ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«Утверждаю»
Проректор по
учебной работе
_________
«___» _________2006 г
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине
«ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА»
Для специальности 140610 «Электрооборудование и электрохозяйства предприятий, организаций и учреждений»
Омск 2006 г
Разработана в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования
Программу составил:
, канд. техн. наук, доц.
Обсуждена на заседании кафедры Детали машин
Зав. кафедрой, д. т.н., профессор______ «___»______200 г.
Начальник УМУ ________________ «____»______200 г.
1. Цели и задачи дисциплины
Предмет дисциплины – теоретические основы расчета, конструирования и надежной эксплуатации изделий машиностроения общетехнического назначения.
Курс базируется на общенаучных и общетехнических дисциплинах: математике, физике, инженерной графике, материаловедении.
Цель дисциплины – закрепить, обобщить, углубить и расширить знания, полученные при изучении базовых дисциплин, приобрести новые знания и сформировать умения и навыки, необходимые для изучения специальных дисциплин и для последующей профессиональной деятельности.
Задачи дисциплины заключаются в изучении общих принципов расчета и приобретении навыков проектирования и конструирования типовых изделий машиностроения.
В условиях активизации самостоятельной работы студентов и из-за многообразия изучаемых объектов на лекциях материал излагается достаточно лаконично с освещением лишь принципиальных вопросов, раскрывающих содержание и суть темы, без излишней детализации.
Практические занятия проводятся для закрепления основных теоретических положений курса и приобретения навыков в практических расчетах и анализе работоспособности типовых изделий машиностроения. На практические занятия выносятся и некоторые теоретические разделы курса (информативного или описательного характера), не прочитанные ранее на лекциях.
Лабораторный практикум приобщает студентов к экспериментальным методам исследования в области механики путём проверки основных гипотез и допущений, экспериментальной оценки пределов применимости расчётных формул, определения механических характеристик конструкционных материалов. При выполнении лабораторных работ студенты знакомятся с современными экспериментальными методами в механике, вопросами метрологии, планирования экспериментов, обработкой экспериментальных данных.
2. Требования к уровню подготовки студента, завершившего изучение курса «Прикладная механика»
Студент должен знать:
1. Основные критерии работоспособности деталей машин и виды отказов.
2. Основы проектирования механизмов, составление и анализ их кинематических схем.
3. Принципы расчета и конструирования деталей и узлов машин.
4. Типовые конструкции деталей и узлов машин, их свойства и области применения.
Студент должен уметь:
1. Конструировать узлы машин общего назначения в соответствии с техническим заданием.
2. Подбирать справочную литературу, стандарты, а также прототипы конструкций при проектировании.
3. Выбирать наиболее подходящие материалы для деталей машин и рационально их использовать.
4. Выполнять расчеты деталей и узлов машин, пользуясь справочной литературой и стандартами.
5. Оформлять графическую и текстовую конструкторскую документацию в полном соответствии с требованиями ЕСКД.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы в часах
Вид занятия | Всего | Семестр | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
Аудиторные занятия Всего | 68 | 34 | 34 | ||||||||
Лекции | 34 | 17 | 17 | ||||||||
Практические занятия | 17 | 8 | 9 | ||||||||
Лабораторные работы | |||||||||||
Самостоятельная работа | 112 | 45 | 67 | ||||||||
Домашнее задание | |||||||||||
Всего по курсу | 180 | 79 | 101 | ||||||||
Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | Зачет, экзамен | зачет | экзамен | ||||||||
4. Содержание курса по разделам
1. Введение в курс. Общие вопросы проектирования.
2. Кинематический и силовой анализ механизмов.
3. Расчеты деталей на прочность
4. Валы и оси и их опоры.
5. Соединения.
6. Муфты.
7. Передачи.
5. Содержание раздела данного курса по видам учебных занятий
5.1 Содержание курса лекций
Номер раздела | Содержание лекционного курса | Объем, ч | Литература |
1 | 2 | 3 | 4 |
1 | 1. Введение Основные задачи курса. Литература. Основные стадии проектирования. Понятия детали и узла машины. Основные требования к конструкции деталей машин: надежность, технологичность, экономичность. Основные критерии работоспособности деталей машин: прочность, жесткость, износостойкость, теплоустойчивость, виброустойчивость. Принципиальные основы расчета по этим критериям | 2 | 2, гл. 1 |
2 | 1. Кинематические схемы Обозначения в кинематических схемах механизмов. Структура механизма. Составление кинематических схем. Основные параметры механизма: мощность, частота вращения валов, крутящий момент, передаточное число, коэффициент полезного действия, их взаимосвязь. Кинематический и силовой анализ механизма | 2 | 1; 10, гл. 13, 14 |
3 | 1. Понятие о напряжениях в деталях Нормальные и касательные напряжения. Деформации деталей: абсолютные и относительные, упругие и пластичные. Закон Гука. Характеристики материалов: предел пропорциональности, предел текучести, предел прочности. Хрупкие и пластичные материалы. Растяжение и сжатие деталей, расчет. Определение допускаемых напряжений табличным и диффиренцированным методами | 2 | 10, гл. 4, 5, доп. 2 |
2. Расчеты на прочность Составление расчетных схем для расчета деталей на прочность. Виды закреплений балок. Виды нагрузок на балки. Реакции опор и их определение. Внешние и внутренние силовые факторы. Изгибающий момент и перерезывающая сила. Построение эпюр внутренних силовых факторв: эпюра изгибающего момента, эпюра крутящего момента | 2 | 10, гл. 5, 6, доп. 2 |
1 | 2 | 3 | 4 |
3 | 3. Расчеты на изгиб и кручение Изгиб балки. Схемы нагружения. Формулы для расчета на изгиб. Построение эпюр изгибающих моментов. Геометрические характеристики сечений деталей, осевые и полярные моменты инерции и моменты сопротивления. Кручение балки. Схемы нагружения, эпюры крутящего момента, расчет. Расчет при совместном действии напряжений изгиба и растяжения; изгиба, растяжения и кручения. Проектный и проверочный расчеты на прочность | 2 | 10, гл. 6, доп. 2 |
4 | 1. Оси и валы Классификация валов и осей. Конструкции и материалы. Требования к валам. Нагрузки на валы. Составление расчетных схем валов. Расчет на статическую прочность. Учет переменного режима нагружения. Расчет вала на сопротивление усталости | 2 | 2, гл. 16, 6, гл. 15 |
2. Подшипники качения Общие сведения. Конструкция, классификация. Обозначение, выходные (потребительские) характеристики. Сравнительная характеристика основных типов подшипников. Точность изготовления. Виды повреждений и критерии работоспособности. Динамическая грузоподъемность и долговечность подшипников. Выбор расчетных нагрузок. Подбор подшипников. Учет переменности режима работы. Статическая грузоподъемность подшипника. Способы осевой фиксации валов с помощью подшипников качения Способы смазывания подшипников. Уплотнения подшипников | 4 | 2, гл. 17, 6, гл. 16 | |
3. Подшипники скольжения Общие сведения. Область применения. Особенности работы подшипников скольжения. Режимы работы подшипника скольжения при смазывании жидкостью. Основные параметры подшипников. Виды выхода из строя подшипников. Критерии работоспособности и расчета. Конструкции подшипников скольжения. Регулирование зазоров. Подшипниковые материалы. Вкладыши. Тепловой расчет подшипников скольжения. Гидростатические подшипники. Газовые гидродинамические подшипники | 2 | 2, гл. 18 6, гл. 16 | |
1 | 2 | 3 | 4 |
5 | 1. Соединения Характеристика и назначение соединений. Классификация соединений. Резьбовые соединения. Основные определения. Классификация. Резьба и ее элементы. Классификация резьб. Основные параметры резьб: диаметры, шаг, угол профиля число заходов. Крепежные детали и типы соединений: болтом, винтом, шпилькой. Материалы крепежных деталей. Силы и моменты в резьбовом соединении при его затяжке. Самоотвинчивание резьбовых соединений и способы стопорения резьбовых деталей. Основные случаи нагружения и расчета соединения, состоящего из одиночного винта (болта, шпильки). Расчет соединения при действии усилия затяжки. Расчет резьбового соединения, нагруженного силой, действующей в плоскости стыка соединяемых деталей в случае установки винта с зазором | 3 | 2, гл. 2 6, гл. 1 |
1. Шпоночные шлицевые соединения Основные типы шпонок: призматические, сегментные, цилиндрические, клиновые и специальные. Области применения. Стандарты на шпоночные соединения. Расчет шпоночных соединений. Допускаемые напряжения. Зубчатые (шлицевые) соединения. Области применения. Прямобочные соединения. Способы центрирования. Расчет на прочность. Эвольвентные и треугольные соединения, расчет на прочность. Профильные соединения | 2 | 2, гл. 6 6, гл. 6 | |
6 | 1. Муфты Назначение муфт в машинах. Виды погрешностей взаимного расположения валов. Классификация муфт. Глухие соединительные муфты. Жесткие компенсирующие муфты (зубчатая, цепная). Упругие муфты (МУВП, муфта с резиновой звездочкой) и их свойства. Компенсирующая способность муфт. Понятие об управляемых и самоуправляемых муфтах | 3 | 2, гл. 19 6, гл. 17 |
1 | 2 | 3 | 4 |
7 | 1. Механический привод Основные характеристики привода. Классификация передач. Передачи зацеплением и трением, с непосредственнным контактом и гибкой связью. Кинематические и энергетические соотношения для механических передач. Контактные напряжения и контактная прочность. Зубчатые эвольвентные передачи. Основные понятия о зубчатых передачах и основные определения. Области применения. Классификация зубчатых передач. Материалы, термическая, химико-термическая обработки и др. виды упрочнений. Причины и виды выхода из строя зубчатых передач, критерии их работоспособности Цилиндрические зубчатые передачи с прямыми и косыми зубьями. Силы в зацеплении. | 3 | 2, гл. 11 6, гл. 8 |
2. Конические и червячные передачи Конические зубчатые передачи. Основные сведения из геометрии конических зацеплений.. Конструкции зубчатых колес. Многоступенчатые зубчатые механизмы. Разбивка общего передаточного числа между ступенями. Редукторы. Червячные передачи. Основные понятия и определения. Области применения. Классификация червячных передач. Передачи с цилиндрическим червяком: архимедовым, эвольвентным, конволютным, нелинейчатым, с выпукло-вогнутым профилем и передачи с глобоидным червяком. Геометрические параметры передач. Кинематика и КПД передач. | 3 | 2, гл. 12 6, гл. 8,9 | |
Итого | 34 |
5.2 Содержание курса практических занятий
Основные цели практических занятий – привитие студентам навыков в решении задач по расчетам, проектированию и конструированию деталей и узлов машин, в пользовании справочной литературой и атласами, а также подготовке их к самостоятельной работе над домашним заданием.
Номер раздела | Содержание курса практических занятий | Объем, ч |
1 | 2 | 3 |
1, 2 | 1-е практическое занятие Составление кинематических схем механизмов. Силовой и кинематический анализ механизмов. Определение частоты вращения, мощности и крутящего момента на каждом валу | 2 |
2 | 1-е практическое занятие Подбор стандартных узлов механизма. Выбор электродвигателя по мощности и частоте вращения. Подбор стандартного редуктора | 2 |
3 | 1-е практическое занятие Расчет деталей на растяжение и сжатие. Составление расчетных схем и расчет на изгиб. Определение реакций опор, построение эпюр изгибающего момента | 2 |
4 | 1-е практическое занятие Конструирование вала. Выбор материала, определение диаметров отдельных участков вала, посадочных мест под подшипники и ступицы. Закрепление деталей на валах | 3 |
2-е практическое занятие Составление расчетной схемы вала. Расчет вала на статическую прочность | 2 | |
3-е практическое занятие Конструирование подшипниковых узлов. Подбор корпусов, крышек, уплотнений. Расчет подшипников по статической и динамической грузоподъемности | 2 | |
5 | 1-е практическое занятие Проектирование шпоночных и зубчатых (шлицевых) соединений. Подбор стандартных соединений, проверочные расчеты на прочность | 2 |
6 | 1-е практическое занятие Подбор муфт. Подбор муфт по типу, по передаваемому крутящему моменту и по размерам соединяемых валов. Проверочные расчеты | 2 |
ИТОГО | 17 |
5.3 Содержание лабораторных работ
Номер раздела | Содержание курса лабораторных работ | Объем, ч |
1, 2 | Определение к. п.д. привода с планетарным или червячным редуктором | 4 |
3 | Испытание деталей на растяжение и изгиб. Определение величины напряжений и деформаций. | 2 |
4 | Испытание подшипников качения | 4 |
5 | Испытание болтового соединения | 3 |
7 | Разборка и сборка редуктора. Определение его параметров | 4 |
Итого | 17 |
7. Самостоятельная работа студентов
Самостоятельная работа студентов проводится с целью воспитания у них творческой активности, привития навыков работы с технической и научной литературой, производственными материалами, а также для систематического постоянного изучения курса. Рекомендуются следующие формы организации самостоятельной работы студентов.
1. Самостоятельная проработка отдельных глав теоретического курса с изучением вопросов, не вошедших в лекционный курс и не выносившихся на лабораторные и практические занятия. Этот вид работы может заканчиваться написанием реферата или отчета либо сдачей устного коллоквиума.
2. Подготовка студентами рефератов по отдельным вопросам, не входящим в теоретический курс и специфичным для профиля данного вуза или специальности. Эти вопросы могут относиться к числу мало освещаемых или вообще не затрагиваемых в теоретическом курсе. Такой вид работы требует привлечения дополнительной научной литературы, список которой составляется преподавателем.
3. Решение задач дома с последующей проверкой либо сдачей устного коллоквиума. Необходимые для решения задачи данные могут быть взяты из сборников задач, либо составлены кафедрой.
