Сакун М.А СА-22

Кафедра «Информационные технологии»

Расчетно-графическая работа

по дисциплине «Информатика»

«Использование пакетов MathCAD, MS Excel для выполнения расчетов»

Гомель, 2013

Задание на расчетно-графическую работу

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования «Белорусский государственный университет транспорта»

Кафедра "Информационные технологии"

Задание на расчетно-графическую работу

Студент Сакун Михаил Александрович _Группа__СА – 22 Вариант 15

Расчетно-графическая работа по дисциплине «Информатика» для студентов II курса строительного факультета состоит из четырех основных разделов:

Раздел 1

Задача №1 Выполнить обработку табличных данных в средеMicrosoftExcel, используя встроенные функции и графические возможности этого табличного процессора. (Сделать вычисления и представить результаты в режиме отображения формул

Решить задачу №2, используя метод Поиск решения. Использовать только типы вагонов

и полувагонов, предусмотренных по варианту

Задача №2

Сформировать состав поезда длиной 250±5 м с наибольшей общей грузоподъемностью.

Раздел 2

Задача №1 Выполнить обработку табличных данных (см. выше) в пакете математических расчетовMathcad ,

используя операторы панели математических инструментов и встроенные функции Mathcad .

Решить задачу №2 в пакете математических расчетов Mathcad , используя физические формулы,

соответствующие заданию, возможности символьного процессора и размерности (единицы измерения).

Задача №2 Состав поезда максимально допустимой массы брутто начинает движение от станции. На участке пути длиной 1 км он развивает постоянную силу тягиF=4∙105 Н, а его скорость возрастает с 10 до 20 км/ч. Определить коэффициент трения.

Раздел 3

Решить задачу, используя язык программирования Pascal

Задача Минимальная внутренняя длина

Раздел 4 Создание презентации РГР средствамиMSPowerPoint .

Задание на расчетно-графическую работу 1

Введение 4

Постановка задач 6

1 Раздел 1 8

1.1 Условие задачи №1 8

1.2 Решение задачи №1 в среде табличного процессора Microsoft Excel 9

1.3 Условие задачи №2 10

1.4 Решение задачи №2 11

2 Раздел 2 13

2.1 Условие задачи №1 13

2.2 Решение задачи №1 в пакете MathCAD 13

2.3 Решение задачи №2 в пакете MathCAD 15

3 Раздел 3 17

3.1 Выполнение задания в среде Pascal 17

3.2 Условие задачи: 17

3.3 Решение задачи на языке Pascal 17

3.4 Результаты выполнения задания 17

4 Раздел 4 18

1.1Описание презентации 18

Заключение 19

Список литературы 20

Введение

В расчетно-графической работе будем проводить расчет характеристик, эксплуатационных показателей, показателей движения грузового железнодорожного транспорта и решения других задач в табличном процессоре M S Excel , пакетеMathcad и на языкеPascal . В качестве исходных данных для расчетов будем использовать характеристики единиц подвижного состава, представленные в приложении Б. По своему варианту выбираем модель тепловоза, типы крытых вагонов и полувагонов, исходные характеристики.

Вариант 15 номер зачетной книжки 12040024 дата рождения 1 апреля 1995 г.

Постановка задач

	Модель тепловоза	Типы крытых вагонов			Типы полувагонов		Характеристики
							Масса тары вагона	Высота (внутренняя)	Длина загрузочного люка	Длина (внутренняя)	Габаритная ширина

Расчетные показатели I уровня						Расчетные показатели II уровня
Кол-во единиц подвижного состава	Макс. масса тары вагона в подвижном вагоне	Максимальная внутренняя высота единиц подвижного состава	Ср. арифм. значение длины загрузочного люка	Ср. арифм. значение длин единиц подвижного состава	Габаритная ширина состава	Максимальная площадь загрузочного люка в составе	Максимально возможный объем размещаемого груза

1 Раздел 1

		Характеристики единиц подвижного состава
Модель тепловоза и типы вагонов	Количество единиц подвижного состава	Масса тары вагона, т	Высота (внутренняя),м	Длина загрузочного люка, м	Длина (внутренняя), м	Габаритная ширина, м	Грузоподъемность

По индивидуальному заданию составим таблицу характеристик подвижного состава и оформим её в MS Word ;

Выполнение задания в среде табличного процессора Microsoft Excel

1.1 Условие задачи №1

6. Габаритная ширина состава

1.2 Решение задачи №1 в среде табличного процессора Microsoft Excel

Представим расчеты в режиме отображения формул: Используем стандартные формулы вычисления а так же навыки работы с MSExcel

1.3 Условие задачи №2

Сформировать состав поезда длиной 250±5 м с наибольшей общей грузоподъемностью

Решение задачи №2 в среде табличного процессора MicrosoftExcel

Данные из таблицы характеристик единиц состава железнодорожного транспорта скопируем в MS Excel .

Получаем таблицу:

Представим расчеты в режиме отображения формул:

1.4 Решение задачи №2

Решаем задачу, используя метод поиска решения.

Вызываем команду «поиск решения». В появившемся окне настраиваем параметры:

Оптимизируем целевую функцию.

Выбираем поиск по минимуму

Устанавливаем ограничения: длина вагонов должна быть положительна, целое, а так же общая длина должна быть меньше либо равна 250м.

Изменяем столбец с длиной вагонов

В режиме отображения формул:

Отчет по результатам:

2 Раздел 2

2.1 Условие задачи №1

1.Кол-во единиц подвижного состава

2. Макс. масса тары вагона в подвижном вагоне

3. Максимальная внутренняя высота единиц подвижного состава

4. Ср. арифм. значение длины загрузочного люка

5. Ср. арифм. значение длин единиц подвижного состава

6. Габаритная ширина состава

7. Максимальная площадь загрузочного люка в составе

8. Максимально возможный объем размещаемого груза

2.2 Решение задачи №1 в пакете MathCAD

В MS Word в созданной по заданию таблице выделяем числовые значения и преобразовываем таблицу в текст

\

2.3 Решение задачи №2 в пакете MathCAD

Состав поезда максимально допустимой массы брутто начинает движение от станции. На участке пути длиной 1 км он развивает постоянную силу тяги F=4∙10 5 Н, а его скорость возрастает с 10 до 20 км/ч. Определить коэффициент трения.

3 Раздел 3

3.1 Выполнение задания в среде Pascal

3.2 Условие задачи :

Найти минимальную внутреннюю длину

3.3 Решение задачи на языке Pascal

3.4 Результаты выполнения задания

4 Раздел 4

1. Описание презентации

В данной презентации будет представлен ход выполнения работы, а так же её содержание.

« Документ MS Power Point »

Заключение

В ходе выполнения РГР был произведён расчёт характеристик подвижного состава. Благодаря этой работе мы обобщили знания и навыки работы с пакетами MathCad,MSExcel,MSWord, а так же научились систематизировать и представлять полученные данные в виде презентации.

Список литературы

Н.И. Гурин. Работа в среде Windows с программами Excel и Word// Учебное пособие-Мн. : БГТУ, 1997.

А.П. Лащенко, Т.П. Брусенцова, Л.С. Мороз, И.Г. Сухорукова. Информатика и компьютерная графика. - Мн.: БГТУ, 2004.

3. Н.Н. Пустовалова, И.Г. Сухорукова, Д.В. Занько. Компьютерная графика.

Получить хорошее высшее образование у нас не так уж и легко. Для этого нужно будет не только посещать лекции, семинарские занятия и практикумы, но еще и выполнять различные самостоятельные задания, такие как рефераты или курсовые работы. В данной статье хочется рассказать о том, что такое расчетно-графическая работа.

О понятии

В первую очередь нужно разобраться в самом понятии. Нередко, впервые услышав аббревиатуру РГР, студент приходит в замешательство. Но тут нет ничего страшного, так сокращенно называется расчетно-графическая работа. Это ученика, предназначенная для более полного усвоения пройденного им материала по определенному предмету. Стоит сказать и о том, что РГР может быть частью курсовой работы, то есть практической ее составляющей. Суть данного вида работы - предоставление не только теоретического, но и практического материала. Так, РГР обязательно будет содержать определенные расчеты, возможно, графики, таблицы, диаграммы.

Что должно быть?

Из каких важных элементов состоит РГР?

1. Обоснование выбранной темы. Это теоретическая составляющая, где студент должен рассказать о важности проделанной им работы.
2. Характеристика
3. Проведение основных расчетов.
4. Предоставление полученных результатов в удобной форме: таблицы, графики, диаграммы.
5. Выводы и, возможно, рекомендации.

Структура

Расчетно-графическая работа должна иметь свою структуру. Невозможно подавать на рассмотрение материал в произвольной форме. Итак, РГР должна состоять из следующих пунктов:

1. Оглавление. Тут студент подает информацию обо всех разделах своей работы.
2. Задание. На данном этапе надо полностью «озвучить» данное студенту задание.
3. Исходные данные. Студент предоставляет все существующие исходные данные, которые могут понадобиться для проведения расчетов.
4. Далее следуют разделы, которые будут содержать практические решения и анализ полученных результатов.
5. Предоставление результатов расчетов в наиболее удобной для восприятия форме.
6. Выводы.
7. Список литературы.
8. Приложения (если таковые имеются).

Основные моменты

Существует также перечень особых требований, которые студент должен соблюдать, если подготавливается расчетно-графическая работа.

Оформление таблиц, рисунков

Экономика, статистика, теоретическая механика… Расчетно-графическая работа может быть выполнена практически по любому предмету, где есть расчеты (независимо от специальности обучения студента). Однако стоит помнить и о том, что надо не только грамотно оформить сам текст, но еще и предоставить все таблицы, рисунки и диаграммы.

Информатика

Как же может выглядеть расчетно-графическая работа по информатике? Так, стоит сказать, что тут определенных рамок нет. Все зависит от уровня того материала, который преподается в вузе для данной специальности. Так, для гуманитариев РГР по информатике будет одной, для программистов - совершенно иной. Это может быть просто демонстрация навыков работы с ПК (например, в "Ворде" или "Екселе"), а может быть и программирование, использование для работы различных систем счисления, выполнение всевозможных переводов между различными и т.д.

БЖД

По курсу «Безопасность жизнедеятельности» некоторые вузы также предлагают студентам выполнить РГР. И опять же хочется сказать о том, что работы на разных специальностях будут друг от друга отличаться. Ведь для каждой профессии есть свои меры предосторожности, свои требования. Расчетно-графическая работа по БЖД - что тут можно изучать или исследовать? Так, можно просчитывать наиболее комфортные условия труда для группы работников, можно планировать размещение рабочих мест в цеху или на предприятии, можно анализировать и т.д. На самом деле тем для рассмотрения - огромное количество.

Иные предметы

Стоит сказать о том, что практически по любому предмету может быть написана расчетно-графическая работа: по экономике, электронике, логистике, теоретической механике и т.д. Однако цель данной работы всегда останется одной и той же: научить студента не только правильно проводить нужные расчеты, но еще и уметь их грамотно представлять на рассмотрение.

Задание на РГР следует брать из Приложения 20 по двум последним цифрам шифра зачетной книжки.

Текстовый материал РГР должен быть оформлен в виде пояснительной записки объемом 15…20 страниц на листах формата А4. Текст должен быть написан разборчивым почерком или распечатан на принтере. Записи производят на одной стороне листа с полями шириной 20 мм слева и 5 мм справа. Текст должен быть стилистически и орфографически правильным без сокращений слов. Все формулы приводятся сначала в буквенном выражении с последующей расшифровкой входящих в формулу величин, а затем уже в них проставляют цифровые значения и производят решение относительно искомой величины. При использовании нормативных и справочных данных следует делать ссылку на источники.

Впереди текста РГР должен быть помещен титульный лист (см. Приложение 1) на обычной писчей бумаге, выполненный в соответствии с требованиями стандарта предприятия .

Решение каждой задачи следует начинать с новой страницы. Текст задач писать полностью без сокращений. После чего следует составить краткие условия задачи с рисунком, выполненным чертежными инструментами.

Вычисления должны соответствовать необходимой точности. Графическую часть работы (графики) необходимо выполнять на миллиметровой бумаге или на компьютере. При решении задач чрезвычайно важно следить за соблюдением единства размерности всех входящих в расчетные формулы величин. Недостаточное внимание к размерностям – наиболее частая причина ошибок.

В конце расчетно-графической работы необходимо привести перечень использованной литературы с указанием автора, названия книги, издательства и года издания.

Выполненную РГР студент обязан представить преподавателю на проверку не позже, чем за 10 дней до начала экзаменационной сессии. В возвращенной РГР студент должен исправить все отмеченные ошибки и выполнить все данные ему указания.

Принятые обозначения

b – ширина

d – диаметр

Е – модуль упругости

Р – сила давления

G – вес

– ускорение свободного падения

H – напор, глубина наполнения

h – глубина погружения

h w – суммарные потери удельной энергии (потеря напора)

l – длина потока, плечо силы

М – момент силы

N – мощность

n – частота вращения

р – давление

– объемный расход (объемная подача)

q – удельный расход на единицу длины потока

R – гидравлический радиус

Re – число Рейнольдса

S – поперечное сечение потока, S с – площадь сечения струи, S о – площадь

отверстия

Т – фаза гидравлического удара

t – температура, ºС

t – время

υ – средняя скорость в сечении

z – геометрическая высота (геометрический напор)

а уд – скорость распространения ударной волны

α – коэффициент кинетической энергии потока (коэффициент Кориолиса)

γ – удельный вес

𝛥 – некоторое приращение; высота выступов

δ – толщина

ζ – коэффициент сопротивления

η – коэффициент полезного действия

λ – гидравлический коэффициент трения

μ – динамический коэффициент вязкости

μ – коэффициент расхода из отверстий и насадок

ν – кинематический коэффициент вязкости

ω – угловая скорость вращения

ρ – плотность

Σ – знак суммы

σ – напряжение

const – постоянная величина (в том числе по потоку жидкости)

ТЕМА 1. ГИДРОСТАТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ

И ЕГО ИЗМЕРЕНИЕ

Термины и определения. В гидравлике под жидкостью понимают сплошную среду, обладающую свойством текучести (то есть способностью изменять свою форму под действием сколь угодно малых сил). Понятие «жидкость» включает в себя как капельные жидкости, так и газы.

В гидростатике изучаются законы равновесия капельных жидкостей. В области рабочих давлений, имеющих место на практике, капельные жидкости (вода, масла, нефть, бензин, керосин, ртуть,…) считаются несжимаемыми. Капельная жидкость может заполнять часть объема сосуда, образуя «свободную поверхность» - поверхность раздела с газовой средой.

Математически допущение о несжимаемости жидкости записывают в виде

ρ = const (1.1)

или γ = ρ = const (1.2)

где ρ

– ускорение свободного падения, = 9,81 м/с 2 ;

γ – удельный вес жидкости, Н/м 3 .

В модели сплошной среды отвлекаются от молекулярного строения вещества и рассматривают жидкие частицы , то есть физически бесконечно малые объемы сплошной среды, сохраняющие все ее физические свойства.

Поскольку жидкие частицы благодаря текучести жидкости свободно перемещаются относительно друг друга, в жидкости не могут действовать сосредоточенные силы. Действуют только непрерывно распределенные силы. Силы, непрерывно распределенные по массе (объему) жидкости называются массовыми силами . К ним относятся: сила тяжести и силы инерции. Силы, непрерывно распределенные по поверхности выделенного объема жидкости, называются поверхностными силами . Это силы, действующие со стороны соседних объемов среды, твердых тел, газовой среды. Поверхностные силы пропорциональны площади поверхности.

В результате действия поверхностных (внешних) сил внутри жидкости возникает напряжение сжатия, которое по величине равно гидростатическому давлению , обладающему двумя свойствами:

· на внешней поверхности жидкости оно всегда направлено по нормали внутрь объема жидкости;

· в любой точке внутри жидкости оно по всем направлениям одинаково, то есть не зависит от угла наклона площадки, на которую действует.

Поскольку жидкости практически не способны сопротивляться растяжению, то в неподвижных жидкостях не действуют касательные силы, а, следовательно, и касательные напряжения.

Для малой площадки 𝛥S, выделенной на горизонтальной поверхности, находящейся под действием силы 𝛥Р (рис. 1.1) имеем:

(1.6)

где – среднее гидростатическое давление.

Предел отношения силы к площадке при уменьшении ее размеров до нуля называется гидростатическим давлением в точке :

В системе единиц СИ размерность гидростатического давления р :

При оценке давления различают полное давление (р ), атмосферное давление (р ат), избыточное давление (р изб) и вакуумметрическое давление (р вак), иллюстрируемые рисунком 1.2.

0 – условный нуль отсчета давления

Рисунок 1.2 – Виды давления

Полное (или абсолютное) давление р – это давление в точке жидкости, отсчитываемое от нулевого значения.

Атмосферное давление р ат – это давление, создаваемое окружающей воздушной средой. Атмосферное давление р ат – единственное измеряемое абсолютное давление. Его измеряют барометром.

Избыточное давление р изб – это превышение полного давления р над атмосферным давлением р ат:

(1.8)

Избыточное давление р изб, кроме того, принято называть манометрическим давлением. Его измеряют манометрами и пьезометрами.

Вакуумметрическое давление р вак – это «недостаток» полного давления р до атмосферного р ат:

(1.9)

Оно измеряется приборами, которые называются вакуумметрами.

По условиям решаемых задач гидростатическое давление может быть и полным, и избыточным, и вакуумметрическим. В гидростатике понятие «гидростатическое давление» является важнейшим понятием.

Помимо паскалей (Па) давление также измеряется и во внесистемных единицах:

Техническая атмосфера (ат): 1 ат = 1 кгс/см 2 = 1 · 10 4 кгс/м 2 = 0,981 · 10 5 Па;

Бар: 1 бар = 1 · 10 5 Па;

Миллиметр ртутного столба: 1 мм рт.ст. = 133,3 Па;

Метр водяного столба: 1 м вод.ст. = 9,81 кПа.

Аналитически величину гидростатического давления р в любой точке (например М ) покоящейся жидкости определяют (рис. 1.3,а) из уравнения, называемого основным уравнением гидростатики:

(1.10)

где – давление на свободной поверхности, Па;

ρ – плотность жидкости, кг/м 3 ;

– ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с 2 ;

h – глубина погружения рассматриваемой точки относительно

свободной поверхности, м.

а – закрытый резервуар; б – открытый резервуар;

0-0 – плоскость сравнения

Рисунок 1.3 – К пояснению основного уравнения гидростатики

При решении задач неизвестными величинами могут быть: , h , р , р 1 , р 2 , h 1-2 и другие. Их числовые значения находят из решения основного уравнения гидростатики, например:

Давление жидкости, как видно из формулы (1.10), растет с увеличением глубины по закону прямой и на фиксированной глубине есть величина постоянная.

Поверхность, во всех точках которой давление одинаково, называется поверхностью равного давления (ПРД). Частными случаями ПРД являются свободная поверхность и горизонтальное дно сосуда.

Обозначив через z координату т. М (рис. 1.3, а), через z 0 – координату свободной поверхности и заменив в (1.10) h на (z 0 - z ) получают следующее выражение (также называемое основным уравнением гидростатики):

где в общем случае:

z – геометрическая (нивелирная) высота, м;

– абсолютная пьезометрическая высота, м.

Сумма слагаемых

называется гидростатическим напором , который для всех точек рассматриваемого объема неподвижной жидкости есть величина постоянная

Эпюра гидростатического давления – это диаграмма распределения давления жидкости в пределах смоченной поверхности, ограничивающей покоящийся объем жидкости.

Учитывая, что избыточное давление прямо пропорционально глубине погружения, достаточно знать его величину в характерных точках, например, в точках А и В на рис. 1.3,а и точках С и D на рис. 1.3,б. Эпюра избыточного давления представляет собой прямоугольный треугольник, а эпюра абсолютного давления на рис. 1.3,а – трапецию. Каждая абсцисса этих фигур в масштабе, отмеренная в направлении, перпендикулярном к стенке, представляет собой гидростатическое давление в соответствующей точке стенки.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для выполнения

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

Составил: ст. преподаватель

кафедры «ПА»

Н.Г.Васильева

Кумертау – 2015г.

Microsoft Word ,

Приложение.

Нумерация листов РГР должна быть сквозной. Первым листом является титульный лист.

Оформление заголовков

Заголовки должны четко и кратко отражать содержание разделов, подразделов, при необходимости пунктов.

Заголовки следует писать с абзаца строчными буквами (кроме первой прописной) без точки в конце, не подчеркивая.

Заголовки разделов и подразделов выделяют «полужирным» шрифтом.

Переносы слов в заголовках не допускаются.

Расстояние между заголовками раздела, подраздела и текстом должно быть равно 15 мм.

Расстояние между заголовками раздела и подраздела – 10 мм.

Разделы «Введение», «Заключение», «Список источников» не нумеруются , но включаются в содержание документа.

Оформление иллюстраций

Иллюстрации могут располагаться по тексту РГР или в приложении. Иллюстрации следует нумеровать арабскими цифрами сквозной нумерацией.

На все рисунки документа должны быть приведены ссылки в тексте. При ссылках на иллюстрации следует писать «…в соответствии с рисунком 1….» или «…..на рисунке 1…..».

Слово «Рисунок» и наименование помещают после пояснительных данных и располагают следующим образом: «Рисунок 1 – Детали приборов».

Опечатки, описки и графические неточности, обнаруженные в процессе выполнения, допускается исправлять подчисткой или закрашиванием белой краской и нанесением в том же месте исправленного текста машинописным способом или черными чернилами, помарки и следы неполностью удаленного прежнего текста не допускаются.

РГР вкладывается в файл и сдается методисту на кафедру не позднее установленного срока на бумажном носителе.

Задание № 1 для РГР

Задание № 1 : При выполнении РГР студент должен по номеру варианта определить свой вопрос и представить подробный, развернутый ответ.

1. Технологическое оборудование и принципы построения автоматизированного производства.

2. Размерные, временные и информационные связи в интегрированном производстве.

3. Размерные связи процесса изготовления деталей.

4. Анализ установочных размерных связей при изготовлении деталей.

5. Размерные связи при автоматической установке заготовки на станок.

6. Размерные связи при стыковки транспортных тележек.

7. Операционные размерные связи в автоматизированном производстве.

8. Основные понятия технологичности.

9. Требования к конструкции изделий, предназначенных для автоматической сборки.

10. Показатели технологичности и их определения.

11. Значение и объем сборочных работ.

12. Основные организационные формы сборки.

13. Методы сборки изделий.

14. Способы и средства транспортирования.

15. Самотечные и полусамотечные транспортные системы.

16. Магазинные загрузочные устройства.

17. Бункерные загрузочные устройства поштучной выдачи предметов обработки.

18. Бункерные загрузочные устройства выдачи предметов обработки порциями (партиями).

19. Бункерные загрузочные устройства непрерывной выдачи предметов обработки.

20. Ориентирующие устройства.

21. Автооператоры и промышленные роботы.

22. Выбор типа и компоновки автоматического сборочного оборудования

23. Однопозиционные сборочные станки

24. Многопозиционные сборочные станки

25. Роторные цепные и многоярусные автоматы.

26. Автоматические линии сборки.

27. Гибкие производственные системы сборки.

28. Преимущества гибких производственных систем.

29. Трудности гибкой автоматизации и меры по их преодолению.

30. Современные направления совершенствования режущих инструментов для автоматизированного производства.

31. Разновидности устройств АСИ многоцелевых станков.

32. Способы идентификации режущих инструментов.

33. Автоматический контроль состояния режущих инструментов.

34. Методы и средства контроля качества изделий в ГПС

35. Способы измерения параметров детали с помощью измерительной головки.

36. Автоматизированные системы удаления отходов.

Задание № 2 для РГР

Построение циклограммы работы роботизированного технологического комплекса

Задание № 2 : При выполнении РГР студент должен по последней цифре шифра зачетки определить свой вариант задания и представить подробное решение.

Теоретическая часть

При разработке циклограмм работы автоматических машин (систем машин) обычно решаются следующие задачи:

1. Проектируется четкая последовательность действий и необходимых команд управления для всех исполнительных механизмов машины, на основании которой затем составляется управляющая программа (УП). Для РТК, например, по циклограмме его работы составляется УП для промышленного робота (ПР), который координирует работу остального оборудования;

2. Разработанная последовательность действий оптимизируется с целью сокращения общей длительности цикла и отсутствия простаивания основного технологического оборудования РТК.

Если при разработке циклограммы определяются времена выполнения отдельных действий (тактов цикла), то такие циклограммы используются для расчета длительности всего цикла и отдельных его фрагментов, расчета производительности РТК.

Известны различные формы представления циклограмм: табличные, круговые и пр. Наибольшее распространение получили циклограммы в форме таблицы. Перед построением циклограммы определяется состав оборудования АОЯ и уточняется перечень исполнительных механизмов по каждому оборудованию. Также определяются возможные состояния каждого исполнительного механизма. В данной работе следует учитывать только то оборудование и исполнительные механизмы, которые совершают механические действия (пульты управления, электрошкафы, гидростанции и пр. не учитывать). Для станка следует выбирать те исполнительные механизмы, которые непосредственно участвуют в процессе загрузки-разгрузки детали. Собственно процесс обработки детали по управляющей программе будем считать проходящим между включением и выключением шпинделя и подробно в циклограмме не рассматриваем.

Тогда циклограмма будет включать в себя следующие столбцы:

Оборудование;

Исполнительные механизмы, выполняющие отдельные элементы цикла;

Возможные состояния исполнительных механизмов в цикле;

Необходимое число тактов цикла.

Число строк определяется числом состояний всех исполнительных механизмов. Первоначально выбирается какое-либо состояние всех исполнительных механизмов в качестве исходного. Для выбора исходного состояния можно выбрать любой момент цикла загрузки-разгрузки (например, момент начала загрузки детали).

Циклограмму необходимо составить так, чтобы в конце цикла все исполнительные механизмы вернулись в исходное состояние. Далее следует в текстовом виде описать планируемую последовательность срабатывания всех необходимых исполнительных механизмов. При этом необходимо стремиться к максимальному сокращению времени цикла за счет объединения движений в одном

такте (одновременное выполнение движений).

Однако такое объединение следует осуществлять технически грамотно. Например, нельзя объединять в один такт зажим приспособления станка и разжим схвата ПР (схват может начать срабатывать раньше приспособления и деталь потеряет ориентацию).

Время выполнения каждого движения может быть определено по формулам:

Или

или

где α i β i - углы поворота механизмов;

l i h i - линейные перемещения механизмов;

ω i v i - соответственно паспортные скорости углового и линейного перемещения механизмов по соответствующей координате.

Затем начинается собственно заполнение табличной циклограммы . Как правило большинство исполнительных механизмов имеет два состояния (открыто - закрыто, выдвинуто - задвинуто, включено - выключено ). В этом случае должны выполняться правила последовательности переключения состояний и четности (количество нахождения исполнительного механизма в одном состоянии должно равняться количеству нахождения его во втором состоянии, т.е. сумма должна делиться на два, иначе исполнительный механизм за цикл не вернется в исходное состояние).

Пример выполнения работы

Схема роботизированного технологического комплекса (РТК) приведена на рис. 1. В состав РТК входят:

Токарно- патронный полуавтомат 16К20Ф3;

Промышленный робот М20П.40.01;

Тактовый стол.

Рисунок 1 – Компоновка АОЯ

Для выполнения заданного цикла обработки детали необходимы следующие движения (переходы):

Зажим заготовки в патроне;

Отвод руки ПР;

Обработка детали;

Разгрузка детали из патрона станка на тактовый стол, перемещение тактового стола на 1 шаг (на одну позицию).

В формировании заданного цикла участвуют следующие механизмы:

станка

Зажим детали (патрон);

Вращение детали (обработка);

промышленного робота

Подъем руки;

Выдвижение руки;

Зажим схвата;

Поворот схвата относительно вертикальной оси;

тактового стола

Перемещение детали (заготовки) на один шаг (на одну позицию).

исходное положение оборудования и его механизмов :

Патрон станка зажат, ограждение открыто;

Суппорт в нулевой (исходной) позиции, в резцовой головке установлен необходимый комплект инструментов для обработки заданной детали, т.е. для выполнения заданного цикла обработки линии центров станка, выше уровня расположения заготовок на тактовом столе;

Схват робота разжат, ось детали, первоначально зажимаемой в схвате - горизонтальная; рука втянута и повернута к станку.

В соответствии с составленной последовательностью движений механизмов оборудования за цикл построена циклограмма функционирования АОЯ и алгоритм.

Принцип работы: после выключения станка ПР забирает обработанную деталь устанавливает в исходную ячейку на тактовом столе. Происходит перемещение стола на одну позицию. ПР забирает деталь с тактового стола устанавливает в зоне обработки. Станок включается для выполнения технологических операций. Время всех перемещений принять равным 1с.

Рисунок 2 – Алгоритм функционирования АОЯ

№ варианта	Компоновка РТК
	1 – промышленный робот М20Ц.40.01 2 – токарно-револьверный станок с ЧПУ 1В340Ф30 3 – магазин накопитель 4 – устройство управления ПР 5 – ограждение 6 – устройство ЧПУ станка 7 – электрошкаф 8 – гидростанция
	1 – промышленный робот 2М4Ц.20ГП-3 2 – токарный многорезцовый станок 1Н713 3 – тара (кассетного типа) 4 – устройство управления ПР 5 – гидростанция
	1 – промышленный робот ПР4 2 – токарный многорезцовый полуавтомат 1716Ф3 3 – тактовый стол 4 – тара 5 – пульт управления ПР 6 – устройство для удаления стружки
	1 – промышленный робот М10П62.01 2 – токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3 3 – тактовый стол 4 – устройство ЧПУ ПР 5 – устройство ЧПУ станка 6 – электрошкаф
	1 – промышленный робот МП 2 – токарный полуавтомат 1713 3 – тактовый стол
	1 – промышленный робот УМ160Ф2.81.02 2 – токарный станок с ЧПУ 1П752МФ3 3 – поворотное устройство 4 – устройство ЧПУ станка 5 – устройство ЧПУ ПР 6 – тара для стружки 7 – загрузочная позиция склада 8 – гидростанция
	1 – промышленный робот напольного типа 2 – токарный многорезцовый станок 3 – горизонтальное загрузочное устройство 4 - накопитель
	1 – промышленный робот УМ1 2 – токарный полуавтомат агрегатного типа АТ250П 3 – магазин периодического действия 4 – пульт управления 5 – ограждение
	1 – ПР Ритм-01-08 2 – станок токарно-винторезный с ЧПУ 3 – вибробункер 4 – устройство ЧПУ станка 5 - устройство ЧПУ ПР 6 - тара
	1 – промышленный робот напольного типа 2 – станок с ЧПУ 3 – загрузочное устройство 4 – устройство управления ПР 5 - тара

Задание № 3 для РГР

Теоретическая часть

Магазин – емкость для размещения однородных штучных заготовок и выдачи их с требуемой производительностью. Состав магазина: накопитель, отсекатель, питатель.

Основные типы конструкций МЗУ приведены на рис. 1.

Рисунок 1- Магазинные загрузочные устройства для заготовок, закладываемых штабелем в один ряд.

МЗУ рассчитываются на производительность и отсутствие заклинивания.

Исходные данные

Вариант задания – 0. Эскиз детали приведен на рис. 5.

Рисунок 5 – Эскиз ориентируемой детали

Производительность станка – автомата Qa = 90 шт./мин.

Материал детали - сталь.

Частота колебаний лотка f Л = 50 Гц.

Периодичность загрузки бункера Т= 20 мин.

Обеспечение автоматической ориентации детали .

Специальных устройств для систематизации потока деталей не требуется так как предполагаемые конструкции ориентаторов одновременно будут выполнять и эту функцию. Для обеспечения ориентации детали в пространстве определим все возможные различные устойчивые положения детали на лотке и выберем одно – требуемое. Возможные устойчивые различимые положения детали на лотке приведены на рис. 10.

а – донышком вперед,

б – донышком назад,

в – ось детали образует с направлением лотка угол не равный 0º,

г – стоя на торце (ось детали вертикальна)

Рисунок 6 - Возможные различимые устойчивые положения детали на лотке (вид сверху)

Выбираем следующую схему ориентации: В ВБЗУ обеспечиваются два устойчивых положения – а и б . Во вторичном ориентирующем устройстве для всего потока обеспечивается положение а .

Для устранения положений в ширину лотка (с учетом буртика) предусматриваем 8 мм. Для перевода детали из положения г в а или б предусматривается уступ (рис. 7).

Рисунок 7 – Форма ориентирующего уступа

Для обеспечения устойчивого положения детали а или б лотку придается полукруглая форма (рис. 8).

Рисунок 8 – Поперечное сечение оринтирующего устройства ВБЗУ

1 – пружина

2 – рычаг

4 – подводящий лоток

5 – отводящий лоток

Рисунок 9 – Схема вторичного ориентирующего устройства

Расчет ВБЗУ

Расчет режима работы ВБЗУ.

Включает определение средней производительности Q СР , средней скорости движения изделия по лотку V СР , коэффициента заполнения лотка k З .

Средняя производительность ВБЗУ

Средняя скорость движения изделия по лотку (мм/с):

Коэффициент заполнения лотка изделиями определяется по формул:

k З =Р(l 0 ) ·C П = 0, 919·1=0, 919

Коэффициент плотности потока изделий рассчитывается как:

При пассивном ориентировании симметричных валиков и втулок по цилиндрической поверхности (при l И > d ):

Расчет конструктивных размеров чаши.

Включает определение диаметра D , высоты Н , шага лотка t, объема V Д загружаемой партии. Примем цилиндрическую форму чаши (рис. 12).

Для цилиндрической чаши наружный диаметр определяют по формуле:

D=D В +2·Δ,

Внутренний диаметр чаши определяется из выражения:

где V Д – наружный объем загружаемого изделия, мм 3 , V Д = 396мм 3 ;

Т – период времени между заполнениями чаши, мин, Т = 20 мин;

n – число заходов вибродорожек, n = 1 ;

z – число каналов на каждой вибродорожке, z=1 ;

Н Р – высота заполнения чаши изделиями, мм.

Высота заполнения чаши изделиями находится из выражения:

H P ≈ 2, 5·(t+δ)= 2, 5·(11+2) = 32, 5 мм,

Шаг t спирали вибродорожки определяют из условия:

t =k·d+δ= 1, 5·6 +2=11 мм,

где d – диаметр изделия, лежащего на лотке, d = 6 мм;

при l И /d >1,5 коэффициент принимается равным k = 1,5.

Тогда наружный диаметр чаши

D=D В + 2·Δ=290+2·2=294 мм.

Округляем до ближайшего стандартного диаметра в большую сторону D=320 мм.

Рисунок 12 - Конструкция цилиндрической чаши ВБЗУ

Полная высота чаши определяется как H=H P +(1, 0…1, 5)·t =32, 5 +(1, 5·11) =49 мм.

Угол подъема спирали лотка:

Ширина вибродорожки:

Ширина лотка с буртиком

B O =B+ 3=7, 17+3=10, 7 мм

Принимаем толщину дна чаши H Д ≈ 2 мм. Угол конуса чаши выбираем в диапазоне γ 0 =150º .

Расчет параметров движения изделия и колебательной системы .

Включает определение частоты вынужденных колебаний лотка; амплитуды; приведенной массы; жесткости пружинных стержней; размеров пружинных стержней (длины l , диаметра d или сечения b хh ).

Определяем требуемый угол наклона подвесок α, исходя из обеспечения необходимой скорости перемещения заготовок по формуле:

α=arctg 2,25=66 0

Определяем амплитуду колебания лотка Х Н (в см), при которой обеспечивается скорость V ТР , по формуле:

ω=2·π·f Л = 2·3, 14·50=314.

Конструктивно подвески можно выполнять круглыми или плоскими (набранными из пластин). Выбираем плоские пружины. Необходимо определить их длину, ширину и толщину. Параметры пружин определяем из условия, что подвеска представляет собой балку, закрепленную жестко с двух сторон.

Расчетная схема пружин показана на рис. 4.

При плоских пружинах длину l и ширину b задают конструктивно, а толщину (в см), можно определить по формуле:

где а – толщина пружин подвески, см;

l – длина пружины, принимаем l=15 см;

b – ширина пружины, принимаем b = 2 см;

n – число подвесок, принимаем n = 4 ;

i – число пружин в подвеске, принимаем i = 3 ;

G – вес колеблющихся частей и загруженных в бункер заготовок, ориентировочно принимаем G = 15 кг;

φ – собственная частота колебаний системы, 1/с:

φ=1, 1·f Л = 1, 1·50=55 1/с.

Напряжение изгиба (кгс/см 2) при максимальном прогибе для плоских пружин определяем по формуле:

Размах колебаний лотка (в см) определяется графически при амплитуде колебания Х Н по формуле:

Если в приводе вибрационного загрузочного устройства со спиральным лотком у каждой подвески установлен один электромагнит перпендикулярно ее плоскости, то его усилие (в кгс) можно при плоских подвесках определить по следующей формуле:

На основании вышеприведенных расчетов и обобщенной схемы АЗУ принимаем следующий схемный вариант проектируемого автоматического загрузочного устройства. В ВБЗУ осуществляется предварительная пространственная ориентация деталей выдача их с производительностью Q = 120 шт/мин. В ВОУ осуществляется окончательная пространственная ориентация деталей. Затем поток деталей разделяется делителем потока на два потока, каждый из которых направляется в МЗУ- дублеры. Эти МЗУ расположены с противоположных сторон относительно станка-автомата и обеспечивают его правильно ориентированными деталями с заданной производительностью.

Схема управления следит с помощью датчиков переполнения (Д1– Д4) за загрузкой МЗУ и направляющих лотков и, при необходимости, временно отключает ВБЗУ. Общая схема АЗУ

Рисунок 13 - Общая схема АЗУ

Задание

Таблица П1 – Исходные данные для выполнения работы

Таблица П2 - Значение коэффициента трения

Таблица П3 – Чертеж деталей к вариантам

№ варианта	Чертеж детали

Список литературы

1.. Автоматизация машиностроения: Учеб. для втузов/ Н.М.Капустин, Н.П.Дьяконова, П.М.Кузнецов; Под ред. Н.М.Капустина. – М.: Высш. шк., 2003. – 223с.: ил.

2. Калабухов А.Н., Полякова Л.Ю. Технологические основы разработки гибких роботизированных производственных модулей: Учебное пособие для студентов технических вузов/Кумертауский филиал УГАТУ. – Кумертау, 2006 – 398 с.

3. Власов и др. Транспортные и загрузочные устройства и робототехника: Учебник для техникумов пециальности « Монтаж и эксплуатация металлообрабатывающих станков и автмоатических линий». – М.: Машиностроение, 1988. – 144 с.: ил.

4. А. Н. Трусов. Проектирование и расчет автоматического загрузочного устройства.Методические указания к лабораторным работам № 2, 3, 4 по дисциплине «Автоматизация технологических процессов и производств» для студентов специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)» всех форм обучения.

5. А.Н.Трусов. Построение циклограмм работы автоматически обрабатывающих ячеек. Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Автоматизация технологических процессов и производств» для студентов специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)» всех форм обучения.

6. СТО УГАТУ 016-2008. Графические и текстовые конструкторские документы. Общие требования к построению, изложению и оформлению. – Взамен СТП УГАТУ 002-98; введен. 2008-01-01. – Уфа: УГАТУ, 2008.

7..ГОСТ 2.104-2006 ЕСКД. Основные надписи. – Взамен ГОСТ 2.104-68; введен. 2006-09-01.-М.: Стандартинформ,2007.

Приложение А

(обязательное)

Образец титульного листа

Министерство образования и науки РФ

Филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

«Уфимский государственный авиационный технический университет»

в г.Кумертау

Кафедра «ТПЛАа»

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Автоматизация технологических процессов и производств»

Вариант ХХ

Выполнил: ст. гр. КТО-ХХ

А.А. Сидоров

Проверил: ст. преподаватель

Н.Г.Васильева

Кумертау – 201_г

Приложение Б

(обязательное)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для выполнения

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

по дисциплине «Автоматизация производственных процессов»

для студентов по специальности 15.03.05

«Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»

Составил: ст. преподаватель

кафедры «ПА»

Н.Г.Васильева

Кумертау – 2015г.

Порядок оформления расчетно-графической работы

Расчетно-графическая работа (РГР) выполняется на одной стороне листа формата А4 с применением печатающих графических устройств вывода ЭВМ. Для оформления РГР необходимо использовать текстовый редактор Microsoft Word , шрифт - Times New Roman, размер шрифта 14 пт, через одинарный интервал с абзацным отступом 1,25 см. Выравнивание текста - по ширине.

РГР должна содержать следующие разделы:

Титульный лист (ПРИЛОЖЕНИЕ А);

Введение - снабжается рамкой с основной надписью по ГОСТ 2.104-68, форма 2а, не более 1-2 стр. (ПРИЛОЖЕНИЕ Б);

Развернутый ответ на вопрос, выбранный в соответствии с номером варианта по журналу из задания 1;

Подробное описание с необходимым иллюстративным материалом технологии выполнения задания 2,3 выбранного в соответствии с номером варианта по журналу или по последней цифре шифра зачетки;

Заключение, не более 1-2 стр.;

Список источников (не менее 5);

Приложение.

Расположение текста на листе:

1) Расстояние от рамки формы до границ текста в начале и в конце строк не менее 3 мм;

2) Расстояние от верхней или нижней строки текста до верхней или нижней рамки должно быть не менее 10 мм;

3) Абзацы в тексте начинаются отступом 12,5 мм.

« Составление внешнеторгового контракта и расчет

таможенных платежей»

Расчетно-графическая работа (РГР) предусмотрена учебным планом для студентов очной формы обучения.

В РГР предусматривается проработка студентом условий внешнеторгового контракта. Контракты могут быть как на экспорт, так и на импорт товара.

На выполнение РГР студенту выдается индивидуальное задание, состоящее из следующих условий: наименование товара, его цена и базисные условия поставки. Все эти условия включаются в контракт, но кроме них требуется определить еще ряд пунктов контракта.

Для написания этого раздела РГР студент должен по лекционным материалам и по данным методическим указаниям (раздел 5) ознакомиться с содержанием внешнеторгового контракта. При написании работы студент должен дать обоснование каждого из 16 перечисленных пунктов исходя из особенностей данного товара, срока контракта, выбранного контрагента, его географического положения, валюты и т. д..

Требуется по каждому пункту выбрать какой-либо из вариантов его формулировки, подходящий к виду экспортируемой или импортируемой продукции и не противоречащий базисным условиям поставки, и обосновать применение именно этого варианта.

В частности, требуется определить количество товара, способ установления его качества. Установить дату или период поставки, способ фиксации цены, возможность применения и условия предоставления скидок к цене товара.

Базисные условия поставки предусмотрены в выданном задании, но студенту при выполнении работы требуется по ИНКОТЕРМС–2000 сформулировать обязанности стороны, для которой он составляет контракт, т.е. если контракт на экспорт, то следует описать обязательства продавца, а если импортный – обязанности покупателя.

Затем определяется порядок платежа, по которому следует выбрать валюту платежа, его срок, способ, форму расчетов и обосновать свой выбор.

Фирму-экспортера (или импортера) и её контрагента следует придумать самостоятельно.

На основе разработанных условий студент составляет внешнеторговый контракт и рассчитывает таможенные платежи: сбор за таможенное оформление, таможенную пошлину, акциз, налог на добавленную стоимость. Методика расчета перечисленных платежей приведена в разделах 6.1 – 6.4. методических указаний.

В заключительной части РГР студент должен определить, сколько составляют таможенные платежи в сумме и на единицу товара, сколько составит стоимость товара после внесения всех таможенных платежей и на сколько процентов или во сколько раз увеличивается стоимость товара после этих платежей.

Состав и объем пояснительной записки расчетно-графической работы:

1. Задание на выполнение РГР.

2. Проработка условий внешнеторгового контракта.

3. Составленный внешнеторговый контракт.

4. Расчет таможенных платежей.

5. Определение стоимости единицы товара с учетом уплаченных таможенных платежей и расчет увеличения стоимости товара после их уплаты.

Общий объем ПЗ составляет 8 - 10 страниц. Оформление должно соответствовать правилам.

Контрольная работа предусмотрена учебным планом для студентов очно-заочной и заочной формы обучения.

Кроме того, по условиям контрольной работы, на уплату таможенных платежей предоставлена рассрочка под залог товара, который на это время оформляется на склад временного хранения (СВХ). Студент должен рассчитать проценты за рассрочку (см. раздел 6.5) и определить суммы, вносимые в погашение рассрочки с учетом процентов.

Итогом контрольной работы является расчет суммы всех платежей и стоимости единицы товара с учетом таможенных платежей и процентов за рассрочку.

На выполнение контрольной работы студенту выдается индивидуальное задание, состоящее из следующих условий: наименование товара, его цена, базисные условия поставки, платежи, на которые предоставлена рассрочка, срок рассрочки, условия внесения платежей.

В состав контрольной работы входят:

1. Задание на выполнение контрольной работы.