Навчальний курс 131БВБ8.1 Основи автоматизованого проектування машин

Мета навчальної дисципліни: формування у студентів знань та навичок з ефективного використання сучасної комп’ютерної техніки при проектуванні нових механізмів та машин. Формування знань і вмінь студентів стосовно використання систем автоматизованого проектування (Mathcad, MATLAB) для розв’язку практичних задач із розрахунку, проектування та моделювання різноманітних механізмів, машин та механічних і електромеханічних систем.

Завдання навчальної дисципліни: формування знань і вмінь студентів стосовно використання систем автоматизованого проектування (Mathcad, MATLAB, КОМПАС) для розв’язку практичних задач із розрахунку, проектування та моделювання різноманітних механізмів, машин та механічних і електромеханічних систем.

У результаті вивчення навчальної дисципліни: здобувач вищої освіти повинен знати:

  • основні правила використання операцій над матрицями та векторами;
  • засоби символьних перетворень;
  • знаходження розв’язків лінійних, нелінійних та диференціальних рівнянь в математичному інтегрованому середовищі Mathcad;
  • загальні правила подання кінематичних схем машин та механізмів структурними ланками системи MATLAB;
  • основні складові елементи бібліотеки SimMechanics;
  • основні складові елементи браузера бібліотек Simulink;
  • правила побудови збірних креслень, деталювання та автоматизованого отримання специфікацій механізмів та машин;

здобувач вищої освіти повинен вміти:

  • проводити розрахунки у інтегрованих середовищах Mathcad і MATLAB;
  • виконувати інтерполяцію та екстраполяцію залежностей параметрів механізмів та машин;
  • проводити лінійний та нелінійний регресійний аналіз експериментальних даних при дослідженні різноманітних механічних і немеханічних систем;
  • моделювати динаміку роботи машин, механізмів та різних систем у системі MATLAB;
  • моделювати механічний рух механізмів і машин у системі MATLAB;
  • будувати графічні залежності;
  • знаходити оптимальні параметри машин;
  • створювати машинобудівні креслення, використовуючи сучасні комп’ютерні оболонки.

Четвертий рік, осінь, 4 кредита, залік.

Перелік дисциплін, які є передумовою вивчення курсу:

  • 131БОК6 Інформатика та програмування
  • 131БОК19 Гідравліка, гідро- та пневмопривід
  • 131БОК22 Електротехніка, електроніка та мікросхемотехніка
  • 131БОК24 Теоретичні основи технології виробництва деталей та складання машин
  • 131БОК25 Технологія обробки типових деталей та технологічна оснастка
  • 131БВБ4.1 Програмне забезпечення механічної обробки та технологічні процеси інформатика та програмування, електротехніка, електроніка та мікросхемотехніка, деталі машин.

Перелік дисциплін, для яких курс є передумовою:

  • 131БВБ.7.1 Верстатне обладнання автоматизованого виробництва
  • 131БВБ.10.1 Теорія автоматичного управління технологічними системами

Змістовий модуль 1. АВТОМАТИЗОВАНЕ ПРОЕКТУВАННЯ МАШИН

Тема 1. Предмет, зміст дисципліни, місце серед інших дисциплін. Використання інтегрованого середовища Mathcad для проектування машин. Призначення та основні компоненти Mathcad.

Мета і задачі дисципліни. Визначення понять: проектування, стратегія та технологія автоматизованого проектування. Структура головного меню середовища Mathcad. Основні форми введення даних і формул для обчислень, створення текстових регіонів. Основні налаштування інтегрованого середовища.

Лабораторна робота (вступне заняття).

Тема 2. Інтерполяція залежностей параметрів механізмів та машин, а також екстраполяція вказаних залежностей.

Лабораторна робота № 1.

Тема 3. Проведення лінійного та нелінійного регресійного аналізу експериментальних даних при дослідженні різноманітних механічних і немеханічних систем.

Лабораторна робота № 2.

Тема 4. Векторні та матричні операції Mathcad, дискретні змінні, функції користувача та елементарні функції.

Використання операцій над матрицями та векторами для знаходження координат матеріальної точки та реакцій опор при заданих силах та моментах сил. Формування дискретних змінних та функцій користувача для задання параметрів механічних систем. Елементарні функції Mathcad.

Лабораторна робота № 3.

Тема 5. Переміщення, масштабування, поворот та обертання тіл. Реалізація указаних перетворень в Mathcad. Елементи програмування в системі Mathcad.

Переміщення, масштабування, поворот та перетворення симетрії в двомірній системі координат. Подання обертання в трьохвимірному просторі за допомогою кутів Ейлера та їх реалізація в Mathcad. Елементи програмування в системі Mathcad.

Тема 6. Знаходження похибок механічних систем за допомогою операцій диференціювання Mathcad. Використання засобів автоматизованого проектування для побудови механічних характеристик двигунів з фазним ротором. Автоматизоване виведення функціональних залежностей механічних систем.

Знаходження похибок механічних систем за допомогою операцій диференціювання Mathcad. Використання засобів автоматизованого проектування для побудови механічних характеристик двигунів з фазним ротором. Використання символьних засобів перетворення формул Mathcad для автоматизованого виводу функціональних залежностей механічних систем.

Лабораторна робота № 4.

Тема 7. Використання інтегрованого середовища MATLAB для моделювання динаміки машин і механізмів. Командне (функціональне) програмування у системі MATLAB. Візуальне моделювання динамічних систем за допомогою пакета Simulink. Моделювання механічного руху механізмів і машин.

Призначення та основні компоненти MATLAB. Основний вигляд екрану та призначення його вікон. Робота в MATLAB у режимі наукового калькулятора. Створення програмних М-файлів. Основні складові елементи бібліотеки SimMechanics. Основні складові елементи браузера бібліотек Simulink.

Лабораторна робота № 5.

Тема 8. Моделювання динаміки роботи кривошипно-шатунного механізму в системі MATLAB.

Моделювання динаміки роботи кривошипно-шатунного механізму в системі MATLAB. Призначення елементів структурної схеми цього механізму та їх зв’язок із кінематичною схемою. Ланки групи Bodies. Ланки групи Joints. Задатчики та датчики руху групи Sensors&Actuators.

Лабораторна робота № 6.

Тема 9. Системи координат та їх задання в параметрах блоків механізмів. Графічне вікно Update diagram. Деякі блоки бібліотеки Simulink.

Системи координат та їх задання в параметрах блоків механізмів. Деякі блоки бібліотеки Simulink: регістратори, мультиплексори, задатчики вхідної дії, блоки завдання констант. Отримання графіків роботи кривошипно-шатунного механізму у системі MATLAB та їх аналіз.

Лабораторна робота № 7.

Базова

  1. Основи комп’ютерного моделювання: навч. посібник / М.С. Барабаш, П.М. Кір’язєв, О.І. Лапенко, М.А. Ромашкіна. 2-е вид. стер. – К.: НАУ, 2019. – 492 с.
  2. Афанасьєва, О. В. Голік, Є. С. Первухін, Д. А. Теорія і практика моделювання складних технічних систем: Навчальний посібник / О. В. Афанасьєва, Є. С. Голік, Д. А. Первухін .- Спб: СЗТУ, 2005 .- 131с.

Допоміжна

  1. Бабічева О. Ф. Автоматизоване проектування електромеханічних пристроїв, компонентів цифрових систем керування та діагностичних комплексів : навч. посібник / О. Ф. Бабічева, С. М. Єсаулов ; Харків. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О. М. Бекетова. – Харків : ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2018. – 355 с.
  2. Годін, Е. М., Харнайсов, К. З., Сокольський М. Л., Системи автоматизованого проектування та основи управління виробництвом: Навчальний посібник .- М.: МАІ, 2004 .- 680 c.
  3. Технічне креслення та комп’ютерна графіка: навчальний посібник / П.П. Волошкевич, О.О. Бойко, П.А. Базишин, Н.О. Мацура. – Львів: Світ, 2014. – 224 с.
  4. Тимченко А. А. Основи системного проектування та системного аналізу складних об’єктів: Основи САПР та системного проектування складних об’єктів: Підручник / за ред.. В.І. Бикова.- 2-ге вид. – К.: Либідь, 2003. – 272 с

Координатор Syllabus