Расчёты на прочность в машиностроении

Қазақстан Республикасының         Министерство

Білім және ғылым        образования и науки

министрлігі        Республики Казахстан

       

Д. Серікбаев атындағы        ВКГТУ

ШҚМТУ        им. Д. Серикбаева

УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета

Машиностроения и транспорта

_____________ М. Дудкин

___________________20___ г.

Машина жасауда берiктiкке есептеу.

Силлабус

РАСЧЁТЫ НА ПРОЧНОСТЬ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Силлабус

Специальность  6D071200, «Машиностроение»

Форма обучения:  очная

Курс:  1

Семестр:  2

Кол-во кредитов / зачётных единиц ECTS:  4 / 10

Кол-во часов:

Лекции  30

Практические занятия:  30

Лабораторные работы:  нет  по плану

СРDП:  15

СРD:  105

Курсовой проект (работа):  нет  по плану

Экзамен:  2 семестр        

Өскемен

Усть-Каменогорск

2013

Силлабус разработан на кафедре «Технологические машины и оборудование» на основании Государственного общеобязательного стандарта послевузовского  образования для третьего уровня (докторантура PhD) специальности  6D071200 «Машиностроение»

Обсуждено на заседании кафедры «Технологические машины и оборудование»

Зав. кафедрой  Д. Елемес

Протокол № ___ от ______________________г.

Одобрено учебно-методическим советом факультета (название)

Председатель  А. Вавилов

Протокол №____ от______________________г.

Разработал

Профессор ВКГТУ  Н. Хон

Нормоконтролёр  Т. Тютюнькова

СВЕДЕНИЯ О ПРЕПОДАВАТЕЛЕ И КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Кафедра «Технологические машины и оборудование», факультет Машиностроения и транспорта  (ауд. Г 1-431 )

Преподаватель, ведущий занятия: , к. т.н, профессор ВКГТУ

Телефон рабочий: 540-198

Аудиторные часы и время для консультаций: по расписанию занятий и графику работы преподавателя.

1 ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

Описание изучаемой дисциплины

Дисциплина «Расчёты на прочность в машиностроении» включает:

1 Расчёты на прочность  по критериям  сопротивления разрушению при однократном нагружении

Расчёты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность:

-  при малом цикле нагружений;

- расчёт характеристик сопротивления усталости при многоцикловом  нагружении;

2 Упругие перемещения и напряженное состояние в местах силового контакта:

– Постановка задачи и метод решения - Напряжённое состояние соприкасающихся тел в случае  круговой площадки касания; - Напряжённое состояние соприкасающихся тел в случае эллиптической площадки касания; - Напряжённое состояние в случае  первоначального контакта по  линии; - Применение теории контактных деформаций  к расчёту подшипников качения на статическую прочность. 3 Зубчатые передачи Сведения о геометрии и кинематике. Критерии работоспособности и расчёта. Расчётные нагрузки Особенности расчёта. Методика расчёта передач зубчатых, цилиндрических, эвольвентных, внешнего зацепления.  (ГОСТ 21354-87 Введ 01.01.89): - проектировочный расчёт; - особенности проверочного расчёта. 4 Передачи червячные цилиндрические. Сведения о геометрии и кинематике. Силы в зацеплении. Проверочный расчёт на прочность поверхностей зубьев: - на контактную выносливость - на контактную прочность от действия максимальной нагрузки - из условия сопротивляемости заеданию - проверочный расчёт на прочность зубьев при изгибе: - на выносливость - от действия максимальной нагрузки    Ременные передачи. Основы расчёта. Структура расчётных формул по ГОСТ. Методика расчёта приводных клиновых ремней (ГОСТ 1284.3-96. Введ. 1998.01.01)    Валы и оси. Конструктивные формы и материалы. Технические требования. Нагрузки и расчётные схемы. Структура формул для расчёта на прочность, жесткость и устойчивость. Расчёты и испытания на прочность по Р 50-83-88. Неразъёмные соединения. Основные виды. Расчёт сварных соединений. Влияние основных  конструктивных и технологических факторов на усталостную прочность. Правила конструирования. Повышение прочности сварных соединений.  Расчёт симметрично нагруженных цилиндрических  деталей. Напряжения и деформации в толстостенном цилиндре  при действии внутреннего и наружного давления. Расчёт посадок с гарантированным натягом. Составные цилиндры. Температурные напряжения. Разъёмные соединения Крепёжные соединения. Виды соединений. Конструктивные соотношения. Расчёт болтовых соединений. Правила конструирования. Упрочнение болтовых соединений. Шлицевые соединения. Конструкции. Долговечность соединений. Расчёт нагрузочной способности. Обработка и контроль геометрически параметров. Металлоконструкции подъёмно-транспортных и строительных машин. Нагрузки. Систематизация режимов работы и нагрузок. Расчётные нагрузки. Прочность несущих конструкций. Общие положения. Напряжения для расчёта на прочность. Расчёты. Сопротивление конструкции образованию трещин.  Расчёты расчёт на осевую силу.        Стойки. Расчёт центрально сжатых стоек постоянного  и переменного сечений Расчёты на поперечную силу. Конструкции балок. Изгиб, устойчивость и  кручение балок. Повышение усталостной прочности сварных узлов машин. Повышение устойчивости сварных решетчатых конструкций.

1.2 Цели и задачи изучения дисциплины

Код	Формулировка
Ц 1	Демонстрировать  системное понимание области расчётов на прочность в машиностроении,  исследовательские методы, используемые в изучаемой области
Ц 2	Демонстрировать способность определять актуальную проблему исследования в области расчётов на прочность в машиностроении, оставлять план, обеспечивать его выполнение и проводить процесс научного исследования с академической требовательностью
Ц 3	Вносить вклад в расширение границ через оригинальное исследование области расчётов на прочность, которое способствовало дальнейшему  развитию предмета исследования;  некоторые исследования должны заслуживать публикации на национальном или международном уровнях
Ц 4	Развитие способности к критическому анализу, оценке и синтезу  новых и сложных идей в области расчётов на прочность.
Ц 5	Возможность обсуждать вопросы в области расчётов на прочность в машиностроении с экспертами, с широким кругом академического сообщества и общественностью
Ц 6	Способность содействовать технологическому, социальному прогрессу общества, продвижению в профессиональных контекстах.

1.3 Результаты изучения дисциплины

2.3.1 В результате освоения  учебной дисциплины докторант должен:

иметь представление:

- о современных тенденциях расчётов на прочность и долговечность;

  - о современных тенденциях в технологии получения материалов с повышенными прочностными характеристиками, новых материалов.

знать:

принципы и структуру организации научно - исследовательских работ в области  расчёта и проектирования;

  -  методы и средства повышения эффективности и качества научно - исследовательских работ;

уметь:

использовать полученные знания для оригинального развития и применения идей в контексте научных исследований по расчёту и проектированию в области машиностроения; критически анализировать существующие концепции, теории и подходы к анализу процессов и явлений при проведении проектных и исследовательских задач; интегрировать знания, полученные в рамках изучения современных теорий прочности и долговечности для решения исследовательских задач в новых незнакомых условиях; путем интеграции знаний выносить суждения и принимать решения на основе неполной или ограниченной информации по вопросам проектирования и использования современных подъёмно-транспортных, строительных и дорожных машин; проводить информационно-аналитическую и информационно-библиографическую работу с привлечением современных информационных технологий в области машиностроения; креативно мыслить и творчески подходить к решению новых проблем и ситуаций в области разработки новых конструкций подъёмно-транспортных, строительных и дорожных машин; свободно владеть иностранным языком на профессиональном уровне для расширения и углубления знаний для проведения  научных исследований.;

  -  обобщать результаты научно-исследовательской и аналитической работы в виде научной статьи, отчета, аналитической записки, оформление диссертации на соискание ученой степени: магистра технических наук по специальности 6М071300 - Транспорт, транспортная техника и технологии;

иметь навыки:

научно-исследовательской деятельности, решения стандартных научных задач, связанных с расчётом и проектированием подъёмно-транспортных, строительных и дорожных машин; правильного и логичного оформления своих мыслей  при написании научных статей и выступлений на научных конференциях; расширения и углубления знаний, необходимых для повседневной профессиональной деятельности и продолжения образования в докторантуре.

быть компетентным:

в области методологии научных исследований; в выполнении научных проектов и исследований в области расчёта и проектирования разработки новых конструкций транспортной техники и технологий;

  - в способах обеспечения постоянного обновления знаний, расширения профессиональных навыков и умений.

2.3.2 Механизм определения результатов обучения

Определение результатов обучения осуществляется с помощью аттестации выпускников путем экспертного оценивания, опроса выпускников и работодателей.

3.3.3Механизм корректировки результатов обучения

Регулярно проводятся мероприятия со стратегическими партнерами, потенциальными работодателями и другими заинтересованными сторонами с целью выявления достоинств и недостатков образовательной программы. Результат этой работы находит отражение в корректировке результатов обучения. Результаты обучения корректируются через изменение содержания образования, образовательных технологий.

2.4 Пререквизиты

Математика. Физика. Теория механизмов и машин. Теоретическая механика. Сопротивление материалов. Основы конструирования и детали машин. Иностранный язык (профессиональный)

2.5 Постреквизитыы

Достижение высокого качества  научно-исследовательских разработок,  выпускных работ, удовлетворяющих  потребностям рынка труда, задач индустриально-инновационного развития страны

2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1 Тематический план

Наименование темы, ее содержание	Трудоемкость, ч.	Рекомендуемая литература
1	2	3
Лекционные занятия
Тема 1.
Расчёты на прочность  по критериям  сопротивления разрушению	2	[3], [9]. [10], [11]
Тема 2
Упругие перемещения и напряженное состояние в местах силового контакта	2	[3], [11]
Тема  3
Зубчатые передачи	2	[3], [5]
Тема  4
Передачи червячные цилиндрические.	2	[3], [5]
Тема  5
Ременные передачи.	2	[3], [12], [4],
Тема  6
Валы и оси.	2	[3], [10], [6]
Тема  7
Неразъёмные соединения.	3	[3], [7], [8]
Тема 8
Расчёт симметрично нагруженных цилиндрических  деталей	3	[3], [1], [7]
Тема 9
Разъёмные соединения	6	[3], [8], [2]
Тема 10
Металлоконструкции подъёмно-транспортных и строительных машин.	6	[3], [9], [4]
Семинарские (практические) занятия
Тема 1
Применение расчётных зависимостей для определения контактных напряжений в технических задачах.	4	[1], [3], [6]
Тема 2
Расчёт клиноременной передачи	4	[3], [12], [4]
Тема 3
Расчёт сварных соединений	6	[3], [15], [16]
Тема 4
Расчёт болтовых соединений	6	[3], [8], [7]
Тема 5
Расчёт центрально сжатых стоек постоянного  и переменного сечений.	10	[3], [8], [14]

1	3
Лабораторные занятия
Тема 1
Нет по плану
Тема N
Самостоятельная работа студента под руководством преподавателя
Тема 1
Определение несущей способности прессовых соединений.	7	[3]
Тема 2
Проектировочный расчёт прямозубой, эвольвентной  зубчатой передачи внешнего зацепления	8	[3], [13], [5]

2.2 Содержание и требования по выполнению курсового проекта (работы)

Нет по плану

2.3 Задания для самостоятельной работы (СРD)

Тема	Цель и содержание задания	Рекомендуемая литература	Продолжительность выполнения	Форма контроля	Срок сдачи
1	2	3	4	5	6
Системы управления базами данных и базами знаний.	Расчёт стрелы крана	[12],  [8] [11], [12]	105	отчёт	14 неделя

График выполнения и сдачи заданий по дисциплине*

Вид контроля

Академический период обучения, неделя

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Посещаемость

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

Конспекты лекций

*

*

Устный опрос

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

Коллоквиум

*

Тестовый опрос

*

*

*

Реферат

*

*

Эссе

*

Рубежное тестирование

*

*

Всего

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

3.1  Основная литература

  1 и др. Расчет на прочность деталей машин / , , – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение – 1993 – 640 с.: ил.

  2 и др. Расчёты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность. Справочник./, , – М.: Машиностроение – 1985  - 224 с.: ил. – (Основы конструирования машин)

  3 Детали машин: учебник для машиностроительных специальностей вузов / , – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк. – 2002 – 408 - с.: ил.

  4 Конструирование узлов и деталей машин /  , – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк. – 1998 – 447 - с.: ил.

       5 , . Технологические методы повышения прочности и долговечности.: учебник для вузов – М.: Машиностроение – 2005  - 128 с.: ил.

       6 Конструкционные материалы: Справочник/ , , и др.; Под общ. ред. – М.: Машиностроение – 1990  - 688 с.: ил. – (Основы конструирования машин)

       7 Основы конструирования и детали машин / , – Караганда.: Идз-во  КарГТУ, - 2008 - 53с.

8 Расчёт металлоконструкций на прочность  / , – Караганда.: Идз-во  КарГТУ, 2011.- 70 с.

- 70 с.

Дополнительная литература

9 ГОСТ 28841-90 Машины для испытания материалов на усталость. Общие технические требования. Введ. 01.01.93 –М.: Изд-во стандартов. 1993 - 27 с.:

       10 ГОСТ 27609-88 Расчёты и испытания на прочность в машиностроении. Основные положения и требования к проведению и нормативно-техническому обеспечению. Введ. 01.01.89 –М.: Изд-во стандартов. 1989.  - 11 с.:

       11 ГОСТ 25502-78 Расчёты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость. с Изм. №1 от 01.01.2001. Взамен ГОСТ 23026-78 и ГОСТ 2860-65. Введ. 01.01.81 –М.: Изд-во стандартов. 1986.  - 25 с.:

       12 ГОСТ 1284.3-96 Ремни приводные клиновые нормальных сечений. Введ. 01.01.98 –М.: Изд-во стандартов. 1998.  - 60 с.:

       13 ГОСТ Передачи зубчатые, цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчёт на прочность. Введ. 01.01.89 – М.: Изд-во стандартов. 1988. - 187 с.:

       14 ГОСТ 12.2.070-81 Краны грузоподъёмные. Сварка стальных конструкций.  Введ. 01.07.82 –М.: Изд-во стандартов. 1982. - 5 с.:

       15 ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы. Конструктивные размеры. С Изм.2009. Введ. 01.07.81 –М.: Изд-во стандартов. 1980, Стандартинформ, 2005 - 33 с.:ил.

16 ГОСТ 11533-75 Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы. Введ. 01.0177 –М.: Изд-во стандартов. 1975, Изд-во стандартов. 1993  - 37 с.:

3.1  Основная литература

Дополнительная литература

4 ОЦЕНКА ЗНАНИЙ

4.1 Требования преподавателя

Требования преподавателя:

посещение лекционных и практических занятий по расписанию является обязательным; присутствие студентов на занятиях проверяется в начале занятий. В случае опоздания студент должен бесшумно войти в аудиторию и включиться в работу, а в перерыве объяснить преподавателю причину опоздания; два опоздания на занятия приравниваются к одному пропуску занятия; оцениваемые в баллах работы следует сдавать в установленные сроки. За несвоевременную сдачу работ количество баллов снижается. Студенты, не сдавшие все задания, к экзамену не допускаются; повторное прохождение студентом рубежного контроля, в случае получения неудовлетворительной оценки, не допускается; студенты, получившие средний рейтинг Рср = (Р1 + Р2)/2 менее 50%, к экзамену не допускаются; в течение  занятий мобильные телефоны должны быть отключены; студент обязан приходить на занятия в деловой одежде.

4.2 Критерии оценки

Оценка всех видов заданий осуществляется по 100-балльной системе.

Текущий контроль проводится на каждой неделе и включает контроль посещения лекций, практических занятий и выполнение самостоятельной работы.

Рубежный контроль знаний проводится на 7 и 15 неделях семестра в форме тестирования. Рейтинг складывается, исходя из следующих видов контроля*:

Аттестационный период	Вид контроля, удельный вес, %
Посещаемость	Конспекты лекций	Устный опрос	Коллоквиум	Тестовый опрос	Реферат	Эссе	Рубежное тестирование	Всего
Рейтинг 1	5	5	10	10	15	5	-	50	100
Рейтинг 2	5	5	10	-	15	5	10	50	100

Экзамен по дисциплине проходит во время экзаменационной сессии в форме тестирования.

Итоговая оценка знаний студента по дисциплине включает:

- 40% результата, полученного на экзамене;

- 60% результатов текущей успеваемости.

Формула подсчета итоговой оценки:

,                                        (1)

где Р1, Р2 – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно;

Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.

Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:

Оценка по буквенной системе	Цифровой эквивалент баллов	Процентное содержание, %	Оценка по традиционной системе
А	4,0	95–100	отлично
А–	3,67	90–94
В+	3,33	85–89	хорошо
В	3,0	80–84
В–	2,67	75–79
С+	2,33	70–74	удовлетворительно
С	2,0	65–69
С–	1,67	60–64
D+	1,33	55–59
D	1,0	50–54
F	0	0–49	неудовлетворительно

4.3  Материалы для итогового контроля

1  Критерии работоспособности деталей машин.

2  Критерии работоспособности деталей машин.

3  Виды разрушения при однократном нагружении.

4  Факторы, влияющие на сопротивление усталости деталей машин.

5  Факторы, влияющие на сопротивление усталости деталей машин.

6  Факторы, влияющие на сопротивление усталости деталей машин.

7  Условная граница  многоцикловой усталости

8 Критерии работоспособности деталей машин; 

9 Факторы, влияющие на сопротивление усталости деталей машин.

10 Условная граница малоцикловой усталости

Условие прочности стержня в нормальном сечении площадью F и нагруженном силой Р, при одноосном напряженном состоянии

формула 1  у =[у]

формула 2  ф =[ф]

формула 3….уэкв =

формула 4…. уэкв =

формула 5…. у =[у] и ф =[ф]

Определить a, b, p0 , д, если заготовка для круглой плиты прижата усилием Q кН к трём установочным элементам со сферическими поверхностям радиуса R мм.  Все опоры расположены на окружности некоторого радиуса под углом 1200 друг к другу. Усилие зажима распределяется равномерно между опорами

Определить передаточное число конической передачи,, если  угол делительного конуса д2 межосевой угол  У=900

д2	u

  Определить осевую силу Fa в зацеплении цилиндрической зубчатой передачи, если мощность N кВт, частота вращения n мин -1, модуль mn, число зубьев Z, угол наклона в град

N, кВт	в	n, мин-1	mn, мм	Z	Fа, H

Основные критерии работоспособности ременных передач.

        Факторы, определяющие тяговую способность ременной передачи. 

       Факторы, определяющие долговечность ремня.

       Чем вызвана более высокая тяговая способность клиноременной передачи по сравнению с плоскоремённой при одинаковых условиях работы?

       У какого ремня напряжения изгиба будут больше при равных диаметрах шкивов и нагрузке?

       Какой  тип  ремней  применяется при линейных скоростях  25… 60 м/с, малых диаметрах шкивов и мощностях до 15 кВт?

       Какой тип ремней устраняет скольжение, не требует большего предварительного натяжения, снижает габариты и увеличивает передаточное отношение?

       Чем вызвано применение поликлиновых ремней?

       Чем отличаются ремни приводные клиновые нормальных сечений от ремней вентиляторных для двигателей автомобилей, тракторов и комбайнов?

       Чем вызвана необходимость контроля величины предварительного натяжения ремня?