microbik.ru
1
Энгельсский Технологический институт (филиал) ФГБОУ ВПО СГТУ

кафедра «Материаловедение»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


по дисциплине ОПД.Ф.02.03
Теория механизмов и машин

для направления 151000 “Конструкторско-технологическое обеспечение

машиностроительных производств”,

специальности 151001 “Технология машиностроения”

Курс 3 (3) Лекции 34 (10) часа

Семестр 5 (5) Лаб. занятия 17 (4) часов

Часов в неделю 4 Практ. занятия 17 (4) часов

Курсовая работа не предусмотрена СРС 34 часа (80)

Курсовой проект 5 (5) семестр Всего аудиторных 68 (18) час

Расчетно-графическая работа не предусмотрена Всего 102 (98) часов

Контрольная работа (5 семестр)

Экзамен 5 семестр (5 семестр)

Зачет не предусмотрен

(сведения по учебному плану

заочной формы обучения указываются в скобках)


Рабочая программа обсуждена на заседании

кафедры «__»______20__ г., протокол №__
Зав. кафедрой ____________А.А.Артеменко

Рабочая программа обсуждена на заседании

УМКС ТМС «___»______20__ г., протокол №__
Председатель УМКС ТМС_______ Т.Г. Насад


Энгельс 2011 г.

1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе.
1.1. Цель преподавания дисциплины
Цель преподавания дисциплины "Теория механизмов и машин" состоит в обучении студентов основам знаний о структуре, кинематике и динамике механизмов и машин, а также методам их проектирования и расчета.
1.2. Задачи изучения дисциплины
1. Приобретение знаний о назначении различных групп механизмов, о принципах работы машин в целом и их отдельных составляющих;

2. Приобретение знаний о структуре механизмов при их анализе и синтезе;

3. Умение проводить кинематический анализ механизмов различными способами;

4. Умение проводить силовой анализ механизмов и исследовать движения под действием внешних сил.

Практические навыки и умения приобретаются в процессе изучения современных методов анализа и синтеза, при выполнении лабораторных работ, а также курсовой работы.
1.3. Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для изучения дисциплины ТММ
1. Теоретическая механика – в полном объеме.

2. Высшая математика – в полном объеме.

3. Физика – разделы механики.

4. Инженерная графика – в объеме машиностроительного черчения.

5. Вычислительная техника (информатика) – в полном объеме.
2.Требования к знаниям и умениям студентов по дисциплине.

Студент должен знать основные виды механизмов, методы их анализа и синтеза, кинематические и динамические свойства, функциональные особенности использования в различных модификациях машин.

Студент должен уметь решать практические задачи по расчёту и конструированию различных механизмов и кинематических цепей машин на основе создания их математических моделей.

3.Распределение трудоемкости (час.) дисциплины по темам и видам занятий.





№ модуля

№ недели

№ темы



Наименование темы

Часы


всего

лекции

лаб. зан.

пр. зан.

СРС

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

1

1

Современные машины и производство: тенденции развития, прогнозирование качества и надёжности технологических систем, технико-экономические показатели.

4

(2)

2

(2)

-

-

-

1

2-3

2

Моделирование структуры и свойств механизмов и механических систем. Синтез рычажных механизмов по заданным критериям.

13

(4)

4

(2)

3

(1)

4

(1)

1

1

4-5

3

Кинематическое исследование механизмов и машинных агрегатов

24

(4)

4

(2)

10

(1)

4

(1)

1

1

6

4

Трение в механизмах и кинематических парах

8

(2)

4

(1)

-

-

2

2

7-12

5

Механизмы с высшими кинематическими парами

33

(4)

12

(2)

2

(1)

5

(1)

2

3

13-17

6

Динамическое исследование механизмов и машинных агрегатов

20

(4)

8

(1)

2

(1)

4

(1)

2

Курсовой проект













26

Итого





102

(98)

34

(10)

17

(4)

17

(4)

34

(80)



4. Содержание лекционного курса.







темы

Всего

часов



лекции

Тема лекции.

Вопросы, отрабатываемые на лекции

1

2

3

4

1

2 (2)

1

Введение. Структура механизмов.

ТММ - научная основа новых машин и механизмов. Исторический очерк развития ТММ. Цели и задачи курса, Разделы ТММ. Основные виды звеньев. Кинематические пары. Степень подвижности механизмов. Структурная классификация механизмов. Условия существования кривошипа. Модификация механизмов при замене пар.

2

2 (1)

2

Кинематический анализ механизмов.

План положения механизма. Масштабные коэффициенты. Определение скорости и ускорения методом планов.

2 (1)

3

Построение кинематических диаграмм.

Кинематическое исследование механизмов аналитическими методами. Кинематика шарнирного четырехзвенника. Кинематика кривошипно-ползунного механизма. Кинематика кривошипно-кулисного механизма.

3

2 (1)

4

Кинематический анализ и синтез кулачковых механизмов.

Основные типы кулачковых механизмов. Определение минимального радиуса кулачка. Углы давления. Проектирование кулачкового механизма из условий ограничения угла давления.

2 (1)

5

Кинематический анализ зубчатых передач.

Классификация зубчатых передач. Геометрические элементы зубчатого колеса. Зубчатые механизмы с неподвижными осями. Планетарные механизмы. Дифференциальные механизмы.

4

2(1)

6

Трение в кинематических парах.

Трение в поступательных парах. Трение во вращательных кинематических парах. Трение в высших кинематических парах. Трение гибких тел. Жидкостное трение.

5


2 (0,25)

7

Синтез эвольвентного зубчатого зацепления.

Образование и свойства эвольвенты. Основная теорема зацепления. Элементы зацепления. Рабочий участок профиля зуба. Коэффициент зацепления. Интерференция профиля зубьев.

2 (0,25)

7

Синтез многозвенных зубчатых механизмов.

Синтез многозвенных зубчатых передач с подвижными осями. Синтез многозвенных зубчатых передач неподвижными осями. Планетарные коробки скоростей.

1 (0,15)

8

Механизмы передач с гибкими звеньями.

Ременные механизмы. Цепные механизмы. Канатные механизмы. Волновая передача.

1

(0,15)

8

Винтовые механизмы.

Резьба, относительное движение.

2 (0,15)

9

Механизм универсального шарнира. Механизм двойного универсального шарнира.

Кинематические схемы механизмов. Передаточное отношение. Неравномерность хода.

1 (0,15)

10

Механизмы фрикционных передач. Мальтийский механизм.

Механизмы бесступенчатых передач. Коническая и цилиндрическая фрикционная передачи. Коэффициент относительного скольжения.

1 (0,25)

10

Гидравлические и пневматические механизмы.

Гидро- и пневмопривод

1(0,25)

11

Динамический анализ механизмов.

Силы, действующие на звенья механизмов. Определение сил инерции звена.

1(0,4)

12

Механическая характеристика машины. Условия статической определимости кинематических цепей.

6

2(0,25)

13

Движение механизмов машины под действием приложенных сил.

План силы. Приведенная масса и приведенный момент механизма. Приведение сил в механизмах. Уравнение кинетической энергии механизма. Режим движения машины. Механический КПД. КПД типовых механизмов. Дифференциальное уравнение движения механизма.

2(0,25)

14

Неравномерность хода машины при установившемся движении.

Балансировка роторов. Уравновешивание сил с помощью противовесов и разгружающих устройств. Исследование установившегося движения по диаграмме энергомасс.

2(0,25)

16

Виброзащита механизмов и машин. Уравновешивание вращающихся звеньев. Ударная и вибрационная зашита машин. Снижение виброактивности источников колебаний. Виброгашение (активная виброизоляция). Виброизоляция (пассивная виброизоляция).

2(0,25)

17

Основные понятия теории машин-автоматов.

Основы теории роботов-манипуляторов. Структура кинематических цепей роботов-манипуляторов.






  1. Перечень практических занятий.





№ темы

Всего часов

№ занятия

Тема практического занятия.

Вопросы, отрабатываемые на практическом занятии.

1

2

3

4

1-3

4 (1)

1-2

Определение геометрических параметров и кинематических характеристик плоских рычажных механизмов. Построение планов положений механизма. Подготовка данных для расчета на ЭВМ с ориентацией на использованием программных средств MATHCAD.

1-3

4 (1)

3

Методика определения аналогов скоростей и ускорений механизмов аналитическими и графическими методами. Практический расчет скоростей и ускорений для одного - двух положений КПМ или ККМ.

1-3

2 (1)

4

Аналитические методы проектирование кулачковых механизмов цепи управления металлорежущих станков по заданным законам изменения кинематических характеристик.

1-3

2

5

Методы компьютерного моделирования кинематики движения и конструктивных форм простейших рычажных и кулачковых механизмов.

5

3 (1)

6-7

Проектирование эвольвентного зубчатого зацепления (со смещением исходного контура), планетарных и дифференциальных механизмов на основе цилиндрических и конических передач.

5-6

2

8

Расчет кинематических цепей приводов и проектирование кинематической схемы машины с учетом динамических характеристик.

6

17 (4)

9

Контроль знаний


  1. Перечень лабораторных работ.



Цель лабораторных работ – ознакомление студентов с экспериментальными методами анализа измерений параметров механизмов, выработка навыка проведения современных методов измерений параметров механизмов и обработки экспериментальных данных.




темы

Всего часов

№ раб.

Наименование лабораторной работы.

Вопросы, отрабатываемые на лабораторном занятии

1

3 (1)

1


Составление кинематических схем и структурный анализ механизмов. Кинематическая схема механизма. Звено. Кинематическая пара. Степень подвижности механизма.

2,3

2 (1)

2

Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма.

План положений, скоростей и ускорений. Кинематические диаграммы. Масштабные коэффициенты.

3

2

3

Кинематический анализ кулачковых механизмов. Виды кулачковых механизмов. Радиус минимальной окружности. Фазовые углы. Кинематические диаграммы.

3

2 (0,5)

4

Кинематический анализ зубчатых механизмов с подвижными осями (эпициклических). Планетарные и дифференциальные механизмы. Передаточное отношение.

5

2 (1)

5

Вычерчивание зубьев эвольвентного профиля методом обкатки. Модуль. Коэффициент смещения. Нулевая передача. Корригированные колеса.

5

2

6

Кинематический анализ зубчатых механизмов с неподвижными осями. Цилиндрическая передача. Червячная передача. Рядовое последовательное соединение зубчатых колес. Коробка передач.

5

2

7

Кинематический анализ универсального шарнира Гука. Коэффициент неравномерности. Передаточное отношение. Двойной универсальный шарнир.

6

2 (0,5)

8

Динамическая балансировка роторов. Статическая балансировка роторов. Дисбаланс массы.


Лабораторные работы выполняются бригадой в составе 2-3 человек, но знания индивидуальные. Каждый студент выполняет 8 лабораторных работ.





  1. Задания для самостоятельной работы студентов.


Самостоятельная внеаудиторная работа студентов складывается из подготовки к отчетам по лабораторным и практическим работам, проработки лекционного материала и отдельных вопросов, переданных на самостоятельное изучение по литературе, а также выполнения курсового проекта.




темы

Всего час.

Вопросы для самостоятельного изучения (задания).

Литература.

2-4

2

1. Расчет сил для перемещения клинчатого ползуна винтовой парой.


[1],[2],[4],[5]

5

2

2. Расчет передаточных отношений и КПД планетарных передач.


[1],[2],[4],[5]

13-14

2

3. Приведение масс, сил и моментов сил для построения динамической модели машины.


[1],[2],[3],[5]

16

2

4.Балансировка роторов. Расчет сил от неуравновешенности ротора.

[1],[2],[4],[5]
  1. Курсовой проект.


Целью курсового проектирования является выработка у студентов навыка создания методики проектирования машин, с обоснованием принципиальной схемы и параметров проектируемой машины на основе существующих конструкций, патентных материалов и различных возможных решений.

Курсовой проект состоит из 3 листов чертежей формата А1 и расчетно-пояснительной записки. Часть проекта выполняется под руководством преподавателя, а часть - самостоятельно. Трудоемкость выполнения курсового проекта составляет 26 часов (СРС).

Под руководством преподавателя студенты участвуют в разработке методики проектирования и в составлении исходных данных. Отдельным студентам дается задание на углубленное рассмотрение некоторых теоретических вопросов или проведения экспериментов на действующих машинах.

При подготовке к защите курсового проекта уделяется внимание пониманию физической сущности результатов, полученных в работе. Отдельные элементы курсового проектирования выполняется с использованием ЭВМ.

Темы курсового проекта: «Проектирование механизмов зубодолбежного станка» и “Проектирование механизмов поперечно-строгального станка с качающейся кулисой”.

Основные разделы курсового проекта:

  1. Синтез рычажного механизма.

    1. Расчет геометрических параметров многозвенного механизма.

    2. Кинематический анализ рычажного механизма графоаналитическими методами

  2. Синтез кулачкового механизма.

    1. Построение графиков скорости, перемещения и ускорения толкателя.

    2. Определение геометрических параметров кулачкового механизма.

    3. Построение графика углов давления.

  3. Синтез эвольвентного зубчатого зацепления.

  4. Расчет маховика.

    1. Построение графиков приведенных моментов, работ и изменения кинетической энергии.

    2. Построение графика приведенного момента инерции.

    3. Определение момента инерции маховика методом Виттенбауэра и геометрических параметров маховика.

Исходные данные к курсовому проекту выбираются студентами по вариантам, соответствующим номеру по списку группы.

9. Курсовая работа.

(Курсовая работа учебным планом не предусмотрена)

10. Расчетно-графическая работа.


(Расчетно-графическая работа учебным планом не предусмотрена)


11.Контрольная работа.

Контрольная работа состоит из трех заданий:

1. Задание 1. Структурный анализ плоских механизмов.

2. Задание 2. Расчет передаточного отношения зубчатых механизмов и геометрических параметров зубчатых колес.

3. Задание 3. Проектирование кулачкового механизма.


Трудоемкость выполнения контрольной работы 24 часа (СРС).

Контрольная работа выполняется по методическому указанию [13].

12. Экзаменационные вопросы.


  1. Основные виды звеньев. Условные обозначения звеньев. Основные виды механизмов (их кинематические схемы).

  2. Классификация кинематических пар.

  3. Степень свободы механизмов. Структурные группы Ассура.

  4. Виды четырехзвенных механизмов. Условие существования кривошипа.

  5. Построение плана скоростей для шарнирного четырехзвенника.

  6. Построение плана ускорений для шарнирного четырехзвенника.

  7. Построение плана скоростей для кривошипно-ползунного механизма.

  8. Построение плана ускорений для кривошипно-ползунного механизма.

  9. Построение плана скоростей для кривошипно-кулисного механизма.

  10. Построение плана ускорений для кривошипно-кулисного механизма.

  11. Мальтийский механизм.

  12. Построение кинематических диаграмм графическим дифференцированием и интегрированием. Масштабные коэффициенты.

  13. Виды кулачковых механизмов. Заменяющие механизмы. Угол давления кулачкового механизма.

  14. Виды трехзвенных зубчатых передач с неподвижными осями.

  15. Механизмы многозвенных зубчатых передач с неподвижными осями.

  16. Механизмы зубчатых передач с подвижными осями.

  17. Синтез эвольвентного зубчатого зацепления. Эвольвента, эволюта. Построение эвольвенты.

  18. Геометрические элементы зубчатых колес. Модуль зацепления. Угол зацепления. Коэффициент перекрытия.

  19. Методы обработки эвольвентных профилей зубьев. Кинематика изготовления зубчатых колес. Подрезание ножки зуба.

  20. Синтез многозвенных зубчатых механизмов.

  21. Гидравлические и пневматические механизмы. Механизмы с гибкими звеньями. Винтовые механизмы.

  22. Механизм универсального шарнира. Механизм двойного универсального шарнира. Фрикционные передачи.

  23. Силы, действующие на звенья механизма. Статические, динамические, кинетостатические расчеты.

  24. Построение диаграмм сил, работ, моментов и мощностей. Механическая характеристика машины.

  25. Силы инерции и моменты инерции звеньев плоских механизмов.

  26. Реакции связей. Уравнения кинетостатики. Условие кинетостатической определимости кинематической цепи.

  27. Тахограмма механизма. Приведение силы и моменты сил. Кинетическая энергия механизма.

  28. Приведение масс и моментов инерции. Коэффициент полезного действия. Коэффициент потерь. Коэффициент неравномерности. Маховик.

  29. Уравновешивание вращающихся звеньев. Дисбаланс массы.

  30. Теорема Жуковского.

  31. Виды трения в кинематических парах. Трение скольжения.

  32. Определение реакций в кинематических парах с учетом сил трения.

  33. Вибрация механизмов и машин. Методы виброзащиты.

  34. Динамическое гашение колебаний.

  35. Виброизоляция механизмов и машин.

  36. Манипулятор. Автооператор. Промышленный робот. Структура манипуляторов. ЧПУ.



13. Список основной и дополнительной литературы по дисциплине.


Основная:

  1. Коловский М.З. и др. Теория механизмов и машин. М.: Академия, 2006.- 324 с.

  2. Махова Н.С. и др. Основы теории механизмов и машин. М.: Владос, 2007.- 154 с.

  3. Коловский М.З. Теория механизмов и машин: Учебное пособие для вузов/ М.З.Коловский, А.Н. Евграфов. М.: Академия, 2006.- 523 с.

  4. Попов С.А., Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин/ С.А. Попов, Г.А. Тимофеев. М.: Высшая школа, 2004.- 354 с.

  5. Смелягин А.И. Теория механизмов и машин. Новосибирск: Инфра-М, 2007.- 256 с.

  6. Фролов К. В. Теория механизмов и механика машин. М.: Высшая школа, 2005.- 254 с.

  7. Тимофеев Г.А. Теория механизмов и машин: курс лекций.- М: Высшее образование, 2009.- 352 с.

  8. Мамаев А.Н. Теория механизмов и машин/ А.Н. Мамаев, Т. А. Балабина.- М: Экзамен, 2008.- 254 с.


Дополнительная:

  1. Белоконев И.М. Теория механизмов и машин/ .М. Белоконев, С.А. Балан , К.И. Белоконев. Изд.2-е, испр. и доп., 2004.-214 с.

  2. Левитский И.И. Теория механизмов и машин: Терминология/ И.И. Левитский, Ю.Я. Гуревич, В.Д. Плахтин.- М.: МГТУ им. Баумана, 2004.- 80с.

  3. Земченков В.С. Структурный и кинематический анализ механизмов со сложным движением звеньев. Часть 1: метод. указ. к лаб.раб./ В.С. Земченков, Л.Р. Милованова. Саратов: СГТУ, 2010. 24 с.

  4. Земченков В.С. Проектирование и исследование зубчатых передач. Часть 2: метод. указ. к лаб.раб./ В.С. Земченков, Л.Р. Милованова. Саратов: СГТУ, 2006. 19 с.

  5. Земченков В.С.: метод. указ. к выполнению контр. раб. студ.-заочниками/ В.С. Земченков, Л.Р. Милованова. Саратов: СГТУ, 2009. 19 с.



14. Использование наглядных пособий, ТСО, вычислительной техники.
В целях наглядности и для интенсификации процесса усвоения изучаемых материалов при чтении лекций, проведении практических и лабораторных занятий используются технические плакаты и макеты различных механизмов и устройств, в том числе:

      1. Этикетировочный автомат.

      2. Бобинажно-перемоточная машина.

      3. Универсальный шарнир Гука.

      4. Установка для балансировки роторов.

      5. Установка для определения КПД редуктора.

      6. Цилиндрические передачи с наклонными зубьями.

      7. Передачи внутреннего зацепления.

8. Червячная передача.

9. Четырехзвенный механизм и его модификации.

10. Мальтийские механизмы.

11.Кривошипно-кулисный механизм.

12. Кривошипно-ползунный механизм.

13. Кулачковый механизм.

  1. Схемы систем управления машин-авоматов.

  2. Классификация роботов-манипуляторов.

  3. Кинематическая схема станка.

  4. Составление кинематических схем станков.

  5. Элементы зубчатых зацеплений.



Рабочая программа составлена:

доцент каф. «Материаловедение» ___________________Милованова Л.Р
15. Дополнения и изменения в рабочей программе.














































Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры

«___»____________20____года, протокол №___

Зав. кафедрой_______________________
Внесенные изменения утверждены на заседании УМКС

«___»____________20___года, протокол №___

Председатель УМКС______________