Раздел I. Теоретическая механика.

Содержание

Пояснительная записка

Рабочая программа учебной дисциплины «Техническая механика» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников специальности 250402.51 «Технология лесозаготовок».

Учебная дисциплина «Техническая механика» является общепрофессиональной, устанавливая базовые знания для освоения специальных дисциплин.

Учебная дисциплина «Техническая механика» имеет практическую направленность и проводится в тесной взаимосвязи с другими специальностями и общеобразовательными дисциплинами.

Дисциплина «Техническая механика» состоит из трех разделов: теоретическая механика, сопротивление материалов, детали машин.

Программой предусматривается изучение основных законов механики, основ расчетов на прочность и жесткость элементов конструкций, принципов действия и устройства наиболее распространенных деталей механизмов и технологического оборудования.

В результате изучения учебной дисциплины студент должен:

иметь представление:

• о роле и месте знаний по учебной дисциплине при освоении основной профессиональной образовательной программы по специальности «Технология лесозаготовок» и в сфере профессиональной деятельности техника;
• об оценки степени совершенства конструкции детали, механизма по критериям работоспособности.

знать:

• законы статики, кинематики и динамики;
• методику расчета элементов конструкций на прочность, жесткость при различных видах деформации;
• методику определения статистических и динамических нагрузок на элементы конструкций, кинематические и динамические характеристики машин и механизмов.

уметь:

• применять при анализе механического состояния тема терминологию технической механики;
• выделять из системы тел рассматриваемое тело и силы, действующие на него;
• определять характер нагружения и напряженное состояние в точке элемента конструкций;
• проводить несложные работы элементов конструкции на прочность и жесткость;
• использовать справочную и нормативную документацию.

Для закрепления теоретических знаний и приобретения практических навыков и умений программой дисциплины предусматривается проведение расчетно-графических работ.

Данная рабочая программа учебной дисциплины предусматривает внеаудиторное самостоятельное изучение учебного материала. Для самопроверки предусмотрены контрольные вопросы. Проработав материал, студент-заочник должен выполнить одну обязательную контрольную работу, в порядке самостоятельной работы.

По окончании курса изучения дисциплины в первом семестре предусмотрен экзамен.

тематический план учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

Содержание технической механики, ее роль и значение в технике. Материя и движение, механическое движение. Основные части теоретической механики: статика, кинематика, динамика. Сопротивление материалов. Детали машин. Роль учебной дисциплины «Техническая механика» в общепрофессиональной подготовке специалиста.

Раздел I. Теоретическая механика.

Тема 1.1. Основные понятия и аксиомы статики.

Студент должен:

иметь представление:

• о механическом движении: относительности движения, равновесии;
• о твердом теле и материальной точке;
• о свободном и связанном телах.

знать:

• аксиомы статики;
• виды связей и их реакции;
• принцип освобождения тела от связей.

уметь:

• определять реакции связей основных типов.

Основные понятия и аксиомы статики. Материальная тоска, абсолютно твердое тело. Сила, система сил, эквивалентные системы сил. Равнодействующая и уравновешивающая силы. Аксиомы статики. Связи и реакции связей. Определение направления связей основных типов.

Самостоятельная работа студента:

· ответы на вопросы для самопроверки;

Вопросы для самопроверки:

1. Что понимается под абсолютно твердым телом?

2. Что представляет собой сила? Какие силы вы знаете?

3. О чем гласит закон инерции? Каково следствие из 2-ой аксиомы?

4. Что такое связь и реакция связи?

5. Какие типы связей Вам известны? Как ионии изображаются на схемах?

6. Как работает жесткий невесомый стержень?

Тема 1.5. Центр тяжести.

Студент должен:

иметь представление:

o о системе параллельных сил и ее действии на тело;

o о центре системы параллельных сил;

o о силе тяжести и центре тяжести.

знать:

o методы для определения центра тяжести тела;

o формулы для определения положения центра тяжести плоских фигур.

уметь:

o определять положение центра тяжести фигур, составленных из стандартных профилей и простых геометрических фигур.

Силы тяжести как равнодействующие вертикальных сил. Центр тяжести тела. Центр тяжести простых геометрических фигур. Определение центра тяжести составных плоских фигур.

Расчетно-графическая работа № 3. Определение центра тяжести плоских фигур.

Самостоятельная работа студента:

· ответы на вопросы для самопроверки;

· подготовить отчет практической работе.

Вопросы для самопроверки:

1. Что такое сила тяжести?

2. Почему силы притяжения к земле, действующие на точки тела, можно принять за систему параллельных сил?

3. Запишите формулы для определения положения центра тяжести плоских сечений?

Кинематика

Тема 1.6. Основные понятия кинематики.

Студент должен:

иметь представление:

o о пространстве времени, траектории, пути, скорости, ускорении.

знать:

o способы задания движения точки: естественный и координатный;

o обозначения, единицы измерения, взаимосвязь кинематических параметров движения.

Основные понятия кинематики. Основные характеристики движения: траектория, путь, время, скорость, ускорение.

Самостоятельная работа студента:

· составить конспект.

Тема 1.7. Кинематика точки.

Студент должен:

иметь представление:

o о скорости средней и истинной;

o об ускорении при прямолинейном и криволинейном движениях;

o о различных видах движения точки.

знать:

o формулы скоростей и ускорений точки (без вывода);

o формулы (без вывода) и графики равномерного и равнопеременного движения точки.

уметь:

o определять параметры движения точки;

o строить и читать кинематические графики.

Средняя скорость и скорость в данный момент. Ускорение полное, нормальное и касательное. Частные случаи движения точки. Кинематические графики.

Самостоятельная работа студента:

· составить конспект;

· решить задачи.

ЗАДАЧИ:

1. По графику скоростей определить путь, пройденный за время движения

2. По графику скоростей определить путь, пройденный за время движения

3. По графику скоростей определить вид движения на участке 3

Динамика

Тема 1.9. Основные понятия и аксиомы динамики.

Студент должен:

иметь представление:

o о массе тела, об ускорении свободного падения;

o о связи между силовыми и кинематическими параметрами движения;

o о двух основных задачах динамики.

знать:

o аксиомы динамики;

o математическое выражение основного закона динамики.

Закон инерции. Основной закон динамики. Масса материальной точки. Закон независимости действия сил. Закон действия и противодействия. Две основные задачи динамики.

Самостоятельная работа студента:

· составить конспект;

· решить задачу.

ЗАДАЧА:

На материальную точку действует система сил. Определить числовое значение ускорения, полученного материальной точкой m = 7 кг. Остальные денные представлены на чертеже.

Тема 2.5. Кручение.

Студент должен:

иметь представление:

o о деформациях при кручении;

o о внутренних силовых факторах и напряжениях в сечении;

o о жесткости сечения.

знать:

o формулы для расчета напряжений в точке поперечного сечения бруса;

o условие прочности и жесткости;

o закон Гука при сдвиге.

уметь:

o строить эпюры крутящих моментов;

o выполнять проектирование и проверочные расчеты крупного бруса для статически определимых систем;

o проводить проверку на жесткость.

Кручение. Чистый сдвиг. Закон Гука при сдвиге. Модуль сдвига. Внутренние силовые факторы при кручении. Эпюры крутящих моментов. Кручение бруса круглого поперечного сечения. Основные гипотезы. Напряжения в поперечном сечении. Угол закручивания. Расчеты на прочность и жесткость при кручении.

Расчетно-графическая работа № 5. Расчет вала на кручение.

Самостоятельная работа студента:

· ответы на вопросы для самопроверки;

· решить задачу;

· подготовить отчет практической работе.

Вопросы для самопроверки:

1. Какие деформации возникают при кручении?
2. Какие гипотезы выполняются при деформации кручения?
3. Изменяется ли длина и диаметр вала после скручивания?
4. Какие внутренние силовые факторы возникают при кручении?

ЗАДАЧА:

Выбрать эпюру крутящих моментов, соответствующую заданной схеме вала

Тема 2.6. Изгиб.

Студент должен:

иметь представление:

o о видах изгиба и внутренних силовых факторах;

o о касательных напряжениях при изгибе;

o об упругой линии балки, о деформациях при изгибе и методах определения линейных и угловых перемещений;

o о жесткости при изгибе;

знать:

o порядок построения и контроля эпюр поперечных сил и изгибающих моментов;

o распределение нормальных напряжений по сечению при чистом изгибе и расчетные формулы;

o условия прочности и жесткости;

o один из методов определения линейных и угловых перемещений при изгибе.

уметь:

o строить эпюры поперечных сил и изгибающих моментов, выполнять проектировочные и проверочные расчеты на прочность;

o выбирать рациональные формы поперечных сечений;

o проводить проверку бруса на жесткость при изгибе.

Изгиб. Основные понятия и определения. Классификация видов изгиба. Внутренние силовые факторы при прямом изгибе. Эпюры поперечных сил и изгибающих моментов. Нормальные напряжения при изгибе. Расчеты на прочность при изгибе. Рациональные формы поперечных сечений балок. Понятие о касательных напряжениях при изгибе. Линейные и угловые перемещения при изгибе, их определение. Расчеты на жесткость.

Расчетно-графическая работа № 9. Расчет балки на изгиб.

Самостоятельная работа студента:

· ответы на вопросы для самопроверки;

· решить задачи;

· подготовить отчет практической работе.

Вопросы для самопроверки:

1. Как называется напряженное состояние, возникающее при кручении круглого бруса?
2. Напишите закон Гука при сдвиге.
3. Чему равен модуль упругости материала при кручении для стали?
4. Какая связь между углом сдвига и модулем закручивания?
5. Как распределяется касательное напряжение при кручении? Чему оно равно напряжение в центре круглого сечения?
6. В чем заключается расчет на прочность?
7. В чем заключается расчет на жесткость?

ЗАДАЧИ:

Из представленных на схеме эпюр выбрать эпюру поперечной силы для балки

Раздел 3. Детали машин.

Тема 3.9. Цепные передачи.

Студент должен:

иметь представление:

o о принципе работы, назначении и классификации цепных передач;

o о видах приводных цепей, натяжных устройств;

o о принципах выхода из строя цепных передач.

знать:

o основные параметры, кинематику я геометрию цепных передач;

o основы расчета на износостойкость шарниров.

Общие сведения о цепных передачах, классификация, детали передач. Геометрические соотношения. Основы расчета цепных передач.

Самостоятельная работа студента:

· составить конспект.

Тема 3.11. Валы и оси.

Студент должен:

иметь представление:

o о назначении, классификации и элементах конструкции валов и осей;

o о материалах валов и осей.

Валы и оси, их назначение и классификация, элементы конструкций, материалы валов и осей.

Самостоятельная работа студента:

· составить конспект.

Тема 3.13. Муфты

Студент должен:

иметь представление:

o об устройстве и принципе действия основных типов муфт, используемых в технологическом оборудовании.

знать:

o назначение и конструкции муфт основных типов.

Муфты. Назначение и классификация муфт. Устройство и принцип действия основных типов муфт.

Самостоятельная работа студента:

· составить конспект.

Задание для выполнения контрольной работы

Задача № 1

Для конструкций, изображенных на рисунке а и б, определить реакции связей, для конструкции изображенной на рисунке в – определить силы тяжести G₁ и G₂.

Данные взять из таблицы.

Задачу решить аналитическим и графическим способом.

Схему выбирать согласно варианта:

· схема а – вариант 1, 4, 7, 10

· схема б – вариант 2, 5, 8

· схема в – вариант 3, 6, 9

Схема а	Схема б	Схема в

Исходные данные

Рекомендации по выполнению задачи № 1

Порядок решения задач аналитическим способом:

1) Выделить объект равновесия – тело или точку, где пересекаются линии действия всех сил, т.е. точку, равновесие которой в данной задаче следует рассмотреть;

2) К выделенному объекту равновесия приложить заданные силы;

3) Выделенную точку или тело освободить от связей, их действие заменить реакциями;

4) Выбрать координатные оси и составить уравнения равновесия;

5) Решить уравнения равновесия;

6) Проверить правильность решения (графическим способом или поменять направление оси координат).

Порядок решения задач графическим способом:

1) Определить возможное направление реакций связей.

2) Вычертить многоугольник сил системы, начиная с известных сил в некотором масштабе. (Многоугольник должен быть замкнут, все векторы-слагаемые направлены в одну сторону по обходу контура.)

3) Измерить полученные векторы сил и определить их величину, учитывая выбранный масштаб.

Задача № 2

Определить положение центра тяжести плоской фигуры.

Данные взять из таблицы.

Схему выбирать согласно варианта:

· схема а – вариант 1, 4, 7, 10

· схема б – вариант 2, 5, 8

· схема в – вариант 3, 6, 9

Схема а	Схема б	Схема в

Исходные данные

Рекомендации по выполнению задачи № 2

При решении задач используют следующие методы:

1) метод симметрии: центр тяжести симметричных фигур находится на оси симметрии;

2) метод разделения: сложные сечения разделяем на несколько простых частей, положение центров тяжести которых легко определить;

3) метод отрицательных площадей: полости рассматриваются как часть сечения с отрицательной площадью.

1. Разбить сложную фигуру на простые части.
2. Определить площадь и координаты центра тяжести каждой простой фигуры относительно выбранной системы координат.
3. Вычислить координаты центра тяжести всей фигуры (положение центра тяжести нанести на чертеж).

Задача № 3

В заданной системе каждый стержень состоит из двух равнобоких уголков. Определить из расчета на прочность, принимая [σ] = 160 н/мм², площади поперечных сечений стержней и подобрать по ГОСТ соответствующие номера профилей. Вычислить, насколько (в процентах) недогружен - перегружен каждый стержень при принятых по ГОСТ размерах сечения.

Схема 1	Схема 2	Схема 3

Исходные данные

Рекомендации по выполнению задачи № 3

1) Мысленно отбросить связи и заменить их действие на брус реакциями.

2) Определить величину усиялия в срержне. (Для этого составляют всего одно уравнение равновесия – сумма моментов всех сил относительно неподвижной опоры должно быть равно нулю).

3) Определить требуемую площадь поперечного сечения стержня из условия прочности по формуле:

,

где N – усилие в стержне;

[ σ ] – допускаемое напряжение или по другому – расчетное сопротивление материала подвески.

4) По найденной площади определить требуемый профиль прокатной стали.

5) Выполнить проверку прочности принятоно сечения по формуле:

Задача № 4

Определить требуемые размеры поперечных сечений стальных брусьев, если τ_К = 50 н/мм². При найденных размерах вычислить угол поворота концевого сечения бруса.

Схема 1	Схема 2	Схема 3

Исходные данные

Рекомендации по выполнению задачи № 3

1) Разбить брус на участки нагружения.

2) Задать направление продольной оси Оz.

3) Используя метод сечения определить величину продольных силы, возникающие на каждом участке нагружения. Расчет начинать со свободного конца бруса.

4) Построить эпюру продольных сил.

5) Определить величины нормальных напряжений по сечениям.

6) Построить эпюры нормальных напряжений.

7) Определить удлинение (сужение) участков.

8) Построить эпюру перемещений.

9) Вычислить коэффициент запаса. Для этого необходимо выявить точку, где возникают наибольшие напряжения.

Задача № 5

Определить из расчета на прочность требуемые размеры поперечного сечения балки на двух указанных на чертеже вариантах формы сечений и сравнить их вес, если [σ] = 160 н/мм².

Схема 1
Схема 2
Схема 3

Исходные данные

Рекомендации по выполнению задачи № 5

1) Определить опорные реакции балки.

2) Обозначить характерные сечения балки.

3) Построить эпюру поперечных сечений Q_х.

4) Построить эпюру изгибающих моментов М_х.

5) По условию прочности рассчитать момент сопротивления для двух сечений балки.

6) Сравнить их вес по площади сечения.

Экзаменационные вопросы

1. Механическое движение. Равновесие.
2. Материальная точка. Абсолютно твердые и деформируемые тела.
3. Охарактеризовать силу как вектор. Единицы измерения силы. Обозначение на схемах. Виды сил.
4. Аксиомы статики.
5. Несвободные тела. Связи и их реакции.
6. Проекция силы на ось. Проекция векторной суммы на ось.
7. Плоская система сходящихся сил. Геометрический способ определения равнодействующей плоской системы сходящихся сил. Порядок построения многоугольника сил.
8. Определение равнодействующей плоской системы сходящихся сил аналитическим способом. Уравнения равновесия плоской системы сходящихся сил.
9. Пара сил. Момент пары сил. Свойства пар сил.
10. Момент силы относительно точки.
11. Теорема Пуансо о параллельном переносе (приведение силы к точке). Приведение плоской системы сил к данной точке.
12. Уравнения равновесия плоской системы сил. Опорные устройства балочных систем. Реакции опор и их направление.
13. Виды нагрузок и их обозначение на схемах. Направление реакций опор.
14. Сила тяжести. Центр параллельных сил и его координаты. Положение центра тяжести простых геометрических фигур.
15. Основные понятия кинематики: пространство, время, траектория, пройденный путь. Уравнение движения точки.
16. Скорость и ускорение точки. Единицы измерения скорости и ускорения. Определение скорости и ускорения.
17. Равномерное прямолинейное и криволинейное движение точки. Показать графики движения точки.
18. Равнопеременное прямолинейное и криволинейное движение точки. Показать графики движения точки.
19. Неравномерное прямолинейное и криволинейное движение точки. Показать графики движения точки.
20. Поступательное движение твердого тела.
21. Вращательное движение твердого тела вокруг неподвижной оси. Угловые скорости и ускорения.
22. Содержание и задачи динамики. Аксиомы динамики.
23. Понятие о трении. Виды трения.
24. Свободная и несвободная точка. Сила инерции. Принцип Даламбера (принцип кинетостатики).
25. Работа. Работа постоянной силы на прямолинейном пути. Единицы измерения работы.
26. Работа. Работа постоянной силы на криволинейном пути. Единицы измерения работы.
27. Работа силы тяжести.
28. Мощность. Мощность при поступательном и вращательном движении. Единицы измерения мощности. Коэффициент полезного действия.
29. Работа и мощность при вращательном движении.
30. Закон количества движения.
31. Потенциальная и кинетическая энергия Единицы измерения потенциальной и кинетической энергии.
32. Допущения о свойствах материалов. Допущения о характере деформации.
33. Метод сечений. Виды деформаций.

34. Виды напряжений: нормальные, касательные, полные. Единицы измерения напряжений.

1. Продольные силы при растяжении сжатии. Примеры построения эпюр продольных сил.
2. Напряжения возникающие при растяжении и сжатии.
3. Деформации возникающие при растяжении и сжатии. Закон Гука. Коэффициент Пуассона.
4. Расчеты на прочность при растяжении и сжатии. Предельные и допустимые напряжения. Коэффициент запаса прочности.
5. Понятие о срезе и смятии. Условия прочности. Расчет сварных соединений.
6. Чистый сдвиг. Построение эпюр крутящих моментов.
7. Напряжения в поперечных сечениях бруса при кручении. Полярный и осевые моменты инерции.
8. Расчет на прочность и жесткость при кручении.
9. Изгиб. Внутренние силовые факторы при прямом изгибе. Правило знаков изгибающих моментов и поперечных сил.
10. Построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов при кручении.
11. Нормальные напряжения при изгибе. Расчет на прочность при изгибе.
12. Классификация машин. Кинематические пары и цепи.
13. Фрикционные передачи. Типы передач. Понятие о вариаторах.
14. Ременные передачи. Виды приводных ремней.
15. Зубчатые передачи. Виды зубчатых передач. Передаточное число.
16. Червячные передачи. Область применения. Передаточное число и КПД.
17. Винтовые механизмы. Область их применения и работы.
18. Цепные передачи. Область применения цепных передач.
19. Заклепочные, сварные и клеевые соединения.
20. Резьбовые соединения. Виды резьб.

Список рекомендуемой литературы:

1) М.С. Мовнин, А.Б. Израелит, А.Г. Рубашкин Основы технической механики – Учебник для машиностроительных специальностей техникумов. – Л.: Машиностроение. Ленинград. отделение, 1973 г.

2) Сборник задач по технической механике. Учебное пособие для техникумов. Изд.3-е. Под редакцией Г.М. Ицковича. Л., «Судостроение», 1973 г.

3) Сборник задач по технической механике: / учеб. пособие для студ. сред. проф. образования / В.И. Сетков. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 224 с., 2007 г.

4) Техническая механика: Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Л.И. Вереина, М.М Краснов. – М.: Издательский центр «Академия», 2004

ПРИДЛОЖЕНИЕ 1

Содержание

Пояснительная записка

Рабочая программа учебной дисциплины «Техническая механика» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников специальности 250402.51 «Технология лесозаготовок».

Учебная дисциплина «Техническая механика» является общепрофессиональной, устанавливая базовые знания для освоения специальных дисциплин.

Учебная дисциплина «Техническая механика» имеет практическую направленность и проводится в тесной взаимосвязи с другими специальностями и общеобразовательными дисциплинами.

Дисциплина «Техническая механика» состоит из трех разделов: теоретическая механика, сопротивление материалов, детали машин.

Программо

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

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