ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
|
|
Утверждаю
|
Руководитель ООП
по направлению 150100
проф. Е.И.Пряхин
|
|
Зав. кафедрой Машиностроения
проф. В.В. Максаров
|
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ»
Направление: 150100 – Материаловедение и технология материалов
Профиль: Материаловедение и технология новых материалов
Квалификация (степень): бакалавр
Составитель: доцент Ершов Д.Ю.
Санкт-Петербург
2012
1. Цель и задачи дисциплины.
Механика материалов и основы конструирования – это дисциплина, которая включает разделы теоретической механики, сопротивления материалов и основ конструирования. В ней студентам даются основные понятия о механическом взаимодействии и механическом движении тел, передаче движения, действии сил, о видах передаточных и исполнительных механизмов, изучаются явления, возникающие в процессе деформирования материалов, рассматриваются расчеты на прочность, жесткость и устойчивость применительно к элементам технологических машин и оборудования.
Задачи дисциплины:
– расчетно-экспериментальная деятельность c элементами научно-исследовательской:
• сбор и обработка научно-технической информации, изучение передового отечественного и зарубежного опыта по избранной проблеме прикладной механики; анализ поставленной задачи в области прикладной механики на основе подбора и изучения литературных источников;
• участие в разработке физико-механических, математических и компьютерных моделей, предназначенных для выполнения исследований и решения научно-технических задач;
• составление описаний выполненных расчетно-экспериментальных работ и разрабатываемых проектов, обработка и анализ полученных результатов, подготовка данных для составления отчетов и презентаций, подготовка докладов, статей и другой научно-технической документации;
• участие в оформлении отчетов и презентаций, написании рефератов, докладов и статей на основе современных офисных информационных технологий, текстовых и графических редакторов, средств печати;
– проектно-конструкторская деятельность:
• участие в проектировании машин и конструкций с целью обеспечения их прочности, устойчивости, долговечности и безопасности, обеспечения надежности и износостойкости узлов и деталей машин;
• участие в проектировании деталей и узлов с использованием программных систем компьютерного проектирования (CAD-систем) на основе эффективного сочетания передовых CAD/CAE-технологий и выполнения многовариантных CAE-расчетов;
– производственно-технологическая деятельность:
• проведение расчетно-экспериментальных работ по анализу характеристик конкретных механических объектов,
• участие в работах по рациональной оптимизации технологических процессов;
• участие во внедрении технологических процессов наукоемкого производства, контроля качества материалов, элементов и узлов машин и установок, механических систем различного назначения;
– инновационная деятельность:
• участие во внедрении результатов научно-технических и проектно-конструкторских разработок в реальный сектор экономики;
– организационно-управленческая деятельность:
• участие в организации работы, направленной на формирование творческого характера деятельности небольших коллективов, работающих в области прикладной механики;
• участие в работах по поиску оптимальных решений при создании отдельных видов продукции с учетом требований динамики и прочности, долговечности, безопасности жизнедеятельности, качества, стоимости, сроков исполнения и конкурентоспособности;
• участие в разработке планов на отдельные виды работ и контроль их выполнения.
2. Место дисциплины в структуре ООП.
Курс «Механика материалов и основы конструирования» входит в состав базовой части профессионального цикла дисциплин подготовки бакалавров по направлению «Материаловедение и технология материалов» и изучается студентами в течение 5 семестра.
Изучение дисциплины опирается на курсы высшей математики, физики и теоретической механики в соответствии с учебным планом направления 150100.62
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
а) общекультурные (ОК): ОК-1-12, ОК-13-14;
б) профессиональные (ПК): ПК-1-17.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: основные виды механизмов и машин, их характеристики , методы структурного синтеза, кинематического и динамического анализа механизмов; основы теории колебаний механизмов, принципы выбора расчетных схем (моделей), основные методы расчета элементов конструкций на прочность и жесткость при простейших видах деформации, основы расчета на прочность при сложном напряженном состоянии, методы расчета упругих элементов конструкций на устойчивость, методы расчета упругих элементов конструкций при динамических нагрузках, механические свойства конструкционных материалов.
Уметь: выбрать физическую модель реального объекта и соответствующую математическую модель, определить структурную схему механизма, степень его подвижности, кинематические и силовые параметры механизмов, выбрать необходимый привод, оптимизировать параметры механизма (машины) с применением ЭВМ..
Владеть: методикой кинематического, силового и динамического расчета механизмов, методикой расчетов на прочность, жесткость, устойчивость и расчета колебаний элементов технологических машин и оборудования.
4. Объём дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоёмкость дисциплины составляет 3 зачётные единицы.
Вид учебной работы
|
Всего часов
|
Семестр
|
5
|
Аудиторные занятия (всего)
|
36
|
36
|
В том числе:
|
|
|
Лекции
|
24
|
24
|
Практические занятия (ПЗ)
|
12
|
12
|
Семинары (С)
|
-
|
-
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
-
|
-
|
Самостоятельная работа (всего)
|
72
|
72
|
В том числе:
|
|
|
Курсовой проект (работа)
|
20
|
20
|
Расчётно-графические работы
|
|
|
Реферат
|
-
|
-
|
Другие виды самостоятельной работы:
|
-
|
-
|
Работа с литературой
|
52
|
52
|
Вид промежуточной аттестации (зачёт, экзамен)
|
|
зачет
|
Общая трудоёмкость 108 час
3 зач. ед.
|
108
|
108
|
|
|
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Содержание раздела
|
1
|
Основные понятия сопротивления материалов
|
Классификация объектов сопротивления материалов. Гипотезы. Расчетные схемы. Внешние нагрузки и внутренние силовые факторы. Метод сечений. Понятие о напряжениях и деформациях. Принципы сопротивления материалов
|
2
|
Растяжение ( сжатие ) и кручение стержней
|
Напряженно-деформированное состояние растянутого (сжатого) стержня. Расчеты на прочность статически неопределимых систем при осевом нагружении. Механические свойства конструкционных материалов. Кручение стержня круглого поперечного сечения. Кручение стержней некруглого поперечного сечения.
|
3
|
Поперечный изгиб
|
Внутренние силовые факторы, дифференциальные зависимости. Чистый изгиб. Основные гипотезы. Вывод формулы нормальных напряжений при изгибе. Условие прочности. Касательные напряжения при изгибе и их распределение в сечениях разной формы. Расчеты на прочность. Дифференциальное уравнение изгиба балок. Условие жесткости. Интеграл Мора. Правило Верещагина. Расчет статически неопределимых систем по методу сил
|
4
|
Основы теории напряженного и деформированного состояний
|
Напряженное состояние в точке. Тензор напряжений. Определение напряжений на произвольно ориентированной площадке. Главные площадки и главные напряжения. Максимальные касательные напряжения. Деформированное состояние в точке. Тензор деформаций. Обобщенный закон Гука. Предельные напряженные состояния. Критерии текучести и хрупкого разрушения. Расчеты на прочность при сложном напряженном состоянии.
|
5
|
Устойчивость и динамика упругих систем
|
Понятие об устойчивости. Задача Эйлера. Зависимость критической силы от условий закрепления стержня. Границы применимости формулы Эйлера Устойчивость стержня при наличии пластических деформаций. Приведенный и касательный модули упругости. Формула Ясинского.
Собственные колебания. Определение собственных частот и форм колебаний. Вынужденные колебания. Понятие о динамическом гасителе колебаний.
|
6
|
Строение механизмов
|
Основные виды механизмов. Структурный анализ и синтез механизмов. Кинематические пары, кинематические цепи. Структурные группы звеньев. Структурный синтез механизмов
|
7
|
Кинематический анализ и синтез механизмов
|
Основные понятия кинематики механизмов. Кинематический анализ и синтез рычажных механизмов. Построение положений механизма, синтез стержневых механизмов по заданным кинематическим свойствам. Диаграммы перемещений, скоростей и ускорений. Кинематический анализ зубчатых механизмов
|
8
|
Динамика механизмов
|
Основные понятия динамики механизмов. Режимы движения механизмов. Кинетостатический расчет механизмов. Трение и коэффициент полезного действия механизмов. Определение уравновешивающей силы на кривошипе. Метод Жуковского. Определение реакций в кинематических парах. Уравновешивание механизмов с помощью маховика, противовесов. Уравновешивание роторов. Динамическое уравновешивание механизмов. Выбор типа привода механизма Электропривод. Гидропривод . Пневмопривод
|
9
|
Колебания в механизмах
|
Линейные и нелинейные уравнения движения механизмов. Вибрация. Виброактивность машин. Виброзащита. Гашение колебаний, виброгасители. Вибрационные транспортеры. Динамика приводов (электропривод, гидропривод ,пневмопривод
|
10
|
Синтез механизмов
|
Основные понятия и методы синтеза. Синтез кулачкового механизма. Теория зацеплений . Передаточное отношение. Зубчатые передачи. Синтез эвольвентных зацеплений. Синтез планетарных механизмов
|
5.2. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Лекции
|
Прак.
зан.
|
Лаб.
зан.
|
Семин.
|
СРС
|
Всего
час.
|
1
|
Основные понятия сопротивления материалов
|
2
|
|
|
|
4
|
6
|
2
|
Растяжение ( сжатие ) и кручение стержней
|
2
|
2
|
|
|
4
|
8
|
3
|
Поперечный изгиб
|
2
|
2
|
|
|
4
|
8
|
4
|
Основы теории напряженного и деформированного состояний
|
2
|
|
|
|
8
|
10
|
5
|
Устойчивость и динамика упругих систем
|
4
|
|
|
|
8
|
12
|
6
|
Строение механизмов
|
2
|
2
|
|
|
8
|
12
|
7
|
Кинематический анализ и синтез механизмов
|
2
|
2
|
|
|
8
|
12
|
8
|
Динамика механизмов
|
4
|
2
|
|
|
8
|
14
|
9
|
Колебания в механизмах
|
2
|
2
|
|
|
8
|
12
|
10
|
Синтез механизмов
|
2
|
|
|
|
12
|
14
|
6. Лабораторный практикум:
Лабораторные работы в данном курсе не предусмотрены.
7. Практические занятия (семинары):
№ п/п
|
№ раздела дисциплины
|
Наименование темы практического занятия
|
Трудо-ёмкость
(час.)
|
1
|
2
|
Решение примеров задач на растяжение ( сжатие ) и кручение стержней
|
2
|
2
|
3
|
Решение примеров задач на поперечный изгиб
|
2
|
3
|
6
|
Структурный анализ механизмов
|
2
|
4
|
7
|
Кинематический анализ и синтез механизмов
|
2
|
5
|
8
|
Динамика механизмов
|
2
|
6
|
9
|
Колебания в механизмах
|
2
|
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ):
Кинематический и силовой анализ рычажного механизма.
Зубчатое зацепление. Определение передаточного отношения редуктора.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
Артоболевсий И.И. Теория механизмов и машин. М.: – Эколит, 2011. – 640 с.
Фролов К.В. Теория механизмов и механика машин. М,: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 664 с.
Феодосьев В.И. Сопротивление материалов.- М.: Наука, 1988
Степин П.А. Сопротивление материалов.- М.: Высшая школа. 1983
Александров А.В. и др. Сопротивление материалов. Учеб. для вузов.- М.: Высшая школа, 1995. –560 с.
Рощин Г. И. Детали машин и основы конструирования М.: Высшая школа, 2006. – 415 с.
Куклин Н.Г., Куклина Г.С., Житков В.К. Детали машин. М.: Высшая школа, 2008. – 406 с.
б) дополнительная литература
Борисенко Л.А. Теория механизмов, машин и манипуляторов. – М.: Инфра-М, 2011. – 285 с.
Тимофеев Г.А. Теория механизмов и машин. Курс лекций. – М.: Высшее образование, 2009. – 352 с.
Артоболевский А.А., Эдельштейн Б.В. Сборник задач по теории механизмов и машин. – М.: Наука, 1975. – 256 с.
Юдин В.А. Сборник задач по теории механизмов и машин [Текст] : учебное пособие / В. А. Юдин, Г. А. Барсов, Ю. Н. Чупин ; ред. Л. В. Петрокаса. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высш. шк., 1982. – 215 с.
Решетов Д.Н. Детали машин. – М.: Машиностроение, 1989. – 496 с.
Чернилевский Д.В. Детали машин и основы конструирования. – М.: Машинстроение, 2006. – 656 с.
в) программное обеспечение:
Microsoft Office.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:
ресурсы Интернет.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Стандартно оборудованная лекционная аудитория
Проектор;
Компьютер.
_____________________________________________________________________________
Разработчики:
кафедра Машиностроения доцент Д.Ю. Ершов |
