2 Примерная программа дисциплины
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ВУЗОВ РОССИИ
ПО ОБРАЗОВАНИЮ В ОБЛАСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН
И ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Конструкция и эксплуатационные свойства транспортных и технологических машин и оборудования
Рекомендуется УМО для направления подготовки бакалавров 190600.62 Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов
1. Цели и задачи дисциплины
Изучение дисциплины «Конструкция и расчёт транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования» имеет целью привитие студентам знаний о рабочих процессах механизмов и систем и расчетах механизмов транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования. Объем знаний, получаемых студентами по дисциплине, делает возможной дальнейшую деятельность выпускников в службах, занимающихся диагностикой и ремонтом транспортных и транспортно-технологических машин
Задачей дисциплины является изучение раздела «Рабочие процессы и основы расчета транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования», в котором формулируются требования к механизмам и системам транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования, изучаются вопросы их надежности, рассматриваются влияние конструктивных параметров и рабочих процессов механизмов и систем на эксплуатационные свойства.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В итоге изучения дисциплины студент должен
Знать:
• требования к механизмам и системам транспортных и транспортно-
технологических машин и оборудования;
• методы получения и критерии оценки характеристик и рабочих процессов
механизмов и систем транспортных и транспортно-технологических машин и
оборудования.
Уметь:
• оценивать технический уровень механизмов и систем транспортных и
транспортно-технологических машин и оборудования;
• оценивать влияние характеристик и рабочих процессов механизмов и систем
на формирование эксплуатационных свойств транспортных и транспортно-
технологических машин и оборудования.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры |
Общая трудоемкость дисциплины | 89 | 8 |
Аудиторные занятия | 44 | * |
Лекции | 30 | * |
Практические занятия (ПЗ) | 14 | * |
Курсовой проект (КП) или курсовая работа (КР) | КР | * |
Самостоятельная работа | 45 | * |
Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | Э | * |
4. Содержание дисциплины
4. 1. Разделы дисциплины и виды занятий
№№ п. п. | Раздел дисциплины | Лекции | ПЗ или С | ЛР |
1 | Состояние производства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли. | 2 | ||
2 | Требования к конструкции транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования. | 4 | ||
Нагрузочные и расчетные режимы. Надежность. Рабочие процессы. | 2 | |||
4 | Трансмиссия. | 2 | ||
5 | Сцепление. | 2 | 2 | |
6 | Коробка передач. Раздаточная коробка. | 2 | 2 | |
7 | Карданная передача. | 2 | 2 | |
8 | Главная передача. | 2 | 1 | |
9 | Дифференциал. | 2 | 1 | |
10 | Привод ведущих и управляемых колес. | 2 | ||
11 | Рулевое управление. | 2 | 2 | |
12 | Тормозное управление. | 2 | 2 | |
13 | Подвеска. | 2 | 2 | |
14 | Мосты. | 2 |
4.2. Содержание разделов дисциплины
4.2.1. Состояние производства транспортных и транспортно-технологических
машин и оборудования отрасли.
Предмет, цели, задачи и содержание раздела. Классификация транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли. Назначение основных видов транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли.
Основные признаки транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли. Структура выпуска и парка транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли в России, странах СНГ и мира.
4.2.2. Требования к конструкции транспортных и транспортно-технологических
машин и оборудования отрасли.
Общие и специальные требования к конструкции автомобилей (производственные, эксплуатационные, экономические, безопасности, экологии и др.). Ограничение величины полной массы, нагрузки на ось, габаритных размеров и других параметров.
Анализ компоновочных схем транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли. Тенденции развития компоновочных схем.
4.2.3. Нагрузочные и расчетные режимы. Надежность. Рабочие процессы.
Характер повреждений и виды расчетов механизмов транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли. Нагрузочные и расчетные режимы механизмов. Вибрация в машинах. Надежность механизмов и систем. Расчетные схемы для анализа рабочих процессов и динамической нагруженности механизмов и систем. Влияние конструктивных параметров и рабочих процессов механизмов и систем на эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли.
4.2.3.4. Трансмиссия.
Схемы механических трансмиссий транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли. Механизмы трансмиссий и их постановка на машине. Особенности конструкции и компоновка механических трансмиссий транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли. Принципиальная схема гидромеханической и электромеханической трансмиссии.
Требования к трансмиссии и пути их реализации. Классификация трансмиссий. Оценка схем компоновок. Сравнительная оценка ступенчатой и бесступенчатой трансмиссий.
4.2.3.5. Сцепление.
Требования к сцеплению. Классификация сцеплений.
Анализ конструкций фрикционных сцеплений.
Методика определения конструктивных параметров и размеров сцепления. Уравнение момента трения сцепления и его анализ. Нормирование размеров фрикционных накладок по ГОСТ.
Динамические нагрузки в трансмиссии и способы их снижения. Вибрационные явления в трансмиссии. Гасители (демпферы) крутильных колебаний.
Рабочий процесс фрикционного неавтоматического сцепления. Анализ рабочего процесса и влияние на него параметров автомобиля, дорожных условий, закономерности включения. Методика расчета буксования, нагруженности фрикционных накладок, температурного режима.
Надежность элементов сцепления.
Анализ схем и конструкций приводов управления сцеплением. Передаточное число и КПД привода. Упругая характеристика привода. Рекомендации и нормативы по величине хода и усилия на педали.
Анализ конструкции и характеристика пружинного и пневматического усилителей привода. Рабочий процесс пневматического усилителя.
Автоматизация управления сцеплением. Анализ принципиальной схемы автоматического привода. Материалы деталей и ресурс работы фрикционного сцепления.
Анализ влияния конструктивных параметров и рабочего процесса сцепления на эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли.
4.2.3.6. Коробка передач. Раздаточная коробка.
Требования к коробке передач. Классификация и применяемость.
Анализ схем и конструкций ступенчатых коробок передач. Анализ конструкций дополнительных коробок передач: делителей и редукторов.
Способы обеспечения бесшумности работы, легкости переключения передач, высокого КПД. Анализ конструкций зубчатых муфт и синхронизаторов.
Рабочий процесс инерционного синхронизатора. Анализ процесса буксования синхронизатора.
Анализ схемы конструкции и рабочего процесса фрикционной бесступенчатой передачи.
Анализ схемы, рабочего процесса и конструкции гидромеханической передачи.
Рабочий процесс фрикционов при переключении передач. Автоматизация управления коробкой передач.
Анализ влияния конструктивных параметров и рабочего процесса коробки передач на эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли.
Раздаточные коробки: требования, классификация, анализ схем и конструкций.
Методика определения сил, действующих на зубчатые колеса, валы, подшипники ступенчатых коробок передач. Особенности методики расчета динамической грузоподъемности подшипников коробки передач с учетом требуемого ресурса, вида и условий работы автомобилей.
Гидродинамические передачи: классификация, характеристика. Анализ схем и рабочий процесс ГМП.
Надежность элементов коробок передач.
Ресурс работы коробок передач и раздаточных коробок. Материалы основных деталей.
4.2.3.7. Карданная передача.
Требования, классификация, схемы карданных передач. Кинематика жесткого карданного шарнира неравных угловых скоростей. Анализ неравномерности передачи вращения карданным шарниром. Влияние величины угла между валами на КНД и долговечность карданных шарниров.
Кинематика карданной передачи с двумя и тремя карданными шарнирами неравных скоростей. Анализ конструкций карданных передач.
Поперечные колебание карданных валов, их влияние на надежность и долговечность трансмиссии. Критическая частота вращения карданного вала. Коэффициент запаса по критической частоте вращения. Конструктивные мероприятия по увеличению критической частоты вращения.
Кинематика карданного шарнира равных угловых скоростей. Анализ конструкций карданных шарниров и карданных передач привода ведущих и управляемых колес.
Методика определения нагрузок, действующих на детали карданной передачи. Надежность карданных передач. Материалы деталей и ресурс работы карданных передач.
4.2.3.8. Главная передача.
Требования к главной передаче. Классификация, основные типы, применяемость.
Анализ схем, конструкций и компоновки главных передач различных типов: одинарных (червячной, конической, гипоидной, цилиндрической), двойных (центральных и разнесенных) и двухступенчатых.
Методика определения нагрузок на зубчатые колеса и подшипники цилиндрических, конических и гипоидных главных передач. Определение нагрузок на детали колесного редуктора.
Способы повышения жесткости установка валов главной передачи.
Преднатяг и особенности конструкции подшипников.
Анализ влияния конструктивных параметров главной передачи на эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли.
Надежность главных передач.
Методы оценки долговечности главных передач. Особенности расчета динамической грузоподъемности подшипников главной передачи. Материалы деталей и ресурс работы главных передач.
4.2.3.9. Дифференциал.
Требования к дифференциалам. Классификация и применяемость. Кинематика асимметричного и симметричного дифференциалов. Уравнение распределения моментов дифференциалами. Влияние внутреннего трения в дифференциале на распределение моментов и КПД трансмиссии. Коэффициент асимметрии и коэффициент блокировки дифференциала.
Анализ схем и конструкций межколесных и межосевых дифференциалов.
Влияние свойств межколесных и межосевых дифференциалов на основные эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли.
Надежность дифференциала.
Методика определения нагрузок на детали дифференциала. Материалы деталей дифференциалов.
4.2.3.10. Привод ведущих и управляемых колес.
Требования к приводу ведущих и управляемых колес. Схема и анализ конструкций привода при зависимой и независимой подвесках колес. Методика определения нагрузок, действующих на детали. Материалы деталей привода колес.
4.2.3.11. Рулевое управление.
Требования к рулевому управлению. Анализ схем компоновки рулевого управления с поворотными колесами. Параметры оценки рулевого управления: передаточные числа, КПД, обратимость, жесткость.
Кинематика поворота управляемых колес транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли: схемы рулевой трапеции, основы расчета геометрических параметров трапеции.
Определение усилия на рулевом колесе, необходимого для поворота колес. Нормативы и рекомендации по рулевому управлению.
Рулевые механизмы: требования, классификация, применяемость. Выбор оптимального значения передаточного числа. Анализ конструкций рулевых механизмов. Требования по травмобезопасности рулевого механизма. Основные схемы травмобезопасных механизмов.
Методика определения нагрузок на детали рулевых механизмов.
Усилители рулевого управления: требования к усилителям, классификация, применяемость. Параметры оценки усилителей. Схемы компоновки и включения усилителей в рулевое управление: их анализ и оценка. Рабочий процесс и характеристики гидравлического усилителя с распределительным устройством различной конструкции.
Анализ влияния конструктивных параметров и рабочих процессов рулевых механизмов, рулевых приводов и усилителей рулевого управления на эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли.
Надежность элементов рулевого управления.
Методика выбора исходных параметров и расчета размеров исполнительных цилиндров гидравлических усилителей, производительность насоса. Методика расчета нагрузок, действующих на детали рулевого управления.
Материалы основных деталей рулевых механизмов, рулевого привода, усилителей рулевого управления.
4.2.3.12. Тормозное управление.
Общие требования к тормозному управлению и конструкции тормозных систем: рабочей, запасной, стояночной и вспомогательной. Требования к тормозным системам автопоездов.
Требования к тормозным механизмам. Классификация тормозных механизмов.
Основные схемы барабанных и дисковых тормозных механизмов. Общий вид уравнения тормозного момента барабанного и дискового тормозных механизмов. Методика расчета тормозного момента, создаваемого механизмами различных конструктивных схем.
Статическая характеристика зависимости тормозного момента от коэффициента трения. Сравнительная оценка тормозных механизмов по эффективности, стабильности, уравновешенности. Температурный режим тормозных механизмов, его влияние на тормозные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли.
Анализ конструкций барабанных и дисковых тормозных механизмов. Материалы деталей тормозных механизмов.
Требования к тормозным приводам. Классификация тормозных приводов и применяемость.
Оценка схем и анализ свойств двухконтурных гидравлических тормозных приводов.
Схемы включения вакуумного и пневматического усилителей. Рабочий процесс вакуумных усилителей с диафрагменным и упругореактивным следящим устройствами.
Анализ конструкций аппаратов гидравлического тормозного привода. Схема и рабочий процесс многоконтурного пневматического привода. Сравнительная оценка однопроводного и двухпроводного пневматических приводов автопоездов.
Анализ конструкций и рабочий процесс следящих аппаратов пневматического привода автопоезда: тормозного крана тягача, клапана ограничения давления, воздухораспределителя прицепа.
Статические характеристики следящих аппаратов привода. Статические и динамические характеристики рабочих аппаратов.
Распределение и регулирование тормозных сил, классификация и рабочий процесс регуляторов тормозных сил.
Схема и оценка электропневматического привода. Антиблокировочные системы (АБС): принципы регулирования тормозных сил, основные элементы системы и принципиальные схемы. Надежность тормозного управления.
Анализ влияния конструктивных параметров и рабочих процессов тормозных механизмов и элементов тормозного привода на эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли.
4.2.3.13. Подвеска.
Требования к подвеске. Классификация и применяемость. Упругая характеристика подвески и ее параметры. Анализ схем и конструкций направляющих устройств подвесок: независимых, зависимых, балансирных.
Влияние схемы направляющего устройства подвески на стабилизацию и автоколебания управляемых колес, устойчивость движения, проходимость.
Анализ конструкций и упругие характеристики металлических, неметаллических и комбинированных упругих элементов. Методика построения упругой характеристики подвески.
Требования к амортизаторам. Классификация амортизаторов и применяемость. Рабочий процесс, характеристика и рабочая диаграмма телескопического амортизатора. Анализ конструкции амортизаторов.
Анализ конструкций и упругая характеристика стабилизаторов поперечного крена.
Анализ влияния конструктивных параметров и рабочих процессов элементов подвески на эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования отрасли.
Надежность подвески.
Методика определения нагрузок в направляющих и упругих устройствах подвесок. Материалы основных деталей подвесок.
4.2.3.14. Мосты.
Классификация мостов. Требования к ведущим, управляемым, комбинированным и поддерживающим мостам. Анализ конструкций мостов.
Методика определения сил и моментов, действующих на балки мостов, поворотные цапфы, шкворни. Назначение мостов. Материалы деталей мостов.
5. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Тематика лабораторных работ и практических занятий |
1. | 4.1.5. | Расчёт сцепления. |
2. | 4.1.6. | Расчёт коробки передач, раздаточной коробки |
3. | 4.1.7. | Расчёт карданной передачи |
4. | 4.1.8. | Расчёт главной передачи |
5. | 4.1.9. | Расчёт дифференциала |
6. | 4.1.11. | Расчёт рулевого управления |
7. | 4.1.12. | Расчёт тормозного управления |
8. | 4.1.13. | Расчёт подвески |
6. Учебно-методическое обеспечение
6.1. Рекомендуемая литература
а) Основная литература
1. Вахламов : Конструкция и элементы расчета: Учебник. - М.:
Издательский центр «Академия», 2006. - 480 с.
2. Нарбут : Рабочие процессы и расчет механизмов и систем:
Учебник. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 256 с.
б) Дополнительная литература.
1. , , Родионов и расчет
автомобиля. - М.: Машинострение, 1984.
2. , Фрумкин (Анализ конструкции и элементы
расчета): Учебник. - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с.
3. НИИАТ. Краткий автомобильный справочник /, ,
и др. - М.: АО «Трансконсалтинг», 1994.
4. . Серебряков . Общие характеристики и требования
к конструкции. - М.: Наука. 1999.
5. . Бирюков дифференциальные передачи. -
М.: Изд. МГТУ «МАМИ», 1999.
6. , Ломакин сцепления автомобиля. - Тольятти, изд.
Гольяттинского ПИ, 2001.
7. , , Юдин коробки передач
современных легковых автомобилей. - М: МГТУ им. Баумана, 2001.
8. Волков B. C., , Фатхулин шасси автомобиля:
Учебное пособие. - Воронеж: Изд. Воронежской ГЛТА, 2001.
9. Краткий автомобильный справочник. В 5 томах. Том 1. Автобусы. /Рук. авт.
колл. , ред. . - М.: АО «Трансконсалтинг», 2002. - 360 с.
10. Краткий автомобильный справочник. В 5 томах. Том 2. Грузовые автомобили.
/Рук. авт. колл. , ред. . - М.: Финпол, 2004. - 667 с.
11. Краткий автомобильный справочник. В 5 томах. Том 3. Легковые автомобили.
/Рук. авт. колл. , ред. . - М.: Автополис-плюс, 2004.
12. Краткий автомобильный справочник. В 5 томах. Том 4. 4.1. Фургоны,
самосвалы, цистерны, платформы, тягачи специальные, прицепы-роспуски России и СНГ.
/Рук. авт. колл. , ред. . - М: Автополис-плюс, 2004. - 448 с.
13. , , Лунин передач привода автомобиля:
Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. - Рязань: Изд. Рязанской
ГСХА, 2005.-114 с.
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Лабораторные работы должны проводиться в специализированных аудиториях, оснащенных компьютерной техникой с необходимым для изучения дисциплины программным обеспечением, монтажными столами и набором агрегатов, типовых узлов и их элементов.
Для изучения рабочих процессов необходимы специализированные стенды и лабораторное оборудование:
- стенды тормозных систем;
- стенд трансмиссий;
- стенд подвесок;
- аэродинамический стенд;
- учебная ходовая лаборатория.
Компьютерный класс моделирования рабочих процессов агрегатов и эксплуатационных свойств транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования, и контроля успеваемости.
8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.
В составе лабораторных работ по дисциплине предусматриваются:
1. Стендовые или дорожные испытания механизмов и систем машины с целью
определения параметров рабочего процесса или выходных характеристик.
2. Стендовые или дорожные испытания механизмов (несущих систем) с целью
определения напряжений в отдельных элементах (деталях) конструкции.
В ходе изучения дисциплины студенты выполняют курсовую работу на тему «Рабочие процессы и основы расчета транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования», включающую оценку параметров конструкции заданного механизма или систем позиций:
- реализация функциональных свойств, заложенных в требованиях;
- надежности, включая расчеты на прочность, долговечность, износостойкость,
вибронагруженность, сохранения функциональных свойств;
- анализ рабочих процессов и их влияния на формирование эксплуатационных
свойств транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования.
Курсовой проект может включать элементы исследования с построением соответствующих графиков полученных зависимостей. В необходимых случаях (например, при вариантных расчетах) обязательно применение ЭВМ.
Содержание 2-го варианта курсовой работы представляет собой исследование последствий внесенных в конструкцию транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования каких-либо изменений, например формы кузова, передаточного отношения коробки передач и главной передачи, замена шин и др. Подлежат расчету все единичные и обобщенные показатели того эксплуатационного свойства, которое имеет прямую связь с рабочим процессом механизма или агрегата транспортной или транспортно-технологической машины.
Расчеты проводятся любыми методами (графоаналитическим, аналитическим, на ЭВМ).
Полученные результаты расчетов должны быть использованы для доказательства правильности или нерациональности принятых проектных решений, а также соответствовать рекомендациям и действующим нормированным значениям показателей.
Анализ степени влияния внесенных в конструкции транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования изменений на показатели эксплуатационных свойств должен иметь количественный и доказательный характер.
Занятия по изучению дисциплины должны проводиться с учетом новейших достижений научно-технического прогресса в этой области знаний в специализированной аудитории, оснащенной современным оборудованием и техническими средствами обучения.
Для изучения и полного освоения программного материала по дисциплине должна быть использована учебная, справочная и другая литература, рекомендуемая настоящей программой, а также профильные периодические издания.
