НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Механико-технологический факультет

Кафедра прикладной механики

“УТВЕРЖДАЮ”

Декан механико-технологического

  факультета

______________

“___”______________2006г.

РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА учебной дисциплины

Теория механизмов и машин

для студентов, обучающихся по специальности  240801 «Машины и аппараты химических производств»

Форма обучения: заочная

Курс 3 семестр 6

Лекции 10 часов

Практические работы 8 часов

Лабораторные работы 4 часа

Самостоятельная работа 46 часов

Курсовая работа 6 семестр

Всего 68 часов по учебному плану

Экзамен 6 семестр

Новосибирск

2006

Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта (ГОС) высшего профессионального образования направлению подготовки дипломированных специалистов. Направление подготовки дипломированного специалиста 655400  «Энерго - и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии»

Утвержден "__27___" __03____2000г. Регистрационный  № 000 тех\дс.

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры Прикладная механика, протокол  заседания кафедры №10  от 01.01.01г.

Программу разработали:                

к. т.н.,        доцент кафедры ПМх                 __________________                

Заведующий кафедрой ПМх

д. т.н., профессор                                        __________________        

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Ответственный за основную

образовательную программу по

специальности  240801 «Машины

и аппараты химических производств»

д. т.н., профессор                                         __________________        

1. Внешние требования


Требования ГОС к обязательному минимуму содержания учебной дисциплины

  Шифр дисциплины

Содержание учебной дисциплины

Часы

СД.05

Теория механизмов и машин:

виды механизмов, структурный анализ механизмов, уравнения движения механизмов; синтез механизмов; машины-автоматы и промышленные роботы.

68

1.4.5. Квалификационные требования.

Для решения профессиональных задач инженер:

  Инженер должен знать:

    постановления, распоряжения, приказы, методические и нормативные материалы по технологической подготовке производства; перспективы технического развития предприятия; системы и методы проектирования технологических процессов и режимов производства; основное технологическое оборудование и принципы его работы; технические характеристики и экономические показатели лучших отечественных и зарубежных технологий; технические требования, предъявляемые к сырью, материалам, готовой продукции; стандарты и технические условия; нормативы расхода сырья, материалов, топлива, энергии; порядок и методы проведения патентных исследований; основы изобретательства; современные  средства вычислительной техники, коммуникаций и связи; основные требования организации труда при проектировании технологических процессов; методы  исследований,  проектирования и проведения экспериментальных работ; специальную научно-техническую и патентную литературу по тематике исследований и разработок; назначение, условия технической эксплуатации проектируемых изделий, объектов; стандарты, технические условия и другие руководящие материалы по разработке и оформлению технической документации; основы экономики, организации труда и организации производства; основы  трудового законодательства; правила и нормы охраны труда.

Для решения профессиональных задач инженер:

-участвует в экспериментальных и расчетно-теоретических исследованиях, создании экспериментальных установок и программ расчета на ЭВМ;

-выполняет работы по проектированию, информационному обслуживанию, организации производства, труда и управлению, метрологическому обеспечению;

-способствует полезному использованию природных ресурсов, энергии и материалов;

-проводит технико-экономический анализ, комплексно обосновывает принимаемые и реализуемые решения, изыскивает возможности сокращения цикла выполнения работ, содействует подготовке процесса их выполнения, обеспечению необходимыми техническими данными, материалами, оборудованием, потоками информации;

-разрабатывает методические нормативные материалы, техническую документацию, а также предложения и мероприятия по осуществлению разработанных проектов и программ;

-участвует в работах по стандартизации технических средств и систем, в рассмотрении различной технической документации и подготавливает необходимые обзоры, отзывы, заключения;

-изучает и анализирует необходимую информацию, технические данные, показатели и результаты работы, обобщает и систематизирует их, проводит необходимые расчеты, используя современные технические средства и информационные технологии;

-составляет графики работ, заказы, заявки, инструкции, пояснительные записки, схемы и другую техническую документацию, а также установленную отчетность;

-оказывает методическую и практическую помощь при реализации проектов и программ, планов и договоров;

-осуществляет экспертизу технической документации, выявляет резервы, устанавливает причины существующих недостатков и неисправностей в работе оборудования, принимает меры по их устранению и повышению эффективности использования;

-следит за соблюдением установленных требований, действующих норм, правил  и стандартов;

-организует работу по повышению научно-технических знаний работников;

-разрабатывает и обеспечивает проведение энергосберегающих и экологических мероприятий;

-способствует развитию творческой инициативы, рационализации, изобретательства, внедрению достижений отечественной и зарубежной науки и техники, использованию передового опыта, обеспечивающих эффективную работу учреждения, организации, предприятия;

-консультирует по вопросам проектирования конкурентоспособной продукции, разработки и реализации прогрессивных технологических процессов.

Специалист должен:

    Иметь представление:

- об основах теории машин и механизмов,

- о расчетных схемах и правилах проектирования деталей машин общего назначения;

    Уметь:

- читать и выполнять технические чертежи; выполнять прочностные расчеты деталей машин и механизмов; осуществлять математическое моделирование простейших систем с использованием вычислительной техники;

    - оценивать долговечность проектируемых машин;
    Знать:

-принципы проектирования деталей машин с заданными конструктивными параметрами, критерии работоспособности  деталей общего назначения,

    Владеть:

- навыками работы с научно-технической, справочной, нормативной литературой и самостоятельного составления конструкторской документации, создания нормативно-технической документации.

2. Особенности (принципы) построения дисциплины

Особенности (принципы) построения дисциплины. Таблица 2

Особенность (принцип)

Содержание

Основание для введения курса

Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования и учебные планы НГТУ.

Адресат курса

Студенты, обучающиеся  по специальности «Техническая эксплуатация ЛА и двигателей» код ОКСО 160901

Главная цель

Цель изучения дисциплины - обучение студентов основам анализа и синтеза механизмов, знакомство с методами исследования механизмов и машин, формирование навыков применения студентами знаний, приобретенных при изучении физико-математических и общетехнических дисциплин, средств вычислительной техники.

Ядро курса

Теория механизмов и машин:

виды механизмов, структурный анализ механизмов, уравнения движения механизмов; синтез механизмов; машины-автоматы и промышленные роботы.

Требования к начальной подготовке, необходимые для успешного усвоения Вашего курса

Для успешного изучения дисциплины студенту требуется знания получаемые из курсов математики, информатики, теоретической механики, сопротивления материалов, материаловедения.

Уровень требований по сравнению с ГОС

Соответствует требованиям ГОС.

Объём курса в часах

Лекции - 10 часов -6-й семестр, 4 часа лабораторных работ, практические занятия 8 часов.

Практическая часть курса

Лабораторные работы - 4 часа. Курсовая  работа Тема расчетно-графической работы: «Анализ и синтез механизмов». (6-й семестр).

Описание основных "точек"

Защита курсовой  работы. Экзамен. (6-й семестр).

3. Цели учебной дисциплины

Цели учебной дисциплины. Таблица 3

Номер цели

Содержание цели

После изучения дисциплины студент будет

иметь представление

О структурном анализе и синтезе механизмов.

О методах анализа и синтеза механизмов.

О технологии изготовления механизмов.

О приложении полученных знаний и их связи с другими дисциплинами.

знать

Терминологию курса.

Классификации механизмов и машин.

Основные виды механизмов.

Методы кинематического анализа механизмов.

Методы динамического и силового анализа механизмов.

уметь

выполнять структурный анализ механизмов.

выполнять кинематический анализ механизмов.

выполнять силовой анализ механизмов.

использовать информационные технологии для конструирования машин и механизмов.

применять типовые методы расчетов механизмов и машин.

иметь опыт

выполнения структурного анализа механизмов

выполнения кинематического анализа механизмов

выполнения силового анализа механизмов

4. Содержание и структура учебной дисциплины

Описание лекционных занятий. Таблица 4

Темы лекционных занятий

Часы

Ссылки на цели

Семестр №6
Введение. Рекомендуемая литература. Цель и задачи дисциплины. Терминология дисциплины (машина, механизм, звено, кинематическая пара, элементы кинематических пар). Классификация машин и механизмов. Основные виды механизмов. Классификация звеньев и кинематических пар. Кинематические цепи. Кинематические соединения.

0.5 час

1,2,5,6,7
Структурный анализ механизмов. Структурные формулы механизмов. Структурный синтез механизмов путем наслоения структурных групп Ассура. Лишние степени свободы. Избыточные связи. Структурные математические модели механизмов. Синтез механизмов с помощью структурных математических моделей механизмов.

0.5 час

1,2,5,6,7
Кинематический анализ рычажных механизмов. Аналоги скоростей и ускорений. Кинематический анализ рычажных механизмов методом замкнутых векторных контуров,

  машины-автоматы и промышленные роботы.

0.5 час

2,5,8,
Построение планов положений, скоростей и ускорений. Свойства планов скоростей и ускорений. Особенности построения планов положений, скоростей и кулисных механизмов.

0.5 час

2,5,8,
Кинематика зубчатых и фрикционных механизмов. Понятие передаточного отношения и числа. Определение передаточного отношения рядовых и планетарных зубчатых механизмов аналитическими и графическими методами.

1 час

2,5,8,
Динамика механизмов Силы, действующие в машинах. Механические характеристики машины. Стадии движения машины. Уравнение движения машины. Коэффициент полезного действия (КПД). КПД при последовательном и смешанном соединении механизмов.

1 час

2,5,9
Закон передачи сил при равновесном движении механизма. Передаточное число и передаточное отношение. Закон передачи сил при неравновесном движении механизма.

0.5 часа

2,5,9
Построение динамической модели машины. Определение приведенных моментов (сил) и приведенных масс (моментов инерции) динамической модели. Решение уравнения движения машины методом Виттенбауэра. Коэффициент неравномерности движения.

0.5 часа

2,5,9
Силовой анализ машин и механизмов. Силы, действующие в машинах. Реакции в кинематических парах. Силовой анализ машин и механизмов аналитическими и графическими методами.(2 часа).

1 час

2,5,9
Трение в кинематических парах. Трение покоя. Трение движения. Трение при движении клинчатого ползуна. Трение на горизонтальной и наклонной плоскостях. Трение в винтах. Трение качения. Трение в цапфах.

1 час

2,5,9
Синтез зубчатых механизмов. Классификация зубчатых механизмов. Многозвенные зубчатые механизмы. Механизмы с неподвижными осями колес. Общее передаточное отношение. Планетарные зубчатые механизмы. Аналитический и графический методы исследования. Особенности конструирования планетарных механизмов.

1 час

1,2,5,8
Основной закон зацепления. Эвольвента. Свойства эвольвентного зацепления. Геометрия эвольвентных зубчатых колес. Основные методы изготовления зубчатых колес (копирования и обкатки). Элементы эвольвентного зубчатого зацепления. Угол зацепления. Коэффициент перекрытия. Длина линии контакта. Скольжение зубьев показатели качества зацепления. Коррегирование зубчатых колес. Зубчатые передачи с зацеплением Новикова.

1 час

2,5,6

Статическое и динамическое уравновешивание вращающихся деталей. Балансировочные станки.

1 час

5,9

Всего 10 часов

5. Учебная деятельность

5.1. Выполнение лабораторных работ

Описание лабораторных работ. Таблица 6

Темы практических и лабораторных  лабораторных занятий

Учебная деятельность

Часы

Ссылки на цели

Семестр №6

1. Структурный анализ механизмов и машин.(Практическое занятие)

Цель работы: получить практический опыт выполнения структурного анализа механизма на примере многозвенного рычажного механизма.

4

1,15

2. Кинематический анализ зубчатых механизмов. .(Практическое занятие) 

Цель работы: получить практический опыт определения передаточного отношения на примере многоступенчатого редуктора с планетарной ступенью.

2

2,16

3. Методы нарезания зубчатых колес. (Лабораторная работа)

Цель работы: получить представление о технологии изготовления зубчатых колес методом обкатки.

4

2,3

4. Статическое и динамическое уравновешивание ротора.(Практическое занятие)

Цель работы: получить представление о технологии уравновешивания звеньев машин.

2

2,3

  Всего 8 часов практических занятий и 4 часа лабораторных работ

5.2 Выполнение курсовой работы

Курсовая работа (6 семестр)

Тема курсовой работы: «Анализ и синтез  механизмов»

Курсовая работа охватывает структурный, динамический и  кинематический и силовой анализ механизмов металлообрабатывающих станков, прессового оборудования, насосов, компрессоров, двигателей внутреннего сгорания и т. п. техники.

В Курсовой работе требуется по заданным структурным схемам геометрии и нагрузкам выполнить структурный кинематический динамический и силовой анализ механизма

Состав КР: 1. Пояснительная записка. 2. Графическая часть.

Пояснительная записка должна состоять из следующих разделов: Введение. Расчеты и иллюстрации, подтверждающие работоспособность механизма с параметрами, определенными в техническом задании на работу. Объем пояснительной записки не должен превышать 25 листов формата А4.

Графическая часть работы должна содержать структурную, кинематическую схемы, планы положений, скоростей, ускорений и план сил, выполненные для рычажного механизма (формат А1), а так же кинематическую схему, план скоростей и план угловых скоростей планетарного зубчатого механизма (формат А3).

График выполнения Курсовой работы


Содержание этапов проектирования.

срок выполн.

Ссылки на цели

1

2

Выдача задания на КР

1 ,2 нед.

Раздел 1. Структурный и кинематический анализ  рычажного механизма

1.1.Структурный анализ механизма.

1.2.Определение крайних положений механизма.

1.3.Получение у преподавателя расчетного угла

3,4 нед

15,10

1.4.Кинематический анализ механизма в расчетном положении.

1.4.1.Определение положений звеньев и точек механизма (аналитическим и графическим методами).

1.4.2.Определение аналогов скоростей (аналитическим и графическим методами).

5,6 нед.

16,11

Раздел 2 Силовой анализ рычажного механизма.

2.1.Определение сил инерции звеньев.

7,8 нед.

17,12

2.3.Силовой расчет первой присоединенной группы Ассура.

2.4.Силовой расчет начального звена.

9,10 нед.

17,12

Раздел 3 Кинематический анализ планетарного механизма

3.1.Структурный анализ механизма

11,12 нед.

16,14

3.2.Подбор числа зубьев планетарного механизма по условиям: соосности.  соседства, симметричного расположения и заданного передаточного отношения.

13,14 нед,

16,14

3.3.Определение фактического передаточного отношения графическим методом.

15 нед.

16

Оформление курсовой работы.

Защита курсовой работы по расписанию кафедры.

16,17 нед.

13,14


Образец задания на работу

Даны структурные схемы механизмов, геометрические и массовые характеристики механизмов, нагрузки.

Выполнить структурный, кинематический и силовой анализ механизмов

6. Правила аттестации студентов по учебной дисциплине

Проводится в соответствии с планом ООП. Экзамен (6семестр) К экзамену допускаются студенты, выполнившие лабораторные и курсовую работы. При аттестации используются контролирующие материалы,  образцы которых приведены в п. 8.

7. Список литературы

Основной список (6 семестр)

Артоболевский механизмов и машин. - М.: Наука, 1975, -638 с. Левитский механизмов и машин. - М.: Наука, 1972, -576 с. Левитская теории механизмов и машин. - М.: ВШ,1985, -259 с. 5. Теория механизмов и машин. Под ред. - М.: ВШ, 1998, -496 с. Смелягин механизмов и машин. Новосибирск: НГТУ, 2005, -287с. Смелягин , структурный анализ и синтез механизмов. Новосибирск: НГТУ, 1997, -108с. Смелягин машин и механизмов. Курсовое проектирование. Новосибирск: НГТУ, 1998, -83с. и др. Теория механизмов и машин. Методическое руководство к выполнению лабораторных работ. Новосибирск: НГТУ, 1999, -91с. и др. Теория механизмов и машин. Методические указания к выполнению лабораторных раб от. Новосибирск: НГТУ, 2000, -23с. Красковский и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем. - М.: Наука, 1991

Методические указания (6 семестр)

Смелягин машин и механизмов. Курсовое проектирование. Новосибирск: НГТУ, 2003, -83с. и др. Теория механизмов и машин. Методическое руководство к выполнению лабораторных работ. Новосибирск: НГТУ, 1999, -91с Плакаты

Статическая балансировка роторов; динамическая балансировка роторов; классификация кинематических пар; нарезание зубчатых колес методом копирования; методы нарезания зубьев; внешнее эвольвентное зацепление; внутреннее эвольвентное зацепление; реечное эвольвентное зацепление; основные параметры зубчатых колес с эвольвентным профилем зуба; основные типы передач зацеплением; нарезание зубьев червячной фрезой; нарезание зубчатых колес методом огибания; нарезание зубьев методом огибания  инструментальной; заклепочные соединения; зацепление Новикова; зацепление эвольвентных колес.

Наглядные пособия

Вал с конической шестерней; волновой редуктор; зацепление Новикова; зубчатый редуктор; зубчатая муфта; износ шестерни; коническое зацепление; однозаходное резьбовое соединение; планетарные передачи; разрушение зубчатых колес; резьбовое соединение; ременные передачи; трехзаходное резьбовое соединение; фрикционная передача; червячный вал; червячный редуктор; планетарный редуктор.

Стенды

Механизм V-образного DBC; механизм двигателя дизеля; механизм шестизвенный кулисный; механизм дробилки; механизм ножа; муфты; передачи зубчатые; передачи клиноременные и цепные.

Установки

Вариатор; подшипники качения; подшипники скольжения; ременная передача; червячный редуктор.

8. Контролирующие материалы для аттестации студентов по дисциплине



" Теория механизмов и машин "

1. Вопросы для подготовки к экзамену

Экзамен (семестр-6) Оценка по пятибалльной системе.


Основные определения и понятия курса. Основные виды механизмов. Звенья механизмов. Кинематические пары и их классификация. Кинематические цепи и соединения. Структурная и кинематическая схемы механизма. Структурная формула механизмов. Структурный синтез механизмов путем наслоения структурных групп (Метод Ассура). Классификация структурных групп и механизмов. Избыточные" связи и подвижности. Задачи кинематического анализа механизмов и методы их решения. Аналоги скоростей и ускорений. Кинематический анализ механизмов методом замкнутых векторных контуров (метод Зиновьева). Построение планов положений механизма. Построение планов скоростей механизма. Построение планов ускорений механизма. Кинематический анализ фрикционных и зубчатых механизмов. Передаточное отношение элементарного и сложного зубчатых механизмов. Передаточное отношение планетарного механизма. Определение передаточного отношения графическим методом. Определение передаточного отношения аналитическим методом. Особенности конструирования планетарных механизмов. Силовой анализ плоских механизмов методом планов сил. Силовой анализ механизмов аналитическим методом. Стадии движения машины. Коэффициент полезного действия. Холостой ход. Самоторможение. Закон передачи сил при равновесном движении механизма. Передаточное число и передаточное отношение. Закон передачи сил при неравновесном движении механизма. Приведение сил и масс в плоских механизмах. Динамическая модель механизма. Графоаналитический метод решения уравнений движения механизмов (метод Виттенбауэра). Коэффициент неравномерности движения. Маховик и его назначение. Классификация зубчатых передач. Основная теорема зацепления. Эвольвента окружности. Эвольвентное зацепление. Основные параметры зубчатых колес. Элементы эвольвентного зацепления. Методы нарезания зубчатых колес. Качественные показатели зубчатого зацепления. Зацепление Новикова. Трение в кинематических парах. Трение в винтах. Трение в цапфах.

3. Проверка  остаточных знаний производится по тестам

Паспорт теста в приложении п.9.

9. Приложение


Паспорт комплекта итоговых контролирующих материалов,

спецификация

для студентов, обучающихся по специальности  240801 «Машины и аппараты химических производств»

Разработчик кафедра Прикладной механики.

Контролирующие материалы составлены на основании Государственного образовательного стандарта (ГОС) высшего профессионального образования направлению подготовки дипломированных специалистов. Направление подготовки дипломированного специалиста 655400  «Энерго - и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии»

Вид контроля: контроль остаточных знаний. Форма контролирующих материалов: тестовая.

3.1. Части и разделы учебной дисциплины, охватываемые частями теста.

Теория зубчатых зацеплений. Трение в кинематических парах механизмов. Основные виды механизмов. Структурный анализ и синтез механизмов. Кинематический анализ и синтез механизмов. Кинетостатический анализ механизмов. Динамический анализ и синтез механизмов. Теория винтовой пары. Синтез рычажных механизмов. Динамическое гашение колебаний.. Расчет и конструирование червячных передач. Синтез передаточных механизмов.

3.2. Формы вопросов, включенных в тесты и их количество.

Вопросы множественного выбора -16. Вопросы на установление соответствия – 88. Вопросы альтернативного ответа - 16 . Общее количество заданий 24 по пять вопросов в задании. Шкала измерений для оценок за тестовое задание:

80…100%  от максимального количества баллов (25) — отлично

60…80% — хорошо

40…60% — удовлетворительно

меньше 40 — неудовлетворительно

Время выполнения тестового задания 45 минут