Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский государственный технический университет

«Утверждаю»

Председатель Ученого совета,

ректор, академик НАН РК

_______________________

«____» _________ 20___г.

ПРОГРАММА ОБУЧЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ДЛЯ МАГИСТРАНТА

( SYLLABUS)

по дисциплине DPMO 5304 «Динамика и прочность машин и оборудования»

модуля VDTM 11 «Виброактивность и динамика технологических машин»

для магистрантов специальности 6M072400 – Технологические машины и оборудование (по отраслям)

Горный институт

Кафедра Горные машины и оборудование

2013

Предисловие

Программа обучения по дисциплине для магистранта – syllabus

доцентом, к. т.н. Малыбаевым Нурланом Сакеновичем

Обсужден на заседании кафедры «Горные машины и оборудование»

Протокол № _______ от «____»______________20___ г.

Зав. кафедрой ____________ «____»________20___ г.

(подпись)

Одобрен УМC Горного института

Протокол № ________ от «_____»_____________20___ г.

Председатель ________________ «____»_________ 20___ г.

(подпись)

Согласован с кафедрой __________________________________________

(наименование кафедры)

Зав. кафедрой _____________ «____» _________________20___ г.

(подпись)

Сведения о преподавателе и контактная информация

Малыбаев Нурлан Сакенович

Кандидат технических наук, доцент, зав. Кафедрой «Горные машины и оборудование »

Кафедра «Горные машины и оборудование» находится в __1__ корпусе КарГТУ (адрес), аудитория _182_, контактный телефон _56-59-32 доб. 2038, электронный адрес gmio_gi_

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Трудоемкость дисциплины

Семестр

Количество кредитов

ESTS

Вид занятий

Количество часов СРM

Общее количество часов

Форма контроля

количество контактных часов

количество часов СРMП

всего часов

лекции

практические

занятия

лабораторные

занятия

2

3

9

30

15

-

45

90

45

135

ргр

Характеристика дисциплины

Дисциплина Динамика и прочность машин и оборудования входит в число специальных дисциплин, в котором рассматриваются общие методы составления уравнения движения машин и механизмов. Из этих уравнений могут быть определены силы, возникающие в механизмах при их программных движениях, а также законы движения машины при заданных характеристиках двигателей и рабочих процессов. По результатам исследования могут быть сделаны выводы о качестве спроектированного механизма с точки зрения некоторых динамических критериев, а также указаны пути его улучшения.

Цель дисциплины

Целью изучения данной дисциплины является овладение магистрантами теоретическими основами и практическими навыками исследования динамических процессов, возникающих в машинах и механизмах.

Задачи дисциплины

Задачами изучения дисциплины являются ознакомление магистрантов с методами составления уравнений движения машин и механизмов, методами решения этих уравнений, обучение методам управления динамическими процессами, возникающими в машинах, методам динамического синтеза и виброзащиты оборудования.

В результате изучения данной дисциплины магистранты должны:

- иметь представление об основных видах задач динамики машин и механических систем различного технического назначения;

- знать методы составление уравнений движения машин и механизмов, методы решения этих уравнений; методы управления динамическими процессами в машинах и механизмах;

- уметь составлять динамические модели и уравнения движения машин и механических систем, определять законы движения при различных нагрузках и возникающие в механизмах силы при программных движениях; решать задачи виброзащиты оборудования;

- приобрести практические навыки анализа и синтеза динамических систем, снижения виброактивности механизмов, выбора параметров систем виброзащиты и виброизоляции.

Пререквизиты

Для изучения данной дисциплины необходимо усвоение следующих дисциплин (с указанием разделов (тем)):

Дисциплина

Наименование разделов (тем)

1 Математика 1 и 2

Векторная алгебра и элементы аналитической геометрии. Определители и матрицы, системы линейных алгебраических уравнений. Дифференциальное и интегральное исчисления. Решение дифференциальные уравнения.

2 Физика 1 и 2

Раздел механика. Скорость, ускорение. Масса и момент инерции. Законы Ньютона. Работа сил, мощность. Закон сохранения энергии.

3 Теоретическая механика

Статика

Аксиомы статики. Связи и их реакции. Система сходящихся сил. Пространственная система сил. Центр тяжести.

Кинематика

Кинематика точки. Простейшие движения твердого тела. Сложное движение точки. Способы передачи вращательного движения.

Динамика

Динамика точки. Колебания точки. Теорема об изменении кинетической энергии. Работа. Мощность.

4 Сопротивление материалов

Напряжение и деформация. Механические характеристики материалов. Определение напряжений и перемещение при простейших видах деформации. Закон Гука. Расчеты на прочность при переменных напряжениях.

5 Основы конструирования и детали машин

Классификация и критерии работоспособности деталей машин. Передачи. Расчет деталей основных видов передач. Соединения и их расчет. Детали, обслуживающие вращательное движение: валы, оси, муфты, подшипники.

6 Теория машин и механизмов

Кинематические пары и цепи. Структура механизмов. Основные виды механизмов. Кинематический и силовой анализ механизмов. Синтез механизмов.

Постреквизиты

Знания, полученные при изучении дисциплины Динамика и прочность машин и оборудования, используются при освоении следующих дисциплин: Расчет конструктивных параметров технологических машин и оборудования, программы докторантуры.

Тематический план дисциплины

Наименование раздела, (темы)

Трудоемкость по видам занятий, ч.

лекции

практические

СРМП

СРМ

I Введение в динамику машин.

1 Предмет курса. Основные понятия. Динамические модели машин.

2

1

4

4

2 Силы в машинах. Динамические модели двигателей.

2

1

3

3

3 Характеристики рабочих процессов. Системы управления движением.

2

1

2

2

4 Силовой анализ механизма.

2

1

3

3

5 Динамика и прочность машин и оборудования с жесткими звеньями.

Приведение инерционных и силовых характеристик жесткого механизма.

2

1

3

3

6 Составление уравнения движения механизма.

2

1

2

2

7 Определение закона движения механизма.

3

2

4

4

8 Уравнения движения машинного агрегата и их анализ.

3

1

3

3

9 Влияние характеристик двигателя на движение машины.

2

1

4

4

10 Динамика и прочность машин и оборудования с упругими звеньями.

Определение приведенных характеристик механизма.

3

3

3

3

11 Составление уравнений движения упругой модели.

2

2

3

3

12 Динамика упругих механизмов с постоянными параметрами.

3

2

4

4

13 Колебание машины на упругом основании.

3

2

4

4

ИТОГО:

30

15

45

45

Перечень расчетно-графических работ

1.  Определение законов движения машины, при Iпр = const, Мпр=М().

2.  Определение законов движения машины, при Iпр = const, Мпр=М().

3.  Определение законов движения механизма с приведенными характеристиками, зависящими от положения механизма при Iпр=I( ), Мпр=М().

4.  Определение законов движения механизма с приведенными характеристиками, зависящими от положения механизма при Iпр=I( ), Мпр=М().

5.  Определение законов движения механизма с приведенными характеристиками, зависящими от положения механизма при Iпр=I( ), Мпр=М().

6.  Силы, действующие в машинах и их характеристики.

7.  Механические характеристики двигателей (на примере электродвигателей).

8.  Системы управления движением.

9.  Задачи силового анализа механизма. Идеальные связи. Уравнения кинетостатики и порядок силового анализа.

10.  Определение главного вектора сил и моментов сил инерции при поступательном и вращательном движении.

11.  Модели сил трения и методика силового анализа с учетом сил трения.

12.  Функции положения и передаточные функции механизма.

13.  Приведение масс и моментов инерции. Пример.

14.  Приведение сил и моментов.

15.  Определение законов движения машины при Iпр = const, Мпр=М().

16.  Определение законов движения машины, при Iпр = const, Мпр=М().

17.  Определение законов движения механизма с приведенными характеристиками, зависящими от положения механизма при Iпр=I( ), Мпр=М().

18.  Определение законов движения механизма с приведенными характеристиками, зависящими от положения механизма при Iпр=I( ), Мпр=М().

19.  Определение законов движения механизма с приведенными характеристиками, зависящими от положения механизма при Iпр=I( ), Мпр=М().

Тематический план самостоятельной работы магистранта с преподавателем

Наименование темы СРМП

Цель занятия

Форма проведения занятия

Содержание задания

Рекомендуемая литература

Тема 1 Введение в динамику машин.

Предмет курса. Основные понятия. Динамические модели машин.

Углубление знаний по данной теме

Работа с литературой

Ответы на вопросы для контроля

[1],[2],[3],[10], [16]

Тема 2 Силы в машинах. Динамические модели двигателей.

Углубление знаний по данной теме

Работа с литературой

Ответы на вопросы для контроля

[1],[3],[10],[14], [16]

Тема 3 Характеристики рабочих процессов. Системы управления движением

Углубление знаний по данной теме

Работа с литературой

Ответы на вопросы для контроля

[1],[2],[3],[10], [16]

Тема 4 Силовой анализ механизма

Углубление знаний по данной теме

Работа с литературой

Ответы на вопросы для контроля

[3],[4],[11],[16]

Тема 5 Динамика и прочность машин и оборудования с жесткими звеньями.

Углубление знаний по данной теме

Работа с литературой

Ответы на вопросы для контроля

[3],[4],[11],[16]

Тема 6 Составление уравнения движения механизма.

Углубление знаний по данной теме

Работа с литературой

Ответы на вопросы для контроля

[1],[3],[10],[14] [16]

Тема 7 Определение закона движения механизма

Углубление знаний по данной теме

Работа с литературой

Ответы на вопросы для контроля

[1],[3],[10],[14] [16]

Тема 8 Уравнения движения машинного агрегата и их анализ.

Углубление знаний по данной теме

Работа с литературой

Ответы на вопросы для контроля

[1],[3],[10],[14] [16]

Тема 9 Складирование, грузопереработка и упаковка

Углубление знаний по данной теме

Работа с литературой

Ответы на вопросы для контроля

[3],[4],[5],[16]

Тема 10 Динамика и прочность машин и оборудования с упругими звеньями.

Определение приведенных характеристик механизма.

Углубление знаний по данной теме

Работа с литературой

Ответы на вопросы для контроля

[1],[3],[16]

Тема 11 Составление уравнений движения упругой модели.

Углубление знаний по данной теме

Работа с литературой

Ответы на вопросы для контроля

[1],[3],[5],[16]

Тема 12 Динамика упругих механизмов с постоянными параметрами.

Углубление знаний по данной теме

Работа с литературой

Ответы на вопросы для контроля

[1],[3],[5],[16]

Тема 13 Колебание машины на упругом основании.

Углубление знаний по данной теме

Работа с литературой

Ответы на вопросы для контроля

[1],[3],[5],[16]

Темы контрольных заданий для СРМ

1.  Уравнения движения машинного агрегата.

2.  Постановка задачи динамики машинного агрегата.

3.  Определение средней угловой скорости установившегося движения.

4.  Устойчивость и чувствительность режима движения.

5.  Внутренняя виброактивность машины и динамическая ошибка движения.

6.  Определение динамической ошибки по первому приближению.

7.  Определение дополнительных динамических нагрузок.

8.  Определение динамической ошибки по скорости с учетом постоянной времени двигателя.

9.  Двигательный резонанс и определение его параметров.

10.  Вывод линеаризованного уравнения разбега машинного агрегата.

11.  Влияние постоянной времени двигателя на разбег машины.

12.  О необходимости учета упругости звеньев.

13.  Принципы выбора упругой модели.

14.  Приведение распределенных масс и моментов инерции по методу Релея.

15.  Приведение распределенных масс звеньев к шарнирным точкам.

16.  Коэффициент жесткости упругих элементов.

17.  Приведение жесткости звеньев к опорным звеньям.

18.  Приведение жесткости звеньев при параллельном и последовательном соединениях.

19.  Диссипация энергии при колебаниях и ее учет.

20.  Эквивалентная линеаризация сил сопротивления.

21.  Приведение коэффициента рассеяния энергии при последовательном и параллельном соединении элементов.

22.  Выбор обобщенных координат механизма.

23.  Определение кинетической и потенциальной энергии механизма.

24.  Определение обобщенных сил.

25.  Составление системы дифференциальных уравнений движения.

26.  Упрощение динамической модели.

27.  Уравнение движения механизма с нелинейной функцией положения.

28.  Линеаризация уравнения движения.

29.  Уравнение упругих колебаний системы с одной степенью свободы и его общее решение.

30.  Частное решение уравнения колебаний при кинематическом возбуждении.

31.  Уравнение упругих колебаний системы с несколькими сиепенями свободы.

32.  Определение частот собственных колебаний.

33.  Определение собственных форм колебаний.

34.  Вынужденные упругие колебания.

35.  Резонанс упругих колебаний.

36.  Решение уравнения колебаний механизма с разрывными функциями возбуждения.

37.  Динамический эффект от разрыва передаточной функции или ее производных.

38.  Вывод уравнения колебания машины с неуравновешенным ротором и его решение.

39.  Меры по снижению амплитуды колебаний.

40.  Вывод уравнений движения машины с учетом колебаний корпуса.

41.  Графическое определение средней угловой скорости.

42.  Эффект Зоммерфельда и его преодоление.

Критерии оценки знаний магистрантов

Экзаменационная оценка по дисциплине определяется как сумма максимальных показателей успеваемости по рубежным контролям (до 60%) и итоговой аттестации (экзамен) (до 40%) и составляет значение до 100% в соответствии с таблицей.

Оценка по буквенной системе

Цифровые эквиваленты буквенной оценки

Процентное содержание усвоенных знаний

Оценка по

традиционной

системе

А

А-

4,0

3,67

95-100

90-94

Отлично

В+

В

В-

3,33

3,0

2,67

85-89

80-84

75-79

Хорошо

С+

С

С-

D+

D

2,33

2,0

1,67

1,33

1,0

70-74

65-69

60-64

55-59

50-54

Удовлетворительно

F

0

30-49

Неудовлетворительно

Оценка «А» (отлично) выставляется в том случае, если магистрант в течение семестра показал отличные знания по всем программным вопросам дисциплины, а также по темам самостоятельной работы, регулярно сдавал рубежные задания, проявлял самостоятельность в изучении теоретических и прикладных вопросов по основной программе изучаемой дисциплины, а также по внепрограммным вопросам.

Оценка «А-» (отлично) предполагает отличное знание основных законов и процессов, понятий, способность к обобщению теоретических вопросов дисциплины, регулярную сдачу рубежных заданий по аудиторной и самостоятельной работе.

Оценка «В+» (хорошо) выставляется в том случае, если магистрант показал хорошие и отличные знания по вопросам дисциплины, регулярно сдавал семестровые задания в основном на «отлично» и некоторые на «хорошо».

Оценка «В» (хорошо) выставляется в том случае, если магистрант показал хорошие знания по вопросам, раскрывающим основное содержание конкретной темы дисциплины, а также темы самостоятельной работы, регулярно сдавал семестровые задания на «хорошо» и «отлично».

Оценка «В-»(хорошо) выставляется магистранту в том случае, если он хорошо ориентируется в теоретических и прикладных вопросах дисциплины как по аудиторным, так и по темам СРС, но нерегулярно сдавал в семестре рубежные задания и имел случаи пересдачи семестровых заданий по дисциплине.

Оценка «С+» (удовлетворительно) выставляется магистранту в том случае, если он владеет вопросами понятийного характера по всем видам аудиторных занятий и СРС, может раскрыть содержание отдельных модулей дисциплины, сдает на «хорошо» и «удовлетворительно» семестровые задания.

Оценка «С» (удовлетворительно) выставляется магистранту в том случае, если он владеет вопросами понятийного характера по всем видам аудиторных занятий и СРС, может раскрыть содержание отдельных модулей дисциплины, сдает на «удовлетворительно» семестровые задания.

Оценка «С-» (удовлетворительно) выставляется магистранту в том случае, если магистрант в течение семестра регулярно сдавал семестровые задания, но по вопросам аудиторных занятий и СРС владеет только общими понятиями и может объяснить только отдельные закономерности и их понимание в рамках конкретной темы.

Оценка «D+» (удовлетворительно) выставляется магистранту в том случае, если он нерегулярно сдавал семестровые задания, по вопросам аудиторных занятий и СРС владеет только общими понятиями и может объяснить только отдельные закономерности и их понимание в рамках конкретной темы.

Оценка «D» (удовлетворительно) выставляется магистранту в том случае, если он нерегулярно сдавал семестровые задания, по вопросам аудиторных занятий и СРС владеет минимальным объемом знаний, а также допускал пропуски занятий.

Оценка «F» (неудовлетворительно) выставляется тогда, когда магистрант практически не владеет минимальным теоретическим и практическим материалом аудиторных занятий и СРС по дисциплине, нерегулярно посещает занятия и не сдает вовремя семестровые задания.

Рубежный контроль проводится на 7-й и 14-й неделях обучения и складывается исходя из следующих видов контроля:

Вид контроля

%-ое содержание

Академический период обучения, неделя

Итого, %

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Посещаемость,

конспекты лекций

0,5

7,0

Промежуточный контроль (тестирование)

10,0

20,0

Выполнение заданий СРСП

0,5

7,0

СРС

(сообщение)

0,5

7,0

Практические задания (ответы на вопросы, решение задач, рефераты)

1,35

19,0

Экзамен

40

Всего по аттестац.

30

30

60

Итого

100

Политика и процедуры

При изучении дисциплины «Динамика и прочность машин и оборудования» прошу соблюдать следующие правила:

1. Не опаздывать на занятия.

2. Не пропускать занятия без уважительной причины, в случае болезни прошу предоставить справку, в других случаях – объяснительную записку.

3. Не разговаривать и не отвлекать других от занятия.

4. Отключите средство мобильной связи.

5. Активно участвовать в учебном процессе.

6. Без крайней необходимости перемещение (вход или выход) в аудитории запрещается.

7. Задавать вопросы только по теме занятия и общего характера. Не перебивайте преподавателя даже вопросом по теме.

8. Соблюдайте правила техники безопасности в лаборатории.

9. Не отпрашиваться с занятий у преподавателя: Он не имеет юридического права отпускать вас, но и не хочет обидеть вас отказом. Не ставьте его в неловкое положение.

10. Очередность индивидуальных консультаций устанавливайте сами между собой.

11. Быть терпимыми, открытыми, откровенными и доброжелательными к сокурсникам и преподавателям.

Учебно-методическая обеспеченность дисциплины

Ф. И.О автора

Наименование учебно-методической литературы

Издательство, год издания

Количество экземпляров

в библиотеке

на кафедре

Основная литература

Динамика и прочность машин и оборудования. Часть I. Учебное пособие.

Караганда: КарГТУ, 2007

50

10

и др.

Механика машин

Высшая школа, 1996

2

1

и др.

Теория машин и механизмов

Высшая школа, 2001

5

2

, Михайлов

Методические указания к практическим занятиям по динамике машин

КарГТУ, 2005

-

5

на электронном носителе

Дополнительная литература

и др.

Динамика управляемых Машиных аппаратов

Машиностроение, 1984

4

-

Динамика механизмов и машин

АГУ: Тауар, 2000

-

3

Вибрации в технике. Справочник

Машиностроение, 1981

3

1

Методические указания к выполнению курсового проекта по динамике машин

КарГТУ, 2005

8

на электронном носителе

и др.

Курсовое проектирование деталей машин

Машиностроение, 1987

750

2

Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике.

Высшая школа, 2007

52

21

График выполнения и сдачи заданий по дисциплине

Вид контроля

Цель и содержание задания

Рекомендуемая литература

Продолжительность выполнения

Форма контроля

Срок сдачи

1

2

3

4

5

6

Модуль №1

Проверка знаний по темам №1-6

[ 1 ], [ 2 ], [ 4 ], конспекты лекций

6 недель

Текущий

7неделя

Модуль №2

Проверка знаний по темам №7-13

[ 1 ], [ 3 ], [ 5 ], конспекты лекций

6 недель

Текущий

14 неделя

РГР

Расчетно-графическая работа

Весь перечень основной и дополнительной литературы

2 контактных часа

Итоговый

В период сессии

Вопросы для самоконтроля

1.  Понятия механизма, машины и машинного агрегата. Классификация машин. Прямая и обратная задача динамики машин.

2.  Динамические модели машин. Принципы образования жесткой модели. Пример.

3.  Необходимость и принцип образования упругой модели. Упрощения упругой модели. Пример.

4.  Силы, действующие в машинах и их характеристики.

5.  Механические характеристики двигателей (на примере электродвигателей).

6.  Системы управления движением.

7.  Задачи силового анализа механизма. Идеальные связи. Уравнения кинетостатики и порядок силового анализа.

8.  Определение главного вектора сил и моментов сил инерции при поступательном и вращательном движении.

9.  Модели сил трения и методика силового анализа с учетом сил трения.

10.  Функции положения и передаточные функции механизма.

11.  Приведение масс и моментов инерции. Пример.

12.  Приведение сил и моментов.

13.  Уравнение Даламбера для плоской системы сил.

14.  Общее уравнение динамики для системы материальных точек в векторной форме

15.  Общее уравнение динамики для жесткого механизма в векторной форме и в проекциях на оси координат.

16.  Общее уравнение динамики для механизма со многими степенями свободы.

17.  Определение обобщенных движущих сил из общего уравнения динамики.

18.  Уравнение Лагранжа II рода для системы со многими степенями свободы.

19.  Определение обобщенных сил.

20.  Уравнение Лагранжа для механизма с одной степенью свободы.

21.  Уравнение Лагранжа для механизма со многими степенями свободы.

22.  Уравнение движения механизма в энергетической форме.

23.  Режимы движения машины.

24.  Уравнения движения машинного агрегата.

25.  Постановка задачи динамики машинного агрегата.

26.  Определение средней угловой скорости установившегося движения.

27.  Устойчивость и чувствительность режима движения.

28.  Внутренняя виброактивность машины и динамическая ошибка движения.

29.  Определение динамической ошибки по первому приближению.

30.  Определение дополнительных динамических нагрузок.

31.  Определение динамической ошибки по скорости с учетом постоянной времени двигателя.

32.  Двигательный резонанс и определение его параметров.

33.  Вывод линеаризованного уравнения разбега машинного агрегата.

34.  Влияние постоянной времени двигателя на разбег машины.

35.  О необходимости учета упругости звеньев.

36.  Принципы выбора упругой модели.

37.  Приведение распределенных масс и моментов инерции по методу Релея.

38.  Приведение распределенных масс звеньев к шарнирным точкам.

39.  Коэффициент жесткости упругих элементов.

40.  Приведение жесткости звеньев к опорным звеньям.

41.  Приведение жесткости звеньев при параллельном и последовательном соединениях.

42.  Диссипация энергии при колебаниях и ее учет.

43.  Эквивалентная линеаризация сил сопротивления.

44.  Приведение коэффициента рассеяния энергии при последовательном и параллельном соединении элементов.

45.  Выбор обобщенных координат механизма.

46.  Определение кинетической и потенциальной энергии механизма.

47.  Определение обобщенных сил.

48.  Составление системы дифференциальных уравнений движения.

49.  Упрощение динамической модели.

50.  Уравнение движения механизма с нелинейной функцией положения.

51.  Линеаризация уравнения движения.

52.  Уравнение упругих колебаний системы с одной степенью свободы и его общее решение.

53.  Частное решение уравнения колебаний при кинематическом возбуждении.

54.  Уравнение упругих колебаний системы с несколькими сиепенями свободы.

55.  Определение частот собственных колебаний.

56.  Определение собственных форм колебаний.

57.  Вынужденные упругие колебания.

58.  Резонанс упругих колебаний.

59.  Решение уравнения колебаний механизма с разрывными функциями возбуждения.

60.  Динамический эффект от разрыва передаточной функции или ее производных.

61.  Вывод уравнения колебания машины с неуравновешенным ротором и его решение.

62.  Меры по снижению амплитуды колебаний.

63.  Вывод уравнений движения машины с учетом колебаний корпуса.

64.  Графическое определение средней угловой скорости.

65.  Эффект Зоммерфельда и его преодоление.