МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное агентство морского и речного транспорта
Омский институт водного транспорта (филиал) ФБОУ ВПО
«Новосибирская государственная академия водного транспорта»
-
Кафедра
|
Специальных технических дисциплин
|
|
(наименование кафедры полностью)
|
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине
ОПД Ф.2.2 Теория механизмов и машин
|
(шифр и наименование дисциплины)
|
Направление
|
180400 "Эксплуатация водного транспорта и транспортного оборудования"
|
(код ОКСО и наименование направления или специальности)
|
Специальность
|
180404 "Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики"
|
(наименование профиля или специализации)
|
|
Форма обучения
|
|
Очная с сокращенным сроком обучения
|
Курс
|
2
|
Семестр(ы) / курс(ы) для ЗО
|
4
|
ОМСК 2012 г.
Рабочая программа:
Составлена
|
доцентом
|
Кафедры
|
СТД
|
|
(должность)
|
|
(сокращенное наименование кафедры)
|
к.т.н.
|
|
Березиным Игорем Сергеевичем
|
(ученая степень)
|
|
(Ф.И.О. полностью)
|
|
|
И.С. Березин
|
|
«
|
|
»
|
|
20
|
|
г.
|
(подпись)
|
|
(И.О.Ф.)
|
|
|
число
|
|
месяц
|
год
|
|
Рассмотрена и одобрена на заседании кафедры
|
Специальных технических дисциплин
|
(наименование кафедры полностью)
|
от
|
«
|
|
»
|
|
20
|
|
г.,
|
Протокол №
|
|
|
|
число
|
|
месяц
|
|
год
|
|
|
|
Зав. кафедрой
|
СТД
|
|
|
|
И.И. Малахов
|
|
(наименование кафедры сокращенно)
|
|
(подпись)
|
|
(И.О.Ф.)
|
Представители УМС филиала, по анализу рабочей программы:
|
|
|
|
|
|
(должность, кафедра, ученая степень и звание сокращенно)
|
|
(подпись)
|
|
(И.О.Ф)
|
|
|
|
|
|
(должность, кафедра, ученая степень и звание сокращенно)
|
|
(подпись)
|
|
(И.О.Ф)
|
Утверждена решением учебно-методического совета (УМС) филиала от
|
|
«
|
|
»
|
|
20
|
|
г.,
|
протокол №
|
|
|
|
число
|
|
месяц
|
|
год
|
|
|
|
Председатель УМС филиала
|
|
|
|
В.А. Глушец
|
|
|
(подпись)
|
|
(И.О.Ф.)
|
1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина «Теория механизмов и машин» является общепрофессиональной дисциплиной, базируется на курсах теоретическая механика, информатика, математика.
Целью дисциплины является: изложить научные основы создания новых машин и механизмов, методов построения их, а также теоретических исследований.
Являясь основой специальных дисциплин, рассматриваемая дисциплина ставит перед собой задачи:
– научить студентов методам исследования и проектирования механизмов и машин;
– научить студентов понимать общие принципы реализации движения с помощью механизмов, взаимодействие механизмов и машин;
– научить студентов системному подходу к проектированию машин и механизмов, нахождению оптимальных параметров механизмов по заданным условиям работы;
– привить студенту навыки решения задач проектирования механизмов и машин с помощью прикладных программ САПР.
2 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ содержания ДИСЦИПЛИНЫ
После изучения дисциплины студент должен:
иметь представление:
о кинематике и динамике механизмов;
об уравнениях движения механизмов;
о колебаниях в механизмах;
о динамике приводов различных типов;
знать и уметь использовать:
методы построения математических моделей механизмов и решения уравнений движения;
способы снижения вибраций машин;
уметь выбрать оптимальный тип привода;
синтезировать передаточные и направляющие механизмы.
иметь навыки:
решения линейных и нелинейных уравнений движения механизмов;
построения структурных и кинематических схем механизмов;
синтеза передаточных механизмов.
3 ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Таблица 1
Вид учебной работы
|
Трудоемкость, час.
|
Очное с сокращенным сроком обучения (ОУ)
|
Всего
часов
|
Семестр
|
4
|
Общая трудоемкость дисциплины
|
20
|
20
|
Аудиторные занятия
|
10
|
10
|
Лекции
|
10
|
10
|
Практические занятия (ПЗ)
|
–
|
–
|
Семинары (С)
|
–
|
–
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
–
|
–
|
Иные виды аудиторных занятий (указать)
|
–
|
–
|
Самостоятельная работа (СР)
|
10
|
10
|
Изучение литературы теоретического курса
|
10
|
10
|
Курсовой проект (работа)
|
–
|
–
|
Расчетно-графические (контрольные) работы
|
–
|
–
|
Реферат
|
–
|
–
|
Иные виды самостоятельной работы (указать)
|
–
|
–
|
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
|
зачет
|
зачет
|
-
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1 Разделы дисциплины и виды занятий
Таблица 2
Разделы и темы
дисциплины
|
Трудоемкость, час.
|
Лекции
|
ПЗ
|
ЛР
|
СР
|
Раздел 1 Структура механизмов
|
Тема 1.1 Основные понятия теории механизмов и машин
|
0,5
|
–
|
–
|
–
|
Тема 1.2 Основные виды механизмов
|
–
|
–
|
–
|
1
|
Тема 1.3 Структурный анализ и синтез механизмов
|
–
|
–
|
–
|
1
|
Раздел 2 Кинематический анализ механизмов
|
Тема 2.1 Кинематический анализ плоских механизмов с низшими парами
|
1
|
–
|
–
|
–
|
Раздел 3 Динамический анализ
|
Тема 3.1 Силовой анализ механизмов
|
0,5
|
–
|
–
|
0,5
|
Тема 3.2 Кинетостатический анализ механизмов
|
0,5
|
–
|
–
|
–
|
Тема 3.3 Линейные уравнения в механизмах
|
0,5
|
–
|
–
|
0,5
|
Тема 3.4 Нелинейные уравнения движения в механизмах
|
0,5
|
–
|
–
|
0,5
|
Раздел 4 Колебания в механизмах
|
Тема 4.1 Колебания в рычажных и кулачковых механизмах
|
–
|
–
|
–
|
1
|
Раздел 5 Вибрации машин
|
Тема 5.1 Вибрационные транспортёры
|
–
|
–
|
–
|
1
|
Тема 5.2 Вибрация
|
0,5
|
–
|
–
|
0,5
|
Тема 5.3 Динамическое гашение колебаний
|
0,5
|
–
|
–
|
0,5
|
Разделы и темы
дисциплины
|
Трудоемкость, час.
|
Лекции
|
ПЗ
|
ЛР
|
СР
|
Раздел 6 Общие методы синтеза механизмов
|
Тема 6.1 Методы оптимизации и синтеза механизмов с применением ЭВМ
|
1
|
–
|
–
|
–
|
Тема 6.2 Синтез механизмов по методу приближения функций
|
1
|
–
|
–
|
–
|
Раздел 7 Кинематический и динамический синтез механизмов с низшими парами
|
Тема 7.1 Синтез передаточных рычажных механизмов
|
0,5
|
–
|
–
|
0,5
|
Тема 7.2 Синтез по положениям звеньев
|
0,5
|
–
|
–
|
0,5
|
Тема 7.3 Синтез направляющих механизмов
|
–
|
–
|
–
|
1
|
Раздел 8 Динамика приводов
|
Тема 8.1 Электропривод механизмов
|
1
|
–
|
–
|
–
|
Тема 8.2 Гидропривод механизмов
|
0,5
|
–
|
–
|
0,5
|
Тема 8.3 Пневмопривод механизмов
|
0,5
|
–
|
–
|
0,5
|
Тема 8.4 Выбор типа приводов
|
0,5
|
–
|
–
|
0,5
|
Итого:
|
10
|
–
|
–
|
10
|
Содержание разделов и тем дисциплины
Раздел 1 Структура механизмов
Тема 1.1 Основные понятия теории механизмов и машин
Машина. Механизм. Входные и выходные звенья механизма. Ведущие и ведомые звенья. Кинематическая пара. Классификация кинематических пар по числу степеней свободы и числу связей. Низшие и высшие пары. Кинематические цепи. Кинематические соединения.
Тема 1.2 Основные виды механизмов
Плоские механизмы с низшими парами. Пространственные механизмы с низшими парами. Кулачковые механизмы. Зубчатые механизмы. Фрикционные механизмы.
Тема 1.3 Структурный анализ и синтез механизмов
Обобщенные координаты механизма. Начальные звенья. Число степеней свободы механизма. Механизмы с избыточными связями. Структурный синтез механизмов. Образование плоских и пространственных механизмов путем наслоения структурных групп.
Раздел 2 Кинематический анализ и синтез механизмов
Тема 2.1 Кинематический анализ плоских механизмов с низшими парами
Задачи кинематического анализа механизмов. Определение положений звеньев механизмов с низшими парами. Система линейных уравнений для определения скоростей и ускорений Аналоги скоростей и ускорений. План скоростей шарнирного четырехзвенника. План ускорений шарнирного четырехзвенника. План скоростей кулисного механизма. План ускорений кулисного механизма. Последовательность построения планов скоростей и ускорений многозвенных механизмов.
Раздел 3 Динамический анализ механизмов
Тема 3.1 Силовой анализ механизмов
Задачи силового анализа механизмов. Силы инерции звеньев плоских механизмов. Условие статической определимости кинематической цепи. План сил для плоских механизмов. Теорема Жуковского.
Тема 3.2 Кинетостатический анализ механизмов
Характеристики сил, действующих на звенья механизма. Уравнение движения механизма в форме интеграла энергии. Приведение сил и масс в плоских механизмах. Определение приведенных сил и моментов сил по теореме Жуковского. Дифференциальное уравнение движения механизма. Режимы движения механизма. Коэффициент полезного действия механизма.
Тема 3.3 Линейные уравнения в механизмах
Типовые линейные уравнения движения механизмов с постоянными коэффициентами. Решение однородных линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. Пример решения уравнения движения апериодического типа. Операторный метод решения линейных дифференциальных уравнений. Динамическая передаточная функция. Условие устойчивости движения.
Тема 3.4 Нелинейные уравнения движения в механизмах
Численное решение уравнений движения механизма. Дельта-метод решения уравнений движения механизма. Графоаналитический метод Виттенбауэра. Определение момента инерции маховика при силах, зависящих от положений звеньев. Определение момента инерции маховика при силах, зависящих от скорости.
Раздел 4 Колебания в механизмах
Тема 4.1 Колебания в рычажных и кулачковых механизмах
Уравнения движения шарнирного четырехзвенника с упругими звеньями. Динамика кулачкового механизма с упругим толкателем.
Раздел 5 Вибрации машин
Тема 5.1 Вибрационные транспортеры
Движение материальной частицы по вибрирующей поверхности. Выбор схемы и способа возбуждения колебаний. Расчет параметров вибрации.
Тема 5.2 Вибрация
Параметры вибрации. Причины вибрации машин. Нормы вибрации.
Тема 5.3 Динамическое гашение колебаний
Виброзащитные системы. Динамический виброгаситель. Линейный виброизолятор. Нелинейный виброизолятор.
Раздел 6 Общие методы синтеза механизмов
Тема 6.1 Методы оптимизации в синтезе механизмов с применением ЭВМ
Этапы синтеза механизмов. Входные и выходные параметры синтеза механизмов. Основные и дополнительные условия синтеза. Целевые функции. Ограничения. Методы оптимизации в синтезе механизмов с применением ЭВМ. Случайный поиск. Направленный поиск. Штрафные функции. Локальный и глобальный минимумы. Комбинированный поиск.
Тема 6.2 Синтез механизмов по методу приближения функций
Постановка задачи приближенного синтеза механизмов по Чебышеву. Интерполирование. Квадратическое приближение функций. Наилучшее приближение функций.
Раздел 7 Динамический анализ и синтез механизмов.
Тема 7.1 Синтез передаточных рычажных механизмов
Постановка задачи синтеза передаточного шарнирного четырехзвенника. Вычисление трех параметров синтеза. Вычисление четырех параметров синтеза. Вычисление пяти параметров синтеза.
Тема 7.2 Синтез по положениям звеньев
Синтез шарнирного четырехзвенника по положениям шатуна. Синтез шарнирного четырехзвенника по трем положениям вращающихся звеньев. Синтез шарнирного четырехзвенника по коэффициенту изменения средней скорости коромысла. Синтез пространственного четырехзвенника с двумя вращательными и двумя сферическими парами по коэффициенту изменения средней скорости коромысла.
Тема 7.3 Синтез направляющих механизмов
Точные направляющие механизмы. Методы синтеза приближенных направляющих механизмов. Механизмы Чебышева. Теорема Робертса. Шарнирные механизмы с выстоем. Мальтийские механизмы. Зубчато-рычажные механизмы.
Раздел 8 Динамика приводов
Тема 8.1 Электропривод механизмов
Уравнения Лагранжа-Максвелла. Характеристики электродвигателей.
Тема 8.2 Гидропривод механизмов
Типовая схема объемного гидропривода. Уравнение движения объемного гидропривода. Безразмерное уравнение движения объемного гидропривода.
Тема 8.3 Пневмопривод механизмов
Уравнение расхода газа. Динамика односторонних пневматических приводов. Динамика двусторонних пневматических приводов. Безразмерные уравнения динамики механизмов с пневмоприводом.
Тема 8.4 Выбор типа приводов
Общая характеристика приводов. Двигатель и трансмиссия. Кинематика приводов. Расчет основных параметров приводов.
-
4.3.1 Практические занятия (семинары)
Не предусмотрены рабочим учебным планом.
4.3.2 Лабораторный практикум
Не предусмотрены рабочим учебным планом.
-
4.3.3 Иные виды аудиторных занятий
Не предусмотрены рабочим учебным планом.
-
4.4 Самостоятельная работа
-
4.4.1 Курсовой проект (работа)
Не предусмотрены рабочим учебным планом
-
4.4.2 Расчетно-графические, контрольные работы и рефераты
Не предусмотрены рабочим учебным планом.
-
4.4.3 Иные виды самостоятельной работы
Не предусмотрены рабочим учебным планом.
-
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Рекомендуемая литература
5.1.1 Основная литература
1 Смелягин А.И. Теория механизмов и машин. Курсовое проектирование: уч. пособие. – М. : ИНФРА – М : Новосибирск : изд-во НГТУ, 2006. – 263 с.
2 Попов, С.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин [Текст] : учеб. пособие для втузов / С.А. Попов, Г.А. Тимофеев; под ред. К.В. Фролова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. : Высшая школа, 2002. – 411 с.
3 Теория механизмов и машин. Часть III. Зубчатые механизмы [текст] : курс лекций / Новосибирск : НГАВТ. – 2004. 88 с.
-
Дополнительная литература
Лезин, Д.Л. Структурный анализ и синтез механизмов [Текст]: сборник заданий на домашние и контрольные работы / Д.Л. Лезин. – Новосибирск: изд-во Новосиб. ин-та инж. водн. трансп. – 1990. – 40 с.
Структурный анализ плоских механизмов [Текст]: руководство к лабораторной работе по ТММ. – Новосибирск: НИИВТ. – 1989. – 22 с.
Березин И.С. Кинематический анализ механизмов [Текст]: метод. указания и задания на контр. работу по дисциплине ТММ / И.С. Березин. – Омск: ОИВТ (филиал) ФГОУ ВПО «НГАВТ», 2010. – 26 с.
Березин И.С. Динамический анализ механизмов [Текст]: метод. указания и задания на контр. работу по дисциплине ТММ / И.С. Березин. – Омск: ОИВТ (филиал) ФГОУ ВПО «НГАВТ», 2011. – 33 с.
Березин И.С. Теория механизмов и машин. Построение планов положения механизмов [Текст]: учеб. пособие / И.С. Березин. – Омск: ОИВТ (филиал) ФГОУ ВПО «НГАВТ», 2011. – 30 с.
Березин, И.С. Исследование механизма двухцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания [Текст]: методическое пособие к курсовой работе по дисциплине «Основы построения машин» / И.С. Березин. – Омск: ОИВТ (филиал) ФГОУ ВПО «НГАВТ», 2009. – 44 с.
Барановский, А.М. Кинематическое исследование рычажных механизмов [Текст]: методические указания по САПР ТММ / А.М. Барановский, Ю.И. Ришко. – Новосибирск: НГАВТ, 2002. – 38 с.
Динамическое исследование рычажных механизмов [Текст]: методические указания по САПР ТММ. – Новосибирск: НГАВТ. – 2003. – 40 с.
Вибрации в технике [текст]: Справочник. – 2-е изд., Т. 6. - М.: Машиностроение, 1998. - 456 с.
Методические указания по расчету коленчатого вала судового дизеля [текст] /Новосибирск: НГАВТ. – 2002. – 23 с.
Методические указания по расчету подшипников коленчатого вала [текст] /Новосибирск: НГАВТ. – 2002. – 25 с.
Расчет профилей кулачков топливных насосов коленчатого вала [текст]: методические указания для выполнения разд. в диплом. проектировании / Новосибирск: НГАВТ. – 2003. – 10 с.
Средства обеспечения освоения дисциплины
Компьютерные программы SIMNON, MathCAD, APM Win. плакаты по разделам дисциплины.
6 МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
На кафедре СТД в лаборатории ТММ имеются плакаты по разделам дисциплины, в компьютерном классе имеются программы для выполнения лабораторных работ на ЭВМ (Кинематика станка – качалки).
7 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В библиотеке института имеются методические указания и техническая литература по разделам учебных занятий и самостоятельной работы.
ФОРМА КОНТРОЛЯ
Студенты сдают зачет в четвертом семестре.
|
