Министерство образования и науки Республики Казахстан
Карагандинский государственный технический университет
«Утверждаю»
Председатель Ученого совета,
ректор, академик НАН РК
_______________________
«____» _________ 20___г.
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
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
Рабочая учебная программа разработана
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_
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 |
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 | СтатикаАксиомы статики. Связи и их реакции. Система сходящихся сил. Пространственная система сил. Центр тяжести. КинематикаКинематика точки. Простейшие движения твердого тела. Сложное движение точки. Способы передачи вращательного движения. ДинамикаДинамика 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.
1.9 Список основной литературы
1. Бакиров и прочность машин и оборудования. Часть I: Учебное пособие. – Караганда: КарГТУ, 2007. - 112 с.
2. Механика машин. / Под ред. – М.: Высшая школа, 1996. – 511 с.
3. и др. Теория механизмов и механика машин. – М.: Высшая школа, 2001. – 496 с.
4. , Михайлов указания к практическим занятиям по динамике машин. – Караганда: КарГТУ, 2005. – 60 с.
1.10 Список дополнительной литературы
5. , , Качура управляемых машинных агрегатов. – М.: Машиностроение, 1984. – 351 с.
6. Уалиев Механизмов и машин. – Алматы: АГУ Тауар, 2000. – 282 с.
7. Вибрации в технике. Справочник: в 6 томах. – М.: Машиностроение, 1979-1981.
8. Бакиров указания к выполнению курсового проекта по динамике машин. – Караганда: КарГТУ, 2005. – 22 с.
9. и др. Курсовое проектирование деталей машин. – М.: Машиностроение, 1987. – 416.
10. Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике. / Под ред. . – М.: Высшая школа, 2007г. – 382с.
