Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Кафедра «Механика и нефтегазовое дело»
Методические рекомендации и указания
по дисциплине «Теория механизмов и машин»
для студентов специальности 5В071300 – «Транспорт, транспортная техника и технологии»
Составитель:
ст. преподаватель
кафедры МиНГД
Сарымов Е.К.
Павлодар
Цель дисциплины «Теория механизмов и машин» заключается в формировании у студентов знаний в области общих методов исследования и проектирования механизмов, необходимых для создания машин, устройств, приборов, автоматических устройств и комплексов, отвечающих современным требованиям эффективности, точности, надежности и экономичности.
1 Организационно-методические указания
1.1 Цель дисциплины «Теория механизмов и машин» заключается в формировании у студентов знаний в области общих методов исследования и проектирования механизмов, необходимых для создания машин, устройств, приборов, автоматических устройств и комплексов, отвечающих современным требованиям эффективности, точности, надежности и экономичности.
Задачи изучения дисциплины
- дать студентам знания по основным положениям структурного, кинематического и динамического анализа механизмов и машин;
- привить прочные навыки синтеза механизмов и машин, применяемых по данной специальности;
В результате изучения дисциплины студент должен
Знать:
- основы построения механизмов и машин;
- методы структурного, кинематического и динамического анализа и синтеза механизмов;
- формулировки основных понятий, теорем, принципов теории механизмов и машин.
В результате изучения дисциплины студент должен
Уметь:
- составлять кинематические схемы механизмов и машин;
- проектировать рациональные схемы механизмов;
- выполнять кинематические исследования графическим и аналитическим методами для различных механизмов (зубчатых, планетарных, рычажных и т.д.);
- составлять динамические модели машин и механизмов;
- выполнять динамический анализ различных механизмов и машин;
- выполнять метрический синтез механизмов (рычажных, зубчатых, кулачковых и т.д.);
- проводить экспериментальные исследования кинематики и динамики машин и механизмов;
- определять качественные характеристики машин и механизмов и делать заключения о их работоспособности.
1.2 Объем и сроки изучения курса
Курс «Теория механизмов и машин» общим объемом 39 часов (1 кредит) изучается в течение 2,3 семестра: 3 часов лекционных занятий, 3 часов практических занятий. На самостоятельную работу отводится 39 часов, из них 6 часов на СРСП.
1.3. Основные виды занятий и особенности их проведения при изучении дисциплины
Программой курса предусмотрено проведение лекционных и практических занятий, лабораторных работ, а также проведение консультаций для всех видов выше указанных занятий
1.3.1. Лекционные занятия
Лекционные занятия проводятся в объеме 3 часов (по расписанию)
1.3.2. Практические работы
Практические работы проводятся в компьютерных классах в объеме 3 часов (по расписанию).
1.3.3 Курсовая работа
В период учебной сессии студенты получают задание на курсовую работу и приступают к ее выполнению согласно графика, в межсессионный период проводятся консультации по разделам курсовой работы.
1.3.4. Самостоятельная работа
Самостоятельная работа подразумевает подготовку студентов к лекционным и практическим занятиям, на основании материалов лекций и рекомендованных программой учебников и учебных пособий. Студент может самостоятельно доделывать практические работы по дисциплине, если он не успевает выполнить их в классе, так как процесс изучения новых программных средств достаточно трудоемок и требует самостоятельной работы в разном объеме у разных студентов.
1.4. Взаимосвязь аудиторной и самостоятельной работы студентов при изучении курса
Теоретический материал, который студент слушает на лекциях, должен быть усвоен им в ходе подготовки к практическим работам, промежуточным и итоговым аттестациям. Для успешного выполнения практических работ необходимо усвоить материал тем: _1__, _2__, _3__, _4__, __5__.
1.5. Виды контроля знаний студентов и их отчетности по дисциплине
Текущий контроль за выполнением самостоятельной работы осуществляется преподавателем на лекциях и консультациях.
Изучение курса завершается сдачей курсовой работы и экзаменом, который включает проверку теоретических и практических знаний студента.
Экзамен (100 баллов) проводится по тестовым заданиям.
2.1 Содержание лекционных занятий
Главная цель теоретического лекционного курса, представляющего собой совокупность лекционных занятий, - сформировать у студентов системное представление об изучаемом предмете, дать студентам теоретические знания, обеспечить усвоение будущими специалистами методов анализа и синтеза основных типов механизмов.
Все содержание дисциплины разбито на разделы и темы, охватывающие логически завершенный материал.
Тема 1 Общие положения
Роль машиностроения в осуществлении научно-технического прогресса. Основные задачи в области создания новых механизмов и машин. Содержание дисциплины и её значение для инженерного образования. Связь теории механизмов и машин с другими областями знаний. Роль отечественных и зарубежных ученых в создании научных школ. Перспективы развития науки о механизмах и машинах. Основные проблемы в теории механизмов и механике машин.
Тема 2 Основы строения механизмов
Основные понятия теории механизмов и машин. Машина. Механизм, как основа транспортных и других машин. Звено механизма. Кинематическая пара, кинематическая цепь. Классификация кинематических пар. Число степеней свободы механизмов. Обобщённые координаты механизма. Начальные звенья.
Тема 3 Кинематическое исследование механизмов
Кинематика входных и выходных звеньев, передаточные функции и отношения механизма. Метод векторного замкнутого контура для определения кинематических характеристик плоских рычажных механизмов. Метод планов скоростей и ускорений при кинематическом исследовании рычажных, кулачковых и сложных зубчатых механизмов.
Тема 4 Силовой расчет механизмов
Условие статической определимости механизма и его структурных групп. Аналитический метод силового расчёта механизмов. Определение уравновешивающей силы по теореме Н.Е. Жуковского.
Тема 5 Динамическое исследование механизмов
Силы, действующие в машинах, механизмах и их характеристика. Режимы движения механизмов. Динамическая модель механизма. Приведение сил и моментов. Приведенная масса и приведённый момент инерции. Уравнение движения механизма и звена динамической модели в форме энергии и в форме моментов (энергетической и дифференциальной форме).
Тема 6 Статическая характеристика машинного агрегата и устойчивость его движения
Общая постановка задачи, средняя скорость машины и её коэффициент неравномерности. Связь между приведённым моментом инерции, приведёнными силами и коэффициентом неравномерности движения механизма.
Общая постановка задачи, средняя скорость машины и её коэффициент неравномерности. Связь между приведённым моментом инерции, приведёнными силами и коэффициентом неравномерности движения механизма.
Тема 7 Уравновешивание вращающихся масс, статическое и динамическое уравновешивание механизмов
Неуравновешенность механизмов и её виды. Статическое уравновешивание механизмов.
Тема 8 Трение износ, механический КПД механизмов
Природа сил трения. Внутреннее и внешнее трение. Трение скольжения, качения, покоя.
Тема 9 Синтез механизмов с низшими кинематическими парами
Входные и выходные параметры и этапы синтеза механизмов. Целевые функции, ограничения и дополнительные условия синтеза. Условие существования кривошипа в четырёхзвенном механизме.
Тема 10 Цилиндрические зубчатые передачи
Общие сведения, классификация. Основная теорема зацепления. Геометрические элементы зубчатых колёс. Элементы и свойства эвольвентного зацепления. Дуга зацепления, угол зацепления, коэффициент перекрытия. Подрезание и заострение профилей зубьев. Особенности зубчатых передач внутреннего зацепления. Реечное зацепление.
Тема 11 Пространственные зубчатые передачи
Общие сведения. Кинематика и геометрия конической передачи. Нарезание конических зубчатых колёс методом обкатки. Применение винтовых и угловых зубьев на конических колёсах. Кинематика и геометрия червячной передачи. Понятие о зацеплении червячных передач. Особенности зацепления глобоидной червячной передачи.
Тема 12 Многозвенные зубчатые механизмы
Последовательный ряд зубчатых колёс с кратным зацеплением. Последовательный ряд зубчатых колёс с паразитными колёсами в зубчатых передачах с неподвижными осями. Планетарные зубчатые механизмы.
Тема 13 Синтез кулачковых механизмов
Виды и назначение кулачковых механизмов. Законы движения выходного звена и способы их задания при проектировании механизма. Угол давления и его влияние на действие сил в механизме, на его размеры и надёжность.
Тема 14 Виброактивность ивиброзащита машин, промышленные роботы и манипуляторы
Источники колебаний и объекты виброзащиты. Влияние механических воздействий на технические объекты. Анализ действия вибраций. Основные методы виброзащиты. Виброзащитные системы с одной степенью свободы.
2.2 Содержание практических занятий
целью практических занятий является закрепление, углубление и расширение полученных на лекциях знаний; привить студентам навыки в расчетах и проектировании, в использовании справочной литературы, учебных пособий; проконтролировать усвоение студентами лекционного материала. Углубление знаний и приобретение навыков достигается решением примеров расчета с элементами исследования.