерные задачи с использованием основных законов механики, знанием устройства и правил эксплуатации технологического оборудования;
- приобретение опыта проведения и оценивания результатов измерений.
2. Требования к уровню усвоения содержания дисциплины
В результате изучения дисциплины «Детали машин и основы конструирования» студент должен:
иметь представление:
- о месте дисциплины «Детали машин и основы конструирования» среди других дисциплин, занимающихся вопросами прочности, надежности и долговечности конструкций
знать:
- основные требования работоспособности деталей машин и виды отказов деталей;
- типовые конструкции деталей и узлов подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин, их свойства и области применения;
- принципы расчета и конструирования деталей и узлов машин,
- классификации механизмов, узлов и деталей; основ проектирования механизмов стадий разработки; требований к деталям, критериев работоспособности и влияющих на них факторов;
- механических передач: зубчатые, червячные, планетарные, волновые, рычажные, фрикционные, ременные, цепные, передачи винт-гайка; расчет передач на прочность; валы и оси, конструкция и расчеты на прочность и жесткость; подшипники качения и скольжения, выбор и расчеты на прочность; уплотнительные устройства; конструкции подшипниковых узлов;
- соединений деталей: резьбовые, заклепочные, сварные, паяные, клеевые, с натягом, шпоночные, зубчатые, штифтовые, клеммовые, профильные;
- конструкция и расчеты соединений на прочность; упругие элементы; муфты механических приводов; корпусные детали механизмов.
уметь:
- выполнять графические построения деталей и узлов, использовать конструкторскую и технологическую документацию в объеме, достаточном для решения эксплуатационных задач;
- осуществлять рациональный выбор конструкционных и эксплуатационных материалов;
- выполнять стандартные виды компоновочных, кинематических, динамических и прочностных расчетов;
- выполнять технические измерения механических, газодинамических и электрических параметров ТиТТМО, пользоваться современными измерительными средствами;
- выполнять диагностику и анализ причин неисправностей, отказов и поломок деталей и узлов ТиТТМО;
- пользоваться имеющейся нормативно-технической и справочной документацией.
владеть навыками:
- организации технической эксплуатации транспортных и транспортно-технологических машин и комплексов;
- методиками выполнения процедур стандартизации и сертификации;
- способностью к работе в малых инженерных группах;
- методиками безопасной работы и приемами охраны труда.
3. Объем дисциплины, формы текущего и промежуточного контроля
3.1 Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы | Всего часов | Семестр |
6 | ||
Аудиторные занятия (всего) | 62 | 62 |
в том числе | ||
Лекции | 32 | 32 |
Практические занятия | 30 | 30 |
Самостоятельная работа | 91 | 91 |
Зачет | ||
Общая трудоемкость | 153 | 153 |
3.2. Распределение часов по темам и видам учебной работы
№ п/п | Наименование раздела дисциплины (тема) | Количество аудиторных работ | СРС | ||
Всего | Лекции | Практические занятия | |||
1 | Классификация механизмов узлов и деталей. Основы проектирования механизмов, стадии разработки. требования к деталям, критерии работоспособности и влияющие на них факторы | 2 | 2 | 3 | |
2 | Механические передачи: зубчатые, червячные, планетарные, волновые, рычажные, фрикционные, ременные, цепные, передачи винт-гайка. Расчеты передач на прочность | 21 | 9 | 12 | 30 |
3 | Валы и оси, конструкция и расчеты на прочность и жесткость | 8 | 4 | 4 | 12 |
4 | Подшипники качения и скольжения, выбор и расчеты на прочность. Уплотнительные устройства, конструкции подшипниковых узлов | 6 | 3 | 3 | 8 |
5 | Муфты механических приводов, корпусные детали механизмов. упругие элементы | 4 | 3 | 1 | 6 |
6 | Соединения деталей: резьбовые, заклепочные, сварные, паяные, клеевые, с натягом, шпоночные, зубчатые, штифтовые, клеммовые, профильные. Конструкция и расчеты соединений на прочность | 8 | 4 | 4 | 14 |
7 | Привод и его параметры. | 5 | 3 | 2 | 7 |
8 | Назначение, задачи и экономические основы конструирования | 1 | 1 | 2 | |
9 | Электроприводы машин | 4 | 2 | 2 | 5 |
10 | Проектирование рабочей документации | 3 | 1 | 2 | 4 |
ИТОГО | 62 | 32 | 30 | 91 |
4. Содержание курса
Основы проектирования механизмов, стадии разработки. Классификация механизмов узлов и деталей. Основы проектирования механизмов, стадии разработки. Предмет и содержание дисциплины Основные задачи дисциплины. Роль машиностроения в реализации достижений науки и техники (краткий исторический экскурс). Понятие деталей, механизмов и узлов. Классификация механизмов, узлов и деталей. Требования к деталям, критерии работоспособности и влияющих на них факторы. Расчет деталей машин по основным критериям работоспособности. |
Механические передачи: зубчатые, червячные, планетарные, волновые, рычажные, фрикционные, ременные, цепные, передачи винт-гайка. Расчет передач на прочность. Механические передачи: зубчатые, червячные, планетарные, волновые, рычажные, фрикционные, ременные, цепные, передачи винт-гайка. Расчет передач на прочность. Назначение и структура привода. Основные характеристики. Назначение и классификация передач. Кинематический расчет привода. Передачи с гибкой связью. Ременные передачи. Общие сведения, принципы действия, назначение. Виды ремней. Область применения передач. Кинематика, геометрия. Упругое скольжение по шкивам. Силы, действующие на ремень и на валы. Напряжения в поперечном сечении ремня. Плоскоременные передачи, их расчет. Клиноремённые передачи. Конструкция ремня клиноремённой передачи. Особенности расчёта клиноремённых передач. Поликлиновые передачи, особенности их расчёта. Шкивы ремённых передач. Фрикционные передачи. Бесступенчатые вариаторы. Общие сведения, основные характеристики, оценка передач. Цепные передачи, их основные характеристики, классификация. Принцип действия, назначение. Геометрические параметры, материалы. Кинематика и динамика. Допускаемое давление в шарнирах. Критерии работоспособности и расчета цепных передач. Зубчатые передачи. Общие сведения, классификация, оценка, область применения. Геометрия зубчатых передач. Смещение инструмента. Способы изготовления. Критерии работоспособности и расчета зубчатых передач. Контактные напряжения и контактная прочность. Расчётная нагрузка и коэффициент расчётной нагрузки. Расчёт прямозубых цилиндрических передач на прочность по контактным напряжениям, определение основных параметров. Расчёт прямозубых цилиндрических передач на прочность по напряжениям изгиба. Косозубые и шевронные передачи. Расчёт косозубых цилиндрических передач на контактную и изгибную выносливость. Конические передачи. Силы в зацеплении. Расчёт по контактным и изгибающим напряжениям. Особенности расчёта планетарных передач. Передачи Новикова, планетарные, волновые, рычажные, их оценка, особенности расчёта. Материалы, применяемые для изготовления зубчатых передач. Виды термообработки. Допускаемые напряжения: контактные и изгибающие. Червячные передачи. Общие сведения. Классификация. Геометрия колеса и червяка. Кинематика, силы. Виды разрушения и критерии работоспособности Особенности расчета на прочность. Допускаемые напряжения. Тепловой расчет, смазка и охлаждение. Передачи винт гайка, Общие сведения, критерии работоспособности. Редукторы: конструкции, основные параметры, последовательность проектирования. |
Валы и оси, конструкция и расчеты на прочность и жесткость. Валы и оси, конструкция и расчеты на прочность и жесткость. Соединения типа вал - втулка. Классификация валов и осей. Конструирование и расчет по основным критериям работоспособности: прочности, жесткости, вибростойкости. Шпоночные соединения. Классификация, подбор и проверка ненапряженных шпонок. Шлицевые соединения, расчеты на прочность. Конструирование шпоночных и шлицевых соединений. Соединения деталей с натягом. Конструкции, технология сборки. Расчет посадок и прочности деталей |
Подшипники качения и скольжения, выбор и расчеты на прочность. Уплотнительные устройства, конструкции подшипниковых узлов. Подшипники качения и скольжения, выбор и расчеты на прочность. Уплотнительные устройства, конструкции подшипниковых узлов. Подшипники качения. Классификация, система условных обозначений. Характеристика основных типов подшипников. Конструирование опор валов. Теория работы подшипников. Алгоритм подбора по динамической и статической грузоподъемности. Подшипники скольжения. Конструкции, материалы. Режимы работы. Смазочные материалы. Расчет подшипников скольжения. |
Муфты механических приводов, корпусные детали механизмов. Муфты механических приводов, корпусные детали механизмов. Классификация и подбор муфт. Конструкции и расчет глухих, жестких и компенсирующих муфт. Конструкции и расчет упругих компенсирующих муфт. Сцепные и предохранительные муфты. |
Соединения деталей: резьбовые, заклепочные, сварные, паяные, клеевые, с натягом, шпоночные, зубчатые, штифтовые, клеммовые, профильные. Конструкция и расчеты соединений на прочность. Соединения деталей: резьбовые, заклепочные, сварные, паяные, клеевые, с натягом, шпоночные, зубчатые, штифтовые, клеммовые, профильные. Конструкция и расчеты соединений на прочность. Упругие элементы. Классификация соединений. Соединения стержней, листов и корпусных деталей; соединения вал-ступица; соединения валов; соединения труб. Соединения неразъемные и разъемные. Соединения фрикционные и нефрикционные (зацеплением). Общие правила конструирования соединений. Области применения. Сварные соединения. Общие сведения. Виды сварки. Классификация швов, критерии работоспособности. Расчет сварных соединений встык и внахлестку. Конструирование сварных соединений. Резьбовые соединения. Материалы. Основные параметры резьбы. Классификация соединений. Теория винтовой пары. Распределение нагрузки по виткам резьбы. Расчет элементов резьбы и одиночных резьбовых соединений. Конструирование и расчет групповых резьбовых соединений. Прессовые, клеммовые, штифтовые соединения. Заклёпочные, клеевые, соединения. Общие сведения и особенности расчёта. Шпоночные и шлицевые соединения. |
Привод и его параметры. Установление взаимосвязей параметров механических систем машинных агрегатов с их структурой и энерговооруженностью. Структурно-функциональные схемы агрегатов и их динамические и математические модели. Приведение сил, масс, жесткостей. Взаимосвязь кинематических, силовых, инерционных и жесткостных параметров машинных агрегатов по устойчивости и минимизации динамичности их колебательных систем. Основные требования к передаточным механизмам и к распределению масс в механических системах. Условия минимизации низкочастотных силовых возмущений и фильтрации высокочастотных составляющих внешней нагрузки. |
Назначение, задачи и экономические основы конструирования. Долговечность, эксплуатационная надежность, унификация, секционирование, метод базового агрегата, конвертирование, компаундирование, модифицирование, агрегатирование, унифицированные ряды. Методика конструирования. Общие правила конструирования. Конструктивная преемственность, выбор конструкции. Метод инверсии. Компонование. Стадии разработки машин. Техническое задание, техническое предложение, эскизный и технический проекты, рабочая документация. Виды и комплектность конструкторских документов. Правила выполнения рабочих чертежей деталей, сборочных чертежей, чертежей общих видов, габаритных, монтажных. Текстовые документы ТЗ, ТУ, ТО, ИН, П, Ведомости. Общие требования к текстовым документам. Программы и методики испытаний: заводских, ведомственных и государственных. Конструирование узлов и деталей машин. Конструирование деталей механически обрабатываемых, литых, штампованных, из пластмасс. Сменность изнашиваемых деталей, унификация, устранение подгонки, принцип самоустанавливаемости, сопряжение по нескольким поверхностям, составные конструкции. Конструирование корпусных деталей. Конструирование соединений. |
Электроприводы машин. Приводы машин. Современные тенденции в их развитии. Двигатели, их типы и сравнительные характеристики. Схемы соединения двигателей, передаточных и исполнительных механизмов. Соединение последовательное, разветвленное, с замкнутыми контурами. Многодвигательные системы. Редукторы, моторредукторы и их типовые модули. Виды и назначение. Конструкции цилиндрических, конических, червячных и планетарных редукторов. Особенности проектирования. Механические коробки передач. Современные тенденции в их развитии. Структурные построения, диапазоны регулирования. Разбивка передаточного отношения по ступеням. Механизмы переключения, синхронизаторы. Планетарные коробки передач. Автоматические коробки скоростей. |
Корпусные детали механизмов. Корпусные детали механизмов. Типовые сборочные единицы и их проектирование. Корпусные узлы, способы их получения и конструирования. Сборочные единицы валов с плавающими и фиксирующими опорами. Безопорные валы планетарных агрегатов, особенности их проектирования. |
Проектирование рабочей документации. Компьютерное проектирование деталей и узлов в АutоCad. Детали общего назначения (зубчатые колеса, валы, вал-шестерни, крышки подшипников, корпусные детали). Требования к рабочей документации |
5. Темы практических занятий
Номер и наименование раздела дисциплины (тема) | Тематика практических занятий |
Привод и его параметры. Электроприводы машин. | Кинематический энергетический расчет приводов. Выбор электродвигателя |
Механические приводы машин, их проектирование. | Расчет цилиндрической прямозубой и косозубой передач |
Механические приводы машин, их проектирование. | Расчет конической передачи. |
Механические приводы машин, их проектирование. | Расчет червячной передачи. |
Механические приводы машин, их проектирование. | Расчет цепной передачи. |
Механические приводы машин, их проектирование. | Расчет ременной передачи. |
Валы и оси | Расчет осей, валов |
Опоры валов | Выбор и расчет подшипников. Смазка подшипников |
Муфты | Выбор и проверочный расчет муфт |
Соединения | Расчет шпоночных и шлицевых соединений |
Соединения | Расчет болтовых соединений |
Соединения | Расчет сварных соединений |
Проектирование рабочей документации | Основные положения ЕСКД, ЕСТД |
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
6.1 Список рекомендуемой литературы
Основная литература
1. Гулиа машин [Текст] : учеб. для студентов / Гулиа Нурбей Владимирович, , ; ред. - М. : Академия, 20с.
Дополнительная литература
1. Анурьев конструктора – машиностроителя. В 3-х т. – 7-е изд., перераб. И доп. – М.: Машиностроение, 2004 – ил.
2. Детали машин и основы конструирования/ под ред. -М.: Колос- С, с.
3. , Леликов узлов и деталей машин: Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 20с.
4. Единая система конструкторской документации. Основные положения. – М.: Изд-во стандартов, 1988.
5. Иванов машин. – М.: Высшая школа, 1998, 2000. – 383 с.
6. , Финогенов машин: Учебник. – М.: Высшая школа, 2002. – 408 с.
7. , Карнаухов и расчет механических передач. – М.: Колос, 2000.
8. КОМПАС – ГРАФИК для WindowsTM. Руководство пользователя. Части 1 и 2. АО АСКОН, 2001.
9. Орлов конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. – М.: Машиностроение, 1988. Кн. 1 – 580 с., кн. 2 – 542 с.
10. , AutoCAD 2000; практический курс – М.: "ДЕСС КОМ", 2000.
6.2 Информационное обеспечение дисциплины
1. Электронный каталог библиотеки Пермской ГСХА [Электронный ресурс].
2. Единое окно доступа к образовательным ресурсам [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://window. *****
3. Каталог образовательных ресурсов [Электронный ресурс]. Детали машин и основы конструирования – Режим доступа: http://www. *****/modules. php? op=modload&name=Web_Links&file=index&l_op=viewlink&cid=2760
4. КОМПАС – 3D V9 Plus.
6.3 Методические указания студентам
1. При подготовке к занятию необходимо повторить теоретический материал уже изученных тем.
2. Изучить основную и дополнительную литературу по изучаемой теме, законспектировать основной материал.
3. Выполнить в рабочей тетради все предлагаемые для самостоятельной работы упражнения.
4. Сформулировать вопросы, ответ на которые Вы хотели бы обсудить на практическом занятии.
5. Следует усвоить терминологию по ГОСТам
Тематика контрольных работ и методические рекомендации по их выполнению
Наименование разделов | Домашняя контрольная работа | Контрольная работа |
Механические приводы машин и их проектирование | Расчет механических передач | |
Валы и оси | Проектный расчет валов | Расчет осей |
Опоры валов | Расчет подшипников качения | Критерии работоспособности подшипников |
Муфты | Выбор и расчет муфт | |
Соединения | Расчет болтовых соединений | Сварные соединения |
Привод и его параметры | Расчет кинематических и энергетических показателей привода |
6.4 Методические рекомендации для преподавателя
1. При организации учебного процесса следует максимально активизировать самостоятельную работу студентов. При изучении курса необходимо обратить внимание на вопросы стандартизации, экономики, рационального выбора материалов, ресурсосбережения, энергосбережения и промышленной эстетики
2. Необходимо уделить особое внимание диалектическому подходу к созданию новых машин
3. В технической литературе у различных авторов в некоторых вопросах имеются расхождения, поэтому следует выделить принципы, выполнение которых обязательно в любом учебном процессе: научности, самостоятельности, доступности, наглядности, сознательности и активности восприятия, индивидуальности обучения
4. При изучении курса предусматривается всестороннее использование вычислительной техники
5. Создание рациональных и оригинальных конструкций необходимо сочетать с уже известными вариантами и введением новых, соответствующих уровню современной техники. При регламентированном сроке обучения в методической работе рекомендуется изучать не все виды деталей и узлов машин и оборудования, а только те, которые используются непосредственно в швейном производстве
6. Следует соблюдать следующий общий порядок изучения дисциплины:
· Ознакомление с содержанием учебной программы, методическими указаниями к изучению курса и рекомендуемой литературой
· Изучение теоретических основ дисциплины по всем разделам курса
· Выполнение практических работ
II. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения промежуточных и итоговых аттестаций
Наименование раздела дисциплины | Форма текущего контроля | ||||
Контрольная работа | Контрольная (домашняя) работа | Работа на практических занятиях | Проверка теоретических знаний | Зачет по теме | |
Механические приводы машин и их проектирование Валы и оси Опоры валов Муфты Соединения Привод и его параметры | + + + + + + | + + + + | + + + + + + | + + + + + + | + + + + + + |
Вопросы к зачету
1. Основные требования к проектируемым машинам. Определения: деталь, сборочная единица, машина
2. Критерии работоспособности деталей и узлов машин
3. Механические передачи, их назначение и классификация
4. Ременные передачи: определение, область применения, классификация
5. Геометрия и кинематика ременных передач. Силы и напряжение в ремнях
6. Особенности конструкции, работы и расчет клиноременной передачи
7. Зубчатые передачи: назначение, область применения, классификация, оценка
8. Виды повреждений зубьев. Критерии работоспособности, расчетные критерии
9. Силы действующие в зацеплении прямозубой цилиндрической передачи
10. Определение удельной расчетной нагрузки прямозубой цилиндрической передачи
11. Расчет зубьев ЦЗП по контактным напряжениям
12. Проверочный расчет зубьев ЦЗП по напряжениям изгиба
13. Червячные передачи (ЧП): назначение, область применения, классификация, оценка
14. Геометрия и кинематика ЧП
15. Силы, действующие в зацеплении ЧП
16. Виды повреждений витков и зубьев ЧП. Критерии работоспособности, расчетные критерии
17. КПД червячной передачи. Тепловой расчет редуктора. Способы искусственного охлаждения
18. Валы и оси: назначение, конструкции и применяемые материалы
19. Виды повреждений валов и осей. Критерии работоспособности, расчетные критерии. Ориентировочный (предварительный) расчет валов
20. Приближенный расчет валов и осей (расчет на статическую прочность)
21. Уточненный расчет валов и осей (расчет на усталостную выносливость)
22. Подшипники качения (ПК): устройство, назначение, классификация, обозначение, оценка
23. Основные виды повреждений ПК. Расчет ПК по статической грузоподъемности
24. Расчет ПК по динамической грузоподъемности. Долговечность ПК
25. Муфты: назначение, классификация. Виды несоосностей валов
26. Жесткие муфты. Конструкция и расчет втулочной муфты
27. Конструкция и расчет фланцевой муфты с болтами, поставленными с зазором и без зазора
28. Упругие муфты: назначение, основные характеристики
29. Соединения: определение, назначение, классификация
30. Резьбовые соединения (РС): назначение, классификация, основные параметры, оценка. Сравнение прямоугольной и треугольной резьб по трению
31. Теория винтовой пары: моменты завинчивания и отвинчивания, КПД, условия самоторможения
32. Виды повреждений РС, критерии работоспособности, расчетные критерии. Расчет РС, нагруженного внешней осевой силой
33. Расчет РС, нагруженного усилием и моментом затяжки
34. Шпоночные соединения: назначение, классификация, оценка
35. Расчет призматических, сегментных, цилиндрических шпонок
36. Виды повреждений шлицевых соединений (ШлС), критерии работоспособности. Расчет ШлС по напряжениям смятия
37. Сварные соединения: назначение, область применения, оценка. Основные конструкции сварных швов
38. Расчет стыковых и точечных швов
39. Расчет угловых сварных швов
40. Основные принципы и формы организации проектирования
41. Проектные и рабочие стадии разработки конструкторской документации
