Основы проектирования и конструирования

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Основные цели дисциплины – дать основы инженерно-технической подготовки для решения практических задач экономистом-менеджером на предприятиях сферы сервиса.

Задачи дисциплины – научить студентов:

– необходимым знаниям о месте и роли процессов проектирования и конструирования в жизненном цикле продукции;

– прикладным знаниям в области взаимосвязи технических и экономических решений, принимаемых на стадии создания продукции, ее обслуживания или ремонта.

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате изучения дисциплины «Основы проектирования и конструирования» студент должен:

· знать:

– принципы системного подхода к проектированию и конструированию изделия или другого объекта (здания, сооружения) как основы их надежной и экономичной эксплуатации;

– основные технико-экономические характеристики машин или строительных объектов;

– основные принципы построения машин, механизмов объектов гостиничного хозяйства;

– методы разработки конструкторской документации с помощью САПР;

– методы расчета при конструировании изделий и их элементов;

· уметь:

– учитывать влияние технических факторов на экономичность проектных решений;

– пользоваться проектно-сметной документацией;

– читать и выполнять чертежи простейших машин, строительных объектов любого назначения;

– проводить простые проектировочные и проверочные расчеты типовых деталей, машин;

· получить навыки:

– конструирования основных элементов механических передач, в том числе с использованием методов автоматизированного проектирования;

– расстановки технологического и другого оборудования в зданиях гостиничного хозяйства в соответствии с их назначением и требованием Санитарных Норм и Правил.

ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ. УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКАЯ КАРТА ДИСЦИПЛИНЫ

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

Введение

Предмет «Основы проектирования и конструирования», его задачи и место в подготовке специалиста. Основные разделы и задачи, решаемые при его изучении. Связь дисциплины с другими дисциплинами технического и экономического циклов.

Тема 1. Общие сведения о теории технических систем.

Сущность технической системы, модель, структура, конструктивная схема. Свойства технической системы, этапы ее создания и использования. Методы создания новой техники.

Практическое занятие:

Изучение конструкции электромеханического привода, как примера технической системы. Назначение и структура привода. Элементная база. Входные и выходные параметры.

Тема 2. Этапы и стадии проектно-конструкторского процесса.

Этапы проектирования: выявление потребности, постановка задачи, изобретательство, инженерный анализ, принятие решения. Методы проектирования. Стадии проектно-конструкторского процесса и его операционная последовательность: аван-проект, техническое задание, техническое предложение, эскизный проект; технический проект; рабочий проект.

Практическое занятие 1:

Содержание этапов проектирования. Анализ технического задания. Рассмотрение примеров выдачи технического задания на проектирование машин, механизмов, различных помещений объектов непроизводственной сферы.

Практическое занятие 2:

Рассмотрение последовательности проектирования на объектах непроизводственной сферы.

Тема 3. Основные правила конструирования.

Основные характеристики конструкции (геометрические, прочностные). Чертежи, спецификации, модели, макеты. Экономическое обоснование выбора конструкции: экономический эффект, полезная отдача, эксплуатационные расходы, требования рынка.

Практическое занятие 1:

Основные правила выполнения чертежей. Правила нанесения размеров. Виды, разрезы, сечения. Выполнение чертежа детали, узла, цеха. Спецификация.

Практическое занятие 2:

Решение практических задач по оценке трудоемкости проекта. Решение задач по расчету затрат на проектирование

Практическое занятие 3:

Оформление конструкторских документов.

Тема 4. Основные сведения о машинах и механизмах.

Определение понятий: машина, механизм, прибор, узел, деталь. Классификация машин и механизмов. Классификация деталей и сборочных единиц. Принципы построения механизмов, их структура. Анализ и синтез механизмов.

Практическое занятие 1:

Чтение сборочного чертежа общего вида изделий, используемых на объектах непроизводственной сферы.

Практическое занятие 2:

Анализ работы привода.

Тема 5. Эксплуатационные свойства машин и механизмов.

Надежность машин и механизмов. Показатели, характеризующие надежность: безотказность, долговечность, ремонтопригодность машин и механизмов. Методы проектирования и конструирования, направленные на повышение надежности: унификация, типизация, агрегирование, взаимозаменяемость. Связь технических и экономических показателей, характеризующих машины и механизмы.

Практическое занятие:

Расчет надежности электродвигателя.

Тема 6. Обеспечение статистических, кинематических и динамических свойств машин и механизмов.

Понятие статического положения звеньев механизма; определение усилий в связях звеньев. Способы задания движения звеньев механизма, виды движений. Определение кинематических характеристик механизмов. Основы динамики машин и механизмов.

Практическое занятие 1:

Статика. Основные понятия. Условия равновесия твердого тела. Решение задач по определению реакций в связях.

Практическое занятие 2:

Кинематика. Основные понятия. Простейшие виды движения твердого тела. Решение задач по определению кинематических характеристик твердого тела при различных видах его движения.

Практическое занятие 3:

Динамика. Основные законы динамики. Рассмотрение практических задач динамики для изучения работы машин, механизмов и конструкций зданий или сооружений.

Тема 7. Обеспечение эксплуатационных свойств элементов машин и механизмов.

Построение и анализ расчетной схемы элементов механизма. Определение внутренних сил и напряжений методом сечений. Выбор материалов для изготовления деталей. Понятие предельных и допускаемых напряжений. Коэффициент запаса прочности. Определение геометрических параметров элементов конструкции на основе расчета их на прочность. Примеры расчетов параметров отдельных деталей при работе их на растяжение, сжатие, сдвиг, кручение, изгиб. Выбор конструкции узла, детали, дающий наибольший экономический эффект. Основы взаимозаменяемости в машинах. Принципы построения допусков и посадок для элементов деталей и их соединений. Нормирование качества поверхности деталей. Влияние заданных: точности и качества поверхности детали на эксплуатационные свойства машины.

Практическое занятие 1:

Кинематический расчет привода. Определение мощности и выбор электродвигателя.

Практическое занятие 2:

Проектирование основных параметров зубчатого зацепления.

Практическое занятие 3:

Расчет валов редуктора и шпоночных соединений.

Тема 8. Основные сведения об автоматизированном проектировании.

Цель создания автоматизированных систем (САПР). Задачи, решаемые с помощью САПР. Состав и структура САПР. Оптимизация задач проектирования и конструирования с помощью САПР – выбор математической модели проекта и общая задача оптимизации.

Практическое занятие:

Работа с программными продуктами расчета и графического представления при проектировании деталей редуктора на ПЭВМ.

Тема 9. Организация проектно-конструкторских работ.

Роль и место проектно-конструкторских работ в производственном процессе, основные службы и подразделения, конструкторская подготовка производства. Целесообразность и необходимость проведения научно-исследовательских и проектных работ. Инженерно-экономические основы организации проектно-конструкторского процесса.

Практическое занятие:

Конструкторская подготовка производства на объектах непроизводственной сферы.

ОРГАНИЗАЦИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТА

Самостоятельная работа студентов по дисциплине включает:

– изучение теоретического материала по конспекту лекций, а также с использованием рекомендуемой основной и дополнительной литературы;

– выполнение расчетно-графических заданий по темам дисциплины, например, проектировочные и проверочные расчеты предмета проектирования, планировка производственного участка гостиничного хозяйства; оценка освещенности помещения; проектирование автостоянки гостиничного комплекса и др.;

– подготовку к практическим занятиям;

– выполнение контрольной работы;

– подготовка к экзамену.

ТЕМАТИКА КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

(для студентов заочного обучения)

1. Содержание, теоретические основы и основные понятия дисциплины «Основы проектирование и конструирования»

2. Материальная точка, механическая система, система сил, условия равновесия системы сил.

3. Момент силы относительно точки и оси.

4. Статически определимые и статические неопределимые системы.

5. Кинематика точки, скорость и ускорение в декартовых системах координат.

6. Определение скоростей и ускорений точек тела при поступательном и вращательном движении.

7. Геометрическая характеристика плоских фигур и сечений, моменты инерции твердых тел.

8. Теорема об изменении кинетического момента.

9. Работа различных внешних сил.

10. Теорема об изменении кинетической энергии.

11. Основные правила проектирования.

12. Связи проектирования с технологическими процессами.

13. Выбор материалов и способов термообработки деталей машины.

14. Требования, предъявляемые к кинематической схеме приводов.

15. Определение потребной мощности.

16. Правила оформления рабочих чертежей.

17. Определение передаточного числа редуктора.

18. Определение крутящих моментов на быстроходном и тихоходном валах.

19. Расчет допускаемых контактных напряжений шестеренки и колеса

20. Расчет предела контактной выносливости.

21. Расчет основных параметров передачи.

22. Расчет модуля зацепления и выбора стандартного его значения.

23. Расчет диаметра ведущего, ведомого вала.

24. Расчет шпоночных соединений.

25. Расчет и подбор муфт.

26. Уточненный расчет вала.

27. Выбор смазки для зацепления и подшипников.

28. Выбор уплотнительных устройств.

29. Конструирование корпусных деталей редуктора.

30. Типовой расчет механических передач.

ФОРМЫ И ВИДЫ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ

1. Текущий контроль:

– опрос на практических занятиях и при защите каждой расчетно-графической работы;

– выполнение контрольных заданий и задач;

– выполнение контрольных расчетно-графических заданий;

– защита контрольной работы;

– рубежный контроль.

2. Промежуточная аттестация – зачетно-экзаменационная сессия:

– экзамен проводится в устной или письменной форме при условии выполнения всех форм текущего контроля и в соответствии с учебным планом;

3. Контроль остаточных знаний студентов (тесты).

ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ

1. Понятия: машина, механизм, деталь, сборочная единица. Структура машины

2. Раскрыть на конкретных примерах понятия детали, сборочной единицы.

3. Жизненный цикл машины.

4. Моральный и физический износ.

5. Понятия: проектирование и конструирование.

6. Стадии разработки машины.

7. Понятие унификации.

8. Преемственность при проектировании и конструировании.

9. Критерии работоспособности деталей машин.

10. Прочность как критерий работоспособности.

11. Виды инженерных расчетов.

12. Понятия номинальной, расчетной и максимальной нагрузки.

13. Износостойкость как критерий работоспособности.

14. Нагрузки, действующие на детали машин.

15. Допущения, возможные при выполнении инженерных расчетов.

16. Понятие системы автоматизированного проектирования (САПР).

17. Приемы решения изобретательских задач.

18. Экономические показатели проекта.

19. Понятие механического привода, его структура и назначение.

20. Принцип работы зубчатой передачи.

21. Критерии работоспособности зубчатых передач.

22. Проектирование и продукция. Основные понятия и определения.

23. Качество продукции, ее свойства и характеристики.

24. Этапы и стадии процесса разработки, их содержание.

25. Менеджмент процесса разработки.

26. Понятие «система», «техническая система». Способы их классификации.

27. Сущность системного подхода к разработке изделия.

28. Процессный подход при проектировании.

29. Основы теории оптимизации. Целевые функции (виды критериев) при оптимизации разработки изделий.

30. Однокритериальная и многокритериальная оптимизация при проектировании.

31. Документация системы менеджмента качества при проведении проектных работ.

32. Требования к проектной документации.

33. Планирование процесса проектирования.

34. Основные задачи, решаемые при разработке технического задания.

35. Этапы разработки технического задания.

36. Виды изделий и конструкторских документов.

37. Разработка проектной документации: содержание работы и виды документов.

38. Порядок создания рабочей конструкторской документации и приемки результатов разработки.

39. Обозначение изделий и конструкторских документов.

40. Правила учета, хранения и обращения конструкторских документов.

41. Правила внесения изменений в конструкторские документы.

42. Анализ проекта на различных стадиях.

43. Понятия номинальной, расчетной и максимальной нагрузки.

44. Нагрузки, действующие на детали машин.

45. Допущения, возможные при выполнении инженерных расчетов.

46. Задачи, решаемые с помощью САПР.

47. Состав и структура САПР.

48. Экономические показатели проекта.

49. Понятие механического привода, его структура и назначение.

50. Естественное и искусственное освещение помещений: нормирование, расчет основных показателей.

51. Инсоляция и солнцезащита помещений: нормирование, расчет основных показателей.

52. Требования по звукоизоляции помещений. Расчет звукоизоляции ограждающих конструкций.

53. Строительная теплотехника: расчет теплофизических характеристик ограждающих конструкций зданий жилого и общественного назначения.

54. Огнестойкость конструкций здания.

55. Противопожарные мероприятия в зданиях общественного и жилого назначения.

56. Классификация зданий и сооружений. Условные обозначения на чертежах.

57. Генеральный план застройки. Требования к генплану.

58. Анализ основных технико-экономических показателей проектируемых зданий.

59. Основные методологические положения по определению эффективности проектных решений.

60. Организация внешне площадочных сетей к объектам непроизводственной сферы.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная:

1. Андреенков, Е. В. Основы деталей машин : учеб. пособие / Е. В. Андреенков. – М. : Владос, 2003.

2. Дунаев, П. Ф. Конструкции узлов деталей машин : учеб. пособие /
П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов. – М. : Академия, 2003.

3. Окопный, Ю. А. Механика материалов и конструкций : учеб. пособие / Ю. А. Окопный. – М. : Машиностроение, 2004.

4. Павлов, П. А. Сопротивление материалов : учеб. пособие / П. А. Павлов. – СПб. : Лань, 2003.

5. Тарг, С. М. Краткий курс теоретической механики : учебник / С. М. Тарг. – М. : Высшая школа, 2003.

Дополнительная

1. Беленький, Д. М. Теория надежности машин и металлоконструкций : учеб. пособие / Д. М. Беленький. – Ростов н/Д : Феникс, 2004.

2. Детали машин и основы конструирования : учеб. пособие / под ред. М. Н. Ерохина. – М. : КолосС, 2004.

3. Лепеш, Г. В. Основы конструирования и проектирования : метод. указ. по курсовой работе / Г. В. Лепеш. – СПб. : СПбГИСЭ, 2001.

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

По данной дисциплине используются технические и электронные средства обучения, учебно-наглядные материалы, которыми укомплектованы специализированные классы «Начертательной геометрии и инженерной графики» и «Теоретической и прикладной механики».

При проектировании деталей редуктора на ПЭВМ используются программные продукты расчета и графического представления (стандартная среда Autocad).

Практические занятия, связанные с использованием компьютерных технологий, проводятся в компьютерном классе.

Составители: д.т.н., проф. кафедры «Техническая механика» Л.А. Голдобина, к.т.н., доцент кафедры «Техническая механика» В.С. Цепелев

Рецензент: к.т.н., доцент кафедры «Техническая механика» А.В.Стукач.