Прецизионные механизмы микро и наноперемещений

МТ-11

«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана» (МГТУ им.Н.Э. Баумана)

УТВЕРЖДАЮ

Первый проректор —

проректор по учебной работе

МГТУ им. Н.Э. Баумана

_____________ Б.В. Падалкин

«___» _____________ 2012 г.

Регистрационный номер

Программа учебной дисциплины

Прецизионные механизмы микро и наноперемещений

Программа учебной дисциплины составлена в соответствии с основной образовательной программой подготовки ВПО МГТУ им. Н.Э. Баумана бакалавра, для студентов, обучающихся по специальности (направлению):

Наименование направления/специальности	Шифр направления/специальности
Наноинженерия Электроника и наноэлектроника	152200 210100

Обсуждено на заседании кафедры МТ-11 «__»____________ 201_ г. Протокол № __ Зав. кафедрой___________ Ю.В. Панфилов

Авторы программы: Профессор В.П. Михайлов Ассистент А.М. Базиненков

Москва, 2012 г.

Раздел 1 Цель изучения дисциплины

Цель изучения дисциплины – приобретение базовых знаний в области прецизионных систем микро и наноперемещений, овладение принципами работы прецизионных механизмов, способами расчета параметров механизмов и особенностями управления механизмами микро и наноперемещений; способами виброизоляции прецизионного оборудования.

Раздел 2 Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина входит в профессиональный цикл ООП бакалавриата.

Изучение дисциплины предполагает предварительное освоение следующих дисциплин учебного плана:

• Иностранный язык (модуль «Профессиональная и научная терминология»).

• Математический анализ (модуль «Дифференциальное исчисление функций одного переменного»).

• Интегралы и дифференциальные уравнения.

• Информатика.

• Физика (модули «Электричество и магнетизм», «Электромагнитные волны и оптика»).

• Метрология, стандартизация и сертификация.

• Теория механизмов и машин.

• Технология конструкционных материалов.

• Техника эксперимента в электронике и наноэлектронике.

• Основы наноэлектроники и нанотехнологий (модули «Общие положения и методы анализа наноматериалов и наносистем», «Исследование наноструктур с помощью нанотехнологического исследовательского оборудования»).

• Процессы и оборудование микротехнологий (модуль «Нанесение функциональных слоев», «Микролитография», «Микросборка», «Анализ качества процессов микротехнологии»).

• Проектирование оборудования электронной техники.

• Системы автоматического управления.

• Основы автоматизированного проектирования (модуль «Основы параметрической оптимизации технических объектов»).

• Технологические комплексы электроники.

Освоение данной дисциплины необходимо как предшествующее для следующих дисциплин ООП:

• Проектирование оборудования электронной техники

• Системы автоматического управления

• Технологические комплексы электроники

• Конструкторско-технологический практикум

Раздел 3 Требования к результатам освоения содержания дисциплины

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ОС МГТУ им. Н.Э. Баумана по данному направлению.

Выпускник должен обладать следующими общекультурными компетенциями:

Познавательные компетенции (П):

• способность воспринимать математические, естественнонаучные, социально-экономические и профессиональные знания, умение самостоятельно приобретать и применять их при решении базовых профессиональных и социальных задач (П-1);

• культура мышления, способность выстраивать логику рассуждений и высказываний, основанных на интерпретации соответствующих данных (П-2);

• способность анализировать и оценивать уровни своих компетенций в сочетании с готовность к непрерывному образованию, в том числе обучению в магистратуре, переобучению и самообучению, профессиональной мобильности (П-3);

• свободное владение русским языком как средством делового общения и обмена научно-технической информацией (П-4);

• владение, по крайней мере, одним из иностранных языков на уровне социального и профессионального общения (П-5);

• способность к поиску, хранению, переработке и трансляции информации посредством современных компьютерных технологий, в том числе, в глобальных компьютерных сетях (П-6);

• способность анализировать профессиональную информацию, выделять в ней главное, структурировать, оформлять и представлять в виде реферативных обзоров (П-7).

Творческие компетенции (Т):

• способность выявлять, формулировать, преобразовывать поставленную задачу и принимать верные решения на основе имеющихся знаний, умений и навыков (Т-1);

• способность к самостоятельному выбору способа решения проблемы из альтернативных вариантов на основе выявления и устранения противоречий в системе (Т-2);

• способность к переносу знаний из одной области в другую для генерации идей (Т-3);

• способность решать нестандартные задачи, в том числе за пределами профессионального поля деятельности (Т-4).

Социально-личностные компетенции (СЛ):

• способностью строить в коллективе конструктивные отношения, эффективно работать в творческих группах, создавать в коллективе отношения сотрудничества, использовать методы конструктивного разрешения конфликтных ситуаций, в том числе, в мультикультурной профессиональной среде (СЛ-1);

• способность соблюдать общепринятые в социальном межкультурном взаимодействии нормы морали и права, уважать историческое наследие и культурные традиции, толерантно воспринимать социальные и культурные различия (СЛ-2);

• готовность участвовать в принятии групповых решений, разрешать конфликты ненасильственно, участвовать в поддержании и улучшении демократических институтов (СЛ-3);

• владение культурой безопасности, экологическим сознанием и риск-ориентированным мышлением, при котором вопросы безопасности и сохранения окружающей среды рассматриваются в качестве важнейших приоритетов в жизни и деятельности (СЛ-4);.

• способность формировать и отстаивать свою гражданскую позицию на основе патриотизма, осознания социальной значимости своей будущей профессии, устойчивой мотивации к профессиональной деятельности, ощущения принадлежности к выдающимся научно-педагогическим школам Университета и приверженности к корпоративным ценностям ИМТУ-МВТУ-МГТУ им. Н.Э. Баумана (СЛ-5);

готовность к самостоятельной работе, владение методами достижения высокой работоспособности и обеспечения эффективности своих действий, владеть приемами защиты от эмоциональной перегрузки (СЛ-6)

Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями в различных областях деятельности.

Общепрофессиональные компетенции (ОП):

• способен использовать основные законы естественно-научных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОП-1),

• способен собирать и анализировать научно-техническую информацию, в том числе, работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОП-2),

• способен учитывать современные тенденции развития и использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии в профессиональной деятельности (ОП-3).

Компетенции в проектной деятельности (ПР):

• способен проводить обоснованный выбор, расчет и проектирование элементов технологического оборудования и систем машин различного функционального назначения с использованием средств компьютерного проектирования. (ПР-2).

Компетенции в научно-исследовательской деятельности (НИ):

• способен анализировать поставленные исследовательские задачи на основе подбора и изучения литературных, патентных и других источников информации (НИ-1),

• способен выполнять математическое моделирование технологических процессов и оборудования для производства и изделий электронной и микросистемной техники, микро- и наноэлектроники, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного моделирования (НИ-3);

• способен обоснованно выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров технологических процессов и оборудования, проводить измерения по заданной методике с выбором средств измерений и обработкой результатов (НИ-4).

Выпускник МГТУ им. Н.Э. Баумана по профилю подготовки «Наноинженерия» и «Электроника и наноэлектроника» программы бакалавриата должен обладать следующими профильно-специализированными компетенциями (ПСК):

• способен обосновывать требования к основным параметрам технологических процессов и оборудования (ПСК-2);

• готов проводить обоснованный выбор механизмов и устройств, обеспечивающих реализацию технологических требований к производственному и контрольно-диагностическому оборудованию (ПСК-5);

• владеет методами сравнительной оценки и выбора вариантов прецизионных электромеханических приводов в зависимости от их функционального назначения и на основе анализа параметров технологических движений (ПСК-7).

После освоения дисциплины студент должен приобрести следующие знания, умения и владения соответствующие компетенциям ООП.

2. Студент должен знать:

Знания	Компетенции
основные понятия и определения дисциплины, роль систем микро- и наноперемещений в области нанотехнологий, историю возникновения и развития нанотехнологий и их место в современной науке и технике, основные требования, предъявляемые к приводу точного позиционирования для прецизионного исследовательского и технологического оборудования, физические принципы работы основных типов приводов точного позиционирования.	П-1…П-7; Т-1…Т-4; СЛ-2…СЛ-6; ОП-1, ОП-2, ОП-3, ПР-2, ПСК-2, ПСК-5, ПСК-7.
методики расчета погрешности позиционирования привода, методы прочностного и кинематического расчета основных типов механизмов.	П-1…П-7; Т-1…Т-4; СЛ-2…СЛ-6; ОП-1, ОП-3, НИ-1, НИ-2, ПСК-5.
классификацию систем виброизоляции оборудования, существующие способы защиты от вибрации и типы систем виброизоляции современного оборудования.	П-1…П-7; Т-1…Т-4; СЛ-2…СЛ-6; ОП-1, ОП-2, ОП-3, ПСК-2, ПСК-5, ПСК-7.
основные типы датчиков для измерения положения, ускорения и скорости объекта позиционирования прецизионных механизмов, а также методы обработки сигналов с датчиков, основы теории автоматического регулирования и управления, принципы построения систем управления, их аппаратную и программную часть.	П-1…П-7; Т-1…Т-4; СЛ-2…СЛ-6; ОП-1, ОП-2, ОП-3, ПР-2, НИ-1, НИ-3, НИ-4, ПСК-5.

1. Студент должен уметь:

Умения	Компетенции
осуществлять целенаправленный литературный поиск информации на русском и иностранном языке, в том числе, информации в глобальной компьютерной сети оборудования и механизмов позиционирования, обоснованно выбирать тип привода и схему построения устройства позиционирования для определенного типа исследовательского и технологического оборудования по заданным требованиям.	П-1…П-7; Т-1…Т-4; СЛ-2…СЛ-6; ОП-1, ОП-2, ОП-3, ПР-2, ПСК-2, ПСК-5, ПСК-7.
разрабатывать конструкторскую документацию на привод и его элементы.	П-1…П-7; Т-1…Т-4; СЛ-2…СЛ-6; ОП-1, ОП-3, НИ-1, НИ-2, ПСК-5.
проводить расчет системы виброизоляции и выбирать тип системы под конкретное оборудование.	П-1…П-7; Т-1…Т-4; СЛ-2…СЛ-6; ОП-1, ОП-2, ОП-3, ПСК-2, ПСК-5, ПСК-7.
разрабатывать динамические модели систем прецизионного позиционирования и виброизоляции, разрабатывать техническое задание на систему автоматического регулирования системой позиционирования и виброизоляции.	П-1…П-7; Т-1…Т-4; СЛ-2…СЛ-6; ОП-1, ОП-2, ОП-3, ПР-2, НИ-1, НИ-3, НИ-4, ПСК-5.

1. Студент должен владеть навыками:

Навыки	Компетенции
Навыками поиска информации по прецизионным механизмам и их характеристикам в международной сети Интернет.	П-1…П-7; Т-1…Т-4; СЛ-2…СЛ-6; ОП-1, ОП-2, ОП-3, ПР-2, ПСК-2, ПСК-5, ПСК-7.
навыками расчета прецизионных механизмов перемещений и виброизоляции, навыками оценки погрешности прецизионного привода, навыками эксплуатации и измерения характеристик прецизионного магнитореологического и электрореологического привода.	П-1…П-7; Т-1…Т-4; СЛ-2…СЛ-6; ОП-1, ОП-3, НИ-1, НИ-2, ПСК-5.

Раздел 4 Структура и содержание дисциплины

Семестр 8	Трудоемкость в кредитн. ед.	Часы общ./ауд.	Контрольные мероприятия	Рейтинг макс./мин
Модуль 1	0,4	10/5	Тест	7/15
Модуль 2	0,5	26/13	Тест	15/30
Модуль 3	0,5	22/11	Тест	12/25
Модуль 4	0,6	14/7	Тест	15/30

Виды учебной работы	Объем в часах по семестрам
	Всего	08 семестр 12 недель
Лекции	24	24
Семинары	-	-
Лабораторные работы	12	12
Практические занятия	-	-
Самостоятельная работа	36	36
Итого в часах	72	72
Итого в зачетных единицах*):	2	2
Проверка знаний:		зачет

4.1 Лекции

Модуль 1 «Требования к системам микро- и наноперемещений. Основные типы прецизионных механизмов» трудоемкостью 0,4 зачетных единицы, включает следующие виды аудиторных занятий: лекций – 7, контрольных работ – 1. В состав модуля также входит самостоятельная работа студентов, которая предусматривает изучение письменного лекционного курса для подготовки к контрольной работе – 6, выполнение домашнего задания – 3.