Parts and components of technological machines

Description: The discipline is devoted to the study of the design, principles of operation and calculation methods of the main parts and assemblies of technological machines. Transmission elements, supports, joints, movement and control mechanisms, as well as requirements for their strength, reliability and manufacturability during design and operation are considered.

Amount of credits: 5

Пререквизиты:

• Physics
• Физика. Школьный курс

Course Workload:

Component: University component

Cycle: Base disciplines

Goal

• - формирование у студентов знаний о конструкции, назначении и принципах работы основных деталей и узлов технологических машин; - изучение методов расчёта, проектирования и выбора стандартных и оригинальных элементов машин; - развитие навыков анализа надежности, прочности и долговечности деталей; - подготовку студентов к решению инженерных задач, связанных с проектированием и эксплуатацией оборудования в горной, перерабатывающей и машиностроительной отраслях.

Objective

• - изучение конструкции, назначения и принципов работы деталей и узлов технологических машин; - знание основных видов нагрузок и условий работы деталей; - понимание требований к надежности, прочности и долговечности элементов машин.

Learning outcome: knowledge and understanding

• знать классификацию и назначение основных деталей и узлов технологических машин; понимать принципы работы, конструктивные особенности и области применения соединений, подшипников, передач, муфт, валов и корпусов; знать методы расчета на прочность, жесткость, износостойкость и надежность элементов машин; понимать современные требования к проектированию, стандартизации и унификации деталей и узлов; иметь представление о тенденциях развития конструкций машин и применении новых материалов и технологий; знать правила выбора стандартных элементов в соответствии с ГОСТ, ISO и другими нормативами.

Learning outcome: applying knowledge and understanding

• применять полученные знания для расчета прочности, жесткости и надежности деталей и узлов машин; использовать методы проектирования при выборе оптимальной конструкции элементов (валов, подшипников, передач, муфт, крепежных соединений и др.); подбирать стандартные изделия (подшипники, резьбовые соединения, зубчатые колеса и др.) в соответствии с условиями эксплуатации и нормативной документацией (ГОСТ, ISO); решать инженерные задачи, связанные с модернизацией и эксплуатацией технологического оборудования; использовать современные программные средства (CAD/CAE-системы) для моделирования, анализа и проверки деталей машин; обосновывать выбор материалов и способов обработки для повышения надежности и долговечности узлов.

Learning outcome: formation of judgments

• Анализировать различные варианты конструктивных решений деталей и узлов машин, сравнивая их эффективность, надежность и экономичность; делать обоснованные выводы при выборе методов расчета, проектирования и эксплуатации элементов машин; критически оценивать применяемые технические решения и предлагать их совершенствование; учитывать производственные, эксплуатационные, экологические и экономические факторы при формировании инженерных решений; формировать собственную аргументированную позицию по вопросам надежности, ресурса и модернизации узлов технологических машин; использовать полученные знания для оценки рисков и последствий при принятии инженерных решений.

Learning outcome: communicative abilities

• В результате освоения дисциплины студент должен уметь: грамотно излагать технические решения устно и письменно (в отчетах, расчетных записках, презентациях); использовать инженерную терминологию для профессионального общения с преподавателями, коллегами и специалистами производства; работать в составе проектной или исследовательской группы, эффективно распределяя обязанности и взаимодействуя с другими участниками; аргументированно отстаивать принятые решения при обсуждении вариантов конструкции деталей и узлов; использовать современные средства коммуникации и цифровые платформы (CAD-модели, онлайн-конференции, совместные рабочие среды) для обмена информацией; вести диалог на профессиональные темы с учетом этики инженерного общения.

Learning outcome: learning skills or learning abilities

• В результате освоения дисциплины студент должен уметь: самостоятельно изучать дополнительную техническую литературу, нормативную документацию (ГОСТ, ISO, СНиП) и современные исследования в области машиностроения; использовать справочные материалы, каталоги и базы данных стандартных деталей для решения инженерных задач; применять современные программные средства (CAD/CAE-системы) для самостоятельного моделирования и анализа конструкций; развивать навыки самообразования и критической оценки новых технологий и материалов; формировать индивидуальную траекторию профессионального развития, учитывая современные тенденции машиностроения и автоматизации; осознавать необходимость непрерывного профессионального обучения для повышения инженерной компетентности.

Teaching methods

Для повышения качества обучения по дисциплине «Детали и узлы технологических машин» применяются современные образовательные технологии, ориентированные на активное вовлечение студентов и развитие их инженерных компетенций: Интерактивные лекции использование мультимедийных презентаций, анимаций, 3D-моделей узлов и механизмов; обсуждение примеров из реального машиностроительного производства. Проблемно-ориентированное обучение (Problem-Based Learning, PBL) постановка инженерных задач, требующих самостоятельного поиска решений; работа над кейсами из практики проектирования деталей и узлов. Проектная технология обучения выполнение мини-проектов по расчету и конструированию отдельных узлов машин; защита проектов в форме презентаций и технических отчетов. Компьютерное моделирование (CAD/CAE) использование программных комплексов (SolidWorks, AutoCAD, ANSYS и др.) для моделирования деталей и проведения инженерных расчетов; освоение современных методов цифрового инжиниринга. Элементы дистанционного и смешанного обучения размещение учебных материалов, тестов и заданий на платформе LMS (Moodle, Canvas и др.); проведение онлайн-консультаций и тестирований. Игровые и тренинговые технологии использование симуляторов для анализа работы механизмов; деловые и ролевые игры при обсуждении решений по выбору оптимальной конструкции узлов. Технология критического мышления анализ различных конструктивных решений и их сравнительная оценка; формирование у студентов навыков аргументированного выбора и принятия решений.

Assessment of the student's knowledge

Teacher oversees various tasks related to ongoing assessment and determines students' current performance twice during each academic period. Ratings 1 and 2 are formulated based on the outcomes of this ongoing assessment. The student's learning achievements are assessed using a 100-point scale, and the final grades P1 and P2 are calculated as the average of their ongoing performance evaluations. The teacher evaluates the student's work throughout the academic period in alignment with the assignment submission schedule for the discipline. The assessment system may incorporate a mix of written and oral, group and individual formats.

The evaluating policy of learning outcomes by work type

Evaluation form

The student's final grade in the course is calculated on a 100 point grading scale, it includes:

• 40% of the examination result;
• 60% of current control result.

The final grade is calculated by the formula:

 

Where Midterm 1, Midterm 2are digital equivalents of the grades of Midterm 1 and 2;

E is a digital equivalent of the exam grade.

Final alphabetical grade and its equivalent in points:

The letter grading system for students' academic achievements, corresponding to the numerical equivalent on a four-point scale:

Topics of lectures

• Назначение и классификация технологических машин
• Материалы для деталей машин
• Основы расчета на прочность и жесткость
• Соединения деталей машин
• Валы и оси
• Подшипники скольжения и качения
• Муфты
• Зубчатые передачи
• Ременные, цепные и фрикционные передачи
• Редукторы и вариаторы
• Механизмы преобразования движения
• Корпусные детали машин
• Системы смазки и охлаждения в технологических машинах
• Узлы управления и автоматизации
• Перспективы развития деталей и узлов машин

Key reading

• Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. Том 1–4. – М.: Наука, 1980. Иванов М.Н., Кудрявцев В.Н., Черняев А.И. Детали машин. – М.: Машиностроение, 2010. Леликов О.П. Детали машин: учебник для вузов. – М.: Академия, 2012. Дунаев П.Ф., Ковалев А.С. Детали машин и основы конструирования. – М.: Высшая школа, 2005. Стрекопытов С.А., Юрьев Б.А. Детали машин: учебник. – М.: Машиностроение, 2009. Кудрявцев В.Н. Основы проектирования деталей машин. – М.: Машиностроение, 2006. Болтинский В.А. Детали машин: учебное пособие. – СПб.: Питер, 2013. Тимошенко С.П., Янг Д.Г. Теория упругости и сопротивления материалов. – М.: Наука, 1993 (как базовая для расчетов).

Further reading

• Горелов В.А. Сопротивление материалов. Детали машин. – М.: Высшая школа, 2008. Болотин В.В., Новожилов В.В. Механика материалов и конструкций. – М.: Наука, 1985. Мещерский И.В. Сборник задач по теоретической механике. – М.: Наука, 1999 (для углубления расчетных основ). Никитин А.П. Справочник по деталям машин. – М.: Машиностроение, 1990. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Сопротивление материалов. – Киев: Вища школа, 2004. Справочник конструктора-машиностроителя / Под ред. А.А. Шепелевского. – М.: Машиностроение, 2002. Budynas R.G., Nisbett J.K. Shigley’s Mechanical Engineering Design. – McGraw-Hill, 2020 (международный стандартный учебник по деталям машин). Norton R.L. Machine Design: An Integrated Approach. – Pearson, 2019. Collins J.A., Busby H., Staab G. Mechanical Design of Machine Elements and Machines. – Wiley, 2010. ГОСТы и ISO-стандарты по подшипникам, зубчатым передачам, муфтам и соединениям (для практического применения).