1 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 1.1 Цель учебной дисциплины Целью учебной дисциплины является изложение студентам специальности 1-36 01 01 «Технология машиностроения» теоретических основ и практических примеров построения трехмерных моделей машиностроительных объектов, а также моделирования динамики и анализа прочности деталей машин. 1.2 Задачи учебной дисциплины Задачей учебной дисциплины является приобретение навыков построения трехмерных моделей машиностроительных объектов, а также моделирования динамики и анализа прочности деталей машин. В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать: - базовые технологии программирования на алгоритмическом языке; - методы компьютерного проектирования конструкций и технологий; - основы построения трехмерных моделей машиностроительных объектов; - основные принципы решения задач инженерного анализа динамики и прочности машин; - современные компьютерные системы автоматизированного проектирования (CAD) и системы инженерного анализа (CAE); уметь: - строить трехмерные твердотельные модели в современных CAD-системах; - производить инженерный анализ динамики и прочности машин в современных CAE-системах; - творчески применять полученные знания при решении задач инженерного анализа машиностроительных объектов; владеть: - навыками программирования на алгоритмическом языке; - навыками компьютерного проектирования конструкций и технологий; - навыками решения задач компьютерного анализа динамики и прочности машин. 1.3 Место учебной дисциплины в системе подготовки в системе подготовки специалиста с высшим образованием Дисциплина относится к модулю «Основы применения математических методов и вычислительной техники в инженерной деятельности» (компонент учреждения высшего образования). Перечень учебных дисциплин, изучаемых ранее, усвоение которых необходимо для изучения данной дисциплины: - «Математика» (1, 2 семестр); - «Информатика»; - «Теоретическая механика» (2 семестр); - «Инженерная графика». Перечень учебных дисциплин (циклов дисциплин или модулей), которые будут опираться на данную дисциплину: - «Основы научных исследований, изобретательства и инновационной деятельности в машиностроении»; - «САПР технологических процессов»; - «САПР технологического оснащения производства». 3 1.4 Требования к освоению учебной дисциплины Освоение данной учебной дисциплины должно обеспечивать формирование следующих компетенций: Коды формируемых компетенций СК-1.1 Наименования формируемых компетенций Знать базовые технологии программирования на алгоритмическом языке высокого уровня, программные средства компьютерного проектирования, методы компьютерного выполнения чертежей и других графических работ. 1.5 Распределение учебной дисциплины по семестрам Форма получения высшего образования Очная (дневная) 2 Курс Семестр 3 Лекции, часы Лабораторные занятия, часы 34 34 Курсовая работа, семестр Экзамен, семестр 3 3 семестр Аудиторных часов по учебной дисциплине Самостоятельная работа, часы Всего часов по учебной дисциплине / зачетных единиц 68 132 200/6 2 СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА Номера тем 1 Тема 1 Наименование тем Содержание 2 3 Цель, содержание и задачи изучения курса. Понятие информации и информационных технологий. Этапы развития информационных технологий. Информационные ресурсы. Введение. Информация информационные технологии и Тема 2 Компьютерные машиностроении технологии в Роль и место информационных технологий в машиностроении. Основные этапы компьютерного моделирования. Программное обеспечение автоматизированного рабочего места конструктора-проектировщика. и Понятия трехмерной графики и 3D моделирования. Применение трехмерной графики. Создание трѐхмерного изображения. Задачи трѐхмерного моделирования. Тема 3 Трехмерная графика 3D моделирование Тема 4 Системы автоматизированного проектирования Обзор современных CAD/СAM/СAE-систем. Их особенности, возможности, преимущества (AutoCAD, SolidWorks, Компас-3D, Inventor и др.). SolidWorks - система трехмерного моделирования. Интеграция систем автоматизированного проектирования (CAD) с системами инженерного анализа (CAE). 4 1 Тема 5 2 Создание параметризованных эскизов 3 Базовая концепция параметрического черчения. Создание эскизов профилей. Создание эскизов 2D и 3D траекторий. Создание эскизов линий сечений. Создание линий сечений и разрезов. Наложение на эскиз геометрических зависимостей. Наложение на эскиз размерных ограничений. Тема 6 Основы 3D моделирования машиностроительных объектов. Графические примитивы CAD-систем. Структура трехмерных геометрических моделей объектов проектирования. Основные операции геометрического синтеза и анализа 3D-моделей. Системы машинной графики и обработка графических данных. Тема 7 Методические геометрического в SolidWorks. основы моделирования Объекты проектирования в SolidWorks. Методические основы моделирования деталей в SolidWorks. Методические основы моделирования сборок в SolidWorks. Тема 8 Трехмерное твердотельное параметрическое моделирование Тема 9 Создание рабочих чертежей деталей Тема 10 Моделирование оболочек Понятие параметрического моделирования объектов. Параметрическое моделирование объектов в Solid Works. Концепция создания чертежей деталей на основе трехмерной геометрической модели. Планирование и настройка чертежа. Создание видов детали на чертеже. Редактирование видов детали. Окончательное оформление чертежа. Назначение оболочек. Построение оболочек. Редактирование оболочек. Изменение толщины стенок оболочек. Управление толщиной различных элементов оболочек. Тема 11 Метод конечных в CAE-системах. Тема 12 Решение помощью анализа Тема 13 Термический анализ в CAE-системах. Тема 14 Моделирование динамики кинематики механизмов. Тема 15 Разработка и отладка LISP-функций. элементов Виды анализа и задачи, решаемые в CAE-системах. Основные принципы моделирования деталей на основе метода конечных элементов. Основные этапы конечно-элементного анализа. практических задач с конечно-элементного Основные принципы решения практических задач на основе метода конечных элементов. Генерация конечно-элементной сетки. Виды нагрузок и особенности их задания. Граничные условия. Тепловой анализ. Стационарная теплопроводность. Нестационарные процессы. Фазовые превращения. Термопрочностной анализ. и Основные положения термического анализа. Термические нагрузки и ограничения. Создание конечно-элементной сетки. Процессорная и постпроцессорная стадии моделирования. Введение в исследование движения механизмов. Анализ движения. Базовое движение. Анимация. Разработка и отладка LISP-функций для параметрического черчения трехмерной твердотельной модели. Разработка и отладка LISPфункций для моделирования трехмерных оболочек. Разработка и отладка LISP-функций для автоматизированного создания сборки. 5 Л. р. 7. Редактирование элементов модели. 2 2 2 2 2 2 чертежей 2 10. Моделирование оболочек. 11 2 11. Метод конечных элементов в CAE-системах. 12. Решение практических задач с 13 помощью конечно-элементного анализа. 13. Термический анализ в 14 CAE-системах. 12 14. Моделирование динамики 15 кинематики механизмов. 2 2 и 15. Разработка LISP-функций. и отладка 15. Разработка 17 LISP-функций. и отладка 16 2 2 Л. р. 8. Построение сборок в системах геометрического моделирования. Л. р. 8. Построение сборок в системах геометрического моделирования. Л. р. 9. Расчет напряженнодеформированного состояния вала методом конечных элементов. Л. р. 10. Термический анализ в Solidworks Simulation. Л. р. 11. Создание рабочих чертежей деталей на основе трехмерных моделей. Л. р. 12. Построение сопряжения и анимации движения зубчатого зацепления. Л. р. 12. Построение сопряжения и анимации движения зубчатого зацепления. Л. р. 13. Разработка и отладка LISP-функции для параметрического построения трехмерной твердотельной модели. Л. р. 13. Разработка и отладка LISP-функции для параметрического построения трехмерной твердотельной модели. Баллы (max) 2. Компьютерные технологии в машиностроении. 3. Трехмерная графика и 3 3D моделирование. 4. Системы автоматизированного 4 проектирования. 5. Создание параметризованных 5 эскизов. 6. Основы 3D-моделирования 6 машиностроительных объектов. 7. Методические основы 7 геометрического моделирования в SolidWorks. 7. Методические основы 8 геометрического моделирования в SolidWorks. Модуль 2 8. Трехмерное твердотельное 9 параметрическое моделирование. рабочих 2 2 2 9. Создание 10 деталей. 2 Л. р. 1. Знакомство с системой трехмерного моделирования SolidWorks. Использование интерфейса. Л. р. 2. Создание параметризованных эскизов Л. р. 3. Основные принципы построения трехмерных моделей. Л. р. 4. Массивы в системах геометрического моделирования Л. р. 5. Графическое построение профиля зубчатого колеса. Л. р. 5. Графическое построение профиля зубчатого колеса. Л. р. 6. Построение моделей тел вращения. Форма контроля знаний и Самостоятел ьная работа, часы Модуль 1 1. Введение. Информация информационные технологии. 1 2 6 ЗЛР 2 2 6 ЗЛР 2 2 6 ЗЛР 2 2 6 ЗЛР 2 2 6 2 6 ЗЛР 2 2 6 ЗЛР 2 2 6 ЗЛР ВТЗ ПКУ 2 16 30 2 6 2 6 ЗЛР 2 2 6 ЗЛР 2 2 6 ЗЛР 2 2 6 ЗЛР 2 2 6 2 6 ЗЛР 2 2 6 ЗЛР ВТЗ ПКУ 2 18 30 Часы Часы Лекции (наименование тем) Лабораторны е занятия № недели 3 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 3.1 Учебно-методическая карта учебной дисциплины для очной формы обучения 2 1821 6 30 Итого 34 34 132 ТА 40 (экзамен) 100 Принятые обозначения: ЗЛР – защита лабораторной работы; ТЗ – выполнение тестовых заданий; 6 ПКУ – промежуточный контроль успеваемости; ТА – текущая аттестации. При использовании модульно-рейтинговой системы оценки знаний итоговая оценка определяется в соответствии с таблицей: Экзамен Оценка Баллы 10 100-94 9 93-87 8 86-80 7 79-72 6 71-65 5 64-58 4 57-51 3 50-41 2 40-17 1 16-1 0 0 4 ТРЕБОВАНИЯ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ Целью курсового проектирования является На выполнение курсовой работы отводится 36 часов, 1 зачетных единиц. Примерная тематика курсовых работ представлена в приложении, хранится на кафедре. Содержание курсовой работы включает: 1) теоретическая часть – обзор по теме проектирования, исследование актуальных вопросов в области машиностроения, постановка задач, обоснование принятого решения; 2) практическая часть – исследование и оптимизация параметров по теме курсовой работы, определение основных параметров, разработка рекомендаций и предложений по проектированию механизмов; 3) проектная часть – выполнение основных расчетов, разработка эскизов, схем, выполнение чертежей, оформление курсовой работы. Курсовая работа включает пояснительную записку объемом 30 листов и графическую часть 4 листа формата А3. Перечень этапов выполнение курсовой работы и количества баллов за каждый из них представлен в таблице. Этап выполнения Минимум Максимум Теоретические исследования проблемы, постановка задачи Практические исследования Разработка рекомендаций и предложений Проектирование, разработка эскизов, чертежей Оформление пояснительной записки Итого за выполнение курсовой работы Защита курсовой работы 9 15 9 9 6 3 36 15 15 15 10 5 60 40 При использовании модульно-рейтинговой системы оценки знаний итоговая оценка курсовой работы представляет собой сумму баллов за его выполнение и защиту и выставляется в соответствии со шкалой: Оценка Баллы 10 100-94 9 93-87 8 86-80 7 79-72 6 71-65 5 64-58 4 57-51 3 50-41 2 40-17 1 16-1 7 5 ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 5.1 Образовательные технологии Применение форм и методов проведения занятий при изучении различных тем курса представлено в таблице. № п/п Форма проведения занятия Вид аудиторных занятий Лекции Лабораторные занятия Мультимедиа 1 Темы 1-15 С использованием ЭВМ ИТОГО 2 Всего часов 34 34 Л.р. 1-13 34 34 68 5.2 Оценочные средства Используемые оценочные средства по учебной дисциплине представлены в таблице и хранятся на кафедре. № п/п 1 Вид оценочных средств Количество комплектов Вопросы к экзамену 1 2 Экзаменационные билеты 1 3 Тестовые задания для проведения промежуточного контроля успеваемости Контрольные вопросы для защиты лабораторных работ 1 4 1 5.3 Перечень используемых средств диагностики Для диагностики компетенций используются следующие формы: - устная; - письменная; - устно-письменная. Для оценки уровня знаний студентов используются следующие диагностики: - устный опрос во время занятий; - тесты; - курсовая работа с ее устной защитой; - отчеты по лабораторным работам с их устной защитой; - экзамен. 5.4 Методические рекомендации по организации самостоятельной работы студентов по учебной дисциплине и средства выполнению При изучении дисциплины используются следующие формы самостоятельной работы: - подготовка устных выступлений по заданной тематике. Перечень контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы приведен в приложении и хранится на кафедре. 8 5.5 Основная литература № п/п 1 2 3 4 5 Библиографическое описание Гриф Бутко, А. О. Основы моделирования в САПР NX [Электронный ресурс] : учеб. пособие / А. О. Бутко, В. А. Прудников, Г. А. Цырков. – 2-е изд. – М. : ИНФРА-М, 2018. – 199 с. Рекомендовано в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов учреждений среднего профессионального образования Рекомендовано УМО по образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений Допущено УМО вузов по образованию в области транспортных и транспортнотехнических комплексов в качестве учебника для студентов высших учебных заведений Допущено УМО вузов по образованию в области транспортных и транспортнотехнических комплексов в качестве учебника для студентов высших учебных заведений Партыка, Т. Л. Операционные системы, среды и оболочки [Электронный ресурс] : учеб. пособие / Т. Л. Партыка, И. И. Попов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М. : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2017. – 560 с. Шишов, О. В. Современные технологии и технические средства информатизации [Электронный ресурс] : учебник / О. В. Шишов. – М. : ИНФРА-М, 2017. – 462 с. Берлинер, Э. М. САПР конструктора машиностроителя [Электронный ресурс] / Э. М. Берлинер, О. В. Таратынов – М. : Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2015. – 288 с. Берлинер, Э. М. САПР технолога машиностроителя [Электронный ресурс] : учебник / Э. М. Берлинер, О. В. Таратынов – М. : Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2015. – 336 с. Количество экземпляров Электронный ресурс Электронный ресурс Электронный ресурс Электронный ресурс Электронный ресурс 5.6 Дополнительная литература № п/п 1 2 3 4 5 6 Количество экземпляров Библиографическое описание Гриф Малюх, В. Н. Введение в современные САПР : курс лекций / В. Н. Малюх. - М. : ДМК Пресс, 2010. – 192 с. Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебника для студентов машиностроительных специальностей вузов 4 - 1 - 1 Алямовский, А. А. SolidWorks/COSMOSWorks. Инженерный анализ методом конечных элементов / А. А. Алямовский. - М. : ДМК Пресс, 2004. – 432 с. Алямовский, А. А. SolidWorks 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике / А. А. Алямовский [и др.] / А.А. Алямовский. - Спб. : БХВ-Петербург, 2008. – 1040 с. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич. - М. : Мир, 1975. – 541 с. Ли, Кунву. Основы САПР (CAD/ CAM/ CAE) / Ли Кунву. – Спб. : Питер, 2004. – 506 с. Алямовский, А. А. COSMOSWorks. Основы расчета конструкций на прочность в среде SolidWorks [Электронный ресурс] / А. А. Алямовский. - М.: ДМК Пресс, 2010. - 784 с. - - 1 20 Электронный ресурс 9 5.7 Перечень наглядных и других пособий, методических рекомендаций по проведению учебных занятий, а также методических материалов к используемым в учебном процессе техническим средствам 5.7.1 Методические рекомендации 1 Миронова, М. Н. Информационные технологии и 3D моделирование : методические рекомендации к лабораторным работам для студентов специальности 1-36 01 01 «Технология машиностроения» (электронный ресурс). 5.7.2 Плакаты, мультимедийные презентации Тема 1 – Введение. Информация и информационные технологии. Тема 2 – Компьютерные технологии в машиностроении. Тема 3 – Трехмерная графика и 3D моделирование. Тема 4 – Системы автоматизированного проектирования. Тема 5 – Создание параметризованных эскизов. Тема 6 – Основы 3D моделирования машиностроительных объектов. Тема 7 – Методические основы геометрического моделирования в SolidWorks. Тема 8 – Трехмерное твердотельное параметрическое моделирование. Тема 9 – Создание рабочих чертежей деталей. Тема 10 – Моделирование оболочек. Тема 11 – Метод конечных элементов в CAE-системах. Тема 12 – Решение практических задач с помощью конечно-элементного анализа. Тема 13 – Термический анализ в CAE-системах. Тема 14 – Моделирование динамики и кинематики механизмов. Тема 15 – Разработка и отладка LISP-функций. 5.7.3 Перечень программного обеспечения, используемого в образовательном процессе 1 Система геометрического моделирования SolidWorks. 2 Система геометрического моделирования AutoCAD. 3 Интегрированная система программирования VisualLISP. 5.7.4 Материально-техническое обеспечение учебной дисциплины Материально-техническое обеспечение учебной дисциплины содержится в паспорте лаборатории «449», рег. номер ПУЛ–4.441–449/1–18. 10
