Варианты. Общие методические указания по изучению дисциплины учебная дисциплина Теория механизмов и машин
 Скачать 1.4 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ЗАОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Факультет Электроэнергетики и технического сервиса Кафедра Эксплуатации и технического сервиса машин ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ Студентам 2* и 3 курсов направления подготовки бакалавров 23.03.03 Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов Профиль Автомобильный сервис Балашиха 2019 2 Составители: доцент С.В. Горюнов, доцент В.А. Семёнов, доцент А.В. Семёнов. УДК 621.01. (076) Теория механизмов и машин. Методические указания по изучению дисциплины и задания для курсовой работы / Рос. гос. аграр. заоч. ун-т; Сост. С.В. Горюнов, В.А. Семёнов, А.В. Семёнов. Балашиха, 2019. Предназначены для студентов 2* и 3 курсов направления подготовки бакалавров 35.03.06 Агроинженерия, профили Технический сервис в агропромышленном комплексе и Технические системы в агробизнесе. Утверждены методической комиссией факультета Электроэнергетики и технического сервиса. Рецензенты: профессор П.И. Гаджиев доцент А.В. Ферябков 3 Раздел 1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ Учебная дисциплина «Теория механизмов и машин» для студентов, обучающихся по программе подготовки бакалавра направления 35.03.06 Агроинженерия относится к вариативной части блока Б1 дисциплин и модулей основной образовательной программы. Методические указания по данной дисциплине составлены в соответствии с рабочей учебной программой и рабочими учебными планами. 1.1. Цели и задачи дисциплины Цель дисциплины — анализ и синтез типовых механизмов и их систем, а также изучение общих методов исследования структуры, геометрии, кинематики и динамики типовых механизмов, и их систем. Бакалавр по направлению подготовки 35.03.06 Агроинженерия должен решать следующие профессиональные задачи в соответствии с видами профессиональной деятельности: научно-исследовательская деятельность - участие в проведении научных исследований по утвержденным методикам; - участие в разработке новых машинных технологий и технических средств. проектная деятельность: - участие в проектировании технологических процессов производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции, технического обслуживания и ремонта сельскохозяйственной техники на основе современных методов, и технических средств; - участие в проектировании технических средств, систем электрификации и автоматизации технологических процессов, и объектов инфраструктуры сельскохозяйственных предприятий. В результате изучения дисциплины студент должен: обладать компетенциями: - способностью к использованию основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности (ОПК-2); - способностью разрабатывать и использовать графическую техническую документацию (ОПК-3); - способностью решать инженерные задачи с использованием основных законов механики, электротехники, гидравлики, термодинамики и тепломассообмена (ОПК-4); - готовностью изучать и использовать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследований (ПК-1); - способностью осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования (ПК-4). 4 знать: - основные виды механизмов, их кинематические и динамические характеристики; принцип работы отдельных механизмов и их взаимодействие в машине; - общие теоретические основы анализа и синтеза механизмов и машин; - проектирование кулачковых механизмов, вибрации, вибрационные транспортеры, динамическое гашение колебаний; - динамику приводов, электропривод механизмов, гидропривод механизмов, пневмопривод механизмов; - синтез рычажных механизмов, методы оптимизации в синтезе механизмов с применением ЭВМ, синтез механизмов по методу приближения функции, синтез передаточных механизмов, синтез по положениям звеньев, синтез направляющих механизмов, классификацию механизмов, узлов и деталей уметь: - выполнять стандартные виды компоновочных, кинематических, динамических и прочностных расчетов; - пользоваться имеющейся нормативно-технической и справочной документацией; - находить параметры отдельных механизмов по заданным кинематическим и динамическим свойствам; - производить расчет для обоснования подбора двигателя к рабочей машине; - рассчитывать энергетический баланс; - осуществлять регулирование хода машин и их виброзащиту. владеть: - навыками построения механизмов, анализа и синтеза механизмов и машин; - способностью к работе в малых инженерных группах; - методологией поиска и использования действующих технических регламентов, стандартов, сводов правил; - способностью осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования; - особенностями проектирования новой техники и технологий. 1.2. Библиографический список Основной 1. Тимофеев Г.А. Теория механизмов и машин: курс лекций для вузов / Г.А. Тимофеев. – М.: Высш. образование, 2011. – 351 с. 2. Ефанов А.М., Ковалевский В.П, Теория механизмов и машин: Учебное пособие. - Оренбург: ОГУ, 2004. - 267 с.: ил. 198. - URL: 5 http://www.orenport.ru/images/doc/1098/teria_mehanizmov_mashin.pdf (дата обращения: 08.07.2019) 3. Теория механизмов и машин: учеб, пособ. 2-е издание, перераб. / Е.К. Кичаев, Л.М. Патманов, П.Е. Кичаев, JJ.A. Довнар. - Самара: Самаре. Гос. техн. ун-т, 2012. - 232 с.: ил. - URL: http://meh.samgtu.ru/sites/meh.samgtu.ru/files/shast_1.pdf (дата обращения: 08.07.2019) 4. Тимофеев, Г.А. Теория механизмов и машин: курс лекций / Г. А. Тимофеев. М.: ИД Юрайт. 2010. — 351 с. — (Основы наук). - URL: http://shador.ru/Timofeev.pdf (дата обращения: 08.07.2019) 5. Ермак, В. Н. Теория механизмов и машин (краткий курс): учеб, пособие. Кемерово, 2011,- 164 с. - URL: http://valery-a-zlobin.ru/library/TMM_KPATKUY_KYPC._B.H.EPMAK.pdf (дата обращения: 08.07.2019) 6. Попов, Б.К. Курсовое проектирование по теории машин и механизмов. Анализ плоских механизмов с низшими кинематическими парами : учеб, пособие / Б. К. Попов [и др.] ; Владим. гос. ун-т. - Владимир : Редакционно-издательский комплекс ВлГУ, 2004. - 128 с. - ISBN № 5- 89368-516-4. - URL: http://e.lib.vlsu.ru/bitstream/123456789/371/1/Курсовое%20проектирование %20по%20теории%20машин%20и%20механизмов.pdf (дата обращения: 08.07.2019) Дополнительный 1. Марченко, С.И. Теория механизмов и машин / С.И.Марченко,Е.П.Марченко,Н.В.Логинова. - Ростов н/Д : Феникс, 2003. - 252с. 2. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. : учеб.для вузов / И.И.Артоболевский. - 6-е изд.,стер. - М. : Альянс, 2011. - 639с. 3. Чмиль, В.П. Теория механизмов и машин : учеб.-метод.пособие / В.П.Чмиль. - СПб. : Лань, 2012. - 279с. 4. Смелягин, А.И. Теория механизмов и машин : учеб.пособие для вузов / А.И.Смелягин. - М.;Новосибирск : ИНФРА-М:НГТУ, 2007. - 262с. 5. Левитский, Н.И. Теория механизмов и машин : Учеб.пособие для втузов. - 2-е изд.,перераб. и доп. - М. : Наука, 1990. - 590с. : ил. 6 1.3. Распределение учебного времени по модулям (разделам) и темам дисциплины, часы Таблица 1. Распределение учебного времени. № п. п. Наименование модулей и тем дисциплины Всего В том числе Рекомендуе мая литература Лекции Лаб ораторны е заняти я Са мостоятельн ая раб ота 1 2 3 4 5 6 7 Модуль 1. «Основные определения и структура механизмов. Классификация плоских механизмов» 45 3,0 (1,5) 3,0 (2,0) 39,0 (41,5) 1, 2 1.1 Основы строения машин и механизмов. 20 1,5 (0,5) 1,5 (1,0) 17,0 (18,5) 1, 2 1.2 Структурный анализ и синтез механизмов. 25 1,5 (1,0) 1,5 (1,0) 22,0 (23,0) 1, 2 Модуль 2. «Кинематический анализ механизмов» 45 3,0 (1,5) 3,0 (2,0) 39,0 (41,5) 1, 2, 3 2.1 Методы определения кинематических характеристик механизма. 30 1,5 (1,0) 1,5 (1,0) 17,0 (18,5) 1, 2, 3 2.2 Примеры определения кинематических характеристик механизмов. 15 1,5 (0,5) 1,5 (1,0) 22,0 (23,0) 1, 2, 3 Продолжение табл. 1 1 2 3 4 5 6 7 Модуль 3. «Динамический анализ механизмов и машин» 45 3,0 (1,5) 3, 0 (2,0) 39,0 (41,5) 1, 2, 4 3.1 Силовой анализ механизмов. 15 1,0 (0,5) 1,0 (1,0) 13,0 (13,5) 1, 2, 4 3.2 Динамическая модель механизма. 15 1,0 (0,5) 1,0 (0,5) 13,0 (14,0) 1, 2, 4 3.3 Уравновешивание масс и сил инерции звеньев механизмов. 15 1,0 (0,5) 1,0 (0,5) 13,0 (14,0) 1, 2, 4 Модуль 4. «Синтез механизмов» 45 3,0 (1,5) 3,0 (2,0) 39,0 (41,5) 1, 2, 4 4.1 Синтез механизмов с низшими парами. 15 1,0 (0,5) 1,0 (0,6) 13,0 (13,9) 1, 2, 4 4.2 Основы проектирования механизмов с высшими парами. Синтез передаточных механизмов. 15 1,0 (0,5) 1,0 (0,7) 13,0 (13,8) 1, 2, 4 4.3 Синтез кулачковых механизмов и механизмов прерывистого действия. 15 1,0 (0,5) 1,0 (0,7) 13,0 (13,8) 1, 2 ИТОГО 180 12 (6) 12 (8) 156 (166) Примечание: в скобках указаны часы для студентов с сокращенным сроком обучения. 7 Раздел 2.СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНЫХ МОДУЛЕЙ ДИСЦИПЛИНЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИХ ИЗУЧЕНИЮ 2 . 1 . Наименование модуля 1. Основные определения и структура механизмов. Классификация плоских механизмов 2.1.1. Содержание модуля 1 Тема 1. Основы строения машин и механизмов. Механизмы и машины. Машина, механизм, звено, деталь, кинематическое соединение, входные и выходные звенья механизма. Механизм как кинематическая основа технологических, энергетических, транспортных, информационных и других машин. Основные виды механизмов. Кинематические пары и их классификация. Кинематическая пара, элементы кинематической пары. Высшие и низшие, пространственные и плоские кинематические пары. Относительное движение звеньев и условия связи в кинематических парах. Классификация кинематических пар по числу степеней свободы и числу связей. Виды кинематических пар. Кинематические цепи и их классификация. Кинематическая цепь; простые и сложные, плоские и пространственные, замкнутые и незамкнутые кинематические цепи. Структурная формула кинематической цепи общего вида, число степеней подвижности кинематической цепи. Тема 2. Структурный анализ и синтез механизмов. Степень свободы механизма. Число степеней свободы механизма, формулы для определения числа степеней свободы пространственных и плоских механизмов. Обобщенные координаты и начальные звенья механизма. Местные и групповые подвижности в механизмах; структура плоских и пространственных механизмов; заменяющие механизмы. Избыточные связи. Избыточные локальные и структурные связи; метод сборки кинематической цепи для выявления избыточных связей. Проектирование механизмов с оптимальной структурой путем устранения избыточных связей или введением тождественных связей. Структурный анализ и синтез механизмов наслоением структурных групп по Ассуру. Структурная группа Ассура; класс, вид и порядок структурной группы; принцип образования механизмов по Ассуру. 2.1.2. Методические указания по изучению. Запомнить основные понятия теории механизмов и машин: машина, механизм, звено механизма, входные и выходные звенья механизма, ведущие и ведомые звенья, кинематическая пара. Изучить классификацию кинематических пар по числу степеней свободы и числу связей, низшие и высшие пары, кинематические цепи, кинематические соединения. 8 Ознакомиться с основными видами механизмов, знать их классификацию: плоские и пространственные механизмы с низшими парами, механизмы с высшими кинематическими парами (кулачковые, зубчатые, фрикционные механизмы), механизмы с гибкими звеньями. Освоить структурный анализ и синтез механизмов. Ознакомиться с основными понятиями и определениями: обобщенные координаты механизма, начальные звенья, число степеней свободы механизма, механизмы с избыточными связями, местные подвижности механизма, структурный синтез механизмов, структурные группы Ассура. По окончании изучения тем модуля проверить полученные знания, ответив на, предложенные ниже, контрольные вопросы. 2.1.3. Вопросы для самоконтроля. 1. Дайте определение понятиям механизм и машина. 2. Может ли звено механизма состоять из одной детали? 3. Какие звенья механизма называются входными, а какие выходными? 4. Перечислите основные виды машин. 5. Дайте определение понятию кинематическая пара. 6. Какие поверхности звеньев называют элементами кинематической пары? 7. Какие кинематические пары относятся к высшим, а какие к низшим? 8. Изложите основные принципы классификации кинематических пар. 9. Какое максимальное число связей возможно в кинематической паре? 10. Может ли кинематическая пара первого класса иметь три независимых поступательных движения? 11. Дайте определение понятию кинематическая цепь. 12. В чем отличие между простыми и сложными кинематическими цепями? 13. Какие кинематические цепи называют замкнутыми, а какие незамкнутыми? 14. Какой вид имеет структурная формула кинематической цепи общего вида? 15. Перечислите основные виды механизмов. 16. По какой формуле определяется степень свободы плоского механизма? 17. Какие координаты называются обобщенными? 18. Какое минимальное количество начальных звеньев может быть у механизма? 19. Чем отличается структура плоских и пространственных механизмов? 20. Что такое избыточные связи? 21. Какой метод используется для выявления избыточных связей? 22. Каким образом оптимизируют структуру механизмов при их синтезе? 23. Какие связи в механизме называют пассивными? 24. Дайте определение понятию структурная группа Ассура. 25. Каково условие существования структурной группы Ассура? 26. С какой целью выполняется синтез заменяющих механизмов? 27. Как определяется класс структурной группы по классификации И.И. Артоболевского? 28. Какие виды могут быть у простейших структурных групп Ассура, состоящих из двух звеньев и трех кинематических пар? 29. Что называется порядком структурной группы Ассура? 30. Каков принцип образования механизмов по Ассуру? 2.1.4. Задания для самостоятельной работы. Для самостоятельной работы в межсессионный период студенту предлагается выполнить решения тестовых заданий, составленных в 9 соответствии с содержанием тем модуля. Результаты выполнения заданий для самостоятельной работы должны быть представлены преподавателю с использованием платформы дистанционного обучения до начала экзаменационной сессии и будут учитываться в рейтинговой оценке знаний студентов по данной дисциплине. Таблица 2. Тестовые задания к модулю 1. № Задание Варианты ответов Реализуе мые компете нции 1 Класс кинематической пары определяется … 1. Характером соприкосновения звеньев; 2. Видом движения звеньев; 3. Числом ограничений на свободу относительного движения звеньев; 4. Числом звеньев, входящих в соединение. ОПК-2 2 Для чего предназначен механизм? 1. Для передачи движения; 2. Для совершения полезной работы; 3. Для преобразования движения; 4. Для преобразования энергии. 3 Чему равна степень подвижности трехзвенного зубчатого механизма? 1. Двум; 2. Трем; 3. Единице; 4. Нулю. 4 Чем определяется класс группы Ассура по классификации Л.В.Ассура? 1. Числом звеньев в группе; 2. Числом кинематических пар; 3. Классом кинематических пар; 4. Видом кинематической цепи. ОПК-4 5 Система звеньев, связанная кинематическими парами, называется… 1. Механизмом; 2. Кинематической цепью; 3. Группой Ассура; 4. Машиной. 6 Какое свойство является главным для определения дифференциального механизма? 1. Число степеней равно единицы; 2. Число степеней свободы более единицы; 3. Способность замедлять движение; 4. Отсутствие подвижности. 7 Какое из перечисленных соединений является кинематической парой? 1. Две сваренные детали; 2. Две спаянные детали; 3. Вал и подшипник; 4. Винт и гайка. ПК-1 8 Кто разработал структурную классификацию плоских механизмов? 1. Р.Виллис; 2. Ф.Рело; 3. П.Л.Чебышев; 4. Л.В. Ассур. 9 Звено, совершающее неполный оборот, называется: 1. Кривошип; 2. Ползун; 3. Коромысло; 4. Шатун; 5. Кулиса. 10 10 При силовом расчете плоских рычажных механизмов с низшими парами всю кинематическую цепь делят на следующие составные части: 1. Звено; 2. Деталь; 3. Структурные группы и механизмы 1-го класса; 4. Система из двух звеньев, скрепленных кинематическими парами. ПК-4 11 Класс кинематической пары определяется … 1. Характером соприкосновения звеньев; 2. Видом движения звеньев; 3. Числом ограничений на свободу относительного движения звеньев; 4. Числом звеньев, входящих в соединение. 12 Звенья низшей кинематической пары соприкасаются… 1. По поверхности; 2. По линии; 3. По касательной; 4. В точке. 2.2. Наименование модуля 2. Кинематический анализ механизмов 2.2.1. Содержание модуля 2 Тема 1. Методы определения кинематических характеристик механизма. Входные и выходные звенья механизма; законы движения ведущих звеньев – функции перемещений, скоростей и ускорений, их взаимосвязь; передаточные отношения и функции. Кинематика начальных звеньев механизмов. Аналоги скоростей и ускорений. Определение положение звеньев групп и построение траекторий, описываемых точками звеньев механизмов. Определение скоростей и ускорений групп II класса методом планов. Определение скоростей и ускорений групп III класса методом планов. Мгновенный центр ускорений и радиус кривизны траекторий. Графические методы определения кинематических характеристик плоских механизмов. Кинематические диаграммы. Графическое дифференцирование и интегрирование. Планы скоростей и ускорений. Анализ кинематических характеристик. Аналитические методы определения кинематических характеристик плоских механизмов. Определение функций положения и передаточных функций звеньев, и точек замкнутых кинематических цепей методом замкнутых векторных контуров. Уравнения преобразования координат. Определение функций положения и передаточных функций звеньев, и точек замкнутых и разомкнутых кинематических цепей методом преобразования координат. Использование системы линейных уравнений и численных методов для расчета кинематических передаточных функций на ЭВМ; методы центроид, векторных цепей и векторных уравнений для определения кинематических характеристик механизмов. 11 Тема 2. Примеры определения кинематических характеристик механизмов. Основные виды механизмов: кривошипно-ползунные (плоские и пространственные), четырехшарнирные, кулисные, кулисные, зубчатые (в том числе и планетарные), пространственные механизмы промышленных роботов и манипуляторов. Условия, обеспечивающие передачу вращательного движения между параллельными, пересекающимися и скрещивающимися осями. Кинематика многозвенных зубчатых механизмов с неподвижными и подвижными осями. Связь кинематических характеристик механизмов с надежностью машин. Примеры разработки алгоритмов программ для кинематического анализа механизмов на ЭВМ. 2.2.2. Методические указания по изучению. Кинематический анализ считается законченным, если для каждого звена механизма определены положение, скорость и ускорение двух его точек или положение, скорость и ускорение одной точки звена и угловая координата, угловые скорость и ускорение этого звена. Названные вопросы решаются либо аналитическими, либо графическими методами. Аналитический метод сводится к составлению функции положения, которая устанавливает связь между координатами выходного и входного звеньев механизма. Функцию положения можно составить, например, по методу замкнутого контура, предложенного В. А. Зиновьевым. Для определения скорости какой-либо точки любого из звеньев механизма необходимо систему уравнений (функцию положения для этой точки) продифференцировать по времени. Для определения ускорений функцию положения нужно дифференцировать дважды. По окончании изучения тем модуля проверить полученные знания, ответив на, предложенные ниже, контрольные вопросы. 2.2.3. Вопросы для самоконтроля. 1. Перечислите основные задачи кинематического анализа. 2. Какие звенья механизма называют входными, а какие выходными? 3. Как определить мгновенные центры вращения в абсолютном и относительном движении звеньев четырехзвенного шарнирного механизма? 4. В какой форме могут быть заданы законы движения ведущих звеньев? 5. Что представляют собой аналоги линейных и угловых скоростей? 6. Что называется передаточным отношением? 7. Что представляют собой аналоги линейных и угловых ускорений? 8. Какие методы используются для определения кинематических характеристик механизма? 9. Как определить траекторию движения точки звена механизма графическим методом? 10. Как выполняется кинематический анализ механизма методом векторных уравнений? 11. Изложите последовательность решения векторных уравнений графическим методом. 12. Что называют передаточной функцией механизма? 13. Перечислите основные свойства планов скоростей и ускорений. 14. Изложите порядок графического дифференцирования и интегрирования 12 кинематической диаграммы. 15. Как определяются масштабные коэффициенты кинематических диаграмм и планов скоростей, и ускорений? 2.2.4. Задания для самостоятельной работы. Выполнить мероприятия предусмотренные пунктом 2.1.4, применительно к темам модуля 2. Таблица 3. Тестовые задания к модулю 2. № Задание Варианты ответов Реализуе мые компете нции 1 Силы, совершающие работу, необходимую для выполнения требуемого технологического процесса, называются: 1. Силами сопротивления; 2. Силами производственного сопротивления; 3. Движущими силами. ОПК-2 2 |