Рабочая программа по теории механизмов и машин для

2
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Кафедра технической механики и упаковочных технологий
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
ПО ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН
для студентов механических специальностей
заочной (дистанционной) формы обучения
Кемерово 2007
3
Составители:
В.С.Хорунжин, профессор, д-р техн. наук;
В.А.Бакшеев, доцент, канд. техн. наук
Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры
технической механики и упаковочных технологий
протокол № 3 от 18.10.07
Рабочая программа курса «Теория механизмов и машин»
1.Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе:
1.1.Цель преподавания дисциплины:
Обеспечить будущим инженерам широкий профиль знаний общих методов исследования и проектирования схем механизмов, необходимых для создания машин, установок, автоматических устройств, соответствующих современным требованиям эффективности, точности, надежности и экономичности.
1.2.. Задачи изучения дисциплины:
Дать знания о строении основных видов механизмов, кинематических и
динамических характеристиках механизмов, знания о методах определения параметров механизмов по требуемым условиям, методам виброзащиты человека
и машины, знания об управлении движением систем механизмов и машин.
1.3. Место ТММ в учебном процессе:
ТММ опирается на дисциплины: высшая математика, физика, теоретическая механика, вычислительная техника, инженерная графика.
Знания и навыки в результате изучения курса ТММ необходимы при изучении курсов ДМ, технология машиностроения, РИК МАПП.
ТММ обеспечивает преемственность знаний при переходе от общенаучных дисциплин к профилирующим.
1.4. Перечень знаний, умений, навыков, которыми должны владеть студенты.
Изучив курс теории механизмов и машин, студент должен знать:
4
1.Основные виды механизмов и их структуру, основные детали машин и
их элементы, кинематические и динамические характеристики, принципы образования механизмов.
2. Расчетные цели и формы определения подвижности плоских и пространственных кинематических цепей.
3. Цель и методы кинематического анализа механизмов (графические,
графоаналитические, аналитические).
4. Цель и методы кинетостатического (силового) анализа механизмов.
5. Цель расчета маховика и его последовательность.
6. Назначение, классификацию зубчатых передач.
7. Условия синтеза зубчатого зацепления, порядок синтеза.
8. Геометрические параметры зубчатого зацепления.
9. Методы нарезания зубьев, их особенности.
10. Последовательность расчета передаточных отношений планетарных и
дифференциальных передач.
11. Назначение, основные виды кулачковых механизмов, их параметры.
12. Законы движения, реализуемые кулачковыми механизмами.
13. Условия синтеза кулачковых механизмов, порядок синтеза.
14. Методы уравновешивания роторов.
15. Основные методы виброзащиты.
16. Основные методы и порядок синтеза рычажных механизмов.
17. Основные параметры роботов и манипуляторов.
18. Сущность циклограмм, тактограмм.
УМЕТЬ:
1. Проводить структурный, кинематический, кинетостатический анализ
механизмов графическими, графоаналитическими и аналитическими методами.
2. Проводить расчет маховика по коэффициенту неравномерности вращения входного звена.
5
3. Пользоваться методом обращенного движения,
как при получении
профиля кулачка, так и закона движения толкателя.
4. Синтезировать зубчатую передачу из условия отсутствия подрезания
ножки зуба, отсутствия заострения головки зуба, обеспечения непрерывности
вращения.
5. Строить эвольвентный профиль зуба зубчатой передачи.
6. Проводить расчет передаточных отношений как простой, дифференциальной, так и смешанной зубчатой передачи.
7. Проводить синтез рычажных механизмов по заданным условиям.
8. Определять подвижность и маневренность роботов и манипуляторов.
9. Проводить расчет параметров уравновешивания роторов и рычажных
механизмов.
ИМЕТЬ НАВЫКИ:
Анализа и синтеза типовых механизмов и кинематических цепей.
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.
№
Лекции
п/п
Часы
1.
Введение.
Значение курса теории механизмов и
машин как науки и как учебной дисциплины в свете современных требований. Строение курса ТММ. Краткий исторический очерк развития
ТММ.
Проблемы теории механизмов и машин. Основы проектирования механизмов и машин
Основные понятия и определения
ТММ, основные детали машин и их
элементы. Классификация машин,
механизмов, звеньев, кинематических
пар, цепей.
Часы
Литерат.
-
2
[1] стр.5-9
[2] стр.11-20
-
6
[1] стр.1018; 19-38
0,5
Литерат.
Самостоятельная
работа
[1] стр. 3847; 62-66
[2] стр.19-32
6
2.
Структурный анализ и синтез механизмов.
[1] стр. 470,5
53; 58-61
[2] стр.32-63
Избыточные связи в механизмах и их
2
[1] стр.53-58
4
[1] стр.95-
исключение
3.
Кинематические характеристики механизмов. Основные понятия. Кине-
0,5
матический анализ механизмов мето-
[1] стр.67-
дом диаграмм. Графическое диффе-
78; 85-95
ренцирование и интегрирование ки-
[2] стр.64-
нематических диаграмм. Кинематиче-
0,5
111
ский анализ механизмов методом
планов.
Примеры графического исследования
механизмов
Аналитическая кинематика с приме-
107
-
нением ЭВМ.
2
[1] стр.78-85
[2] стр.112130
4.
Силовой анализ механизмов. Силы,
действующие в механизмах. Условие
статической определимости кинематических цепей. Силовой анализ ме-
[1] стр.1272
ханизмов методом планов без учета
[2] стр.239-
сил трения.
Силовой расчет с учетом сил трения.
Силовой расчет механизмов с применением ЭВМ.
131; 171-189
[1] стр.212-
247; 248-258
-
4
220
[2] стр.258260
7
5.
6.
7.
8
Динамический анализ и синтез механизмов и машин.
Уравновешивание роторов и механизмов.
Понятие об одномассовой динамической модели машинного агрегата.
Уравнения движения машинного агрегата. Исследование движения машинного агрегата с помощью уравнений. Расчет момента инерции маховика.
Анализ и синтез зубчатых зацеплений и передач.
Назначение, классификация и кинематический анализ зубчатых передач.
Основная теорема зацепления. Теория эвольвентного зацепления.
[1] стр.189206
[2] стр.275300
[1] стр.131162;
2
[2] стр.304308; 324340; 340-356
-
Условия и порядок синтеза зубчатых
передач. Определение основных размеров зубчатых колес.
1,5
[1] стр. 334354
[2] стр.436466
Планетарные зубчатые механизмы и
методы их кинематического анализа.
-
-
1,5
[1] стр. 422450
Анализ и синтез кулачковых механизмов.
Назначение и основные виды кулачковых механизмов. Законы движения,
реализуемые кулачковыми механизмами. Синтез кулачковых механизмов
с роликовым выходным звеном и с
выходным звеном, оканчивающимся
плоскостью.
Синтез рычажных механизмов.
Аналитическая кинематика основных
видов рычажных механизмов. Методы синтеза рычажных механизмов.
Виды передаточных механизмов и их
характеристики.
[2] стр.510550
4
[1] стр.316331
[2] стр.423436
4
[1] стр.384 399
6
[1] стр. 422450
[3] стр.510550
[1] стр. 297310
[2] стр.550568
8
9
Основы теории машин автоматического действия.
Классификация машин автоматического действия, машин-автоматов.
Системы управления. Логические
элементы систем управления .
Синтез систем управления.
10
11
Роботы и манипуляторы.
Виды роботов и манипуляторов.
Структура и геометрия
роботов. Характеристики роботов и
манипуляторов.
Основы виброзащиты.
Источники колебаний и объекты
виброзащиты. Основные методы
виброзащиты и виброизоляции.
[2] стр.574596
1
-
-
[1] стр. 601604
[2] стр.596610
-
-
6
4
[1] стр455472
[2] стр.611629
[1] стр. 259270
2.1. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ, ИХ СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ В ЧАСАХ
№№ Тема практического занятия
Час.
Цель прорведения занятия
п.п
1
Синтез рычажного механизма по
Научить выполнять расчет махокоэффициенту
неравномерности
вого колеса по заданному коэфвращения входного звена (расчет
2
фициенту неравномерности двимаховика).
жения.
2
3
4
Кинематический и силовой анализ
рычажного механизма
Синтез зубчатого зацепления. Определение геометрических параметров
зубчатой передачи, вычерчивание
эвольвентных профилей зубъев, расчет планетарного механизма.
Синтез кулачкового механизма.
Профилирование кулачков с плоскими и роликовыми толкателями.
4
2
2
Закрепление умений и навыков
кинематического и силового анализа рычажных механизмов.
Научить синтезированию простой
и реечной зубчатой передачи,
проектированию и анализу планетарных механизмов.
Научить синтезированию кулачковых механизмов.
9
2.2.Контрольная работа
Целью выполнения контрольной работы является закрепление умений и
навыков графического расчета кинематических и силовых характеристик рычажных механизмов. Количество задач в контрольной работе –2.
Задача1: Кинематический анализ рычажного механизма методом планов и графическим методом диаграмм
Задача 2: Кинетостатический (силовой) анализ рычажного механизма
Контрольная работа входит в состав курсового проекта и оформляется как его
составная часть (1 раздел).
2.3.КУРСОВОЙ ПРОЕКТ, ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА
Курсовой проект по ТММ включает в себя следующие разделы:
1.Кинематический и силовой анализ рычажного механизма
2.Динамический анализ и синтез рычажного механизма
3.Синтез механизмов с высшими парами
Графическая часть может выполняться на отдельных листах формата А3,
либо на миллиметровке того же формата, возможен формат А4, если графические построения проводятся с применением ЭВМ. Расчеты и пояснения по выполнению курсового проекта оформляются в виде пояснительной записки объемом 25-30 страниц. Разделы, вынесенные на курсовое проектирование, охватывают весь основной материал курса “Теория механизмов и машин”.
3.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ.
3.1.Основная литература.
1.Фролов К.В., Попов С.А. и др. Теория механизмов и механика машин. под
ред. К.В.Фролова-М.:Высш.шк., 2001-496с.
2.Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: Учеб. для втузов. 4-е изд.
перераб. и доп.М.:Наука,1988-640с.
10
3.2. Дополнительная литература
1. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин.-М.: Наука. 1979.-576с.
2. Хорунжин В.С. Теория механизмов и машин: учебное пособие. Часть 1. –
Кемерово, КемТИПП, 2003.
3. Хорунжин В.С., Бакшеев В.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. Методические указания для студентов механических
специальностей всех форм обучения.- Кемерово, КемТИПП. 2007г.
Экзаменационные вопросы по курсу ТММ
1.
Основные понятия и определения ТММ (звено, кинематическая пара,
кинематическая цепь, механизм).
2.
Виды механизмов, их краткая характеристика.
3.
Подвижность кинематической цепи, плоской, пространственной.
4.
Избыточные связи, их определение и устранение.
5.
Структурные группы Ассура. Классификация структурных групп.
6.
Задачи кинематического анализа. Методы кинематического анализа.
7.
Кинематический анализ кривошипно-коромыслового механизма
тодом
8.
ме-
планов.
Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма методом
планов.
9.
Кинематический анализ кривошипно-кулисного механизма методом
планов.
10.
Передаточные функции (аналоги скоростей и ускорений), их применение
в кинематическом анализе механизмов.
11.
Кинематический анализ методом диаграмм. Показать на примере.
12.
Кинематический анализ методом координат (аналитический).
13.
Задачи и методы силового анализа.
14.
Принцип Даламбера. Классификация сил, действующих на механизм.
11
15.
Силовой анализ группы Ассура 2кл 1вида.
16.
Силовой анализ группы Ассура 2кл 2вида.
17.
Силовой анализ группы Ассура 2кл Звида.
18.
Метод жесткого рычага Жуковского.
19.
Режимы движения машинного агрегата.
20.
Звено приведения (динамическая модель). Требования к динамической
модели.
21.
Факторы, влияющие на изменение угловой скорости входного звена.
22.
Условия определения приведенного момента инерции и приведенного
момента сил полезного сопротивления.
23.
Расчет маховика методом Виттенбауэра. Изложите последовательность
расчета.
24.
Уравновешивание роторов.Статическое, моментное и динамическое
уравновешивание роторов.
25. Статическое уравновешивание рычажных механизмов методом замещаю
щих масс
26.
Эвольвентное зацепление, его свойства.
27.
Элементы зубчатого колеса.
28.
Способы изготовления зубчатых колес. Подрезание и заострение
зубьев. Устранение подреза ножки зуба при нарезании зубъев.
29.
Определение передаточных отношений зубчатых механизмов.
30.
Основные и дополнительные условия синтеза зубчатой передачи.
31.
Виды кулачковых механизмов, их краткая характеристика.
32.
Законы движения толкателя.
33.
Определение минимального радиуса профиля кулачка в механизме
со стержневым толкателем.
34.
Определение минимального радиуса профиля кулачка в механизме
с
коромысловым толкателем.
35.
Определение минимального радиуса профиля кулачка в механизме
с
12
плоским толкателем.
36.
Сущность метода обращенного движения при профилировании кулачков
графическим методом.
37.
Углы давления, передачи в кулачковых механизмах.
38.
Условия и порядок синтеза кулачковых механизмов.
39.
Условия существования кривошипа в рычажных механизмах.
40.
Образование рычажных механизмов по расположению стойки и выполнению условии проворачиваемости кривошипа.
41.
Синтез рычажных механизмов. Примеры.
42.
Роботы и манипуляторы, их основные характеристики.
43.
Определение положения охвата манипулятора матричным способом.
44.
Машины автоматы, автоматические линии.Общие сведения.
Вопросы тестового контроля
Вопросы тестового контроля прилагаются отдельно.
Темы экзаменационных задач
1. Уметь выполнить структурный анализ механизма (определение класса
структурных групп, кинематических пар, вида кинематической цепи, подвижности плоских и пространственных кинематических цепей, избыточных связей, вида механизма). Знать формулы для определения подвижности в плоских и пространственных кинематических цепях, определения
числа избыточных связей.
2. Уметь выполнить кинематический анализ механизма (план скоростей, план
ускорений). Уметь пользоваться теоремой подобия при определении скоростей и ускорений точек звеньев. Уметь пользоваться аналогами скоростей и
ускорений, передаточными функциями). Знать формулы определения скоростей (линейных и угловых), ускорений (линейных и угловых ).
13
3. Уметь выполнить силовой анализ механизма (подготовить исходные данные
для анализа, определить порядок выполнения анализа, наметить последовательность определения реакций в кинематических парах и уравновешивающего момента, знать определение направления моментов сил инерции и
векторов сил инерции, сил сопротивления. Знать сущность рычага Жуковского. Уметь определять приведенные к рычагу Жуковского моменты сил
инерции.
4. Уметь определять приведенный момент инерции механизма, приведенный
момент сил сопротивления, коэффициент неравномерности вращения кривошипа, среднюю угловую скорость. Знать свойство диаграммы энергомасс.
5. Уметь определять передаточные отношения зубчатых передач, подбирать
коэффициенты смещения инструментальной рейки для конкретной зубчатой передачи. Знать условия проектирования зубчатых зацеплений.
6. Уметь распознавать вид графика толкателя (безударный, с мягкими ударами,
с жесткими ударами), характер движения толкателя для заданного положения, определять углы давления и передачи. Знать условия и последовательность проектирования кулачковых механизмов разных типов.
7. Уметь решать задачи по статическому уравновешиванию диска. Знать
условия уравновешивания (статическое, моментное, полное динамическое
уравновешивание).
8. Уметь решать задачи по определению маневренности манипулятора.