С3.Б.2.3_Теория_механизмов_и_машин

1. Цель и задачи изучения дисциплины
Целью преподавания дисциплины “Теория машин и механизмов” является
формирование знаний, практических умений и навыков анализа, расчёта и синтеза механизмов
и машин общего назначения.
Задача дисциплины “Теория машин и механизмов” является изучение студентам иобщих
закономерностей строения и структурного анализа механизмов, их силового, кинематического
и динамического анализа и синтеза (проектирования).Полученные в результате навыки основ
теоретических и практических методов пригодятся для квалифицированной эксплуатации
механического оборудования, применяемого в судовых энергетических установках и
вспомогательных системах.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина “Теория машин и механизмов” является курсом модуля “Механика”,
который входит в состав базовой части профессионального цикла ООП.
Изучение дисциплины основывается на знаниях, полученных студентом в результате
освоения курсов и дисциплин:
– высшая математика и физика;
– инженерная графика и начертательная геометрия;
– теоретическая механика;
– материаловедение и технология конструкционных материалов;
– сопротивление материалов
Знания и умения, полученные при освоении дисциплины “Теория машин и механизмов”,
будут использованы студентами в процессе изучения следующего курса модуля “Механика”,
“Детали машин и основы конструирования”, а также ряда специализированных дисциплин
профессионального цикла и в дальнейшей профессиональной деятельности.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
В результате изучения дисциплины “Теория машин и механизмов” у студентов
формируются следующие общекультурные (ОК) и профессиональные (ПК) компетенции,
предусмотренные ФГОС ВПО и ПДНВ – 78.
№
компетенции
Содержание компетенции
ОК – 1
Общекультурные компетенции
Способностью к переоценке накопленного опыта, анализу своих
возможностей, самообразованию и постоянному совершенствованию в
профессиональной, интеллектуальной, культурной и нравственной
деятельности.
Профессиональные компетенции
ПК – 1
ПК – 2
Способностью генерировать новые идеи, выявлять проблемы, связанные с
реализацией профессиональных функций, формулировать задачи и намечать
пути исследования.
Способностью и готовностью к самостоятельному обучению в новых
условиях производственной деятельности с умением установления
приоритетов для достижения цели в разумное время.
2
ПК – 5
ПК – 7
ПК – 9
ПК – 11
ПК – 15
ПК – 23
ПК – 30
ПК – 33
ПК – 34
Способностью на научной основе организовать свой труд, самостоятельно
оценить результаты своей деятельности, владеть навыками самостоятельной
работы, в том числе в сфере проведения научных исследований.
Способностью и готовностью осуществлять безопасное техническое
использование, техническое обслуживание и ремонт судов и их
механического и электрического оборудования в соответствии с
международными и национальными требованиями.
Способностью и готовностью осуществлять выбор оборудования, элементов
и систем оборудования для замены в процессе эксплуатации судов.
Способностью осуществлять техническое наблюдение за безопасной
эксплуатацией судового оборудования, проведение экспертиз, сертификации
судового оборудования и услуг.
Способностью
применять
базовые
знания
фундаментальных
и
профессиональных дисциплин, осуществлять управление качеством изделий,
продукции и услуг, проводить технико-экономический анализ в области
профессиональной деятельности, обосновывать принимаемые решения по
технической эксплуатации судового оборудования, умеет решать на их
основе практические задачи профессиональной деятельности.
Способностью
и
готовностью
разработать
проекты
объектов
профессиональной деятельности с учетом физико-технических, механикотехнологических, эстетических, экологических, эргономических и
экономических требований, в том числе с использованием информационных
технологий.
Способностью участвовать в фундаментальных и прикладных исследованиях
в области судов и судового оборудования.
Способностью выполнять информационный поиск и анализ информации по
объектам исследований.
Способностью осуществлять и анализировать результаты исследований,
разрабатывать предложения по их внедрению.
Компетенции в соответствии с конвенцией ПДНВ
К–4
Эксплуатация главных установок и вспомогательных механизмов и
связанных с ними систем управления.
К–9
Техническое обслуживание и ремонт судовых механизмов и оборудования.
К – 18
Управление работой механизмов двигательной установки
Эксплуатация, наблюдение, оценка работы и поддержание безопасности
двигательной установки и вспомогательных механизмов.
К – 20
К – 35
Содействие несению безопасной машинной вахты.
К – 39
Содействие эксплуатации оборудования и механизмов.
К – 41
Содействие техническому обслуживанию и ремонту на судне.
4. Требования к знаниям, умениям и навыкам студента
В результате изучения дисциплины “Теория машин и механизмов” студент должен
знать:
 основные понятия и законы механики;
 классификацию механизмов и их узлов;
 анализ и синтез механизмов;
3
 методы кинематического и динамического расчёта параметров механизмов.
уметь:
 производить анализ условий работы машин и механизмов;
 выполнять структурный, кинематический и динамический анализ механизмов;
 производить синтез механизмов.
владеть:
 методами статического, кинематического и динамического расчёта машин и механизмов;
 навыками использования справочной литературы и стандартов;
 правилами оформления проектно–конструкторской документации в соответствии с
требованиями стандартов.
Наименование разделов и тем
Общее
количеств
о часов
5. Структура учебной дисциплины
Ауд
ЛК
ЛР
ПЗ
СР
Ауд
ЛК
ЛР
ПЗ
СР
14
4
2
–
2
10
4
2
–
2
10
18
8
4
–
4
10
–
–
–
20
10
6
–
4
10
4
2
–
2
16
20
10
4
–
6
10
4
2
–
2
16
72
32
16
–
16
40
12
6
–
6
60
Распределение часов по видам занятий
Раздел 1. Структурный
анализ
машин.
механизмов
Раздел
и
2.
Кинематический и силовой
анализ
механизмов
и
машин.
Раздел 3. Динамический
анализ
механизмов
и
машин.
Раздел
4.
Синтез
механизмов и машин.
Всего:
18
6. Содержание лекций
№
Наименование темы
Количество часов по
форме обучения
очная
заочная
Раздел 1.
1
2
Тема 1. Введение в теорию машин и механизмов.
Цель, задачи и содержание курса. Основные определения.
Тема 2. Структурный анализ механизмов.
Классификация
механизмов
и
кинематических
пар.
Кинематические цепи. Группа Асура. Структурные формулы
механизмов. Замена высших кинематических пар на низшие.
1
1
1
1
2
–
Раздел 2.
3
Тема 3. Кинематический анализ механизмов.
Задачи и методы кинематического анализа, планы положений,
4
скоростей
и
ускорений.
Кинематические
диаграммы.
Аналитические
методы
определения
кинематических
характеристик механизма.
Тема 4. Силовой анализ механизмов.
Задачи и методы силового анализа, классификация сил.
Условие статической определимости кинематической цепи.
Силовой расчёт групп Асура и начального звена.
Уравновешивающая сила и уравновешивающий момент.
Теорема Жуковского о “жёстком рычаге”.
2
–
5
Тема 5. Трение в механизмах.
Виды трения, коэффициент трения, трение качения. Силовой
анализ с учётом сил трения, КПД механизмов.
2
–
6
Тема 6. Динамика механизмов.
Задачи динамики. Режимы движения механизмов. Уравнения
движения механизмов в дифференциальной и интегральной
формах. Определение параметров маховика по заданному
коэффициенту неравномерности движения.
2
–
7
Тема 7. Уравновешивание механизмов.
Статическое и динамическое уравновешивание вращающихся
масс, уравновешивание механизмов в целом и на фундаменте.
2
2
8
Тема 8. Синтез кулачковых механизмов.
Классификация кулачковых механизмов. Выбор закона
движения толкателя. Кинематика кулачковых механизмов.
Графический
синтез
профиля
кулачка,
определение
минимального размера.
1
–
9
Тема 9. Синтез зубчатых механизмов.
Основная теория зацепления. Эвольвента и её свойства.
Эвольвентное зацепление. Геометрические параметры зубчатых
колёс, методы нарезки зубьев зубчатых колёс. Сложные
зубчатые механизмы, планетарные механизмы.
1
2
10
Тема 10. Синтез рычажных механизмов.
Синтез
шарнирного
четырёхзвенного
механизма
по
коэффициенту изменения средней скорости коромысла. Синтез
кривошипно-ползунного механизма по заданному перемещению
выходного звена.
2
–
16
6
4
Раздел3.
Раздел4.
Всего:
7. Темы лабораторных занятий
Учебным планом лабораторные работы по дисциплине “Теория машин и механизмов” не
предусмотрены.
5
8. Темы практических занятий
№
Количество часов по
форме обучения
очная
заочная
Наименование темы
Раздел 1.
1
Определение
класса
кинематических
пар,
степени
подвижности кинематических цепей, разделение цепей на
группы Асура. Структурные формулы и класс механизмов.
2
2
Раздел 2.
2
Построение планов положений, планов скоростей и планов
ускорений механизмов. Построение кинематических диаграмм.
2
–
3
Определение реакций в кинематических парах механизмов.
Расчёт ведущего звена. Определение уравновешивающей силы и
уравновешивающего момента по теореме Жуковского.
2
–
Раздел 3.
4
Учёт сил трения в кинематических парах при силовом анализе
механизмов.
2
–
5
Решение уравнений движения машины. Расчёт момента
инерции маховика, уравновешивание механизмов.
2
2
6
Определение кинематических характеристик кулачкового
механизма. Построение профиля кулачка по заданному закону
движения механизма
2
–
7
Определение передаточного отношения сложных зубчатых
механизмов с неподвижными осями. Расчёт передаточного
отношения планетарных механизмов.
2
2
8
Синтез плоских рычажных механизмов по средней скорости и
заданным положениям выходного звена.
2
–
16
6
Раздел 4.
Всего:
9. Тематика самостоятельной работы
Часы по формам
обучения
Очная Заочная
Содержание работы
Литература
Подготовка к практическим занятиям: Структурный
анализ механизмов.
1, 2, 3, 4, 5
6
10
Подготовка к практическим занятиям: Кинематический и
силовой анализ механизмов.
1, 2, 3, 4, 5
7
10
Подготовка
механизмах.
1, 2, 3, 4, 5
7
10
1, 2, 3, 4, 5
7
10
к
практическим
занятиям:
Трение
в
Подготовка к практическим занятиям: Динамика и
6
уравновешивание механизмов.
Подготовка
механизмы.
к
практическим
занятиям:
Кулачковые
Подготовка к практическим занятиям: Зубчатые и
рычажные механизмы.
1, 2, 3, 4, 5
7
10
1, 2, 3, 4, 5
6
10
40
60
Всего:
10. Тематический план индивидуальной работы
Целью РГР является закрепление теоретических знаний, а также практических навыков
расчёта элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость.
Задача №1.Расчёт степени подвижности механизма.
Задача №2. Определение размеров недостающего звена.
Задача №3. Расчёт ступенчатой (планетарной) коробки передач.
11. Методы обучения
В соответствии с “Положением об организации учебного процесса в высших учебных
заведениях” основными формами изучения дисциплины являются: чтение лекций, проведение
практических занятий и самостоятельная работа студентов.
Лекции проводятся в лекционных аудиториях в соответствии с рабочим учебным планом
направления “Инженерная механика” и настоящей программой.
Практические занятия посвящены в основном решению задач. При этом происходит
закрепление теоретического материала и получение практических навыков его использования.
Модульный контроль осуществляется путем выполнения аудиторных контрольных работ
и защиты индивидуальных самостоятельных расчетно-графических работ.
В процессе обучения для лучшего освоения дисциплины используются следующие
методы образовательных технологий:
работа в команде – совместная деятельность группы студентов с индивидуальной
работой членов команды под руководством лидера;
опережающая самостоятельная работа – самостоятельное освоение студентами
нового материала до его изложения преподавателем во время аудиторных занятий;
методы IT – использование Internet-ресурсов для расширения информационного поля и
получения информации, в том числе и профессиональной;
обучение на основе опыта– активизация познавательной деятельности студента за счет
ассоциации их собственного опыта с предметом изучения
12. Методика контроля знаний и система присвоения баллов
Текущий контроль. Осуществляется на лабораторных и практических занятиях при
выполнении и защите лабораторных и практических работ.
Итоговый контроль. Имеет целью проверку уровня знаний и умений по дисциплине.
Итоговый контроль по дисциплине осуществляется в форме зачёта на четвёртом
семестре и в виде экзамена на пятом семестре.
Критериями оценки компетенций являются:
– способность осуществлять правильные расчёты элементов конструкций машин и
механизмов по заданным схемам;
– умение определять соответствие полученных результатов техническим требованиям
изделия;
– правильный выбор и использование измерительного инструмента;
7
Для допуска к зачёту студент должен выполнить и защитить расчётно-графическую
работу.
Условиями получения зачёта является успешное освоение всех теоретических и
практических разделов дисциплины.
“Зачтено”, если студент глубоко и прочно усвоил учебный материал рабочей
программы дисциплины, исчерпывающе, последовательно, грамотно и логически стройно его
излагает, не затрудняется с ответом при видоизменении задания, свободно справляется с
решением практических задач и способен обосновать принятые решения, не допускает ошибок.
“Незачтено”, если студент не усвоил отдельных разделов учебного материала рабочей
программы дисциплины, допускает существенные ошибки, с большими затруднениями
выполняет практические задания.
13. Перечень вопросов выносимых на семестровый контроль
1. Машина, классификация (схемы).
2. Механизм, классификация (схемы).
3. Кинематическая пара. Классификация. Обозначение.
4. Основные виды звеньев.
5. Определение звеньев.
6. Кинематическая цепь. Классификация.
7. Структурный анализ механизма. Определение степени подвижности плоского и
пространственного механизма.
8. Основная теорема зацепления.
9. Геометрические параметры цилиндрической прямозубой передачи.
10. Нарезание зубьев. Дуга зацепления. Коэффициент перекрытия.
11. Нарезание зубьев. Методы и способы нарезания.
12. Кулачковые механизмы. Классификация. Фазовые углы.
13. Аналитический расчет кулачкового механизма с толкателем.
14. Аналитический расчет кулачкового механизма с коромыслом.
15. Построение профиля кулачка кулачкового механизма с толкателем (после
аналитического расчета).
16. Построение профиля кулачка кулачкового механизма с коромыслом (после
аналитического расчета).
17. Кинематическое исследование кривошипно-ползунного механизма. План скоростей в
6-ти положениях.
18. План скоростей четырехзвенного кривошипно-ползунного механизма.
19. Построение кинематических диаграмм.
20. Основные кинематические соотношения механизмов передач.
21. Механизмы многоступенчатых зубчатых передач с подвижными осями.
Передаточное число прямого планетарного механизма.
22. Передаточное число обратного планетарного механизма и условия планетарного
механизма.
23. Аналитический метод кинематического исследования механизма.
24. Коэффициент полезного действия машин при последовательном и параллельном
соединении механизмов.
25. Манипуляторы и промышленные роботы.
26. Кинетическая энергия механизма.
27. Приведенная масса и приведенный момент инерции механизма.
28. Уравнение движения механизма.
29. Силы, действующие на звенья механизма.
30. Механическая характеристика машин.
31. Трение в кинематических парах механизма.
8
32. Динамический синтез плоского кулачкового механизма. Построение диаграмм
движения толкателя. Определение масштабов диаграмм.
33. Определение минимального радиуса кулачка с толкателем. Профилирование кулачка.
34. Кинематическое исследование плоского механизма с кулисой. План скоростей.
35. План ускорений механизма с кулисой.
36. Кинематическое исследование механизма с кулисой методом диаграмм.
37. Динамический синтез плоского кулачкового механизма с коромыслом. Построение
диаграмм движения. Определение масштабов диаграмм.
38. Определение минимального радиуса кулачка с коромыслом. Профилирование
кулачка.
39. Проектирование зубчатых передач, полный расчет.
40. Профилирование зубчатой пары.
41. Кинетостатическое исследование плоского механизма. Структурный анализ
механизма. Силовой расчет механизма группы Асура 6–7, 4–5.
42. Силовой расчет механизма группы Асура 2–3, 0–1.
43. Силовой расчет механизма методом рычага Жуковского.
14. Учебно-методическое обеспечение
Основная литература
1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин / И.И. Артоболевский.-М.: Альянс,
2012. – 639.
2. Артоболевский, И. И.Сборник задач по теории механизмов и машин: учеб. пособие /
И. И. Артоболевский, Б. В. Эдельштейн. – 3-е изд., стер. – Москва: Альянс, 2013. – 256 с.
3. Попов А.С. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин / под ред. К.Ф.
Фролова. – М.: Высшая школа, 1996.
Дополнительная литература
4. Левитский Н.И. / Теория механизмов и машин / Н.И. Левитский.- М.: Наука, 1990.
5. Фролов К.В. Теория механизмов и машин / К.В. Фролов и др. -М.: Высшая школа,
1987.
15. Информационные ресурсы
1. Издательство «Лань» электронно-библиотечная система – www.e.lanbook.com/books;
2. Библиотека машиностроения – www.lib-bkm.ru.
3. Библиотека морской литературы: http://www.sealib.com.ua/electrition.html,
4. Новороссийский Морской Сайт: http://mga-nvr.ru/kursantam/esesa/page/2/.
16. Материально–техническое обеспечение дисциплины
Лекционные и практические занятия проводятся в специализированной аудитории 101 и
102 – 2. Аудитории оборудованы плакатами, наглядными пособиями.
Учебно-лабораторное оборудование.
Аудитория 102 – 2.
№
Наименование оборудования
Количество
1
Установка для исследования кулисно–ползунного механизма.
3
2
Установка для исследования кривошипно–ползунного механизма.
2
9
3
Установка для имитации нарезания зубьев зубчатых колёс.
2
4
Установка для имитации кулачкового механизма и набор кулачков.
1
5
Установка для имитации работы планетарного механизма с внешним и
внутренним зацеплением.
1
6
Ступенчатая коробка передач.
1
7
Наглядные пособия и плакаты по нарезанию зубьев зубчатых колёс.
7
Аудитория 101 – 2.
Наглядные пособия по теории машин и механизмов.
– плакат по нарезанию зубьев зубчатых колёс с помощью червячной фрезы;
– кинематический анализ механизма;
– динамический анализ механизма.
10