Теория механизмов и машин.
(Название дисциплины, индекс(ы) дисциплины в учебном(ых) плане(ах) для которых читается дисциплина.
Для УМКД, предназначенных одновременно для нескольких направлений и специальностей указываются все их коды)
Кафедра ФН5-КФ
(сокращенное название обеспечивающей кафедры)
, зав. Кафедрой, д. т.н.,
, доцент, к. т.н.
Должность, ученая степень, ФИО разработчиков УМК, контактные телефоны, адрес электронной почты разработчика – при ее наличии).
Виды занятий по дисциплине
Виды занятий | Объем занятий, час | ||
Всего | 4 семестр | 5 еместр | |
Лекции | 51 | 51 | - |
Семинары | 17 | 17 | - |
Лабораторные работы | 17 | 17 | - |
Самостоятельная работа | 85 | 34 | 51 |
Домашнее задание | 2/13 | 2/13 | - |
Рубежный контроль | 2/2 | 2/2 | - |
Курсовая работа | 51 | - | 51 |
Итого: | 170 | 119 | 51 |
Проверка знаний: | Экзамен | дифф. зачет |
(Общая трудоемкость дисциплины в часах по семестрам с перечислением всех видов занятий и соответствующего количества часов по учебному плану направления или специальности; форма отчетности по семестрам — экзамен, зачет, дифф. зачет)
Цель — планируемые результаты изучения дисциплины:
Теория механизмов и машин является одной из фундаментальных дисциплин, посвященной изучению общих методов структурного и динамического анализа и синтеза различных механизмов и машин.
Цель дисциплины: обеспечить подготовку студентов, включающую знания методов оценки функциональных возможностей типовых механизмов и машин, критериев качества передачи движения, постановку задачи с обязательными и желательными условиями синтеза структурной и кинематической схемы механизма, построения целевой функции при оптимизационном синтезе, получения математических моделей для задач проектирования механизмов и машин.
Задачи дисциплины: изучение: строения основных видов механизмов машин и методов их синтеза; методов расчета кинематических и динамических характеристик машин и механизмов с жесткими и упругими звеньями; методов виброзащиты человека-оператора и машин; современных методов проведения экспериментального исследования машин и механизмов; конструкции, типажа, критериев работоспособности и надежности составных частей машин, привить навыки конструирования и развить творческие конструкторские способности; методов проектирования современных средств автоматизации переместительных, установочных и технологических операций; углубить конструкторскую подготовку на базе освоения расчетов и конструирования механизмов, работающих в условиях повторно-кратковременных режимов и динамических нагрузок, и выйти на уровень проектирования машины в целом.
Студент должен уметь: применять полученные знания для постановки и решения соответствующих задач, а именно:
- решать задачи и разрабатывать алгоритмы анализа структурных и кинематических схем основных видов механизмов с определением кинематических характеристик движения; проводить оценку функциональных возможностей различных типов механизмов и областей их использования в технике; выбирать критерии качества передачи движения механизмами разных видов; формулировать задачи синтеза с учетом обязательных и желательных условий, разрабатывать алгоритмы и математические модели для частных задач синтеза механизмов, используемых в конкретных машинах; пользоваться системами автоматизированного расчета параметров и проектирования механизмов на ЭВМ; Студент должен получить навыки: самостоятельной работы с учебной и справочной литературой; самостоятельного проведения расчетов основных параметров механизмов по заданным условиям с использованием графических, аналитических и численных методов вычислений; оформления графической и текстовой конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД и ЕСПД использования при выполнении расчетов прикладных программ вычислений на ЭВМ самостоятельной разработки алгоритмов вычислений на ЭВМ для локальных задач анализа, синтеза механизмов самостоятельного проведения экспериментов на лабораторных установках, планирования и обработки результатов экспериментов, в том числе и с использованием ЭВМ.
Место дисциплины в образовательной программе
Предшествующие дисциплины
(Приводится перечень дисциплин с указанием разделов (тем), усвоение которых студентами необходимо для изучения даннойдисциплины.)
Математика
- Математический анализ (Дифференциальное и интегральное исчисления) Аналитическая геометрия Линейная алгебра
Физика
- Физические основы механики Информатика Методы составления программ с использованием современных алгоритмических языков
Теоретическая механика
- Кинематика Статика Динамика
Является основой для дисциплин:
(использование дисциплины в последующем образовательном процессе)
Детали машин
Расчет и конструирование технологического оборудования
Подъемно-транспортные машины и манипуляторы
Автоматизированные системы проектирования
Проектирование инженерно-технических мероприятий
Гидравлические машины, гидроприводы
Системы управления летательными аппаратами
Конструирование и производство электронной аппаратуры
Теория автоматического управления подвижными объектами
Инженерный практикум
Структура и ключевые понятия дисциплины:
Механика машин (30 часов)
Введение (2 часа): История развития машиностроения. Развитие отечественного машиностроения. Основные этапы проектирования машин. Содержание теории механизмов и механики машин (ТММ) и ее значение для инженерного образования. История развития науки о механизмах и машинах. Роль отечественных ученых в создании научных школ. Основные задачи ТММ.
Основы строения машин и механизмов (2 часа): основные понятия: машина, механизм, звено, кинематическая пара, кинематическая цепь, кинематическое соединение. Классификация кинематических пар. Число степеней свободы механизма. Механизмы с оптимальной структурой.
Кинематические характеристики механизмов (4 часа): основные виды механизмов. Методы определения геометро-кинематических характеристик. Примеры определения кинематических характеристик механизмов.
Примеры разработки алгоритмов и программ для кинематического анализа механизмов.
Динамика машин и механизмов с жесткими звеньями (6 часов): силы, действующие в машинах, приборах и других устройствах и их характеристики. Динамическая модель механизма.
Приведение сил и масс.
Уравнение движения механизма и звена динамической модели в энергетической и дифференциальной форме.
Режимы движения механизма. Быстродействие механизмов машин и приборов при неустановившемся (переходном) режиме движения. Неравномерность движения машинного агрегата при установившемся режиме и назначение маховика. Динамический анализ механизма машинного агрегата при установившемся режиме и определение необходимого момента инерции маховых масс.
Уравнения движения механизмов с несколькими степенями свободы. Особенности динамического исследования манипуляторов.
Силовой анализ и уравновешивание механизмов (5 часов): задачи силового анализа механизмов. Условия статической определимости механизма. Аналитические методы силового расчета с использованием ЭВМ. Графические методы силового расчета механизмов.
Постановка задачи об уравновешивании механизмов. Статическая, моментная и динамическая неуравновешенность роторов и ее устранение на стадии проектирования и изготовления.
Схемы современного балансировочного оборудования, прогрессивная технология устранения неуравновешенности.
Трение и изнашивание в машинах и механизмах (3 часа): внутреннее и внешнее трение. Учет трения в кинематических парах при силовом расчете механизмов с применением ЭВМ. Расчет износа поверхностей кинематических пар.
Динамика машин н механизмов с учетом упругости звеньев (4 часа): приведение жесткостей упругих звеньев механизма. Приведенный коэффициент сопротивления. Система дифференциальных уравнений движения машинного агрегата и его динамическая модель. Исследование влияния упругости звеньев на закон движения входного вала рабочей машины и на нагруженность передаточного механизма. Влияние упругой муфты.
Виброактивность и виброзащита (4 часа): источники колебаний и объекты виброзащиты. Основные методы виброзащиты. Линейные виброизоляторы. Динамические виброгасители. Ударные гасители колебаний. Поглотители колебаний с вязким и сухим трением. Активные виброзащитные системы. Полезное применение вибраций. Вибрационные машины.
Проектирование механизмов (21 час)
Проектирование механизмов с низшими парами и манипуляционных механизмов (4 часа):
Классификация механизмов по функциональным и структурным признакам. Постановка и классификация задач синтеза плоских рычажных механизмов. Задачи синтеза манипуляционных механизмов. Структурный синтез манипуляторов и определение размеров их звеньев.
Методы синтеза механизмов с высшими парами (2 часа): основная теорема зацепления плоских профилей. Производящие поверхности и основные параметры станочного зацепления с исходным производящим контуром. Синтез сопряженных профилей по методу преобразования координат, методу последовательных положений исходного производящего контура и методу положения нормалей к профилям. Графические методы синтеза сопряженных профилей.
Проектирование простых зубчатых механизмов (6 часов): назначение и роль передаточных механизмов в машинах. Принципы работы и классификация механических передач. Передачи зацеплением и передачи трением. Передачи с постоянным и переменным передаточным отношением, со ступенчатым и бесступенчатым регулированием. Основные понятия о зубчатых передачах. Классификация зубчатых передач. Эвольвентное зацепление и его свойства. Станочное зацепление. Геометрические размеры и качественные показатели эвольвентной цилиндрической передачи. Конические передачи, их кинематика и геометрический расчет. Передачи , особенности их геометрии и кинематики. Червячные передачи; геометрия и кинематика червячной передачи. Понятие о винтовых и гипоидных передачах.
Проектирование многозвенных зубчатых механизмов (3 часа): планетарные механизмы. Выбор структурных схем планетарных механизмов и расчет чисел зубьев колес многосателлитных механизмов. Планетарные коробки скоростей. Волновые зубчатые передачи и их геометрический расчет.
Проектирование кулачковых механизмов (4 часа): Виды и назначение кулачковых механизмов. Закон движения выходного звена и его выбор при проектировании механизма. Критерии работоспособности механизма и расчет его основных размеров.
Управление движением системы механизмов (2 часа): Сложные механизмы, составленные из разных видов простых механизмов. Согласование движения звеньев, объединенных в систему механизмов. Циклограммы и тактограммы системы механизмов. Схемы процессов работы машин. Функциональные схемы устройств, объединенных в автоматическую систему. Основные понятия об алгоритмах управления, автоматических управляющих устройствах и системах автоматического управления. Системы управления с помощью распределительных валов, командоаппаратов, копиров. Понятие о числовом программном управлении технологическими машинами, автоматическими манипуляторами, транспортными и накопительными устройствами.
(основные модули дисциплины и ее ключевые понятия в соответствии с образовательным стандартом)
