Рабочая программа учебной дисциплины "Прикладная механика"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ЦЕНТР ПОДГОТОВКИ «РОССИЙСКО-ГЕРМАНСКИЙ ИНСТИТУТ МЭИ-ФЕСТО» ___________________________________________________________________________________________________________

Направление подготовки: 220400 – Управление в технических системах

Профиль подготовки: 1. Управление и информатика в технических системах

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА"

Цикл:	Математический и естественно-научный
Часть цикла:	вариативная
№ дисциплины по учебному плану:	ЦП МЭИ-ФЕСТО; Б2.7
Часов (всего) по учебному плану:	150	4 семестр
Трудоемкость в зачетных единицах:	4	4 семестр – 4
Лекции	36 час	4 семестр
Практические занятия	36 час	4 семестр
Расчетные задания	60 часов самостоятельной работы	4 семестр
Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)	78 час	4 семестр
Курсовой проект
Экзамен		4 семестр

Москва - 2010

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целями освоения дисциплины является изучение:

основных методов расчета элементов конструкций и деталей машин на прочность, жесткость и устойчивость; инженерных подходов к решению комплексных задач проектирования оптимальных конструкций;

·  завершение общетехнической подготовки студента, необходимой для последующего изучения специальных инженерных дисциплин, приобретение знаний и навыков, необходимых инженеру при разработке и эксплуатации машин, приборов и аппаратуры, формирование представлений о методах проектирования и обеспечения надежности объекта проектирования.

По завершению освоения данной дисциплины у студента будут сформированы следующие компетенции ( знания профессиональных обязанностей ) в результате чего он будет способен и готов:

- использовать культуру мышления, способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК–1);

- использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

–  анализировать научно-техническую информацию по расчету элементов конструкций и деталей машин на прочность, жесткость и устойчивость (ПК-6);

–  формировать законченное представление о полученных результатах в виде отчета (ПК-21);

–  владеть методами оценки механической прочности разрабатываемых конструкций (ПК-4);

–  использовать современные информационные технологии для решения комплексных задач проектирования оптимальных конструкций (ПК-3).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части Б.2 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю: «Управление и информатика в технических системах» направления 220400 Управление в технических системах.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах:

Высшая математика; физика; химия; теоретическая механика; материаловедение; инженерная графика.

Знания, полученные при освоении дисциплины, необходимы:

для изучения последующих естественно-научных, профессиональных дисциплин данного учебного плана и для выполнения бакалаврской выпускной квалификационной работы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате изучения дисциплины “Прикладная механика” обучающиеся должны:

знать основные сведения по использованию конструкционных материалов и расчету элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость; конструкции, функциональное назначение, методы проектных и проверочных расчетов элементов приводов;

иметь общее представление о проектировании, испытаниях и моделировании конструкций, иметь опыт использования справочной литературы и стандартов, выбора аналогов и прототипа конструкции при проектировании, проведения инженерных расчетов на прочность узлов и деталей общего назначения, оформления проектной и конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД, иметь представление о процессе разработки машин и механизмов, связи различных разделов механики и других общенаучных инженерных дисциплин, методах формирования множества решений проектных задач на структурном и конструкторских уровнях, автоматизированных системах проектирования;

уметь использовать полученные знания к пониманию работы конструкций и к экономии материалов наиболее безопасным путем,

владеть навыками инженерных подходов к решению комплексных задач проектирования оптимальных конструкций, владеть терминологией, характерной для различных разделов дисциплины, методами практического проектирования и конструирования типовых элементов машин (передач, валопроводов, соединений).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1.1 Структура дисциплины «ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 150 часов всего.

4 семестр

№ п/п	Раздел дисциплины. Форма промежуточной аттестации	Всего часов на раздел	Семестр	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)	Формы текущего контроля успеваемости (по разделам)
Лк	пр	лаб	Сам
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Часть 1. Сопротивление материалов
1	Метод сечений. Основные виды деформаций стержней. П1нятие о напряжениях и деформациях. Расчет стержневых элементов при растяжении (сжатии).	6	4	2	2	--	2	Письменный тест
2	Опытное изучение механических свойств материалов при растяжении и сжатии. Вопросы прочности и надежности. Расчет на прочность по допускаемым напряжениям/	6	4	2	2	--	2	Письменный тест
3	Расчет статически определимых стержневых систем при растяжении (сжатии). Геометрические характеристики сечений.	13	4	3	3	--	7	Выполнение расчётного задания ( часть 1, пункт 1 ).
4	Расчеты на прочность и жесткость при кручении.	11	4	2	2	--	7	Выполнение расчётного задания ( часть 1, пункт 4 ).
5	Расчеты на прочность и жесткость при изгибе.	16	4	5	4	--	7	Выполнение расчётного задания ( часть 1, пункт 2 ).
6	Сложные виды деформаций стержней. Косой изгиб. Внецентренное растяжение (сжатие).	9	4	1	1	--	7	Выполнение расчётного задания ( часть 1, пункт 3 ).
7	Расчет валов редукторов.	4	4	1	1	--	2	Письменный тест
8	Расчеты на устойчивость сжатых стержней.	5	4	2	1	--	2	Письменный тест
9	Зачет по 1 части курса	5	4	--	2	--	3	По результатам защиты расчётного задания (часть 1)
Часть 2. Теория механизмов и детали машин
10	Структурный кинематический и динамический анализ	5	4	2	1	--	2	Письменный тест
11	Цилиндрические передачи.	8	4	2	2	--	4	Письменный тест
12	Конические и червячные передачи	10	4	2	2	--	6	Выполнение расчётного задания ( часть 2, пункт 1 ).
13	Подшипники скольжения и подшипники качения	10	4	2	2	--	6	Выполнение расчётного задания ( часть 2, пункт 2 ).
14	Валы и оси	10	4	2	2	--	6	Выполнение расчётного задания ( часть 2, пункт 3 ).
15	Муфты	10	4	2	2	--	6	Выполнение расчётного задания ( часть 2, пункт 4 ).
16	Соединения	5	4	2	2	--	1	Письменный тест
17	Другие виды передач (волновые и планетарные)	4	4	2	2	--	--
18	Стандартизация и взаимозаменяемость в машиностроении	8	4	2	2	--	4
19	Зачет по 2 части курса	3	4	--	1	--	2	По результатам защиты расчётного задания (часть 2)
20	Экзамен	2	4			--	2	Письменно-устный
21	Итого:	150	4	36	36	--	78

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

4 семестр

Лекция №1

Общие положения о свойствах материалов. Классификация внешних сил. Внутренние силы в стержне. Метод сечений. Основные виды деформаций стержней. Понятие о напряжениях и деформациях.

Лекция №2

Растяжение (сжатие) призматического стержня. Закон Гука при одноосном растяжении. Определение напряжений и деформаций. Примеры..

Опытное изучение механических свойств материалов при растяжении и сжатии. Пластичные и хрупкие материалы. Сравнение свойств материалов при растяжении и сжатии.

Лекция №3

Вопросы прочности и надежности в механике деформируемого твердого тела. Понятие о прочности, жесткости, устойчивости, отказах и дефектах конструкций. Расчет на прочность по допускаемым напряжениям. Коэффициенты запаса. Три вида расчетов на прочность и жесткость (на примере растяжения): определение допускаемых внешних нагрузок, размеров сечений (проектный расчет), проверка прочности или жесткости.

Лекция №4

Геометрические характеристики сечений. Примеры.

Кручение. Предпосылки теории кручения стержней кругового поперечного сечения. Закон Гука при чистом сдвиге. Вывод формул для касательных напряжений и углов закручивания. Практические расчеты на прочность и жесткость при кручении. Рациональные поперечные сечения.

Лекция №5

Классификация видов изгиба. Дифференциальные зависимости при изгибе. Построение эпюр поперечной силы и изгибающего момента при изгибе балки. Основные гипотезы и вывод формулы для нормальных напряжений при изгибе. Условие прочности. Практические расчеты на прочность при изгибе. Рациональные поперечные сечения.

Лекция №6

. Определение перемещений в линейно-упругих стержневых системах по формуле Максвелла-Мора. Метод Симпсона для вычисления интеграла Максвелла-Мора. Примеры.

Лекция №7

Сложные виды деформаций стержней. Условия применения принципа суперпозиции. Косой изгиб. Внецентренное растяжение (сжатие). Примеры.

Сочетание изгиба с кручением стержня кругового сечения. Вычисление эквивалентного момента и эквивалентных напряжений по критериям текучести Сен-Венана и Мизеса. Расчет валов кругового поперечного сечения при изгибе с кручением. Примеры..

Лекция №8

Расчеты на устойчивость сжатых стержней. Понятие об устойчивых и неустойчивых формах равновесия сжатого стержня. Продольный изгиб, критическая сила. Формула Эйлера для разных случаев опорных закреплений стержня. Примеры.

Граница применимости формулы Эйлера. Потеря устойчивости при напряжениях, превышающих предел пропорциональности. Ясинского. Зависимость критических напряжений от гибкости стержня. Особенности практических расчетов на устойчивость. Условие устойчивости. Рациональные типы поперечных сечений сжатых стержней. Расчет ферм. Примеры.

Лекция №9

Основные понятия и определения: машина, механизм, звено, входные и выход-

ные звенья, детали. Классификация кинематических пар по числу степеней свободы и числу свя-

зей. Кинематические цепи. Основные виды механизмов и деталей машин. Плоские и пространственные механизмы. Рычажные механизмы, передачи вращательного движения. Гидравлические и пневматические механизмы. Основные детали машин. Валы и оси. Подшипники качения и скольжения, муфты. Соединения деталей.

Лекция № 10

Рычажные механизмы. Основные типы рычажных механизмов. Определение кинематических характеристик рычажных механизмов графическими и аналитическими способами. Понятие о графических и аналитических методах синтеза плоских рычажных механизмов.

Лекция №11

Зубчатые передачи. Основные типы зубчатых колес и зацеплений. Цилиндрическая зубчатая передача. Основные размеры зубьев. Изготовление зубчатых колес. Подрезание зубьев. Способы устранения подрезания зубьев при их изготовлении. Основные параметры и характеристики зубчатого зацепления. Коэффициенты перекрытия и скольжения. Расчет зубьев передач на прочность по контактным напряжениям и на изгиб. Понятие

о косозубых зубчатых колесах.

Лекция №12

Коническая передача. Червячная передача. Волновая передача. Планетарные передачи. Область их применения. Определение передаточных отношений различных зубчатых передач. Коробки передач.

Лекция №13

Динамический анализ механизмов. Характеристика сил, действующих на звенья

механизмов. Условие кинетостатической определимости кинематических цепей. Определение реакций в кинематических парах методом планов сил. Уравнение движения механизма в форме интеграла энергии. Приведение масс и моментов инерции. Подбор двигателя. Определение момента инерции маховика при заданном коэффициенте неравномерности.

Лекция №14

Валы и оси. Основные типы валов и осей. Расчетные схемы валов и осей. Жесткость валов и осей. Гибкие валы. Подшипники. Основные типы подшипников качения и их характеристика. Применение подшипников для различных случаев нагружения опор. Распределение нагрузки между телами качения. Метод подбора подшипников. Конструкции типовых опор. Общие сведения о подшипниках скольжения. Типы подшипников. Применяемые материалы. Критерии работоспособности.

Лекция №15

Соединение деталей. Соединения деталей с натягом. Расчет натяга. Резьбовые соединения. Типы резьб. Предохранение резьбовых соединений от самоотвинчивания. Условия самоторможения резьбы. Расчет резьбы на прочность. Расчет резьбовых соединений.

Лекция №16

Муфты. Общие сведения. Глухие муфты. Жесткие компенсирующие муфты. Упругие муфты. Сцепные муфты. Самоуправляемые муфты.

.

Лекция №17

Взаимозаменяемость. Основные сведения о допусках и посадках. Примеры применения различных посадок.

Лекция №18

Заключительная лекция. Разбор экзаменационных заданий

Практические темы, включённые в лекции, читаемые всему потоку

4 семестр

1. Расчеты при растяжении(сжатии).

2. Расчеты при кручении.

3. Расчеты на прочность при изгибе.

4. Определение перемещений при изгибе.

5. Сложные виды деформаций стержней.

6. Расчеты на устойчивость.

7. Расчет валов редукторов.

8. Геометрические характеристики сечений.

9. Кинематический расчет.

10. Расчет зубчатых передач.

11. Расчет червячных передач.

12. Подбор подшипников качения.

13. Расчет шпоночных и шлицевых соединений.

4.2.2. Практические занятия

4 семестр

1. Расчеты элементов конструкций при растяжении(сжатии).

2. Расчеты элементов конструкций при кручении.

3. Расчеты элементов конструкций на прочность при изгибе.

4. Определение перемещений при изгибе.

5. Сложные виды деформаций стержней.

6. Расчеты стержней на устойчивость.

7. Расчет валов редукторов.

8. Геометрические характеристики сечений. 9. Кинематический анализ механизмов. 10.Определение коэффициента перекрытия зубчатого зацепления. 11.Проектирование зубчатой передачи. 12.Проектирование червячной передачи. 13.Проектирование планетарной передачи. 14.Расчет передачи винт-гайка. 15.Расчет резьбовых соединений. 16.Допуски и посадки.

4.3. Лабораторные работы

4 семестр

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетные задания

4 семестр

ЧАСТЬ 1. РАСЧЕТ СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ (СЖАТИИ). КРУЧЕНИИ И ИЗГИБЕ

ЧАСТЬ 2. ПРОЕКТНЫЙ И ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТЫ ЗУБЧАТЫХ И ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы

4 семестр

Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в традиционной форме с использованием раздаточных материалов.

Практические занятия проводятся в традиционной форме с использованием раздаточных материалов.

Лабораторные занятия учебным планом не предусмотрены.

Самостоятельная работа включает:

чтение конспекта лекций, учебников и учебных пособий;

подготовку к практическим занятиям;

выполнение, оформление и защиту расчётного задания

подготовку к экзамену и его сдачу в 4 семестре.

6. СРЕДСТВА ОЦЕНКИ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ И ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Проверка и защита расчётного задания;

Аттестация по дисциплине – экзамен.

По учебному плану: зачет, экзамен. Весовой коэффициент зачетной оценки в итоговой за семестр – 0,5.

В ПРИЛОЖЕНИИ К ДИПЛОМУ вносится оценка за 4 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

4 семестр

Основная

. Учебники

1. , , Чирков материалов и конструкций. - М.: Машиностроение, 2001.

2. , , Державин материалов. – М.: Высшая школа, 2000.

3. Иванов машин: Учебник для студентов втузов. М.: Высшая школа. 1998. – 383 с.

. Учебные пособия:

1.  Сборник задач по курсу «Механика материалов и конструкций» /, , - М.: Машиностроение, 2004.

2.  , , Винокуров к решению задач по сопротивлению материалов. – М.: Высшая школа, 2001.

3.  Механика материалов и конструкций./ Учебное пособие/ , , - М.: МЭИ, 2008.

Дополнительная:

1.  Расчеты на усталость , , . – М.,:Изд-во МЭИ. 1994.

2. Орлов конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х книгах под ред. . М.: Машиностроение, 1988. Кн. 1 – 560 с.; Кн. 2 – 544 с.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения самостоятельной работы студентов необходим фонд вышеперечисленной

литературы в библиотеке МЭИ.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и рекомендациями ПрООП ВПО по направлению подготовки бакалавров 220400 «Управление в технических системах». Профиль подготовки «Управление и информатика в технических системах».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛИ:

к. т.н., доцент, каф. ДПМ МОСКВИН В. Г.

.

Зам. нач. учебного отдела ЧУГУНОВ В. И

ЦП РГИ МЭИ-Фесто

.

"УТВЕРЖДАЮ":

Директор ЦП РГИ МЭИ-Фесто ЕЛИСЕЕВ А. С