МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Учебно-методическое управление
Кафедра теоретической механики и ТММ
Учебно-методический комплекс
ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ
И МАШИН
(Учебная и рабочая программы, методические материалы)
Основная образовательная программа
110300 Агроинженерия
2006
Учебно-методический комплекс: Теория механизмов и машин (Учебная и рабочая программы, методические материалы). Направление 110300 – Агроинженерия. Основная образовательная программа по специальности:
110304–Технология обслуживания и ремонта машин в агропромышленном комплексе.
Составитель: старший преподаватель Г. С. Абдулин.
Ответственные за выпуск:
зав. кафедрой ТМ и ТММ
кандидат технических наук, доцент Ю.Б.Курочкин;
методист УМУ Г.П.Лещенко.
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Учебно-методическое управление
Кафедра теоретической механики и ТММ
-
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по УР_________ А.А. Патрушев
«____» _______ 2006 г.
ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН(Учебная и рабочая программы, методические материалы)
Основная образоательная программа 110300 – Агроинженерия (подготовка дипломированного специалиста) по специальности
110304 –Технология обсуживания и ремонта машин в агропромышленном комплексе
2006
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Теория механизмов и машин» составлен в соответствии с требованиями федерального компонента к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки дипломированного специалиста по циклу общепрофессиональных дисциплин государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, утвержденного Министерством образования РФ 05.04.2000 г. № 312 с/дс, на основании примерной программы дисциплины «Теория механизмов и машин» от 23.01.2001 г., рекомендованной Министерством образования РФ, и с учетом рабочей программы учебной дисциплины «Теория механизмов и машин», утвержденной в ЧГАУ, для направления «Агроинженерия»
Составитель – старший преподаватель Г. С. Абдулин.
Учебно-методический комплекс обсужден на заседании кафедры «Теоретическая механика и ТММ» «____» ___________ 2006 г. (протокол № ____ ).
Зав. кафедрой ТМ и ТММ,
кандидат технических наук, доцент
Ю.Б.Курочкин
Учебно-методический комплекс одобрен методической комиссией факультета ТС в АПК «_____» _____________ 2006 г. (протокол № ____ ).
Председатель методической комиссии, кандидат педагоги-ческих наук, доцент
В.В.Ушакова
Учебно-методический комплекс утвержден ученым советом факультета ТС в АПК «____» __________ 2006 г. (протокол № _____ ).
Председатель ученого совета,
кандидат технических наук, профессор
А.В.Егоров
СОДЕРЖАНИЕ1.
Требования ГОС ВПО к обязательному минимуму
содержания основной образовательной программы
подготовки специалиста ……………………………………………...
стр
6
2.
Учебная программа…………………………………………………….
7
2.1.
Цель и задачи……………………………………………………
7
2.2.
Содержание учебной дисциплины…………………………...
8
2.3.
Рекомендуемая литература…………………………………..
11
3.
Рабочая программа…………………………………………………….
12
3.1.
Объем дисциплины и виды учебной работы……………….
12
3.2.
Распределение учебного времени по модулям……………
12
3.3.
Содержание модулей программы……………………………
13
3.4.
Содержание и методическое обеспечение курсового проектирования………………………………………………….
22
4.
Методические материалы…………………………………………….
23
4.1.
Учебно-методические разработки……………………………
23
4.2.
Терминологический минимум…………………………………
24
4.3.
Требования к экзамену…………………………………………
24
4.4.
Вопросы для подготовки к зачету…………………………….
25
4.5.
Вопросы для подготовки к защите курсового проекта……
27
4.6.
Вопросы для подготовки к экзамену…………………………
29
4.7.
Тестовые задания……………………………………………….
31
4.8.
Справочные материалы……………………………………….
34
5.
Материально-техническое обеспечение дисциплины…………...
36
1. Требования ГОС ВПО к обязательному минимумусодержания основной образовательной программы подготовки специалиста В государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования (ГОС ВПО) направления 110300 Агроинженерия по специальности 110303 – Механизация переработки сельскохозяйственной продукции от 27.03.2000 г. № 237 пед/сп приведено следующее содержание дисциплины:
Индекс
Наименование дисциплин и их основные разделы
Всего часов
1
2
3
Ф.04.2
Теория механизмов и машин: кинематические характеристики механизмов, динамические расчеты быстроходных машин, энергетический баланс, регулирование хода машин, виброзащита.
110
2. Учебная программа2.1. Цель и задачи2.1.1. Место учебной дисциплины в учебном процессе
и ее значение в формировании инженера
Дисциплина «Теория механизмов и машин» относится к федеральному компоненту цикла общепрофессиональных дисциплин. Курс теории механизмов и машин является составной частью цикла дисциплин отраслевой подготовки и опирается на естественнонаучные дисциплины: физику, математику, теоретическую механику. Его основное назначение состоит в формировании базы научных знаний специалиста, познавательной активности, творческой деятельности, готовит студента к изучению специальных дисциплин: почвообрабатывающих и посевных машин, зерноуборочных и зерноочистительных машин, тракторов и автомобилей, надежность и ремонт.
2.1.2. Цель учебной дисциплины
Сформировать у студентов систему профессиональных знаний, умений и навыков по общим методам исследования и проектирования механизмов и машин.
2.1.3. Задачи учебной дисциплины
Освоение основ структурного и кинематического анализа различных механизмов, динамического расчета быстроходных машин, энергетического баланса, регулирования хода машин, подготовка студентов по основам проектирования машин, включающим знания методов оценки функциональных возможностей типовых механизмов и машин, критериев качества передачи движения, постановку задачи с обязательными и желательными условиями синтеза структурной и кинематической схемы механизма, построение целевой функции при оптимизационном синтезе, получение математических моделей для задач проектирования механизмов и машин.
2.1.4. Требования к уровню подготовки студентов
В результате изучения дисциплины студенты должны овладеть:
знаниями:
историю науки о механизмах и вклад в ее развитие русских ученых;
основы строения механизмов;
общие методы анализа механизмов с низшими парами;
методы кинематического анализа зубчатых и кулачковых механизмов;
основы теории зубчатого зацепления;
кинематические свойства универсального шарнира;
методы уравновешивания механизмов и балансировки роторов;
основы теории трения и расчета КПД простых и составных механизмов;
методы ограничения неравномерности хода машин;
методы гашения колебаний в механизмах;
кинематику планетарных и дифференциальных механизмов.
умениями и навыками:
производить структурный анализ механизма,
выполнять кинематический и силовой анализ плоского механизма,
определять момент инерции маховых масс,
определять среднюю мощность двигателя,
производить анализ движения толкателя кулачкового механизма и синтез схемы кулачкового механизма по заданному движению толкателя,
определять передаточное отношение комбинированных зубчатых редукторов,
проектировать зубчатые зацепления прямозубных цилиндрических колес,
производить расчет противовесов для уравновешивания роторов,
определять КПД составных механизмов,
методически правильно излагать основы теории механизмов.
2.2. Содержание учебной дисциплины2.2.1. Анализ механизмов и машин.
Введение. Связь науки о проектировании машин и механизмов с другими областями знаний, с общетеоретическими и специальными дисциплинами. История развития науки о механизмах и машинах. Роль отечественных ученых в создании научных школ. Основные задачи учебной дисциплины. Основные понятия: машина, механизм, кинематическая цепь, звено, кинематическая пара. Механизм как кинематическая основа технологических, энергетических, транспортных, информационных и других машин.
Структурный анализ механизмов. Классификация кинематических пар. Число степеней свободы механизма. Обобщенные координаты и начальные звенья механизма. Избыточные локальные и структурные связи. Местные и групповые подвижности в механизмах. Проектирование механизмов с оптимальной структурой путем устранения избыточных связей или введением тождественных связей. Формула П.Л.Чебышева. Структурные группы Л.В.Ассура; образование механизмов путем наслоения структурных групп; виды структурных групп II класса; порядок кинематического анализа механизма.
Кинематический анализ механизмов. Виды кинематического анализа механизмов: аналитический метод, графические методы: метод диаграмм, метод планов скоростей и ускорений. Порядок проведения кинематического анализа методом диаграмм. Порядок проведения кинематического анализа методом планов скоростей и ускорений.
Силовой анализ механизмов. Задачи силового анализа; характеристика сил, действующих на звенья механизмов; силы инерции. Условие статической определимости плоской кинематической цепи. Кинетостатический анализ механизмов: определение реакций в кинематических парах групп II класса; силовой расчет механизма; определение уравновешивающей силы методом Н.Е.Жуковского.
Динамический анализ механизмов. Основы динамического анализа механизмов: модель механизма для динамического анализа; приведение сил и масс в плоских механизмах; уравнение движения механизма; интегрирование уравнений движения механизма. Режимы движения механизмов; коэффициент неравномерности хода механизма; зависимость между приведенными моментом инерции, приведенными силами и коэффициентом неравномерности хода механизма. Основы динамического анализа механизмов: построение диаграммы энергомасс; определение момента инерции маховика по диаграмме энергомасс.
2.2.2. Синтез механизмов и машин.
Кулачковые механизмы. Виды кулачковых механизмов и их особенности; анализ движения кулачковых механизмов при заданном профиле кулачка; угол давления и его влияние на работу кулачкового механизма; зависимость между углом давления, кинематическими параметрами толкателя и размерами кулачка. Кулачковые механизмы: выбор закона движения толкателя; определение минимального радиуса профиля кулачка; построение профиля кулачка по заданному закону движения толкателя.
Механизмы, составленные из зубчатых колес. Передаточное отношение для пары зубчатых колес с неподвижными осями; передаточное отношение для многозвенной зубчатой передачи с неподвижными осями колес (ступенчатый ряд, паразитный ряд); применение эпициклических передач. Механизмы, составленные из зубчатых колес: аналитический способ расчета эпициклических передач; кинематический расчет планетарных передач; автомобильный дифференциал; замкнутые эпициклические передачи.
Синтез эвольвентного зацепления. Геометрические элементы зубчатых колес; основная теорема зацепления; эвольвента и ее свойства; эвольвентное зацепление. Синтез эвольвентного зацепления: линия зацепления, угол зацепления, полюс зацепления; реечное зацепление; исходный производящий контур эвольвентного реечного инструмента; способы изготовления зубчатых колес; подрезание и заострение зуба. Качественные показатели зацепления: коэффициент перекрытия, коэффициент скольжения профилей, коэффициент удельного давления, выбор коэффициентов смещения для передач внешнего зацепления с применением блокирующих контуров.
Универсальный шарнир. Шарнир Гука. Анализ сферического шарнирного четырехзвенника. Двойной универсальный шарнир.
Учет трения в механизмах машин. Взаимодействие элементов кинематических пар при относительном движении. Природа и законы трения скольжения. Жидкостное трение, полужидкостное трение, трение на горизонтальной и наклонной плоскостях; трение в винтах, трение в кинематической паре шип-подшипник; трение в кинематической паре пята-подпятник; трение гибких звеньев. Учет трения в кинематических парах при силовом расчете механизмов. Угол трения и круг трения в кинематических парах. Самоторможение в механизмах. КПД механизма и системы механизмов при их параллельном, последовательном соединении. КПД основных механизмов.
Уравновешивание сил инерции механизмов. Статическая и динамическая неуравновешенности ротора; теорема об уравновешивании роторов двумя противовесами; расчет противовесов при проектировании ротора; статистическая и динамическая балансировка изготовленных роторов. Уравновешивание сил инерции механизмов: определение центра масс механизма; статическое уравновешивание механизмов; силы инерции различных порядков. Уравновешивание сил инерции механизмов: уравновешивание сил и моментов сил инерции; уравновешивание сил инерции группировкой механизмов; уравновешивание механизмов многоцилиндровых двигателей.
Синтез рычажных механизмов. Угол давления в механизмах с низшими парами; коэффициент изменения средней скорости ведомого звена; синтез четырехзвенных механизмов по допускаемым углу давления и коэффициенту изменения средней скорости ведомого звена.
Колебания и вибрации в механизмах. Источники колебаний и объекты виброзащиты; влияние механических колебаний на технические объекты и на человека; анализ действия вибраций. Колебания и вибрация в механизмах: демпфирование колебаний; динамическое гашение колебаний; поглотители колебаний с вязким и сухим трением; ударные гасители колебаний.
