"Детали машин". - Дальневосточная пожарно

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ МЧС
РОССИИ
(Дальневосточная пожарно-спасательная академия)
Рабочая программа учебной дисциплины
ДЕТАЛИ МАШИН
Направление подготовки
280705.65 «Пожарная безопасность»
квалификация (степень) «специалист»
Санкт-Петербург
2013
1
1. Цели и задачи дисциплины «Детали машин»
Цель освоения дисциплины «Детали машин»:
Целью дисциплины «Детали машин» является углубление и закрепление
знаний по теоретическим основам расчета конструирования и надежной эксплуатации составных частей машин и механизмов.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
- изучение основных понятий о допусках и посадках, взаимозаменяемости, о типовых элементах механических передач и машин, соединениях деталей
машин и основах их расчета;
- формирование навыков конструирования типовых механизмов пожарной техники, выбора методик инженерной оценки конструкции механизмов с
точки зрения прочности, жесткости, устойчивости и надежности.
В процессе освоения дисциплины «Детали машин» обучающийся формирует и демонстрирует:
- способность работать самостоятельно, принимать решения (ОК 6);
- готовность к саморазвитию, самообразованию (ОК 14);
- способность использовать базовые теоретические знания для решения
профессиональных задач (ПК 1);
- использование методов расчетов элементов технологического оборудования по критериям работоспособности и надежности (ПК 4);
- способность применять на практике расчеты деталей и узлов механизмов, расчеты отдельных систем (электрических, гидравлических, механических, тепловых и т.д.) устройств (ПК5);
- способность к самостоятельному решению отдельных инженерных задач высокого уровня сложности, выдвижению новых инженерных идей (ПК
17).
2. Место дисциплины «Детали машин» в структуре ООП
Дисциплина «Детали машин» относится к базовой части (общепрофессиональной) части профессионального цикла ООП по направлению 280705
«Пожарная безопасность» (квалификация (степень) специалист).
Изучение учебной дисциплины «Детали машин» опирается на учебные
курсы дисциплин базовой части математического и естественнонаучного цикла: «Высшая математика», «Физика», «Начертательная геометрия. Инженерная
графика», «Прикладная механика».
Материалы курса «Детали машин» необходимы при изучении специальных
дисциплин: «Пожарная техника», «Противопожарное водоснабжение», «Пожарная безопасность электроустановок», «Пожарная тактика», «Моделирование систем», «Надежность технических систем и техногенный риск», «Специальная пожарная и аварийно-спасательная техника», «Базовые шасси пожарных
автомобилей и спасательной техники», «Расследование пожаров», «Организация пожаротушения и проведения аварийно-спасательных работ», «Основы организации и ведения аварийно-спасательных работ» и непосредственно исполь2
зуются в последующей профессиональной деятельности инженера пожарной
безопасности.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
«Детали машин»
В результате освоения дисциплины «Детали машин» обучающийся должен
знать:
- основные методы расчета простых деталей машин и механизмов пожарной и аварийно-спасательной техники;
- основные критерии работоспособности деталей машин, приборов и механизмов и виды их отказов;
- типовые детали и узлы, область их применения;
- способы соединения элементов конструкций и машин;
- виды механических передач;
- системы допусков и посадок;
- требования ЕСКД к оформлению конструкторской документации.
уметь:
- проводить расчеты надежности и работоспособности технических систем;
- применять основные методики расчетов на прочность и жесткость типовых элементов конструкций;
- осуществлять выбор оптимальных кинематических схем механизмов.
владеть:
- навыками работы с учебной и научной литературой при решении практических задач деталей машин;
- методами оценки выхода из строя деталей при эксплуатации.
3
4. Структура и содержание учебной дисциплины «Детали машин»
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц часов.
4.1 ОБЪЕМ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ДЕТАЛИ МАШИН»
И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины в часах
Общая трудоемкость дисциплины в зачетных единицах
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Другие виды аудиторных занятий (контрольная работа)
Зачет дифференцированный
Самостоятельная работа (всего)
В том числе:
Другие виды самостоятельной работы
Вид аттестации
Всего
часов
108
3
1
Семестры
2
3
108
52
52
10
38
10
38
4
56
4
56
Зачет*
Зачет*
4
для заочной формы обучения (6 лет)
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины в часах
Общая трудоемкость дисциплины в зачетных единицах
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Самостоятельная работа (всего)
Зачет дифференцированный
В том числе:
Вид аттестации
Всего
часов
108
3
1
Курсы
2
3
108
3
12
12
6
6
92
4
6
6
92
4
Зачет*
Зачет*
4
Аудиторные занятия учебного курса детали машин для заочной формы
обучения (6 лет) составляют 12 часов, из них лекции — 6 часов (50%), практические занятия — 6 часов (50%). Большая часть учебной нагрузки отводится на
самостоятельную работу – 92 часа (90%).
В ходе изучения учебной дисциплины «Детали машин» обучающийся по
заочной форме обучения (6 лет) выполняет 1 контрольную работу в соответствии с требованиями методических рекомендаций по выполнению контрольной работы разработанной кафедрой.
4
4.2 РАЗДЕЛЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ДЕТАЛИ МАШИН» И ВИДЫ ЗАНЯТИЙ
3 семестр
Примечание
5
8
9
10
11
2
4**
4
МП
НГИГ
ВМ
Ф
ПМ
2
Расчет и проектирование механических передач
26
2
4**
2**
4**
2**
12
МП
УМ
3
Валы и оси
14
2
4**
8
1
2
Практическ.
занятия
Интерактив.
занятия
Контрольные
работы
работы
Самостоятельная
Работа
Материальнотехническое
обеспечение*
4
Введение.
Предмет 10
«Детали машин». Основы проектирования и
классификация
механизмов, узлов и деталей
Наименование
разделов и тем
Лекции
3
1
№
п.п.
Всего часов
Наименование
дисциплины и номера тем, которые
должны быть изучены до данной
Количество часов по
видам занятий
6
7
МП
4
5
Подшипники качения и
скольжения. Уплотнительные устройства
24
Соединения деталей.
Допуски и посадки.
30
Зачет дифференцированный
Итого по курсу
2
4**
2**
16
МП
2
4
108
10
4**
4**
4**
4**
16
42
56
МП
Примечание: * - Материально- техническое обеспечение (МТО):
МП - мультимедийный проектор;
ИС - информационные слайды;
ГР – графопроектор;
СТ – стенды;
УМ – учебные макеты;
и др. МТО
Примечание: ** - практические четырехчасовые занятия проводятся двумя преподавателями.
Примечание: *** - Наименование дисциплины:
Ф – физика;
ВМ – Высшая математика;
ПМ – прикладная механика;
НГИГ – Начертательная геометрия. Инженерная графика.
5
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
по дисциплине «Детали машин» для заочной формы обучения
Общее количество часов – 108, аудиторных занятий – 12 ч., самостоятельная работа – 92 ч.
3 курс
Примечание
10
11
2
10
МП
НГИГ
ВМ
Ф
ПМ
34
2
32
МП
УМ
16
2
14
МП
2**
16
МП
4**
20
МП
1
2
3
4
1
Введение.
Предмет
«Детали машин». Основы проектирования и
классификация механизмов, узлов и деталей
12
2
Расчет и проектирование механических передач
Валы и оси
4
Подшипники качения и
скольжения. Уплотнительные устройства
18
5
Соединения деталей.
24
Допуски и посадки.
Зачет дифференциро- 4
ванный
Итого по курсу
108
№
п.п.
3
Наименование
разделов и тем
Практическ.
занятия работы
Интерактив.
занятия
Контрольные
работы
работы
Самостоятельная
Работа
Материальнотехническое
обеспечение*
9
Лекции
8
Всего часов
Наименование
дисциплины и номера тем, которые
должны быть изучены до данной
Количество часов по
видам занятий
5
6
7
4**
6
6
4
92
Примечание: * - Материально- техническое обеспечение (МТО):
МП - мультимедийный проектор;
ИС - информационные слайды;
ГР – графопроектор;
СТ – стенды;
УМ – учебные макеты;
и др. МТО
Примечание: ** - практические четырехчасовые занятия проводятся двумя преподавателями.
Примечание: *** - Наименование дисциплины:
Ф – физика;
ВМ – Высшая математика;
ПМ – прикладная механика;
НГИГ – Начертательная геометрия. Инженерная графика.
6
4.3 СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ДЕТАЛИ МАШИН»
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Тема 1. Введение. Предмет «Детали машин». Основы проектирования и
классификация механизмов, узлов и деталей.
Основы проектирования механизмов. Стадии разработки. Требования к
деталям, основные критерии работоспособности деталей машин, приборов и
механизмов и виды их отказов. Классификация механизмов, узлов и деталей,
применяемых в пожарной технике, область их применения.
Практические занятия(4 часа). Кинематический расчет привода. Выбор
оптимальных кинематических схем механизмов.
Самостоятельная работа. Конструирование механически обрабатываемых деталей. Конструирование литых деталей.
Рекомендуемая литература:
основная: [1, 2, 3, 4];
дополнительная: [1].
Тема 2. Расчет и проектирование механических передач
Механические передачи: зубчатые, червячные, передачи винт-гайка, планетарные, волновые, фрикционные, ременные, рычажные, цепные. Расчеты передач на прочность.
Практические занятия(4 часа). Расчет на прочность и конструирование
цилиндрических и конических зубчатых передач.
Практические занятия(4 часа). Расчет на прочность и конструирование
червячных передач и передач винт-гайка.
Практические занятия(4 часа). Расчет на прочность и конструирование
ременных и цепных передач.
Практические занятия(4 часа). Расчет на прочность и конструирование
фрикционных передач. Вариаторы.
Самостоятельная работа.
Расчет на прочность планетарных и волновых передач. Расчет на прочность рычажных передач.
Определение допускаемых контактных напряжений. Выполнение проектного и проверочного расчетов передач.
Рекомендуемая литература:
основная: [1, 2, 3, 4];
дополнительная: [1].
7
Тема 3. Валы и оси
Валы и оси. Конструкция валов и осей. Расчет валов и осей на прочность
и жесткость.
Практические занятия (4часа). Проектный расчет валов. Проверочный
расчет валов на прочность на совместное действие изгиба и кручения.
Самостоятельная работа: Выбор материала валов. Определение геометрических размеров (диаметр и длину) каждой ступени вала.
Определение реакций в опорах. Расчет значений крутящих и изгибающих
моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Построение эпюр крутящих и изгибающих моментов. Определение напряжений в опасных сечениях
вала. Определение коэффициента запаса прочности.
Рекомендуемая литература:
основная: [1, 2, 3, 4];
дополнительная: [2].
Тема 4. Подшипники качения и скольжения. Уплотнительные
устройства.
Типы подшипников. Подшипники качения. Подшипники скольжения.
Выбор и расчеты на прочность. Конструкции подшипниковых узлов. Уплотнительные устройства. Корпусные детали механизмов. Муфты механических приводов.
Практические занятия (4часа). Подшипники качения. Радиальные подшипники. Упорные подшипники. Подшипники с встроенными уплотнениями.
Выбор и расчет на прочность подшипников качения. Подшипники скольжения.
Коэффициент трения. Виды смазки. Несущая способность. Характеристика режима работы подшипника.
Практические занятия (4часа). Уплотнительные устройства. Назначение и классификация муфт. Динамические свойства муфт. Конструкция и расчёт упругих муфт. Сцепные или управляемые муфты. Муфты автоматические
или самоуправляемые.
Самостоятельная работа: Условия работы и виды разрушения подшипников скольжения. Конструкции и материалы подшипников скольжения. Выполнение проверки долговечности подшипников по статической и динамической грузоподъемности. Выбор схемы установки подшипников, крепления колец подшипников на валу и в корпусе, выбор размеров крышек подшипниковых узлов. Выбор наружных и внутренних уплотнений.
Определение расчетного момента и выбор муфты. Расчет муфты на
прочность и выносливость, сдвиг, срез и смятие.
Рекомендуемая литература:
основная: [1, 2, 3, 4];
дополнительная: [1].
8
Тема 5. Соединения деталей. Допуски и посадки.
Соединения деталей: резьбовые, заклепочные, сварные, паяные, клеевые,
с натягом, шпоночные, зубчатые, штифтовые, клеммовые, профильные. Конструкция и расчеты соединений на прочность. Упругие элементы.
Практические занятия (4часа). Решение задач на расчет разъемных соединений.
Практические занятия (4часа). Решение задач на расчет неразъемных
соединений.
Практические занятия (4часа). Общие сведения о допусках и посадках.
Правила образования полей допусков и посадок. Шероховатость поверхности.
Требования ЕСКД к оформлению конструкторской документации.
Самостоятельная работа: Расчет сварных соединений на прочность.
Расчет шпоночных соединений на смятие.
Упругие элементы. Выполнение расчета упругих элементов на динамическую нагрузку.
Рекомендуемая литература
основная: [1, 2, 3, 4];
дополнительная: [3].
УЧЕБНАЯ ДИСЦИПЛИНА «ДЕТАЛИ МАШИН» И
МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ СВЯЗИ С ОБЕСПЕЧИВАЕМЫМИ
(ПОСЛЕДУЮЩИМИ) ДИСЦИПЛИНАМИ
РАЗДЕЛЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ДЕТАЛИ МАШИН»
ОБЕСПЕЧИВАЕМЫЕ (ПОСЛЕДУЮЩИЕ)
ДИСЦИПЛИНЫ
Пожарная техника.
Противопожарное водоснабжение.
Пожарная безопасность электроустановок.
Пожарная тактика.
Моделирование систем.
Надежность технических систем и техногенный риск.
Специальная
пожарная
и
аварийноспасательная техника.
Базовые шасси пожарных автомобилей и спасательной техники.
Расследование пожаров.
Организация пожаротушения и проведения
аварийно-спасательных работ.
Основы организации и ведения аварийноспасательных работ.
Детали машин
9
5. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ
УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ И УЧЕБНОМЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
ОБУЧАЮЩИХСЯ
Примерный перечень вопросов для экзамена:
1.Основы проектирования механизмов
2. Основные требования, предъявляемые к деталям машин.
3. Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин.
4. Классификация механизмов, узлов и деталей.
5. Определение передаточных отношений.
6. Классификация зубчатых передач.
7. Силы, действующие в зубчатых зацеплениях.
8. Виды разрушения зубчатых колес.
9. Основные формулы расчета на прочность зубчатых передач.
10. Основные параметры зубчатых передач.
11. Выбор материалов для изготовления зубчатых колес.
12. Виды зубчатых колес.
13. Достоинства и недостатки зубчатых передач
14. Смазка зубчатых передач.
15. Условия прочности зубчатых колес.
16. Достоинства и недостатки косозубых передач.
17. Червячные передачи. Геометрические параметры, определение передаточного отношения.
18. Устройство и назначение передачи винт-гайка.
19. Геометрические характеристики, передаточное отношение передачи
винт-гайка.
20. Фрикционные передачи с постоянным передаточным отношением.
21. Понятие о вариаторах.
22. Область применения вариаторов в пожарной технике.
23. Методы расчета фрикционных передач.
24. Принцип действия и классификация ременных передач.
25. Принцип действия и классификация цепных передач.
26. Область применения ременных и цепных передач в пожарной технике.
27. Валы и оси.
28. Основы расчета на прочность вала.
29. Материалы для изготовления валов.
30. Предварительный (проектный) расчет вала.
31. Уточненный (проверочный) расчет вала.
32. Подшипники качения и скольжения.
33. Выбор и расчет подшипников на прочность и долговечность.
34. Уплотнительные устройства.
35. Муфты механических приводов. Назначение и классификация муфт.
10
36. Динамические свойства муфт.
37. Конструкция и расчёт упругих муфт.
38. Сцепные или управляемые муфты.
39. Муфты автоматические или самоуправляемые.
40. Корпусные детали механизмов.
41. Основные типы соединений деталей машин.
42. Разъемные соединения.
43. Резьбовые соединения.
44. Достоинства и недостатки цепных передач.
45. Резьба. Методы изготовления.
46. Геометрические параметры резьбы.
47. Материалы резьбовых изделий.
48. Расчет резьбы на прочность.
49. Самоторможение в резьбе.
50. Разрушение резьбы.
51. Соединения элементов конструкций, передающие крутящие моменты:
штифтовые, шпоночные, профильные, шлицевые.
52.Особенности расчета штифтов и шпонок и их выбор по ГОСТу.
53. Конструкция, классификация, расчет шлицевых соединений.
54. Клеммовые соединения.
55.Неразъемные соединения: заклепочные, сварные, клеевые.
56. Заклепочные соединения: типы, назначение.
57. Материалы заклепок.
58. Сварные соединения.
59. Преимущества сварных швов.
60. Применение сварных соединений.
61. Соединение пайкой.
62. Соединение склеиванием.
63. Шпоночное соединение.
64. Сопряжения деталей. Понятие о взаимозаменяемости узлов и деталей.
65. Общие сведения о допусках и посадках.
66. Правила образования полей допусков и посадок.
67. Шероховатость поверхности.
68. Требования ЕСКД к оформлению конструкторской документации.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:
I. СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ
1. Технические средства обучения: мультимедийный проектор (графопроектор) и презентации.
2. Макеты:
2.1. Зубчатое зацепление двух прямозубых цилиндрических колес.
2.2. Зубчатое зацепление двух косозубых цилиндрических колес.
11
2.3. Зубчатое зацепление двух шевронных цилиндрических колес.
2.4. Зубчатое зацепление двух прямозубых конических колес.
2.5. Зубчатое зацепление двух косозубых конических колес.
2.6. Червячная передача.
2.7. Подшипник шариковый однорядный.
2.8. Подшипник роликовый.
2.9. Муфта фрикционная.
2.10. Соединение шпоночное.
2.11. Планетарный механизм.
2.12. Редуктор.
II. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Чернилевский Д.В. «Детали машин и основы конструирования» : учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению
подготовки дипломированных специалистов "Агроинженерия" - Москва : Машиностроение, 2006.
2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. «Конструирование узлов и деталей машин»,
Москва: Издательский центр «Академия», 2003.
3. Шейнблит А.Е. «Курсовое проектирование деталей машин», Калининград, Янтарн.сказ, 2005.
4. Иванов М.Н. Детали машин: учеб. для студентов Вузов /Под ред. В.А.
Финогенова. – М.: Высшая школа, 2003.
Дополнительная
1. Мисевич Ю.В., Петрова О.В., Филановский А.М. «Проектирование
привода с двухступенчатым редуктором»: учебно-методическое пособие, СПб.:
СПб университет ГПС МЧС России, 2010.
2. Мисевич Ю.В., Иванов К.С. «Расчет и проектирование вала редуктора»: учебно-методическое пособие, СПб.: СПб университет ГПС МЧС России,
2009.
3. Иванов К.С., Мисевич Ю.В. «Допуски и посадки. Точность изготовления и обработки поверхностей деталей»: учебно-методическое пособие, СПб.:
СПб университет ГПС МЧС России, 2009.
12
13