МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра технологии и методики преподавания технологии Учебно-методический комплекс по дисциплине «Теория механизмов и машин» Специальность: 260901.65 – «Технология швейных изделий» Пермь 2009 Автор-составитель: ст. преп. Пепеляева С.В. Учебно-методический комплекс по дисциплине «Теория механизмов и машин» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 260901.65 «Технология швейных изделий». Дисциплина относится к федеральному компоненту цикла «общепрофессиональных дисциплин». Утверждено на заседании учебно- Утверждено на заседании кафедры методической комиссии физического технологии и методики преподавания факультета: технологии: Протокол № Протокол № «___» _______________2010г. «___»_________________2010г. Председатель УМК________________ Зав. кафедрой_________________ Содержание 1.Рабочая программа дисциплины 1. Цели и задачи изучения дисциплины 2. Требования к уровню освоения дисциплины 3. Объем дисциплины, формы текущего и промежуточного контроля 3.1.Объем дисциплины и виды учебной работы 3.2. Распределение часов по темам и видам учебной работы 4. Содержание разделов, основных тем учебной дисциплины 5.Темы практических работ 6. Тематика курсовых работ и методические указания по их выполнению 7.Учебно-методическое обеспечение дисциплины 7.1 Список литературы 7.2 Материально-техническое и информационное обеспечение дисциплины 7.3. Методические указания для студентов 7.4. Методические указания для преподавателей 11. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения промежуточных и итоговых аттестаций Приложение 1. Вопросы к зачету Приложение 2 Экзаменационные билеты 5 1.Рабочая программа дисциплины 1. Цели и задачи изучения дисциплины Требования к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы по направлению подготовки дипломированных специалистов ГОС высшего профессионального образования по специальности 260901.65 Технология швейных изделий относительно дисциплины «Теория механизмов и машин» следующие: преемственность знаний при переходе от общенаучных дисциплин к профилирующим. При изучении дисциплины должны быть максимально использованы последние достижения науки, техники и знания, полученные студентами при изучении основных разделов общеинженерных и специальных дисциплин. Дисциплина «Теория механизмов и машин» является начальной дисциплиной для последующего изучения студентами целого цикла дисциплин данного направления, поэтому в процессе ее изучения студенты должны научиться использовать знания общеинженерных наук, владеть рациональными приемами поиска, хранения и использования научно-технической информации, организовывать и осуществлять научные исследования, работать с современными швейными машинами и полуавтоматами. Основная цель и задачи курса «Теория механизмов и машин» как учебной дисциплины - обеспечить будущим специалистам 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; дать знания о строении основных видов механизмов, кинематических и динамических характеристиках механизмов, знания и методах определения параметров механизмов по требуемым условиям, методам виброзащиты человека и машины, знания об управлении движением систем механизмов и машин. Воспитательной задачей курса является формирование профессиональной готовности к творческой инженерной деятельности в процессе промышленного изготовления одежды. Курс базируется на знаниях студентов, полученных при изучении дисциплин: высшей математики, физики, инженерной графики, теоретической механики, деталей машин, вычислительной техники. В процессе изучения дисциплины студенты знакомятся с основами построения механизмов и машин и с общими принципами их работы. Практические навыки и умения по теории механизмов и машин студенты приобретают на практических занятиях. 2. Требования к уровню освоения дисциплины «Теория механизмов и машин» Программа учебной дисциплины «Теория механизмов и машин» определяет совокупность необходимых для профессиональной подготовки знаний, навыков и умений, которыми должен обладать студент в соответствии с требованиями ГОС. 6 По завершении курса студент должен: Знать: - Основные виды механизмов и их структуру, основные детали машин и их элементы, кинематические и динамические характеристики, принципы образования механизмов. - Расчетные цели и формы определения подвижности плоских и пространственных кинематических цепей. - Цель и методы кинематического анализа механизмов (графические, графоаналитические, аналитические). - Цель и методы кинетостатического (силового) анализа механизмов. - Цель расчета маховика и его последовательность. - Назначение, классификацию зубчатых передач. - Условия синтеза зубчатого зацепления, порядок синтеза. - Геометрические параметры зубчатого зацепления. - Методы нарезания зубьев, их особенности. - Последовательность расчета передаточных отношений планетарных и дифференциальных передач. - Назначение, основные виды кулачковых механизмов, их параметры. - Законы движения, реализуемые кулачковыми механизмами. - Условия синтеза кулачковых механизмов, порядок синтеза. - Методы уравновешивания роторов. - Основные методы виброзащиты. - Основные методы и порядок синтеза рычажных механизмов. - Основные параметры роботов и манипуляторов. - Сущность циклограмм, тактограмм. Уметь: - Проводить структурный, кинематический, кинетостатический анализ механизмов графическими, графоаналитическими и аналитическими методами. - Проводить расчет маховика по коэффициенту неравномерности вращения входного звена. 7 - Пользоваться методом обращенного движения, как при получении профиля кулачка, так и закона движения толкателя. - Синтезировать зубчатую передачу из условия отсутствия подрезания ножки зуба, отсутствия заострения головки зуба, обеспечения непрерывности вращения. - Строить эвольвентный профиль зуба зубчатой передачи. - Проводить расчет передаточных отношений как простой, дифференциальной, так и смешанной зубчатой передачи. - Проводить синтез рычажных механизмов по заданным условиям. - Определять подвижность и маневренность роботов и манипуляторов. - Проводить расчет параметров уравновешивания роторов и рычажных механизмов. 3. Объем дисциплины, формы текущего и промежуточного контроля. 3.1 Объем дисциплины и виды учебной работы Вид учебной работы Всего часов в 4 семестре Общая трудоемкость дисциплины Аудиторные занятия Лекции Практические работы Самостоятельная работа Вид итогового контроля 51 24 12 12 27 зачет 3.2.Распределение часов по темам и виды учебной работы № п/п Раздел дисциплины 1. 2. Введение Основные понятия теории механизмов и машин Тема 2.1. Основные виды механизмов, понятия элементов машин Структурный анализ и синтез механизмов Тема 3.1. Структурная классификация плоских механизмов. Число степеней свободы кинематической цепи 3. 1 1 Практически е занятия - 1 - 2 - 2 - Лекции 8 4. 5. 6. Кинематический анализ и синтез механизмов Тема 4.1. Задачи кинематики. Кинетостатический анализ механизмов Тема 4.2. Методы оптимизации в синтезе механизмов с применением ЭВМ Динамика машин и механизмов Тема 5.1. Задачи динамики приводов. Динамический анализ механизмов. Колебания в механизмах Тема 5.2. Линейные и нелинейные уравнения движения в механизмах. Электро-, гидро-, пневмопривод механизмов Синтез механизмов Тема 6.1. Общие методы синтеза механизмов. Колебания в рычажных и кулачковых механизмах. Тема 6.2. Вибрация. Вибрационные транспортеры. Анализ и синтез зубчатых зацеплений и передач Итого 2 4 1 4 1 - 2 4 1 2 1 2 4 4 2 4 2 12 12 4 Содержание разделов, основных тем учебной дисциплины Раздел 1. Введение Значение курса ТММ как науки и как учебной дисциплины в свете современных требований. Строение курса ТММ. Раздел 2. Основные понятия теории механизмов и машин Основные понятия ТММ, Основные детали машин и их элементы. Классификация машин, механизмов, звеньев, кинематических пар и цепей. Основы проектирования механизмов и машин. Раздел 3. Структурный анализ и синтез механизмов Определение числа степеней свободы кинематической цепи. Избыточные связи в механизмах и их исключение. Структурная классификация плоских механизмов. Раздел 4. Кинематический анализ и синтез механизмов Задачи кинематики. Кинематический анализ механизмов методом диаграмм. Графическое дифференцирование и интегрирование кинематических диаграмм. 9 Кинематический анализ механизмов методом планов. Примеры графического исследования механизмов. Аналитическая кинематика с применением ЭВМ. Силовой анализ механизмов. Силы, действующие в механизмах. Условие статической определимости кинематических цепей. Силовой анализ механизмов методом планов без учета сил трения. Раздел 5. Динамика машин и механизмов Задачи динамики. Кинетостатика начального звена. Силовой расчет механизмов с учетом сил трения. Понятие об одномассовой динамической модели машинного агрегата. Уравнения движения машинного агрегата. Исследование движения машинного агрегата с помощью уравнений. Расчет момента инерции маховика. Электро-, гидро-, пневмопривод механизмов. Выбор типа привода. Раздел 6. Синтез механизмов Общие методы синтеза механизмов. Анализ и синтез зубчатых зацеплений и передач. Назначение, классификация и кинематический анализ зубчатых передач. Основная теорема зацепления. Теория эвольвентного зацепления. Условия и порядок синтеза зубчатых передач. Анализ и синтез кулачковых механизмов. Назначение и основные виды кулачковых механизмов. Законы движения, реализуемые кулачковыми механизмами. Синтез рычажных механизмов. Методы синтеза рычажных механизмов. Основы виброзащиты. Источники колебаний и объекты виброзащиты. Основные методы виброзащиты и виброизоляции. Роботы и манипуляторы. Характеристики роботов и манипуляторов. 5. Темы практических работ № п/п № раздела дисциплины 1. 2. 3. 4 5 5 4. 6 Наименование лабораторных работ Кинематический и силовой анализ механизмов Динамический анализ и синтез механизмов Исследование движения механизмов с помощью уравнений Синтез зубчатого зацепления. Определение геометрических параметров зубчатой передачи 10 6. Тематика курсовых работ Курсовые работы по дисциплине не предусмотрены. 7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 7.1. Список литературы Основная литература. 1. Самородский П. С. Теория механизмов и машин [Текст] / Самородский Пётр Степанович, В. Д. Симоненко ; МО РФ, Брянский гос. пед. ун-т, фак. технологии, экономики и психологии. - Брянск : Изд-во БГПУ, 2001. - 80 с. Дополнительная литература. 1. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин.-М.: Наука. 1979.-576с. 2. Фролов К. В. и др. Теория механизмов и механика машин / под ред. К. В. Фролова - М.: Высш.шк., 2001-496с. 3. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: Учеб. для втузов. 4-е изд. перераб. и доп.М.:Наука,1988-640с. 7.2. Методические указания для студентов При выполнении работы студентами используются макеты механизмов. В процессе обучения предусмотрен контроль текущей успеваемости, который включает выполнение практических работ по разделам курса и тестовые контроли по окончанию изучения каждого раздела. 7.3. Методические рекомендации для преподавателя Практические работы проводятся в специализированных классах, оснащенных оборудованием для выполнения синтеза и анализа механизмов различных типов. При изучении дисциплины используются учебно-методические комплексы, разработанные в вузе, с учетом региональных особенностей и возможностей. 11 11. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения промежуточных и итоговых аттестаций Приложение 1 Итоговый контроль проводится в форме зачета. По завершении курса студент должен иметь навыки анализа и синтеза типовых механизмов и кинематических цепей. Примерный перечень вопросов к зачету: 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-ползунного механизма методом планов скоростей и ускорений. 8. Аналитический метод кинематического исследования. 10. Передаточные функции (аналоги скоростей и ускорений), их применение в кинематическом анализе механизмов. 11. Кинематический анализ методом диаграмм. 12. Графический метод как алгоритм решения задачи с помощью ЭВМ. 13. Задачи и методы силового анализа. 14. Принцип Даламбера. Классификация сил, действующих на механизм. 15. Силовой анализ группы Ассура 2 кл 1 вида. 16. Силовой анализ группы Ассура 2 кл 2 вида. 17. Силовой анализ группы Ассура 2 кл З вида. 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. 12 22. Условия определения приведенного момента инерции и приведенного момента сил полезного сопротивления. 23. Расчет маховика методом Виттенбауэра. Последовательность расчета. 24. Уравновешивание роторов. Статическое, моментное и динамическое уравновешивание роторов. 25. Статическое уравновешивание рычажных механизмов методом замещающих 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 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 условия проворачиваемости кривошипа. 41. Синтез рычажных механизмов. Примеры. 42. Электро-, гидро-, пневмопривод механизмов. 13 43. Выбор привода механизмов. 44. Машины автоматы, автоматические линии. Общие сведения. 45. Характеристики роботов и манипуляторов. УМК разработан на основании требований ГОС и учебного плана специальности 260901.65 – Технология швейных изделий и утвержден на заседании кафедры _технологии и методики преподавания технологии_ . Протокол № ___ от «___» сентября 2009 г. Заведующий кафедрой _________________ подпись Ильин А.Н. фамилия, инициалы 14