Ш. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Методические указания и контрольные задания

Цикловой методической комиссией Зам. директора по УПР

В методических указаниях приведены рекомендации по изучению программного материала, вопросы для самоконтроля, рекомендации по выполнению контрольной работы, задание на контрольную работу, составленные в соответствии с программой учебной дисциплины, разработанной на основе Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальностям

Предназначены для оказания помощи студентам в организации их самостоятельной работы над изучением дисциплины «Техническая механика».

4. Методические указания по темам программы дисциплины

6. Методические указания по выполнению контрольной работы (с примерами)

Учебной дисциплиной «Техническая механика» предусматривается изучение общих законов движения и равновесия материальных тел, основ расчета элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость, а также деталей машин и механизмов. Дисциплина состоит из разделов: «Теоретическая механика», «Сопротивления материалов» и «Детали машин».

По данной дисциплине предусматривается выполнение одной домашней контрольной работы, охватывающей все разделы учебной программы.

Изучать дисциплину рекомендуется последовательно по темам, в соответствии с примерным тематическим планом и методическими указаниями к ним. Степень усвоения материала проверяется умением ответить на вопросы для самоконтроля, приведенные в конце темы.

Материал, выносимый на установочные и обзорные занятия, а также перечень выполняемых лабораторных работ и практических занятий определяются учебным заведением исходя из профиля подготовки выпускника, контингента студентов (работающих и не работающих по избранной специальности) и соответствующих рабочих учебных планов по специальностям.

На установочных занятиях студентов знакомят с программой дисциплины, методикой работы над материалом и выполнения домашней контрольной работы.

Варианты контрольной работы составлены применительно к действующей программе по дисциплине. Выполнение домашней контрольной работы определяет степень усвоения студентами изучаемого материала и умения применять полученные знания при решении практических задач.

Обзорные лекции проводятся по сложным для самостоятельного изучения темам программы. Проведение лабораторных и практических занятий предусматривает своей целью закрепление теоретических знаний и приобретение практических умений по учебной дисциплине.

Учебный материал рекомендуется изучать в той последовательности, которая дана в методических указаниях:

- ознакомление с примерным тематическим планом и методическими указаниями по темам;

- изучение программного материала по рекомендуемой литературе;

- составление ответов на вопросы самоконтроля, приведенные после каждой темы.

В результате изучения дисциплины студент должен:

- об общих законах движения и равновесия материальных тел;

- законы механического движения и равновесия;

- методы механических испытаний материалов;

- методы расчета элементов конструкции на прочность, устойчивость при различных видах нагружения;

- выполнять расчеты на прочность и жесткость.

При изложении материала необходимо соблюдать единство терминологии, обозначений, единиц измерения в соответствии с действующими стандартами (ГОСТами и СНиПами).

Контрольная работа предъявляется на экзамене.

IV. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ТЕМАМ И ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при которых тело находится под действием заданной системы сил. Успешное овладение учебным материалом по статике — необходимое условие для изучения всех последующих тем и разделов курса технической механики

Тема 1.1. Основные понятия и аксиомы статики

В результате изучения темы студент должен:

иметь представление об абсолютно твердом теле и материальной точке; о силе равнодействующей и уравновешивающей силах, системах сил;

знать виды связей и их реакции; принцип освобождения от связей.

1. Назовите разделы теоретической механики и укажите, какие вопросы в них изучают.

2. В чем общность понятий абсолютно твердого тела и материальной точки и в чем их различие?

4. Какие системы сил называют статически эквивалентными?

5. Что такое равнодействующая система сил, уравновешивающая сила?

7. Какие тела называются свободными, а какие несвободными?

10. Перечислите виды связей и укажите направление соответствующих им реакций.

1. Геометрический способ нахождения равнодействующей плоской системы сходящихся сил.

2. Что называется проекцией силы на ось? В каком случае проекция силы на ось равна О?

3. Как найти силовое значение и направление равнодействующей системы сил, если заданы проекции составляющих сил на две взаимноперпендикулярные оси.

4. Сформулируйте аналитическое условие равновесия плоской системы сходящихся сил.

5. Определение равнодействующей аналитическим способом

В результате изучения темы студент должен:

иметь представление о вращающем действии пары сил на тело и ее характеристиках; о свойствах пары сил; моменте пары сил;

3. Сформулируйте условие равновесия системы пар сил.

1. Что такое момент силы относительно точки? Как берется знак момента силы относительно точки? Что называется плечом силы?

2. В каком случае момент силы относительно точки равен нулю?

3. Что такое главный вектор и главный момент плоской системы сил?

4. Сформулируйте аналитическое условие равновесия плоской системы произвольно расположенных сил.

5. Укажите три вида уравнения равновесия плоской системы произвольно расположенных сил.

6. Укажите, как рационально выбрать направления осей координат и центр моментов.

7. Какие нагрузки называются сосредоточенными и распределенными?

8. Что такое интенсивность равномерно распределенной нагрузки?

9. Как найти числовое значение, направление и точку приложения равнодействующей равномерно распределенной нагрузки?

10. Какие системы называются статически определимыми?

12. Перечислите основные законы трения скольжения.

15. Определение опорных реакций балочных систем

1. Напишите уравнения равновесия для пространственной системы сходящихся сил.

2. Что такое момент силы относительно оси? В каких случаях момент силы относительно оси равен нулю?

3. Напишите уравнения равновесия для произвольной пространственной системы сил.

2. Как найти координаты центра параллельных сил?

4. Как найти центр тяжести прямоугольника, треугольника, круга?

5. Как найти координаты центра тяжести плоского составного сечения?

Изучив кинематику точки, обратите внимание на то, что прямолинейное движение точки как неравномерное, так и равномерное всегда характеризуется наличием нормального (центростремительного) ускорения. При поступательном движении тела (характеризуемом движением любой его точки) применимы все формулы кинематики точки. Формулы для определения угловых величин тела, вращающегося вокруг неподвижной оси, имеют полную смысловую аналогию с формулами для определения соответствующих линейных величин поступательно движущегося тела.

В результате изучения темы студент должен:

иметь представление о пространстве, времени, траектории; средней и истиной скорости;

знать способы задания движения точки; параметры движения точки по заданной траектории.

1. В чем заключается относительность понятий покоя и движения?

2. Дайте определение основных понятий кинематики: траектории, расстоянию, пути, скорости, ускорению, времени.

3. Какими способами может быть задан закон движения точки?

4. Как направлен вектор истинной скорости точки при криволинейном движении?

5. Как направлены касательное и нормальное ускорения точки?

6. Какое движение совершает точка, если касательное ускорение равно нулю, а нормальное не изменяется с течением времени?

7. Как выглядят кинематические графики при равномерном и равнопеременном движении?

1. Какое движение твердого тела называется поступательным?

2. Перечислите свойства поступательного движения твердого тела.

3. Дайте определение вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси.

4. Как записывается в общем виде уравнение вращательного движения твердого тела?

5. Напишите формулу, устанавливающую связь между частотой вращения тела п и угловой скоростью вращения.

6. Дайте определение равномерного и равнопеременного вращательного движения.

7. Какая дифференциальная зависимость существует между угловым перемещением, угловой скоростью и угловым ускорением?

8. Какая зависимость существует между линейным перемещением, скоростью и ускорением точек вращающегося тела и угловым перемещением, скоростью и ускорением тела.

При изучении раздела вникните в физический смысл аксиом динамики, научитесь использовать основанный на принципе Даламбера метод кинетостатики, позволяющий применять уравнения равновесия статики для движущегося с ускорением тела. Следует помнить, что сила инерции прилагается к ускоренному телу условно, так как в действительности на него не действует. Особое внимание следует уделить вопросу трения скольжения и понятию самоторможения, имеющим важнейшее значение в технике. Формулы для определения работы, мощности и кинетической энергии тела, а также основной закон динамики для случаев поступательного и вращательного движения тела имеют полную смысловую аналогию (таблица).

Тема 1.9. Основные понятия и аксиомы динамики

В результате изучения темы студент должен:

иметь представление о двух основных задачах динамики;

знать аксиомы динамики при рассмотрении механического состояния тела.

1. Сформулируйте первую аксиому динамики (принцип инерции) и вторую аксиому динамики (основной закон динамики точки).

2. Сформулируйте две основные задачи динамики.

3. Изложите третью аксиому динамики (закон независимости действия сил) и четвертую аксиому (закон равенства действия и противодействия).

1. Как определяется работа постоянной силы на прямолинейном пути?

3. Что такое механический коэффициент полезного действия?

4. Назовите формулу, позволяющую определить вращающийся момент через передаваемую мощность и угловую скорость вращения тела при равномерном вращении.

1. Для чего изучается сопротивление материалов?

2. Чем отличается упругая деформация от пластической?

3. Следует ли учитывать изменение размеров тел при составлении уравнений равновесия сил, приложенных к нему?

4. В каких случаях при действии на тело нескольких сил эффект действия каждой силы можно считать независимым от действия других сил? Какое название носит этот принцип?

5. Какими расчетными схемами заменяются реальные объекты расчета? Каковы геометрические признаки, присущие каждой расчетной схеме?

6. Почему нельзя определить внутренние силовые факторы в произвольном сечении, рассматривая равновесие всего тела в целом?

8. Можно ли с помощью метода сечений установить закон распределения внутренних силовых факторов по проведенному сечению?

9. Что такое напряжение? Какова размерность напряжения?

1. В каком случае брус испытывает деформацию растяжения или сжатия?

2. Каков закон изменения нормальных напряжений по площади поперечного сечения при растяжении и сжатии?

3. Влияет ли форма поперечного сечения на значение напряжений, возникающих при растяжении и сжатии?

4. Что называется эпюрой нормальных сил и эпюрой нормальных напряжений?

5. Для чего строят эпюры N и s? Какое поперечное сечение бруса называется опасным?

6. Что такое модуль продольной упругости материала, какова его размерность?

7. Что такое жесткость сечения бруса и жесткость бруса при растяжении (сжатии)?

8. Какова цель механических испытаний материалов?

9. Каковы характеристики пластичных свойств материалов?

10. Какие системы называют статически неопределимыми?

Проверить прочность заклепочного соединения на срез и смятие, если F = 60 кН; [τ_c] = 100 МПа;

= 240 МПа; d = 20 мм: z = 3

2. Что такое осевой и центробежный моменты инерции плоского сечения?

3. Изменяются ли центробежные и осевые моменты инерции при повороте осей? При параллельном переносе?

4. Что такое главные центральные оси инерции?

5. Какая связь существует между моментами инерции относительно параллельных осей, из которых одна является центральной?

6. Напишите формулы для вычисления осевых моментов инерции для прямоугольника, равнобедренного треугольника, круга и кольца.

7. Как определяют осевые моменты инерции сложных составных сечений?

В результате изучения темы студент должен:

иметь представление о дифферинциальных зависимостях при изгибе; линейных и угловых перемещениях; жесткости при изгибе;

знать виды изгиба и внутренние силовые факторы; правила построения и контроля эпюр поперечных сил и изгибающих моментов; распределение нормальных напряжений по сечению при изгибе; условия прочности;

уметь строить эпюры поперечных сил и изгибающих моментов по длине балок; выполнять расчеты балок на прочность по предельному состоянию.

2. Что такое чистый и поперечный изгиб? Какие внутренние силовые факторы возникают в поперечных сечениях бруса в этих случаях?

3. Каким методом определяют внутренние силовые факторы, действующие в поперечных сечениях на изгиб?

4. Чему равна поперечная сила и изгибающий момент в произвольном сечении балки при изгибе?

5. Для чего строятся эпюры поперечных сил и изгибающих моментов?

6. Сформулируйте правило знаков для поперечной силы и изгибающего момента.

7. Как меняется характер эпюр поперечных сил и изгибающих моментов в точках приложения сосредоточенных, сил и моментов?

8. Напишите формулы для определения осевых моментов сопротивления при изгибе для прямоугольника, круга и кольца.

a. Для какого варианта эпюра поперечных сил построена верно?

b. На каком участке бруса эпюра изгибающих моментов имеет вид квадратной параболы?

В результате изучения темы студент должен:

Иметь представление о жесткости сечения, моменте сопротивления при кручении, напряженном состоянии в точке; о расчете цилиндрических винтовых пружин;

Знать закон Гука; правила построения эпюр крутящих моментов; формулы.

2. Что такое модуль сдвига и как он связан с модулем продольной упругости?

3. Как определяется крутящий момент в произвольном сечении?

4. Какая зависимость существует между передаваемой валом мощностью, вращающим моментом и угловой скоростью?

5. На каких гипотезах и допущениях основаны выводы формул для определения касательных напряжений и углов поворота сечений при кручении бруса круглого сечения?

6. Каков закон изменения касательных напряжений по площади поперечного сечения при кручении?

7. Что является геометрическими характеристиками сечения вала при кручении?

8. Почему выгоднее применять валы кольцевого, а не сплошного сечения?

1. Почему в случае одновременного действия изгиба и кручения оценку прочности производят, применяя гипотезы прочности?

2. Приведите примеры деталей, работающих на изгиб с кручением.

3. Какие точки поперечного сечения являются опасными, если брус круглого поперечного сечения работает на изгиб с кручением?

1. На примере сжатого стержня объясните явление потери устойчивости.

3. Что такое гибкость стержня и предельная гибкость материала? От каких факторов они зависят?

4. Какое сечение стержня (сплошное или кольцевое) более рационально с точки зрения устойчивости и почему?

Данный раздел курса технической механики завершающий, он требует от студентов владения методиками теоретической механики и сопротивления материалов. При изучении деталей механизмов и машин важнейшую роль играют рисунки и чертежи, приводимые в учебной литературе; их следует изучать весьма внимательно. Изучение механизмов и их деталей следует вести в единой последовательности:

1) назначение, устройство, принцип работы; 2) оценка достоинств и недостатков, область применения; 3) краткие сведения о материалах; 4) основные расчетные параметры, геометрические и кинематические соотношения; 5) расчет на прочность, износостойкость и др. (если таковой предусмотрен учебной программой).

В результате изучения темы студент должен:

иметь представление о классификации машин по назначению, о стандартизации и взаимозаменяемости механизмов;

знать требования предъявляемые к машинам и их деталям; основные критерии их работоспособности.

1. Что рассматривается в разделе курса «Детали машин»?

3. Какие детали называются деталями общего назначения?

4. Каковы условия, определяющие рациональность конструкции машин и ее узлов?

5. Каково значение взаимозаменяемости и стандартизации в машиностроении?

6. Что такое унификация деталей и сборочных единиц и каково ее значение в машиностроении?

7. Каковы основные критерии работоспособности и расчета деталей машин?

1. Чем вызвана необходимость механических передач?

2. По каким признакам классифицируют механические передачи?

3. Какими основными параметрами характеризуются передачи?

5. В каких случаях целесообразно применять фрикционные передачи?

6. Какими достоинствами и недостатками обладают фрикционные передачи?

8. Каковы достоинства и недостатки зубчатых передач?

10. Какие передачи называют открытыми и какие закрытыми?

11. Какие основные требования предъявляются к профилям зубьев?

12. Почему преимущественно применяется эвольвентное зацепление?

13. В чем заключаются преимущества и недостатки косозубых передач по сравнению с прямозубыми?

14. В каких случаях применяют конические зубчатые передачи? Каковы недостатки передачи коническими зубчатыми колесами?

15. Назовите достоинства и недостатки червячных передач по сравнению с зубчатыми. В каких случаях применяется червячная передача?

16. Какими достоинствами и недостатками обладают ременные передачи по сравнению с другими видами передач?

17. Укажите достоинства и недостатки цепных передач и области их применения.

1. В чем заключается разница между валом и осью?

4. Какими недостатками обладают подшипники скольжения?

5. Какова роль смазки в подшипниках скольжения?

6. Каковы достоинства и недостатки подшипников качения по сравнению с подшипникам скольжения?

В результате изучения темы студент должен:

иметь представление о методике подбора стандартных и нормализированных муфт;

2. Приведите сравнительную характеристику основных типов муфт.

1. Выполните эскизы характерных типов сварных швов.

2. Какие способы подготовки стыков под сварку вы знаете?

3. Как рассчитывают стыковые сварные швы, нагруженные осевой силой?

4. Как рассчитывают угловые, лобовые и комбинированные сварные швы при нагружении их осевой силой?

5. Как классифицируются резьбы по геометрической форме и по назначению?

6. Почему для болтов (винтов, шпилек) применяют треугольную резьбу?

8. Как различают болты и винты по форме головок?

Вариант контрольной работы определяется по последней цифре шифра-номера личного дела студента. При окончании номера на «0» выполняется вариант №10, при последней цифре «1» - вариант № 1 и т.д. (Смотреть примечания!)

ЗАДАЧА1 Определить аналитическим и графическим способами усилия в стержнях АС и ВС заданной стержневой системы.

Примечание: первые 5 вариантов решают задачу по схеме 1, а следующие - по схеме 2.

ЗАДАЧА1 Определить реакции опор двухопорной балки в соответствии с рисунком 2. Данные своего варианта взять из таблицы 2.

Примечание: Варианты –соответствуют списку в журнале

ЗАДАЧА3 Вычислить координаты центра тяжести плоской сложной фигуры.

Исходные данные своего варианта необходимо выбрать в соответствии с рис. 3 и из таблицы 3.

Данные задачи следует выбрать в следующем порядке:

ЗАДАЧА4 Определить параметры движения твердого тела.

4.1. Тело, находящееся в покое, начало прямолинейное поступательно движение с ускорением 2 м /с². Приобретя скорость v = 10 м / с, тело стало двигаться равномерно по дуге окружности радиуса r = 8 м. Через 15 с равномерного движения тело внезапно остановилось.

а) путь, пройденный телом за время его движения;

в) ускорение тела при движении по дуге окружности.

4.2. Ротор при угловой скорости n₀ = 720 об/мин начал равноускоренное вращение с угловым ускорением ε = 20 рад/ с². После 12 с равноускоренного вращения ротор в течение 420 с вращается равномерно.

б) сколько оборотов совершил ротор за все рассмотренное в задаче время.

4.3. Шкив диаметром 400 мм, имея угловую скорость 8 рад/с, начал вращаться равноускоренно и через 12 с его угловая скорость достигла значения 14 рад / с.

б) сколько оборотов успел сделать шкив за время равноускоренного движения.

4.4. Шкив диаметром d = 400 мм в течение 10 с вращался с постоянной угловой скоростью ω₀= 8 рад / с. Затем стал вращаться равноускоренно и через 12 с равноускоренного вращения его угловая скорость достигла ω ₁ = 14 рад / с.

а) число оборотов и среднюю угловую скорость за все время вращения;

б) окружную скорость точек, расположенных на ободе шкива, через 6 с

4.5. Вал диаметром d = 500 мм в течение 5 с вращался с постоянной угловой скоростью ω ₀ = 20 рад / с, после чего стал замедлять свое вращение с постоянным угловым ускорением. Через 10 с после начала равнозамедленного вращения угловая скорость вала стала ω₁= 10 рад / с.

а) число оборотов и среднюю угловую скорость вала за все время

б) окружную скорость точек, расположенных на поверхности вала, через

4 с после начала равнозамедленного вращения.

4.6. Ротор диаметром d = 200 мм начал вращение из состояния покоя с постоянным угловым ускорением ε = 4 рад /с ² и через некоторое время достиг угловой скорости ω = 40 рад / с, после чего с этой угловой скоростью сделал 510 оборотов.

а) число оборотов и среднюю угловую скорость за все время вращения;

б) окружную скорость точек, расположенных на поверхности ротора,

4.7. Ротор электромотора вращается с частотой 2700 об/мин. После выключения он делает до остановки 675 оборотов. Считая вращение ротора электромотора равнозамедленным, найти время вращения ротора с момента выключения до полной остановки Δ t, а тaк же угловые скорость и ускорение его в период торможения.

4.8. При запуске электродвигателя ротор радиусом r = 0,4 м вращается по закону:

Определить угол поворота ротора от начала вращения, его угловые скорость и ускорение, а также линейную скорость, касательное и нормальное ускорения на ободе ротора в момент t ₁ = 10 с.

4.9. Ротор электромотора вращается с частотой 1500 об /мин. После выключения он делает до остановки 250 оборотов. Считая вращение ротора электромотора равнозамедленным, найти время вращения ротора с момента выключения до полной

4.10. Тело движется из состояния покоя и за время t = 15 с его скорость увеличивается до v = 20 м/с. Определить пройденный телом путь и его полное ускорение в конце 15 с, считая движение равноускоренным поступательным по дуге окружности радиуса r = 500 м.

Двухступенчатый стальной брус в соответствии с рисунком 3 нагружен силами F₁, F₂, F₃. Построить эпюры продольных сил N _z и нормальных напряжений σ по длине бруса. Определить перемещение свободного конца бруса, приняв Е = 2∙10 ⁵ МПа.

Числовые значения F₁, F₂, F₃, а также площади поперечных сечений ступеней А₁ и А₂ для своего варианта взять из таблицы 4

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: