Комп'ютерне конструювання елементів машин

Мета вивчення дисципліни:
Дисципліна «Комп’ютерне конструювання елементів машин» спрямована на формування у студентів знань і навичок тривимірного параметричного моделювання машинобудівних деталей та вузлів із використанням систем автоматизованого проектування (САПР). Основна увага приділяється практичному засвоєнню інструментів відкритої САПР FreeCAD для створення креслень, твердотільних моделей, збірок та робочої документації згідно з вимогами стандартів ЄСКД.
Практичне значення та використання отриманих знань:
- після вивчення дисципліни студенти повинні уміти створювати та редагувати 3D-моделі деталей і збірок у FreeCAD, виконувати параметричне проєктування елементів машин із урахуванням взаємозв’язків і обмежень;
- готувати технічну документацію;
- проводити простий інженерний аналіз, використовувати результати 3D-моделювання для подальших розрахунків, друку або виробництва.
Тематика та види навчальних занять

Для денної форми здобуття освіти

Лекційні заняття
Лекція №1. Вступ. Мета та завдання комп’ютерного конструювання. Огляд CAD/CAE/CAM систем.
Лекція №2. Інтерфейс та базові інструменти FreeCAD.
Лекція №3. Параметричне моделювання. Ескізи та обмеження.
Лекція №4. Створення твердих тіл: операції витягування, обертання, вирізання.
Лекція №5. Моделювання елементів машин (вали, втулки, підшипники, шпонкові з’єднання).
Лекція №6. Побудова різьбових і зварних з’єднань.
Лекція №7. Створення збірок у FreeCAD Assembly Workbench.
Лекція №8. Робота з кресленнями: модуль TechDraw, нанесення розмірів.
Лекція №9. Нормативна документація ЄСКД у CAD-середовищі.
Лекція №10. Візуалізація, рендеринг і підготовка 3D-презентацій.
Лекція №11. Параметричне моделювання складних поверхонь.
Лекція №12. Основи інженерного аналізу (FEM Workbench).
Лекція №13. Підготовка моделей до 3D-друку.
Лекція №14. Автоматизація проєктування: макроси та Python-скрипти.
Лекція №15. Створення збірки вузла машини.

Лабораторні заняття
Лабораторне заняття №1. Ознайомлення з інтерфейсом FreeCAD. Створення ескізів.
Мета заняття: Ознайомитись із структурою вікна, панелями інструментів і налаштуваннями середовища FreeCAD. Навчитись створювати двовимірні ескізи, застосовувати геометричні та розмірні обмеження, формувати параметричні залежності.
Лабораторне заняття №2. Побудова простих тіл. Операції моделювання.
Мета заняття: Навчитись створювати тривимірні тіла з ескізів за допомогою операцій витягування, обертання, вирізання, об’єднання, дзеркального відображення. Освоїти принципи побудови та редагування параметричних моделей.
Лабораторне заняття №3. Моделювання вала з елементами шпонкового з’єднання.
Мета заняття: Закріпити практичні навички моделювання обертових деталей. Навчитись створювати канавки, шпонкові пази, фаски, отвори, радіуси. Розвинути вміння керувати параметрами моделі та створювати її варіанти.
Лабораторне заняття №4. Моделювання корпусної деталі (кришка, корпус підшипника).
Мета заняття: Опанувати прийоми побудови корпусних деталей з використанням кількох ескізів, допоміжних площин і складних геометричних елементів. Навчитись створювати ребра жорсткості, заокруглення, фланці та отвори.
Лабораторне заняття №5. Створення збірки вузла (вал + підшипник + корпус).
Мета заняття: Навчитись використовувати модуль Assembly Workbench для створення збірки з окремих деталей. Засвоїти принципи задання геометричних обмежень, позиціонування компонентів і перевірки сумісності елементів.
Лабораторне заняття №6. Формування креслення деталі та збірки у модулі TechDraw.
Мета заняття: Опанувати роботу з модулем TechDraw для створення робочих креслень деталей та збірок. Навчитись формувати види, розрізи, проставляти розміри, технічні вимоги та оформлювати креслення згідно з ЄСКД.
Лабораторне заняття №7. Основи інженерного аналізу деталей у FreeCAD (FEM Workbench).
Мета заняття: Ознайомитись з модулем FEM Workbench для проведення базового інженерного аналізу. Навчитись створювати сіткову модель, задавати матеріальні властивості, прикладати навантаження й обмеження, аналізувати результати напружень і деформацій.).
Для заочної форми здобуття освіти

Лекційні заняття
Лекція №1. Вступ. Мета та завдання комп’ютерного конструювання. Огляд CAD/CAE/CAM систем.
Лекція 2. Моделювання твердих тіл: операції витягування, обертання, вирізання. Створення креслень.

Лабораторні заняття
Лабораторне заняття №1. Ознайомлення з інтерфейсом FreeCAD. Створення ескізів.
Мета заняття: Ознайомитись із структурою вікна, панелями інструментів і налаштуваннями середовища FreeCAD. Навчитись створювати двовимірні ескізи, застосовувати геометричні та розмірні обмеження, формувати параметричні залежності.
Лабораторне заняття №2. Побудова простих тіл. Операції моделювання.
Мета заняття: Навчитись створювати тривимірні тіла з ескізів за допомогою операцій витягування, обертання, вирізання, об’єднання, дзеркального відображення. Освоїти принципи побудови та редагування параметричних моделей.

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.

Індивідуальна робота

Для заочної форми здобуття освіти
Семестр 3.
Контрольна робота для здобувачів заочної форми
Завдання для виконання контрольної роботи здобувач отримує на установчій лекції.
Робота містить 5 теоретичних питань та 2 лабораторних завдання.
Обсяг відповіді на кожне теоретичне питання: не менше, ніж 2 сторінки машинописного тексту. Текст відповіді повинен бути виконаний самостійно, а не скопійованим з навчального посібника.
Лабораторне заняття №1. Ознайомлення з інтерфейсом FreeCAD. Створення ескізів. Лабораторне заняття №2. Побудова простих тіл. Операції моделювання.

Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання
Для денної форми здобуття освіти

Поточний контроль полягає у виконанні:
1) 7-и індивідуальних поточних завдань. Індивідуальні поточні завдання виконуються письмово і полягають в розв’язуванні типових задач відповідно до мети та завдань лабораторних занять. Бездоганне виконання індивідуального поточного завдання №1 - №6 оцінюється у – 9 балів, №7 – 6 балів;
2) двох модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з теоретичної і практичної частин та проводяться у формі комп’ютерного тестування. Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи становить 20 балів.
Підсумковий контроль – залік. Залік накопичувальний. Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів. Мінімальна оцінка, яка дозволить отримати «зараховано» – 60 балів.

Для заочної форми здобуття освіти

Захист контрольної роботи. Бездоганне виконання контрольної роботи оцінюється у 50 балів. При її захисті студент може отримати до 20 балів. Виконання лабораторних завдань оцінюється у 30 балів.
Підсумковий контроль – залік. Залік накопичувальний. Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів. Мінімальна оцінка, яка дозволить отримати «зараховано» – 60 балів.