Объем дисциплины и виды учебной работы. Таблица 1 – Объем дисциплины для студентов очной формы обучения профиля «Транспорт» и профиля «Машиностроение и материалообработка»

Таблица 1 – Объем дисциплины для студентов очной формы обучения профиля «Транспорт» и профиля «Машиностроение и материалообработка»

Вид учебной работы Академический бакалавриат Срок обучения 4 года Прикладной бакалавриат Срок обучения 3 года
Всего зачетных единиц (часов) Семестр 4-й Семестр 5-й Семестр 4-й
Общая трудоемкость дисциплины 5 (180 ч) 2 (72 ч) 3 (108 ч) 4 (144 ч)
Аудиторные занятия 84 ч 34 ч 50 ч 60 ч
Лекции     16 ч 16 ч 30 ч
практические занятия     18 ч 18 ч 30 ч
лабораторные работы   –   16 ч –  
Самостоятельная работа 96 ч 38 ч 58 ч 84 ч
изучение теоретического курса     8 ч 8 ч 16 ч
курсовой проект     21 ч 23 ч 41 ч
подготовка к зачету   подготовка к экзамену   9 ч   –   –   27 ч –   27 ч
Вид промежуточного контроля   Тестовый контроль Тестовый контроль Тестовый контроль
Вид итогового контроля   Зачет Защита курсового проекта, экзамен Защита курсового проекта, экзамен

Таблица 2 – Объем дисциплины для студентов заочной формы обучения профиля «Транспорт» и профиля «Машиностроение и материалообработка»

Вид учебной работы Срок обучения 5 лет. Всего 5 зачетных единиц (180 ч)
7-й семестр[1] 8-й семестр
Общая трудоемкость дисциплины 5 (180 ч)
Аудиторные занятия 16 ч 8 ч
лекции 6 ч
практические занятия 6 ч 4 ч
лабораторные работы 4 ч 4 ч
Самостоятельная работа 52 ч 100 ч
изучение теоретического курса выполнение контрольных работ 17 ч   26 ч 14 ч   –
курсовой проект подготовка к зачету – 9 ч 60 ч –
подготовка к экзамену 26 ч
Вид итогового контроля Защита контрольных работ, зачет Защита курсового проекта, экзамен

Содержание и тематическое планирование дисциплины

Таблица 3 – Тематическое планирование дисциплины для студентов очной формы обучения профиля «Транспорт» и профиля «Машиностроение и материалообработка» (срок обучения 4 года, семестр 4)

№ п/п Разделы учебной дисциплины Неделя семестра Виды учебной деятельности и трудоемкость (в часах) Формы текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации (по неделям семестра)  
Лекции Практические занятия Лабораторные занятия СРС
1. Обзор приводов технологических машин. Выдача заданий на КП - -  
2. Основные сведения, термины и определения. Связь курса «ДМ» с др. дисциплинами. Виды нагрузок на детали машин. - - - Входной контроль
3. Выбор электродвигателя для привода машины. Расчет кинетики привода - - Собеседование; участие в практических занятиях; тестирование  
4. Основные критерии работоспособности деталей машин - -
5. Выбор материалов и ТО для передач редукторов привода - -
6. Обзор механических передач. Особенности эксплуатации передач. - -
7. Расчет основной геометрии передач редуктора - -
8. Зубчатые цилиндрические передачи - -
9. Эскизирование редукторных передач - -
10. Зубчатые конические передачи - -
11. Выбор подшипников качения для опор 1-го вала редуктора - -
12. Червячные передачи - -
13. Проверочный расчет подшипников опор 1-го вала редуктора - -
14. Валы и оси. Основные сведения - -
15. Конструирование узла 1-го вала редуктора - -
16. Конструирование корпусных деталей - -
17. Смазывание опорных узлов валов - -
  Подготовка к зачету  
Итого за 4 семестр -  
   

Таблица 4 – Тематическое планирование дисциплины для студентов очной формы обучения профиля «Транспорт» и профиля «Машиностроение и материалообработка» (срок обучения 4 года, семестр 5)

№ п/п Разделы учебной дисциплины Неделя семестра Виды учебной деятельности и трудоемкость (в часах) Формы текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации (по неделям семестра)  
Лекции Практические занятия Лабораторные занятия СРС
Конструирование и смазывание опор валов механических передач Тестирование
Подшипники качения: конструирование и смазывание опор валов механических передач  
Выбор уплотнений и подшипниковых крышек для опор валов механических передач Собеседование; участие в практических и лабораторных занятиях; тестирование
Соединения типа «Вал – ступица»
Выбор, расчет и конструирование соединений «Вал – ступица» для редуктора
Соединения неразъемные с гарантированным натягом
Конструирование опор плавающих и соосных валов передач
Соединения неразъемные: сварные и клепаные
Проектирование корпусных деталей редукторов
Соединения разъемные резьбовые незатянутые
Оформление сборочных чертежей механических передач
Соединения разъемные резьбовые предварительно затянутые Собеседование; участие в практических и лабораторных занятиях; тестирование
Оформление чертежей деталей зубчатых и червячных передач
Передачи трением: ременные и фрикционные
Назначение технологической базы для изготовления деталей механических передач
Муфты: соединительные, сцепные, предохранительные
Подготовка курсового проекта к защите
  Подготовка к экзамену        
Итого за 5 семестр  
   

Таблица 5 – Тематическое планирование дисциплины для студентов заочной формы обучения профиля «Транспорт» и профиля «Машиностроение и материалообработка» (срок обучения 5 лет)

№№п/п   Разделы учебной дисциплины Виды учебной деятельности и трудоемкость дисциплины для срока обучения 5 лет (в часах)
7 семестр 8 семестр
Лекции Практические занятия Лабораторные занятия СРС Лекции Практические занятия Лабораторные занятия СРС
Подшипники скольжения и качения: конструкция и расчеты
Выбор подшипников схемы установки на вал. Проверочный расчет на долговечность
Исследование потерь на трение в подшипниках качения
Валы и оси: назначение, конструкция, расчеты на прочность
Конструирование вала редукторной передачи
Исследование виброустойчивости вала
Соединения типа «Вал – ступица»: обзор, конструкция и расчет
Выбор стандартной шпонки для соединения вала со ступицей, ее расчет
Оформление сборочных чертежей по ЕСКД
Изучение конструкции зубчатых и червячных редукторных передач
Оформление чертежей деталей механических передач по ЕСКД
Регулирование по пятну контакта зубчатых и червячных редукторных передач
  Выполнение контрольных работ              
  Подготовка к экзамену              
Итого за 5 семестр
  Контрольные работы, зачет Экзамен, курсовой проект

Примечание. В 6 семестре – 4 ч установочных лекций. Тематика: «Основные критерии работоспособности деталей маши» (2 ч) и «Передачи зацеплением: зубчатые и червячные в приводах технологических машин»

Содержание дисциплины

Лекции. Наименование тем, содержание и объем в часах

1. Основные сведения, термины и определения. Связь курса «Деталей машин» с другими дисциплинами (2 ч).

Цели и задачи курса, терминология. Основные понятия и определения: деталь, соединение, механизм, машина. Классификация механизмов и структура машин. Виды соединений деталей. Виды нагрузок на детали машин. Статические, циклические и пиковые нагрузки на детали машин. Классификация циклических нагрузок. Характеристики, основные параметры. Определение допускаемых напряжений для материалов деталей машин в зависимости от вида внешней нагрузки на деталь.

2. Основные критерии работоспособности деталей машин (2 ч).

Основные критерии работоспособности деталей машин: прочность, жесткость, износостойкость, виброустойчивость. Влияние на прочность деталей размеров, формы, шероховатости поверхности и цикла напряжений. Коэффициенты запаса прочности деталей, условия прочности деталей при действии на них постоянных и переменных нагрузок.

3. Обзор механических передач. Особенности эксплуатации передач (2ч).

Классификация механических передач. Виды передач зацеплением: зубчатые, червячные, цепные. Виды передач трением: ременные и фрикционные. Основные характеристики, силы на контактных поверхностях, условия прочности и долговечности передач. Условия эксплуатации передач.

4. Зубчатые цилиндрические передачи (2 ч).

Зубчатые цилиндрические прямозубые, косозубые и шевронные передачи: сравнительная характеристика, область применения. Основные сведения о методах и точности изготовления зубчатых колес. Виды разрушения. Материалы, термическая обработка и допускаемые напряжения. Силы в зацеплении. Расчет на контактную и изгибную прочность. Нагрузки на валы зубчатых цилиндрических передач. Основные методы проектирования и конструирования зубчатых цилиндрических колес в зависимости от их назначения, нагружения, способа получения заготовки и технологии изготовления.

5. Зубчатые конические передачи (2 ч).

Зубчатые конические прямозубые и кривозубые передачи: сравнительная характеристика, область применения. Основные сведения о методах и точности изготовления конических зубчатых колес, их конструкции. Силы в зацеплении. Понятие об эквивалентном цилиндрическом прямозубом колесе. Расчет на изгибную и контактную прочность. Нагрузки на валы зубчатых конических передач. Основные методы проектирования и конструирования зубчатых конических колес в зависимости от их назначения, нагружения, способа получения заготовки и технологии изготовления.

6. Червячные передачи (2 ч).

Червячные передачи: сравнительная характеристика, область применения. Основные сведения о методах и точности изготовления червячных колес и червяков и их конструкции. Силы в зацеплении. Расчеты червячных передач: расчет зубьев колеса на изгибную и контактную прочность; расчет червяка на жесткость и усталостную прочность; тепловой расчет передачи. Нагрузки на валы червячной цилиндрической передачи. Основные методы проектирования и конструирования червяков и червячных колес в зависимости от их назначения, нагружения, способа получения заготовки и технологии изготовления.

7. Валы и оси (2 ч).

Валы и оси: сравнительная характеристика, область применения и конструкция. Виды нагружения и разрушения. Материалы и термическая обработка. Расчет осей на прочность. Расчет валов на жесткость, прочность, виброустойчивость. Конструирование входных, промежуточных и выходных валов редукторных передач: сокращение объема механической обработки; перевод на ковку и штамповку; устранение излишне точной обработки; обработка на проход. Технологические и сборочные базы валов передач. Центровые отверстия.

8. Конструирование корпусных деталей (2 ч).

Основные принципы проектирования и конструирования литых корпусных деталей. Современные тенденции в конструировании литых корпусных деталей для редукторных передач. Базовые и механически обрабатываемые поверхности литых деталей. Особенности механической обработки отверстий в литом корпусе. Допуски формы и расположения механически обрабатываемых поверхностей корпусной детали. Конструктивное оформление приливов под подшипниковые гнезда. Конструктивное оформление опорной части корпуса. Конструирование внутренних приливов в корпусных деталях. Основные принципы проектирования сварных корпусных деталей.

9. Подшипники скольжения и качения (2 ч).

Подшипники скольжения и качения: основные сведения о назначении, области применения и конструкции. Виды нагружения и разрушения. Материалы и термическая обработка деталей подшипника. Долговечность, быстроходность и грузоподъемность подшипников. Проектный и проверочный расчеты подшипников качения. Монтаж и демонтаж подшипников на валы и в корпуса; регулирование зазоров в подшипниках. Конструирование опор валов машин на подшипниках качения: схемы установки подшипников на валах; крепление в корпусах и на валах машин. Рекомендации по выбору типа подшипника качения и схемы установки на вал в зависимости от условий нагружения опоры вала и вида передачи. Смазка и уплотнение подшипниковых узлов. Шероховатость поверхностей вала и корпуса машины, сопряженных с подшипником качения. Посадки подшипников на вал и в корпус машины. Основные методы проектирования и конструирования опорных узлов валов различных передач в зависимости от их нагружения.

10. Соединения типа «Вал – ступица» (2 ч).

Соединения «Вал – ступица»: шпоночные, шлицевые, штифтовые, винтовые и с гарантированным натягом. Сравнительная характеристика, область применения и конструкция. Разрушение, материалы и термическая обработка. Нагружение, расчет на прочность деталей шпоночного и шлицевого соединения. Конструирование соединений.

11. Соединения неразъемные с гарантированным натягом (2 ч).

Соединения с гарантированным натягом. Основные сведения о способах сборки. Типы соединений с гарантированным натягом. Виды разрушения и способы повышения прочности этих соединений. Расчеты посадки с гарантированным натягом (проектный и проверочный). Конструирование соединений.

12. Соединения неразъемные сварные, паяные, клеевые и клепаные (2 ч).

Сварные, паяные, клеевые и клепаные соединения. Основные сведения о типах, назначении, способах изготовления и геометрических параметрах. Нагружение и причины разрушения соединений. Расчеты на прочность. Проектирование сварные, паяные, клеевые и клепаные соединений металлоконструкций.

13. Соединения разъемные резьбовые незатянутые (2 ч).

Основные сведения о типах, назначении и геометрических параметрах резьбы. Расчеты резьбы на прочность. Стандартные крепежные детали: способы изготовления, соотношение основных размеров, материалы и классы прочности материалов резьбовых деталей. Распределение осевой нагрузки по виткам резьбы гайки и определение высоты гайки (опыты Н.Е. Жуковского). Виды резьбовых соединений: винтовое, болтовое и шпилечное. Расчет на прочность незатянутых болтовых и винтовых соединений.

14. Соединения разъемные резьбовые затянутые (2 ч).

Момент завинчивания и момент трения в резьбовой паре. Условие самоторможения. Напряженное состояние деталей в предварительно затянутом соединении. Расчет на прочность стандартных болтов в предварительно затянутых соединениях: при действии на соединение продольной, поперечной и эксцентричной внешней силы. Методика расчета группового резьбового соединения. Основные методы проектирования и конструирования резьбовых соединений в зависимости от их назначения и нагружения. Клеммовые соединения.

15. Передачи трением: ременные и фрикционные (2 ч).

Фрикционные и ременные передачи (плоскоременные, клиноременные, зубчато-ременные): сравнительная характеристика, область применения. Виды разрушения и материалы. Силы, действующие в передачах. Кинематический, геометрический и прочностной расчет передач. Нагрузки на валы. Основные методы проектирования фрикционных и ременных передач в зависимости от их назначения, нагружения и технологии изготовления.

16. Муфты соединительные, сцепные и предохранительные (2 ч).

Муфты: основные сведения о назначении, конструкции и области применения. Упругие, сцепные и предохранительные муфты: классификация, конструкция, нагрузки на валы, прочностной расчет.

Практические занятия

Практические занятия по дисциплине «Детали машин» проводятся с целью практической проработки знаний, полученных студентами на лекциях, с целью формирования умений использования теоретических знаний на практике, с целью овладения методами анализа прочностного и деформированного состояния проектируемого изделия под действием рабочих нагрузок и с целью получения навыков проектирования (расчетов и конструирования, анализа прочностного и деформированного состояния) деталей, узлов и передач технологических машин. Темы практических занятий по разделам курса и их содержание приведены в таблице 7.

Таблица 7 – Тематика практических занятий по дисциплине «Детали машин»

№ п/п № раздела дисциплины Наименование тем практических занятий Количество часов
4 семестр
Обзор приводов технологических машин: структура привода, виды соединительных муфт, передаточных механизмов, способ передачи вращающих моментов, мощностей от электродвигателя к исполнительному органу машины, КПД привода, передаточное число. Выдача заданий на курсовое проектирование и графика его выполнения. Определение объема недельной работы над проектом.      
Проведение расчетов для выбора электродвигателя. Расчет кинетики редукторной передачи привода: определение мощностей, вращающих моментов, частот вращения всех валов редуктора, а также его КПД и передаточных чисел ступеней редуктора.  
Продолжение таблицы 7
Назначение материалов и их термической обработки для изготовления зубчатых цилиндрических, конических и червячных колес. Расчет долговечности передачи, допускаемых контактных и изгибных напряжений. Освоение алгоритма проектирования передачи.
    Выполнение проектного расчета первой ступени редукторной передачи и согласование его результатов с соответствующими стандартами. Определение сил, действующих в зацеплении передачи. Освоение алгоритма проектирования передачи.
Выполнение эскизного проекта первой ступени редукторной передачи на миллиметровой бумаге.
        Выбор типа и размеров подшипников для опор входного вала редуктора. Назначение схемы установки подшипников на вал. Освоение методики составления расчетной схемы опор входного вала редуктора. Определение способа смазки подшипников входного вала редуктора.    
Выполнение проверочного расчета подшипников качения, выбранных для опор входного вала редуктора. Анализ расчетной долговечности подшипника и сравнение ее с базовой по ГОСТ 16162-78. Особенности конструирования подшипниковых узлов с учетом условий эксплуатации и смазки.
    Решение инженерных задач по оптимальному конструированию входного вала редуктора. Составление расчетной схемы нагружения этого вала: расчет опорных реакций, вычисление и построение эпюр изгибающих и крутящего моментов. Освоение методики выполнения уточненного расчета вала –расчет коэффициентов запаса прочности во двух наиболее опасных сечениях вала.  
Решение технологических задач по смазыванию закрытых механических передач. Расчет объема и уровней смазки. Выбор сорта масла в зависимости от скоростных условий редукторной передачи.
5 семестр
Решение инженерных задач по выбору уплотнений и способов смазывания опорных узлов валов редуктора в зависимости от условий эксплуатации. Рассмотрение случаев применения смазывающих неметаллических шестерен. Анализ условий использования пресс-масленок. Выбор конструкции маслоуказателя.  
Ознакомление с конструкцией стандартных торцевых подшипниковых крышек. Выбор по каталогу сквозной и глухой подшипниковых крышек для опорных узлов входного вала редуктора.
Продолжение таблицы 7
Освоение методики выбора стандартной шпонки для соединения колеса (шестерни) с валом: выбор размеров поперечного сечения шпонки в зависимости от диаметра вала. Конструирование шпоночного соединения колеса с валом: определение длины шпонки в зависимости от длины ступицы. Выполнение проверочного расчета шпонки. Анализ результатов расчета. В случае недостаточной прочности шпонки переход к шлицевому соединению. Окончательное конструирование соединения.  
Решение задач по конструированию плавающих опор валов механических передач. Анализ конструкций опор соосных валов с точки зрения точности расположения валов, точности расточки посадочных поверхностей под подшипники. Конструктивные меры исключения контакта трех деталей в соосной опоре редуктора.  
    Решение задач по конструированию неразъемных соединений: сварных и клепаных. Выполнение расчета на прочность сварных и клепаных соединений при действии на них постоянных и переменных нагрузок. Сравнительный анализ прочностных характеристик сварных и клепаных конструкций в зависимости от условий эксплуатации.    
Освоение методики оформления сборочных чертежей и спецификаций по ЕСКД. Виды размеров, обязательных для сборочных чертежей: габаритных, установочных и присоединительных. Методика составления спецификации при помощи компьютерных программ Word и Excel.
Освоение методики оформления рабочих чертежей зубчатых колес по ЕСКД. Выбор размера формата для чертежа. Рациональное расположение чертежа, таблицы параметров и технических требований на формате. Правильное нанесение размеров на чертеж. Назначение шероховатости на механически обрабатываемые по чертежу поверхности.  
Освоение методики правильного назначения технологической базы для деталей механических передач, определения величины допусков формы и расположения этих поверхностей. Нанесение допусков формы и расположения посадочных поверхностей на чертежи деталей в соответствии с ЕСКД. Определение величины допусков по справочной литературе в зависимости от степени ответственности поверхности детали.  
Окончание таблицы 7
Подготовка курсового проекта к защите: составление доклада, обсуждение процедуры защиты проектов и группы вопросов, которые выносятся на защиту курсовых проектов, а также возможные «трудные» вопросы и ответы на них.
ИТОГО
         

Лабораторные занятия

Практические занятия по дисциплине «Детали машин» проводятся с целью практической проработки знаний, полученных студентами на лекциях, с целью формирования умений использования теоретических знаний на практике, с целью овладения методами

Лабораторные занятия по дисциплине «Детали машин» проводятся с целью практической апробации полученных теоретических знаний, и с целью формирования навыков планирования лабораторного эксперимента, проведения анализа полученных результатов и формулирования выводов выполненного лабораторного исследования. Темы лабораторных занятий и их содержание приведены в таблице 8.

Таблица 8 –Тематика лабораторных занятий по дисциплине «Детали машин»

№ п/п № раздела дисциплины Наименование тем лабораторных занятий Количество часов
5 семестр
6, 8 и 10 (табл.4) Изучение конструкции зубчатых цилиндрических и конических редукторных передач.
12 (табл.4) Изучение конструкции червячных редукторных передач.
11 (табл.4) Изучение конструкции опорных узлов валов на подшипниках качения. Регулирование зазоров в подшипниках. Эскизирование опорных узлов редукторных передач.
6, 8, 10, 12 (табл.4) Регулирование по пятну зубчатых и червячных редукторных передач.
6, 8, 10, 12 (табл.4) Выполнение эскизов и рабочих чертежей деталей зубчатых и червячных редукторных передач.
11, 13, 15, 17 (табл.4) Исследование потерь на трение в подшипниках качения в зависимости от частоты вращения и уровня масла в узле.
6 (табл. 5) Исследование виброустойчивости валов в зависимости от расстояния между его опорами и расположения насаженного на вал диска относительно опор вала.
16 (табл.4) Изучение конструкции и условий работы предохранительных муфт с неразрушающимися элементами.
    ВСЕГО

Самостоятельная работа

В процессе освоения дисциплины «Детали машин» предусмотрено 2,35 (84) зачетные единицы (часов) на самостоятельную работу студентов. Структура самостоятельной работы студентов определена графиком учебной дисциплины «Детали машин».

Таблица 9 – Виды самостоятельной работы студентов

Виды СРС Форма обучения
Очное, 4 года Очное, 3 года Заочное, 5 лет Заочное, 3,5 года
Изучение теоретического материала 16 ч 16 ч 31 ч 16 ч
Курсовое проектирование 44 ч 41 ч 60 ч 50 ч
Выполнение контрольных работ 26 ч
Подготовка к зачету 9 ч 9 ч
Подготовка к экзамену 27 ч 27 ч   26 ч 26 ч
Всего 96 ч 84 ч 152 ч 92 ч

В процессе освоения дисциплины предусмотрено проведение входного и промежуточного контроля знаний студентов. По окончании изучения дисциплины «Детали машин» студенты защищают курсовой проект и сдают экзамен.

Студенты заочной формы обучения (срок обучения 5 лет) выполняют три контрольные работы:

Контрольная работа № 1. «Расчет энергокинематических параметров передач привода машины»: выбор электродвигателя; определение передаточных чисел, мощностей, вращающих моментов и частот вращения валов передач привода машины.

Контрольная работа № 2. «Расчет передач привода машины»: выбор материалов и термообработки для изготовления зубчатых и червячных колес передач привода машины; проектный и проверочные расчеты передач; конструирование колес, червяков; выбор способа смазывания передач; эскизирование передач редуктора на миллиметровой бумаге (выполнение эскизной компоновки).

Контрольная работа № 3. «Проектирование валов и их опор»: выбор подшипников для опор валов и схемы их установки на валы; проверочный и проектный расчеты подшипников; конструирование валов и выполнение проверочных (уточненных) расчетов валов по опасным сечениям; уточнение конструкции валов и их опор на эскизной компоновке.

Курсовой проект

В процессе освоения дисциплины «Детали машин» предусмотрено выполнение курсового проекта, включающего в себя графическую часть (сборочный чертеж редуктора, рабочие чертежи трех деталей) и текстовую часть – расчетно-пояснительную записку к проекту.

Курсовое проектирование позволяет студенту:

· обучиться проектированию технологических процессов обработки деталей и сборки изделий машиностроения;

· обучиться рациональному выбору материалов, термической и механической обработки деталей технологических машин с учетом современных тенденций проектирования и эксплуатации оборудования машиностроительных предприятий;

· овладеть методами анализа прочностного и деформированного состояния проектируемого изделия под действием рабочих нагрузок с целью внесения конструктивных и технологических изменений, направленных на увеличение надежности и срока работоспособности изделия и машины в целом;

· получить навыки проектирования деталей, узлов и передач технологических машин в САПР «Компас», «Autodesk AutoCAD» и САПР «Autodesk Inventor Professional»;

· сформировать навыки работы с литературными и электронными источниками технических знаний, стандартами, средствами компьютерных технологий и коммуникаций;

· сформировать навыки грамотного выполнения машиностроительных чертежей и текстовых документов в соответствии с ЕСКД на основе компьютерных программных средств.

Оформление курсового проекта следует выполнять в соответствии с требованиями к чертежам и технической документации по стандартам ЕСКД. (Примерная тематика заданий на курсовое проектирование приведена в разделе 6.1).

Наши рекомендации