Рабочая программа дисциплины «механика» направление ооп
| скачать Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» «УТВЕРЖДАЮ» Директор ФТИ ___________ В.П. Кривобоков «___» ____________2011__ г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «МЕХАНИКА» НАПРАВЛЕНИЕ ООП: 655200 " Химическая технология материалов современной энергетики " ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ: 250900 «Химическая технология материалов современной энергетики» КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): инженер БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2010 г. ^ КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 3-й семестр-3; 4-й семестр- 4 ПРЕРЕКВИЗИТЫ: Б2.Б1, Б2.Б2, Б2.Б9, Б3.Б1 ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС: ЛЕКЦИИ 45 час. ^ 18 час. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ 9 час. ВСЕГО АУДИТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ 72 час. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 132 час. КУРСОВОЙ ПРОЕКТ в 4-м семестре ИТОГО 204 час. ^ ЭКЗАМЕН в 3-м семестре ДИФ. ЗАЧЕТ в 4-м семестре ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ КАФЕДРА: «Теоретической и прикладной меха- ники» ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ: к.т.н., доцент Замятин В.М. РУКОВОДИТЕЛЬ ООП: ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: к.т.н., доцент Осипов В.А. Томск 2011г. ^ Цели дисциплины и их соответствие целям ООП
Согласно ФГОС и ООП «Химическая технология материалов современной энергетики» дисциплина «Механика» является важнейшей общеинженерной дисциплиной. Этот курс объединяет ранее полученные разрозненные знания из разных дисциплин в единое целое, необходимое для решения инженерных конструкторских задач и тем самым завершает общеинженерную подготовку, в том числе и студентов ФТИ направления 655200, спец. 250900.
До освоения дисциплины «Механика» должны быть изучены следующие дисциплины (пререквизиты):
При изучении указанных дисциплин (пререквизитов) формируются «входные» знания, умения, опыт и компетенции, необходимые для успешного освоения дисциплины «Механика». В результате освоения дисциплин (пререквизитов) студент должен знать и уметь использовать информацию по следующим разделам:
Результаты освоения дисциплины получены путем декомпозиции результатов обучения (Р1, Р5), сформулированных в основной образовательной программе 250900 «Химическая технология материалов современной энергетики»», для достижения которых необходимо, в том числе, изучение дисциплины «Механика». ^
^ «Механика»
В результате освоения дисциплины студент должен знать: структурную и функциональную классификацию механизмов;
В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции: 1. Универсальные (общекультурные):
2. Профессиональные: 2.1. общепрофессиональные:
2.2. производственно-технологическая деятельность:
2.3. научно-исследовательская деятельность:
4.1.1. Кинематический анализ механизмовВведение в курс «Механика». Назначение курса и его место в общей программе обучения инженеров-технологов. Виды машин, аппаратов, применяемых в технологических процессах данной специальности. Основные понятия: машина, прибор, механизм, кинематическая пара, звено. Классификация кинематических пар. Машина. Прибор. Комплект машин. Комплекс машин. Машинный агрегат. Механизм. Конструктивно-функциональная классификация механизмов. Структура элементов механизмов. Звенья механизмов. Классификация звеньев. Кинематические пары. Элемент кинематической пары. Классификация кинематических пар. Число степеней свободы кинематической пары. Кинематические цепи. Структурная формула механизмов. Степень подвижности кинематической цепи. Основные определения и аксиомы теоретической механики. Момент силы, пара сил, приведение сил. Определение реакций связи. Кинематика точки и тела. Поступательное, вращательное, плоскопараллельное и сложное движения твердого тела. Определение скорости точки тела. Определение ускорения. Планы ускорений и его свойства. Особенности кинематического анализа механизмов для передачи вращательного движения. Динамика точки и тела. Общее уравнение динамики. Движение механизмов под действием сил. Кинетическая энергия механизма. Приведение масс в механизмах. Классификация сил. Приведение сил в механизмах. Уравнение движения механизма в конечной форме. Коэффициент полезного действия механизмов. Силовой анализ механизма. Определение КПД механизмов. ^ Основы расчета на прочность. Общие положения. Деформация. Прочность. Жесткость. Устойчивость. Внешние и внутренние силы. Метод сечений. Напряжение. Основные гипотезы и допущения. Растяжение-сжатие. Напряжение и перемещения. Закон Гука. Механические характеристики и свойства материалов. Твердость. Изгиб. Понятие о чистом изгибе. Напряжения при изгибе. Расчет на прочность. Геометрические характеристики плоских сечений. Изгибающий момент и поперечная сила. Чистый сдвиг. Абсолютный и относительный сдвиг. Закон Гука для деформации чистого сдвига. Модуль упругости второго рода. Условия прочности при срезе. Кручение круглого стержня. Угол закручивания. Расчет на прочность и жесткость при кручении. Относительный угол закручивания. Сложное сопротивление. Понятие о теориях прочности. Косой изгиб. Изгиб с растяжением. Изгиб с кручением. Устойчивость сжатых стержней. Понятие эквивалентного момента. Прочность материалов при переменных напряжениях. Усталостная прочность. Предел выносливости. Местные напряжения. Концентрация напряжений. Контактные напряжения. Факторы, влияющие на величину предела выносливости. Расчет на прочность при переменных напряжениях. ^ Передачи и их виды. Основные энергетические параметры. Трансформация момента, частоты вращения, мощности. Передаточная функция механизма. Зубчатые передачи. Общие сведения. Понятие об эвольвенте. Образование зубчатого колеса. Геометрические параметры эвольвентного зацепления. Скольжение и трение в зацеплении. Точность изготовления и ее влияние на качество передачи. Критерии работоспособности и расчета зубчатых передач. Расчетная нагрузка. Расчет прямозубых цилиндрических передач на прочность по контактным напряжениям. Расчет прочности зубьев по напряжениям изгиба. Геометрия косозубых цилиндрических и конических передач. Силы в зацеплении. Понятие об эквивалентных колесах. Особенности расчета на контактную и изгибную прочность. Геометрия червячных передач. Расчет червячных передач на прочность по контактным и изгибным напряжениям. Тепловой расчет червячных редукторов. Опоры валов и осей. Их классификация. Подшипники качения, их устройство и классификация по типам и сериям. Определение расчетной нагрузки. Подбор подшипников качения. Понятия о подшипниках скольжения. Стандартизация и взаимозаменяемость. Классы точности. Шероховатость поверхности. Допуски и посадки. Назначение посадок. Система отверстия. Система вала. Соединения. Неразъемные соединения. Сварные и заклепочные соединения. Их расчет. Разъемные соединения. Их виды. Резьбовые соединения. Основные понятия. Подвижные и неподвижные соединения. Образование винтовой поверхности. Параметры резьбы. Классификация резьб по форме бокового профиля резьбы, по числу заходов, по направлению винтовой линии, по назначению. Классификация треугольных резьб – метрические, дюймовые, трубные и их характеристики. Напряженные и ненапряженные болтовые соединения. Расчет на прочность элементов резьбы на срез и на смятие при действии осевой нагрузки. Основные случаи нагружения и расчета болтовых соединений – напряженное и ненапряженное соединения под действием осевой нагрузки; напряженное и ненапряженное болтовое соединение под действием поперечной нагрузки. Шпоночные соединения. Назначение шпоночного соединения. Разновидности шпоночных соединений (с призматическими, с сегментными и с клиновыми шпонками). Области их применения. Выбор поперечного сечения шпонки. Материалы шпонок. Расчеты шпоночных соединений по напряжениям смятия и по напряжениям среза. Шлицевые соединения. Назначение шлицевого соединения. Разновидности шлицевых соединений. Параметры шлицевого соединения. Способы центрирования шлицевых соединений. Расчет на смятие шлицевого соединения. Штифтовые соединения. Назначение штифтовых соединений. Виды штифтов. Материалы штифтов. Расчеты штифтовых соединений на срез и на смятие. Муфты. Классификация и расчет муфт. Муфты предохранительные. Конструкции предохранительных гидродинамических муфт и блокируемых гидромуфт. Динамические характеристики, особенности расчета. Процессы измельчения в химической промышленности. Машины для крупного, среднего и мелкого дробления. Шаровые мельницы, грохоты, классификаторы. Машины для перемешивания в химической промышленности. Динамика приводов перемешивающих устройств. Предохранительные устройства ППУ на примере приводов ПУ фирмы "МОНТЕДИССОН" (Италия) на ТНХК. Транспортирование в химической промышленности. Машины для транспортировки. Приводы транспортирующих устройств. ^ Цель курсового проекта – приобретение студентами знаний и умений рассчитывать и конструировать простейшие механические устройства общего назначения и выработка умений оформлять (в соответствии со стандартами ЕСКД) конструкторскую документацию. Курсовое проектирование является одной из важнейших форм самостоятельной творческой деятельности студентов под руководством преподавателя, направленной на решение инженерной конструкторской задачи. В качестве тем заданий на проектирование используются перспективные конструкции, которые не только широко распространены и имеют большое практическое значение, но и не подвержены в обозримом будущем моральному старению. Такими объектами являются, например, электроприводы общего назначения с редуцированием или регулированием скорости, используемые в различных технологических, транспортирующих, грузоподъемных и других машинах. Достоинствами названных заданий является и то, что эти приводы, как правило, являются блочными конструкциями, состоящими из самостоятельных законченных сборочных единиц, что соответствует одному из основополагающих прогрессивных и перспективных принципов, на которых базируется современное проектирование и производство машин и других изделий и который должны усвоить начинающие конструкторы. Кроме того, это упрощает организацию учебного проектирования, обеспечивает индивидуальность и примерно одинаковый объем работы для каждого студента. Задание посвящено, как правило, одной комплексной задаче и является индивидуальным не только по числовым исходным данным, но и по конструкции. В выполняемых курсовых проектах максимально широко охвачен как теоретический курс, так и знания, полученные на практических занятиях и при выполнении индивидуальных домашних заданий. В заданиях предусматривается применение важнейших и наиболее распространенных типов деталей и узлов: передач зацеплением (зубчатых, червячных, цепных), передач трением – ременных, узлов с подшипниками качения, муфт, корпусных деталей и т.д. В процессе курсового проектирования студенты должны освоить единство конструктивных, технологических и экономических решений, компромиссный характер конструкции любого устройства, а также уяснить многовариантность конструктивных решений, как отдельных узлов, так и всего разрабатываемого изделия и на основании анализа этих вариантов выбрать наилучший. Объем проекта: 2-3 листа формата А1 – графическая часть проекта и пояснительная записка на 30-35 страницах. Один–два листа чертежей отводятся общему виду редуктора; один лист – рабочим чертежам 3-4 типовых деталей (корпусная деталь, зубчатое или червячное колесо, вал, стакан, крышка подшипника и т.д.) На сборочную единицу (зубчатую, червячную передачу) составляют спецификацию на отдельных листах формата А4. Пояснительная записка должна включать в себя расчеты всех основных деталей и узлов (с пояснениями, обоснованием), входящих в проектируемое изделие, а также обоснования всех принимаемых при разработке конструкции решений. Аудиторных занятий по курсовому проектированию учебным планом не предусмотрено – он выполняется в результате внеаудиторной самостоятельной работы (около 90 часов по плану). Помогают выполнению курсового проекта практические аудиторные занятия, на которых рассматриваются вопросы, связанные с проектированием, и индивидуальные консультации руководителей курсового проектирования. ^ Структура дисциплины «Механика» по разделам и видам учебной деятельности с указанием временного ресурса в часах представлена в табл. 1. ^
^ Для достижения планируемых результатов обучения, в дисциплине «Механика» используются различные образовательные технологии: ^ направленные на формирование системы знаний, запоминание и свободное оперирование ими. Используется лекционно-семинарский метод, самостоятельное изучение литературы, применение новых информационных технологий для самостоятельного пополнения знаний, включая использование технических и электронных средств информации. ^ , направленные на формирование системы профессиональных практических умений при проведении экспериментальных исследований, обеспечивающих возможность качественно выполнять профессиональную деятельность. Используется анализ, сравнение методов проведения расчетов и проектирования, выбор метода, в зависимости от объекта исследования в конкретной производственной ситуации и его практическая реализация. ^ , направленные на формирование и развитие проблемного мышления, мыслительной активности, способности видеть и формулировать проблемы, выбирать способы и средства для их решения. Используются виды проблемного обучения: освещение основных проблем механики на лекциях, учебные дискуссии, коллективная мыслительная деятельность в группах при выполнении лабораторных работ, решение задач повышенной сложности. При этом используются первые три уровня (из четырех) сложности и самостоятельности: проблемное изложение учебного материала преподавателем; создание преподавателем проблемных ситуаций, а обучаемые вместе с ним включаются в их разрешение; преподаватель лишь создает проблемную ситуацию, а разрешают её обучаемые в ходе самостоятельной деятельности. ^ , обеспечивающие в ходе учебного процесса учет различных способностей обучаемых, создание необходимых условий для развития их индивидуальных способностей, развитие активности личности в учебном процессе. Личностно-ориентированные технологии обучения реализуются в результате индивидуального общения преподавателя и студента при выполнении домашних индивидуальных заданий, подготовке индивидуальных отчетов по лабораторным работам, решении задач повышенной сложности, на еженедельных консультациях, при выполнении курсового проекта и, особенно, при выполнении НИРС. Для целенаправленного и эффективного формирования запланированных компетенций у обучающихся, выбраны следующие сочетания форм организации учебного процесса и методов активизации образовательной деятельности, представленные в табл. 2. Таблица 2 ^
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов ^ Текущая самостоятельная работа по дисциплине «Механика», направленная на углубление и закрепление знаний студента, на развитие практических умений, включает в себя следующие виды работ:
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа по дисциплине «Механика», направленная на развитие интеллектуальных умений, общекультурных и профессиональных компетенций, развитие творческого мышления у студентов, включает в себя следующие виды работ по основным проблемам курса:
^
^ 2. Темы индивидуальных домашних заданий
3. Темы, выносимые на самостоятельную проработку
^ Оценка результатов самостоятельной работы организуется как единство двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателя. Самоконтроль зависит от определенных качеств личности, ответственности за результаты своего обучения, заинтересованности в положительной оценке своего труда, материальных и моральных стимулов, от того насколько обучаемый мотивирован в достижении наилучших результатов. Задача преподавателя состоит в том, чтобы создать условия для выполнения самостоятельной работы (учебно-методическое обеспечение), правильно использовать различные стимулы для реализации этой работы (рейтинговая система), повышать её значимость, и грамотно осуществлять контроль самостоятельной деятельности студента (фонд оценочных средств). ^ Экзаменационные билеты включают три типа заданий:
^
^ Основная литература
Дополнительная литература
Литература по курсовому проектированию
Для организации самостоятельной работы студентов (выполнения индивидуальных домашних заданий; самостоятельной проработки теоретического материала, подготовки по лекционному материалу; подготовки к лабораторным занятиям, коллоквиумам, контрольным работам) преподавателями кафедры разработаны следующие учебно-методические пособия и указания: ^
^ Средства (фонд оценочных средств) оценки текущей успеваемости и промежуточной аттестации студентов по итогам освоения дисциплины «Механика» представляют собой комплект контролирующих материалов следующих видов: - Входной контроль. Представляет собой перечень из 1-2-х вопросов, ответы на которые студент должен знать в результате изучения предыдущих дисциплин (инженерной графики.). Поставленные вопросы требуют точных и коротких ответов. Входной контроль проводится в письменном виде на первой лекции в течение 15 минут. Проверяются входные знания к текущему семестру. - Экспрессные опросы. Представляет собой набор коротких вопросов по определенной теме, требующих быстрого и короткого ответа. - Контрольные работы . Состоят из практических вопросов по основным разделам курса. Проверяется степень усвоения теоретических и практических знаний, приобретенных умений на продуктивном уровне. - Экзаменационные билеты (1 комплект из 30 вариантов). Состоят из теоретических (3 вопроса) и задачи по всем разделам, изучаемым в 3-м семестре. - Контрольные задания для проверки остаточных знаний по дисциплине «Механика». (Предназначены для проверки знаний, умений и навыков при решении конкретных задач (растяжение-сжатие, кручение, изгиб, подбор подшипников качения, расчет различного рода деталей машин). Контроль остаточных знаний рекомендуется проводить на третьем или четвертом году обучения. Разработанные контролирующие материалы позволяют оценить степень усвоения теоретических и практических знаний, приобретенные умения и владение опытом проектирования и расчета деталей и узлов машин. ^ При изложении и изучении дисциплины, выполнении курсового проекта, проведении практических занятий используется следующее учебно-методическое обеспечение: 1. Компьютерные программы для автоматизации расчетов практически всех, рассматриваемых в курсе деталей и узлов машин: – пакет прикладных программ «Конс» (инженерный пакет программ, разработанный в Даугавпилсском филиале Рижского политехнического института): а) “Zub” – блок программ расчета зубчатых передач (цилиндрических, червячных); б) “Remen” – программа расчета ременных передач; в) “Cepi” – программа расчета цепных передач; – “Konich” – программа расчета и проектирования конических передач (разработана на кафедре Глазовым А.Н.); – “ValVVR” – программа расчета валов, построения эпюр изгибающих моментов (разработана на кафедре Вороновым В.Р.). 2. Натурные узлы и детали машин. 3. Демонстрационные экспонаты из натурных деталей. 4. Модели деталей и устройств. 5. Модели механизмов. 6. Модели для демонстрации физических процессов и явлений. 7. Плакаты деталей, сборочных единиц и устройств. 8. Плакаты, иллюстрирующие теоретические положения, понятия, расчеты и т.д. 9. Индивидуальные учебно-технические задания для проведения практических занятий, выполнения домашних работ. 10. Индивидуальные учебно-технические задания для выполнения курсовых проектов. 11. Методические указания по выполнению курсовых проектов, их оформлению. 12. Рейтинг-планы по дисциплине и курсовому проектированию. 13. Действующие экспериментальные установки для исследования явлений и устройств, изучаемых в теоретической части курса. Программа одобрена на заседании ________________________________ __________________________________________________________ (протокол № ____ от «___» _______ 20___ г.). Заведующий кафедрой: к.т.н., доцент Замятин В.М.______________ Автор: к.т.н., доцент Осипов В.А.____________________________ Рецензент: зам. по учебной работе ТПМ Борисенко Г.П.________________________________________
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: Разместите кнопку на своём сайте или блоге: