Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор
по учебно-методической работе
п\п
А.Л.Гудков
«28» марта 2013 г.
Рабочая программа дисциплины
«ТЕОРИЯ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ»
Профессиональный цикл, базовая (общепрофессиональная) часть
Специальность
180405 – Эксплуатация судовых энергетических установок
Квалификация (степень) выпускника
Специалист
Форма обучения
очная
Факультет
судостроения и энергетики
Кафедра-разработчик - кафедра теории механизмов и машин и деталей машин
Калининград 2013
1 Цели и задачи дисциплины
Целью освоения студентами дисциплины «Теория механизмов и машин» является
формирование современных знаний, практических умений и навыков анализа, расчёта и
синтеза механизмов и машин общего назначения.
Основными задачами дисциплины являются следующие:
- изучение общих закономерностей строения (структуры) и структурного анализа
механизмов;
- изучение методов силового анализа и уравновешивания механизмов;
- освоение методов кинематического и динамического анализа механизмов;
- освоение методов синтеза (проектирования) механизмов общего назначения.
2 Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Теория механизмов и машин» является курсом модуля «Механика»,
который входит в состав базовой части профессионального цикла ООП.
Изучение дисциплины основывается на знаниях, полученных обучающимися в
результате освоения курсов и дисциплин:
- математика;
- физика;
- теоретическая механика(первый курс модуля);
- сопротивление материалов(второй курс модуля);
- материаловедение и технология конструкционных материалов.
Знания и умения, полученные при освоении дисциплины «Теория механизмов и
машин», будут использованы в процессе изучения следующего курса модуля «Механика»,
«Детали машин и основы проектирования», а также ряда других дисциплин
профессионального цикла и в дальнейшей профессиональной деятельности.
3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
«Теория механизмов и машин»
В результате освоения дисциплины у обучающихся формируются следующие
общекультурные (ОК) и профессиональные (ПК) компетенции (или их элементы),
предусмотренные ФГОС ВПО:
- способность к переоценке накопленного опыта, анализу своих возможностей,
самообразованию
и
постоянному
совершенствованию
в
профессиональной,
интеллектуальной, культурной и нравственной деятельности (ОК – 1);
- владение математической и естественнонаучной культурой как частью
профессиональной и общечеловеческой культуры (ОК – 3);
- способность генерировать новые идеи, выявлять проблемы, связанные с реализацией
профессиональных функций, формулировать задачи и намечать пути исследования (ПК – 1);
- способность и готовность к самостоятельному обучению в новых условиях
производственной деятельности с умением установления приоритетов для достижения цели
в разумное время (ПК-2);
- способность участвовать в фундаментальных и прикладных исследованиях в области
судов и судового оборудования (ПК-30);
- способность создавать теоретические модели, позволяющие прогнозировать
свойства объектов профессиональной деятельности (ПК-31).
- способность выполнять информационный поиск и анализ информации по объектам
исследований (ПК-33);
- способность осуществлять и анализировать результаты исследований, разрабатывать
предложения по их внедрению (ПК-34).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать: основные понятия, законы и модели механики, кинематики, классификацию
механизмов, анализ и синтез механизмов, методы расчёта кинематических и динамических
параметров движения механизмов.
Уметь: анализировать условия работы машин и механизмов, выполнять структурный,
кинематический и динамический анализ механизмов и их синтез.
Владеть: методами статического, кинематического и динамического расчётов
механизмов и машин.
4 Структура и содержание дисциплины «Теория механизмов и машин»
4.1 Структура дисциплины
Общая трудоёмкость составляет 3 зачётные единицы, 108 академических часов в IV
семестре, из них 44 часов аудиторных занятий (АЗ) и 64 часа самостоятельной работы
студентов (СРС).
Итоговая аттестация по дисциплине – экзамен. Более подробные сведения о структуре
дисциплины, видах, трудоёмкости и формах контроля учебной работы студентов приведены
в таблице.
Формы текущего
контроля успеваемости
и промежуточной
аттестации
А3
ПЗ*
СРС
Всего
Введение.
Структурный
анализ
механизмов
2 Кинематический и силовой
анализ
механизмов.
3 Динамический анализ
4
механизмов и
машин
4 Синтез
механизмов
Подготовка к
экзамену и его сдача
в период
экзаменационной
сессии
Итого по дисциплине
1
Трудоемкость
учебной работы по ее
видам(час.)
лекции
Семестр
Раздел
дисциплины
Неделя семестра
№
п/п
12
4
2
4
10
Контроль на ПЗ
Выполнение (проверка)
первого этапа РГР.
35
6
4
6
16
69
8
4
8
20
Контроль на ПЗ.
Выполнение (проверка)
второго и третьего этапов
РГР.
Контроль на ПЗ.
Выполнение (проверка)
четвёртого этапа РГР.
1017
12
4
10
26
36
36
Контроль на ПЗ.
Контрольная работа.
Экзамен.
64
108
Экзамен.
30
14
44
РГР- расчетно-графическая работа
4.2 Теоретические занятия (лекции)
№
п/п
1
1.1
Тема
Содержание
Раздел «Введение. Структурный анализ механизмов»
Введение
Цель, задачи и содержание курса; краткая история
развития; основные определения.
1.2 Структурный
Классификация механизмов; кинематические пары и их
анализ механизмов классификация; кинематические цепи; принцип Асура
и группа Асура; структурная формула плоских
механизмов; замена высших кинематических пар на
низшие.
2
Раздел «Кинематический и силовой анализ механизмов»
2.1 Кинематический
Задачи и методы кинематического анализа, планы
анализ механизмов положений, планы скоростей, планы ускорений,
кинематические диаграммы, аналоги скоростей и
ускорений, аналитические методы определения
кинематических характеристик механизма.
2.2 Силовой анализ
Задачи и методы силового анализа, классификация сил,
механизмов
условие статической определимости кинематической
цепи, силовой расчёт групп Ассури и начального звена,
уравновешивающая сила и уравновешивающий
момент, теорема Жуковского о «жёстком рычаге».
3
Раздел: «Динамический анализ механизмов и машин»
3.1 Силы трения в
Виды трения, коэффициент трения, трение качения,
механизмах
силовой анализ с учётом сил трения, КПД механизмов.
3.2 Динамика
Задачи динамики, режимы движения механизмов,
механизмов и
приведение масс и сил, уравнения движения машины в
машин
дифференциальной
и
интегральной
формах.
Определение параметров маховика по заданному
коэффициенту неравномерности движения.
3.3 Уравновешивание Статическое
и
динамическое
уравновешивание
механизмов
вращающихся масс, уравновешивание механизмов в
целом на фундаменте.
4
Раздел «Синтез механизмов»
4.1 Синтез
Классификация кулачковых механизмов, выбор закона
кулачковых
движения
толкателя,
кинематика
кулачковых
механизмов
механизмов, графический синтез профиля кулачка при
заданном законе движения толкателя, определение
минимального размера кулачка.
4.2 Синтез зубчатых
Основная теория зацепления, эвольвента и её свойства,
механизмов
эвольвентное зацепление, геометрические параметры
зубчатых колёс, методы нарезки эвольвентных зубьев.
Сложные
зубчатые
механизмы,
планетарные
механизмы.
4.3 Синтез плоских
Синтез шарнирного четырёхзвенника по коэффициенту
рычажных
изменения средней скорости коромысла, синтез
механизмов
кривошипно-ползунного механизма по заданному
перемещению выходного звена.
Итого:
Кол-во
часов
4
1
3
6
3
3
8
2
4
2
12
5
6
1
30
4.3 Практические занятия
№
Номер
Содержание практических занятий
Кол-во
п/п темы
часов
1
1.1;
Определение класса кинематических пар, определение степени
2
1.2
подвижности кинематических цепей, разделение цепей на группы
Ассура, структурные формулы и класс механизмов.
2
2.1
Построение планов положений, планов скоростей, планов
2
ускорений механизмов; построение кинематических диаграмм.
3
2.2
Определение реакций в кинематических парах механизмов, расчёт
2
ведущего звена, определение уравновешивающей силы и
уравновешивающего момента по теореме Жуковского о «жёстком
рычаге».
4,5 3.1;
Учёт сил трения в кинематических парах при силовом анализе
4
3.2;
механизмов, решение уравнений движения машины, расчёт
3.3
момента инерции маховика, уравновешивание механизмов.
6
4.1
Определение
кинематических
характеристик
кулачкового
2
механизма, построение профиля кулачка по заданному закону
движения механизма.
7
4.2
Определение передаточного отношения сложных зубчатых
2
4.3
механизмов с неподвижными осями, расчёт передаточного
отношения планетарных механизмов.
Синтез плоских рычажных механизмов по средней скорости и
заданным положениям выходного звена.
Итого:
14
4.4 Лабораторные занятия (не предусмотрены)
№
п/п
1
4.5 Самостоятельная работа
Вид (содержание) СРС
2
3
Итого:
Освоение учебного материала, подготовка к
практическим занятиям
Выполнение РГР «Динамический анализ и
синтез КПМ»
Подготовка к сдаче экзамену и сдача экзамена
Кол-во
часов
18
10
36
64
Формы контроля
Контроль на ПЗ
Проверка результатов
выполнения РГР
Экзамен
5 Образовательные технологии
При преподавании дисциплины используются следующие методы:
- лекции;
- практические занятия;
- выполнение расчётно-графической работы (РГР).
- консультации по изучаемым темам.
Целью РГР является закрепление теоретических знаний, а также практических
навыков расчёта, синтеза и анализа механизмов.
При выполнении РГР перед студентами ставятся следующие задачи:
- структурный анализ КПМ;
- кинематический анализ КПМ с определением скоростей и ускорений точек звеньев;
- силовой анализ КПМ с определением реакций в кинематических парах и
уравновешивающего момента;
- динамический анализ КПМ с подбором электродвигателя привода КПМ и
определением необходимого момента инерции маховика.
6 Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, аттестации освоения
дисциплины
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости на ПЗ , заданий по РГР и
для итоговой аттестации по дисциплине (экзаменационные билеты) приводятся в качестве
отдельных материалов УМКД.
7 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
7.1 Основная литература
1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин / И.И. Артоболевский. -М.: Альянс,
2012.
2. Попов А.С. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин / под ред. К.Ф.
Фролова. – М.: Высшая школа, 1996.
7.2 Дополнительная литература
1. Левитский Н.И. / Теория механизмов и машин / Н.И. Левитский.- М.: Наука, 1990.
2. Фролов К.В. Теория механизмов и машин / К.В. Фролов и др. - М.: Высшая школа, 1987.
7.3 Средства обеспечения освоения дисциплины
(методические указания и материалы по видам занятий)
1. Теория механизмов и машин. Учебное пособие для студентов вузов / Ю.Н. Маменко Калининград: КГТУ, 2007.
2. Расчёт момента инерции маховика для электропривода с учётом рабочей характеристики
электродвигателя. Методические указания по курсовому проектированию / Ю.Н. Маменко
- Калининград: КГТУ, 2001.
3. Теория механизмов и машин и деталей машин. Методические указания по курсовому
проектированию для студентов специальности 552100 – Эксплуатация транспорта / Ю.Н.
Маменко, И.Н. Ковальчук – Калининград: КГТУ, 2000.
8 Материально-техническое обеспечение дисциплины
8.1 Специализированные аудитории
Аудиторные занятия проводятся в специализированном классе – лаборатории теории
механизмов и машин (аудитория 308Т). Лаборатория оборудована плакатами, наглядными
пособиями, лабораторными установками.
8.2 Учебно-лабораторное оборудование
1. Модели рычажных механизмов.
2. Модели зубчатых передач и сложных зубчатых механизмов с неподвижными осями
вращения колёс.
3. Модели дифференциальных зубчатых механизмов.
4. Установки для статической и динамической балансировки вращающихся масс.
5. Установки для имитации нарезания зубчатых колёс методом обкатки.
6. Модели кулачковых механизмов.
7. Модели планерного редуктора.
Лист согласования рабочей программы дисциплины
Рабочая программа дисциплины разработана в соответствии с федеральным
государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по
направлению 180405 – «Эксплуатация судовых энергетических установок» (утвержден 24
декабря 2010 г. № 2060), учебным планом университета по этому же направлению,
утвержденным ученым советом университета 27 октября 2011 г.
Автор программы – Маменко Ю.Н., к.т.н., доцент.
Рабочая программа дисциплины рассмотрена и одобрена на заседании кафедры
теории механизмов и машин и деталей машин (рецензент - профессор Фёдоров С.В.,
протокол №1 от 30.08.2012 г.).
Заведующий кафедрой _________ д.т.н., профессор С.В. Фёдоров ___________
№
п/п
Учебно-методическое обеспечение дисциплины
Наименование литературы
1
2
Наличие в
учебном
абонементе НТБ
(кол-во)
Основная литература
Артоболевский И.И. Теория механизмов и
машин / И.И. Артоболевский. -М.: Альянс,
2012.
Попов А.С. Курсовое проектирование по
теории механизмов и машин / под ред. К.Ф.
Фролова. – М.: Высшая школа, 1996.
Дополнительная литература
45
60
3
Левитский Н.И. / Теория механизмов и
машин / Н.И. Левитский.- М.: Наука, 1990.
5
4
Фролов К.В. Теория механизмов и машин / К.В.
Фролов и др.. - М.: Высшая школа, 1987.
Теория механизмов и машин и деталей машин.
Методические
указания
по
курсовому
проектированию для студентов специальности
552100 – Эксплуатация транспорта / Ю.Н.
Маменко, И.Н. Ковальчук – Калининград:
КГТУ, 2000.-90 с.
Динамический расчёт машины. Методические
указания по курсовому проектированию / Ф.А.
Титков, Ю.Н. Маменко - Калининград: КГТУ,
1996.- 12 с.
Теория механизмов и машин. Учебное пособие
для студентов вузов / Ю.Н. Маменко Калининград: КГТУ, 2007.-204 с.
19
5
6
7
Директор НТБ
Вареницына М.В.
49
58
36
Наличие в
электронной
библиотеке
Рабочая программа дисциплины рассмотрена и одобрена на заседании методической
комиссии факультета судостроения и энергетики
(протокол № ____ от «__»_______________ 20__г.)
Председатель
методической комиссии
Согласовано
Заместитель начальника
учебно-методического управления
к.т.н.¸ доцент Пименов Б.И.
В.Е. Огнев
№ _____ дата _____________