Мета викладання дисципліни.

ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

«Затверджено»

                                   на засіданні кафедри комп’ютеризованих та

                                        інформаційних технологій у приладобудуванні

                                  протокол № від « »                 2007 р.

Тираж 50 екземплярів

Вимогам, що ставляться до

навчально-методичної літератури,

відповідає

Зав. кафедри                                                                        В.М. Шарапов

НавчальнИЙ ПОСІБНИК З ДИСЦИПЛІНИ

"ОСНОВИ КОНСТРУЮВАННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ПРИЛАДІВ"

для студентів напряму підготовки 6090900 “ПРИЛАДИ”

спеціальності 7.090901 „Прилади точної механіки”

7.090905 „Медичні прилади та системи”

всіх форм навчання

Весь цифровий і фактичний матеріал та бібліографічні відомості перевірено. Зауваження рецензентів враховано.

Зав. кафедри                                                                         В.М. Шарапов

Укладачі:                                                                     І.С. Задорожний,

                                                                                     В.І. Задорожний,

                                                                              Р.В. Трембовецька

Відповідальний редактор                                                     В.М. Шарапов

ЧЕРКАСИ, ЧДТУ.  2007

Навчальний посібник по вивченню дисципліни "Основи конструювання елементів приладів", для студентів напряму підготовки 6090900 “ПРИЛАДИ” спеціальності 7.090901 „Прилади точної механіки” 7.090905 „Медичні прилади та системи” усіх форм навчання /Укл.: І.С. Задорожний, В.І. Задорожний, Р.В. Трембовецька /Черкаси: ЧДТУ, 2007. - 32 с.

Укладачі:   І.С. Задорожний, д.т.н., професор,

           В.І. Задорожний, к.т.н., доцент,

                Р.В. Трембовецька, к.т.н., доцент

          Рецензенти: 

                               Шарапов В.М. д.т.н., професор

                               Мусієнко М.П., д.т.н., професор

Затверджено Методичною радою університету як методичний посібник для вивчення дисципліни “Основи конструювання елементів приладів” студентами напряму 6090900 “Прилади” усіх форм навчання, протокол  N      від          грудня 2007 року.

© ЧДТУ

© І.С. Задорожний

© В.І. Задорожний

© Р.В. Трембовецька

Черкаси, ЧДТУ. 2007

ЗМІСТ

1. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ. ВИДИ РОБІТ                                       4

2. РОБОЧА ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ. ТЕМИ ЛЕКЦІЙ                4

2.1. Мета і задачі дисципліни                                                                4

2.2. Теми лекційних занять                                                                    6

3. ПРИДБАННЯ ТЕОРЕТИЧНИХ ЗНАНЬ                                                   9

3.1. Розробка ідеї виробу. Етапи поцесу розробки виробів               9

Стратегія розробки нових товарів і стратегія маркетингу.

3.2. Види і комплектність конструкторської документації                  11

3.3. Розробка деталей                                                                            12

3.4. Розробка сладальних одиниць та товар в цілому                         13

3.5. Перелік тем рефератів                                                                    17

4. ПРИДБАННЯ ПРАКТИЧНИХ НАВИЧОК

 4.1. Загальні вказівки для виконання розрахункових (практичних) робіт 19

 4.2. Методичні вказівки для виконання лабораторних робіт                      19

4.3. Методичні вказівки для проведення курсового проектуваняя              20

4.4. Перлік тем самостійної роботи                                                      20

5. ПЕРЕЛІК ЕКЗАМЕНАЦІЙНИХ ПИТАНЬ                                      20

5.1. Перелік питань рубіжного контролю                                                      20

5.2. Перелік питань підсумкового та ректорського контролю. Білети 22

5.3. Перелік питань для формування програми Державного екзамену

 рівня бакалавр                                                                             28

6. СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ                                                    28

7. ДОДАТКИ                                                                                          30

7.1. Додаток 1. Склад звіту з теоретичного та практичного

освоєння дисципліни                                                                              30

7.2. Додаток 2. Титульний лист звіту                                                             31

1. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ. ВИДИ РОБІТ

Вступ

Навчальний посібник з дисципліни "Основи конструювання елементів приладів" є посібником з теоретичного і практичного освоєння розробки елементів та пристроїв приладів при проведенні інноваційних проектів, створенню сприятливого клімату компанії між покупцями, інвесторами і підприємством, методів пошуку ідеї, вкладення бажаних властивостей в товар, розробки деталей, складальних одиниць виробів; розробки робочої конструкторської документації, оціки ефективності нового товару та досягнення конкурентних позицій компанії на ринку.

Склад обсягу робіт.

     Лекції - 53 години,

     Практичні заняття - 18 годин,

     Лабораторні роботи - 17 годин,

     Самостійна робота - 47 годин,

     Курсовий проект - 54 години, з них практичних – 17 годин, самостійних – 37 годин.

2. РОБОЧА ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ. ТЕМИ ЛЕКЦІЙ

Мета та задачі дисципліни.

Мета викладання дисципліни.

Дисципліна “Основи конструювання елементів приладів” відноситься до базових дисциплін і є однією із загальнотеоретичних та загально інженерних дисциплін. Основною метою якої є дати студентам знання з основних принципів та методів проектування і конструювання, інноваційних товарів, сучасних вимог стандартизації та уніфікації, розвитку елементів самостійного аналізу та синтезу елементів та складових частин товару промислового призначення.

В результаті вивчення дисципліни студент повинен:

- знати основні методи та принципи проектування та конструювання елементів та складових частин виробів, технологію та практику розробки: етапи, обсяги робіт на кожному з етапів, вимоги з стандартизації та уніфікації, основні положення та вимоги до проектування виробів;

-  уміти володіти спрощеними інженерними розрахунками, включаючи виконання розрахунків на ПОМ, виконувати інженерний аналіз конструкції та документації на неї, розбиратися та конструювати креслення деталей, складальних одиниць та схем, виконувати та вміти читати креслення, визначати технологічні вимоги, вимоги до точності та складності майбутнього товару, аналізувати вимоги для виготовлення деталей та складових частин виробу, оцінювати вимоги ринку, вимоги ергономіки, технічної естетики, економічні затрати.

Дисципліна базується на дисциплінах „Вища математика” (Ф.01); „Фізика” (Ф.02); „Хімія” (Ф.03); „Теоретична механіка” (П.01.01); „Прикладна механіка” (П01.02); „Матеріалознавство та конструкційні матеріали” (П.06.03); „Інформатика” (Ф.04); „Метрологія та взаємозамінність” (П.06.04); „Інженерна графіка” (П.06.01); „Комп’ютерна графіка” (П.06.02); „Електроніка” (П.04) і забезпечує успішне освоєння ряду дисциплін „Проектування вимірювальних приладів”, „Конструювання приладів”, „Розрахунок і конструювання приладів” з базової та фахової підготовки спеціалістів точної механіки промислового призначення, медичних приладів та ін.

 Задачі вивчення дисципліни.

Основні задачі, вміння та навики, якими повинен володіти студент при вивченні даної дисципліни, визначені “освітньо-професійною програмою” з напрямку підготовки “Прилади”, Галузевим стандартом з приладобудування освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавр.

Згідно цих вимог визначено.

Знання:

- створювати інноваційні товари, елементи та вузли до них;

- проводити модернізацію товарів;

- підвищувати ефективність проектування та конструювання товарів;

- впроваджувати сучасні методи ресурсозбереження сировини, матеріалів та комплектуючих виробів;

- впроваджувати сучасний рівень властивостей товарів;

- знати принципи пошуку необхідної інформації, знати типові вузли виробів;

- впроваджувати направлення уніфікації та стандартизації, етапи та нормативи на виконання типових видів робіт;

- знати рівень сучасного технічного обладнання, яке використовується для проектування та конструювання;

- знати основні ергономічні закони системи “ людина – машина”;

- знати основні положення технічної естетики;

- знати основні положення системного підходу при розробці товарів споживання;

- знати і вміти враховувати зовнішні фактори впливу на експлуатацію товарів;

- знати оптимальні методи дослідження конструювання, знати основні принципи оцінки достовірності прийняття конструкторських рішень;

- знати основні критерії якості товарів;

- знати склад та вимоги ЄСКД, ЄСТП;

- знати вимоги до комплектування конструкторської документації на рівні основного комплекту та повного комплекту документації;

- знати види та елементи частин деталей, несучих систем;

- знати основні елементи якості деталей, збірних одиниць та виробу в цілому;

- знати вимоги до товарів машинобудівного та приладобудівного напрямку;

- знати принципи побудови розмірних ланцюгів;

- знати особливості технологічного забезпечення виготовлення деталей, складальних одиниць та товару;

- знати методи визначення технічних показників та достатніх вимог до конструювання конкретного товару.

Уміти:

- читати креслення деталей, складальних одиниць, специфікації комплексів та комплектів;

- самостійно розбиратися з інформацією з проектування та конструювання;

- проводити порівняння варіантів конструкторських та проектних рішень;

- працювати з вітчизняною та зарубіжною літературою;

- правильно вибирати типові конструкції деталей та вузлів;

- вміти оцінювати економічні фактори при розробці товару;

- правильно вибирати види матеріалів та пов’язані з цим постачання матеріалів.

Розвивати навики:

- постійного самовдосконалення;

- роботи з патентною літературою з розробки нових товарів;

- роботи з науково-дослідною літературою;

- розробки типових товарів;

- читання та оформлення проектно-конструкторської документації;

- використання технічних засобів для розробки документації нових товарів;

- аналізу конструкторських рішень при покупці документації;

- аналізу та синтезу конструкторських рішень на основі конструкторських ланцюгів та вимогам точності;

- обгрунтованого вибору деталей, вузлів, стандартних деталей. 

Теми лекційних занять.

Тема 1. Мета і задачі курсу. Обсяг курсу. Місце курсу в подготовці інженера в виробничій сфері діяльності. Основні літератури джерела. Які знання і практичні навички розвиває курс ОКЕП у майбутнього інженера.

Тема 2. Товар. Визначення товару. Товарна одиниця. Рівні товару. Товар за задумом. Товар у реальному виконанні. Товар із підкріпленням. Основні види класифікації товару.

Тема 3. Класифікація товарів промислового призначення: матеріали, деталі, вузли, вироби, комплекси, комплекти, послуги. Марка товару. Марочний знак. Товарний знак. Упаковування товару. Маркірування товару. Товар і послуги –сучасний підход до створення товару.

Тема 4. Розробка товару. Стратегія розробки нових товарів. Формування ідеї. Добір ідеї. Розробка задуму. Аналіз можливостей виробництва і збуту.

Тема 5. Етапи НДР і ДКР при розробці товару. Задача розробки на цих етапах. Розгортання виробництва. Життєвий цикл товару. Завдання для конструктора на етапах життєвого циклу товару (НДР, ДКР, розгортання серійного виробництва, виведення товару на ринок, ріст виробництва, зрілість, спад, модернізація).

Тема 6.Основні напрямки робіт при розробці товару: проектні роботи, конструкторські роботи (розробка, проектування, дослідження, конструювання). Етапи проведення НДР. Етапи проведення ДКР. Технічні пропозиції. Ескізний проект. Технічний проект. Робочий проект. Підготовка до серійного виробництва.

Тема 7. Види документації на виріб (товар): оригінали, першотвори (кальки), дублікати, копії. Комплект конструкторської документації. Деталь, складальна одиниця, комплект, комплекс.

Тема 8. Основні види конструкторської документації: креслення, креслення на складальні одиниці, креслення загального виду, монтажні креслення, электромонтажні креслення. Специфікація, відомість специфікацій, відомість узгодження застосування покупних, відомість тримачів першотворів, пояснювальної записка, ТУ, ПМ ПД. Склад цих документів.

Тема 9. Cхемы. Види і типи (загальні, електричні, гідравлічні, кінематичні, оптичні, енергетичні, схеми розподілу, принципові, з'єднань, підключення). Правила читання схем. Приклади схем.

Тема 10. Експлуатаційна документація. Номенклатура ЕД (технічний опис, інструкція з експлуатації, інструкція з технічного обслуговування, формуляр, паспорт, етикетка, відомість ЗІП). Склад документів. Основні вимоги при розробці складу документів. Особливості складу ЕД виробів побутової техніки.

Тема 11. Загальні вимоги, запропоновані при розробці виробів. Вимоги до патентної чистоти, точності, надійності, умови роботи, економічні вимоги. Вимоги до конструкції виробу. Вимоги до призначення. Вимоги до складових частин виробу, вимоги до органів управління і настроювання. Вимоги до автоматизації, вимоги до габаритних розмірів і маси. Вимоги до стандартизації й уніфікації елементів виробу. Вимоги до матеріалів і покриття. Вимоги ергономічні і технічної естетики.

Тема 12. Структурні елементи товару (виробу). Деталі. Вибір матеріалів, вибір форми, простановка розмірів на кресленнях деталі. Конструктивні властивості метеріалів: тривкість, твердість, деформуємість, образивна стійкість, теплопровідність. Визначення показників, розмірність показників: тривкості, пружності, модуля пружності Е, коефіцієнта Пуассона: ударної гнучкості а_н.

Тема 13. Розробка деталей. Функціональні елементи деталі. Розподіл деталей за рівнем типізації: стандартні, типові по формі, оригінальні, покупні, запозичені, власні. Вибір форми, розмірів, матеріалів, конструктивні властивості метеріалів: тривкість, теплопровідність. Види матеріалів: метали, неметали, пластики, їх фізико-технічні властивості. Приклади застосування. Позначення матеріалів на кресленнях.

Тема 14. Вибір форми деталі в залежності від функціонального призначення, виду поверхонь що сполучаються, обсягу випуску, наявності станочного парку. Використання рядів чисел для побудови форми деталі, параметрів, номіналів та ін. Вибір раціональної форми деталей. Вибір раціональної форми розрізу деталі при умові мінімуму тривкості і жорсткості. Вимоги до раціональної форми деталі з умов забезпечення тривкості при дії зовнішнього навантаження: статичного, циклічного, випадкового та блочного. Технологічні основи розробки деталей. Зона Е, П, Т. Очікувані характеристики деталей.

Тема 15. Поняття про бази: конструкторські, технологічні, вимірювальні. Простановка баз на кресленнях. Визначення розмірів деталей: РЕ, БЕ, ВЕ. Правила простановки розмірів. Ланцюговий, базовий, комбінований методи.

Тема 16. Відхилення форми і розташування поверхонь деталі. Основні визначення: профіль поверхні, реальний профіль, номінальний профіль. Види відхилень та допуски форми: випуклість, вгнутість, відхилення від округлості, конусності, паралельності, перпендикулярності, співвісності, симетричності, позиційні відхилення. Сумарні відхилення форми: радіальні биття, повне радіальне биття, торцеве биття. Позначення відхилень на кресленнях деталей. Приклади для кожного з відхилень.

Тема 17. Шорсткість поверхонь. Показники шорсткості Rz, Ra, базова довжина профілю. Їх визначення, простановка шорсткості поверхні на кресленнях. Відповідність класів точності поверхонь Ra, Rz квалітетам точності допусків. Залежність вартості розробки деталі від класу шорсткості. Рекомендації з призначення шорсткості поверхності. Методи їх виміру.

 Тема 18. З’єднання деталей. Посадки. Класи точності і квалітети точності. Посадки з зазором. Перехідні посадки. Посадки з натягом. Система валу. Система отвору. Позначення на кресленнях. Рекомендації з призначення розмірів допусків.

Тема 19. Розмірні ланцюги. Пряма задача, зворотна задача. Методи їх вирішення. Метод максимуму-мінімуму. Можливості методів визначення допусків. Рекомендації для використання.

Тема 20. Жорсткість конструкції деталей. Основні закони для визначення жорсткості. Чинники, які визначють жорсткість конструкції. Розмірності. Визначення максимальних переміщень. Конструктивні способи підвищення жорсткості. Визначення жорсткості (піддатливості) параметрів деталі при розтягуванні і стисканні, крутінні, прогині. Основні формули для визначення піддатливості. Основні конструкторські вимоги до раціонального вибору маси, діаметру деталі при обмеженому переміщенні елементів деталі. Конструктивні рекомендації для підвищення жорсткості деталі.

Тема 21. Розробка складальних одиниць. Види з'єднань, ступінь відносної рухливості, вид контакту в сполученні контактної пари, способи замикання сполучення. Сполучення контактних пар поверхонь, класи контактних пар. Показники якості з'єднань деталей.

Тема 22. Види базування з'єднань. Контакт по точці, котакт по лінії, по поверхні. Геометрична невизначенність базування. Зайві базування в з'єднаннях деталей. Методи виявлення надлишкових зв'язків. Принципи з'єднання деталей.

Тема 23. З’єднання деталей. Розробка несучих систем. Конструктивні ланцюги. Замкнуті конструктивні ланцюги. Структурний аналіз ЗКЛ. Статична визначеність базування елементів ланцюга. Базування ЗКЛ. Типові принципи базування ЗКЛ. Базування механічних систем.

Тема 24. Ознаки, умови утворення, властивості вузлів, узгодження ЗКЛ елементів конструкцій. Геометрично абсолютно визначені (невизначені) базування елементів ЗКЛ. Прості узгодження, точні узгодження, надлишкові узгодження.

Тема 25. Загальні принципи компановки конструктивних ланцюгів і вузлів. Компановка вузлів за умови обмеження габаритів. Інверсний метод. Метод суміщення функцій. Метод перебору параметрів. Класи апаратури для рухливих об'єктів, переносна апаратура, побутова апаратура.

Тема 26. Надійність виробів (товару). Безвідмовність, довговічність, ремонтопригодність, сохранність. Кількісні показники надійності. Можливість безвідмовної роботи, середній наробіток на відмову, інтенсивність відмов. Термін служби. Попередні розрахунки надійності. Уточнені розрахунки надійності.

Тема 27. Стандартзація. державна система стандартів. Категорії, види стандартів. Уніфікація, запозичення, симплифікація. Типізація. Агрегатування,   взаємозамінність, спеціалізація. Предмети спеціалізації, технологічна спеціалізація. Параметрична стандартізація. ЄСКД, ЄСТП.

Тема 28. Автоматизовані методи створення конструкторської документації та проведення рохрахунків на етапах створення інноваційного товару.

     3. ПРИДБАННЯ ТЕОРЕТИЧНИХ ЗНАНЬ