Областное государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Ивановский промышленно-экономический колледж»

Областное государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
«Ивановский промышленно-экономический колледж»
Шуйский филиал
УТВЕРЖДАЮ
Руководитель
образовательной и научнометодической службы
__________________«____»
__________________20___г.
.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
по дисциплине
«ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА»
для студентов заочной формы обучения
специальности
270843 Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования
промышленных и гражданских зданий
3 курс
2013 г.
Рассмотрено
на заседании цикловой методической комиссии
технологического цикла
Протокол №___
от «__»_______20___г.
Председатель:
Составитель:
Браже С.С.
Сочалин И.Л.
Рецензенты:
преподаватель Шуйского филиала ОГБОУ СПО «Ивановский
промышленно-экономический колледж»
2
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа
дисциплины «Техническая механика»
предусматривает изучение общих законов движения и равновесия
материальных тел, основ расчета элементов конструкций на
прочность и устойчивость, основ проектирования деталей и
сборочных единиц.
Дисциплина «Техническая механика» состоит из трех разделов:
1. Теоретическая механика.
2. Сопротивление материалов.
3. Детали машин.
Курс теоретической механики в соответствии с учебным планом
заочного отделения изучается 2 семестра и заканчивается сдачей зачета и
экзамена.
Учебная работа студентов включает в себя самостоятельное
изучение теоретического материала, прослушивание обзорных лекций,
выполнение практических работ в течение семестра.
В примерном тематическом плане раскрыты последовательность
изучения разделов и указано количество часов на их изучение.
3
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
№
занятия
1
2
3
4
5
6
Количество часов
Наименование разделов и тем
Техническая механика
1.Теоритическая механика
Аксиомы статики, плоская система сходящихся сил,
пара сил, момент пары, плоская система произвольно
расположенных сил.
Практическая работа №1 Определение реакций опор.
2.Сопротивление материалов
Основные положения. Растяжение-сжатие, срез и
смятие, кручение и изгиб.
Практическая работа №2 и №3 «Расчет заклепочного
узла фермы» и «Расчет вала на прочность»
3.Детали машин
Определение геометрических параметров зубчатой
передачи.
Практическая работа № 4 «Кинематический расчет
привода»
Итого
макс.
сам.
ауд.
108
36
18
96
32
16
12
4
2
18
36
18
16
32
16
2
4
2
18
16
2
36
18
32
16
4
2
18
16
2
108
96
12
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Введение
Содержание теоретической механики; её роль и значение в
технике. Материя и движение. Механическое движение.
Раздел 1. Статика
1.1. Основные понятия и аксиомы статики
Материальная точка. Абсолютно твёрдое тело. Сила. Система сил.
Эквивалентность сил и систем сил. Равнодействующая и
уравновешивающая силы. Аксиомы статики. Связи и реакции связей.
Определение направления реакции связей.
1.2. Плоская система сходящихся сил
4
Система сходящихся сил. Способы сложения двух и более сил,
приложенных в одной точке. Разложение силы на составляющие.
Определение равнодействующей системы сил геометрическим
способом. Построение силового многоугольника. Условие равновесия
векторного многоугольника.
Проекция силы на ось. Правило знаков. Аналитическое
определение равнодействующей. Уравнение равновесия.
1.3. Пара сил и момент пары сил
Пара сил, её характеристика. Момент пары сил. Эквивалентность
пар сил. Сложение пар. Условия равновесия. (с объёмом часов до 110
свойства пар без доказательства)
Момент силы относительно точки.
1.4. Плоская система произвольно-расположенных сил
Приведение силы к точке. Приведение системы сил к заданному
центру. Главный вектор и главный момент системы сил. Теорема
Вариньона о моменте равнодействующей. Равновесие произвольнорасположенной системы сил. Три вида уравнений равновесия.
Балочные системы. Классификация нагрузок и виды опор.
Определение реакций опор и моментов защемления.
1.5. Пространственная система сил
Проекция силы на 3 координатные оси. Равнодействующая
пространственной
системы
сходящихся
сил.
Равновесие
пространственной системы сил.
При объёме часов до 110 дать понятие о параллелепипеде сил,
моменте силы относительно оси.
1.6. Центр тяжести тела
Сила тяжести как равнодействующая вертикальных сил. Центр
тяжести тела, плоских сечений, составного сечения.
5
Кинематика
1.7. Основные понятия кинематики
Понятие о механическом движении точки. Способы задания
движения. Путь, траектория, скорость, ускорение. Равномерное и
неравномерное движение. Кинематические графики.
1.8 Кинематика точки.
Виды движения. Основные расчётные уравнения.
1.9. Простейшие движения твёрдого тела.
Поступательное движение твёрдого тела. Вращательное движение
твёрдого тела вокруг неподвижной оси. Угол поворота, угловая
скорость, угловое ускорение, частота вращения. Частные случаи
вращательного движения.
Динамика
1.10. Основные понятия и аксиомы динамики
Предмет динамики. Понятие о двух основных задачах динамики.
Аксиомы динамики. Масса материальной точки, единица массы.
Закон независимости сил.
1.11. Движение материальной точки. Метод кинетостатики
Свободная и несвободная материальные точки. Понятие о силе
инерции. Сила инерции в прямолинейном и криволинейном
движении. Принцип Даламбера.
1.12. Работа и мощность
Работа постоянной силы в прямолинейном движении. Работа
равнодействующей, работа переменной силы, работа силы при
вращательном движении.
6
Мощность. Единица мощности. Мощность при поступательном и
вращательном движении.
Требования к результатам обучения
1. В результате изучения раздела «Статика» студент должен
знать и уметь:
находить равнодействующую системы сходящихся сил
геометрическим и аналитическим способами.
- решать задачи на равновесие.
- решать задачи на определения координат центра тяжести
сечений.
2. В результате изучения кинематики студент должен уметь:
- Решать задачи по определению всех параметров движения
точки
- строить и читать кинематические графики.
- определять параметры тела вращения вокруг неподвижной оси.
3. В результате изучения раздела динамики студент должен уметь:
- решать задачи на поступательное движение тела с помощью
кинетостатики
- решать задачи, где рассматривается работа и мощность при
поступательном и вращательном движениях.
Раздел 2. Сопротивление материалов
2.1. Основные положения
Основные задачи сопротивления материалов. Деформации
упругие пластичные. Основные гипотезы и допущения. Силы
внешние и внутренние. Метод сечений. Напряжение полное
нормальное касательное.
2.2. Растяжение – сжатие
Внутренние силовые факторы в поперечных сечениях при
растяжении – сжатии. Эпюры продольных сил. Нормальное
напряжение. Эпюры нормальных напряжений.
7
Продольные и поперечные деформации. Закон Гука.
Коэффициент Пуассона.
Определение поперечных размеров стержневых систем.
Механические свойства материалов. Напряжения расчётные,
предельные, допускаемые.
Решение задач статически неопределимых систем.
2.3. Практические расчёты на срез и смятие
Срез, основные расчётные предпосылки, расчётные формулы,
условие прочности.
Смятие, основные расчётные предпосылки, расчётные формулы,
условие прочности.
2.4. Геометрические характеристики сечений
Статические моменты сечений: полярные осевые центробежные.
Главные оси. Осевые моменты инерции простых сечений. Полярные
моменты круга и кольца.
При объёме часов до 110 необходимые понятия сообщаются в
соответствующих разделах без вывода.
2.5.
Кручение
Чистый сдвиг. Закон Гука при сдвиге. Внутренние силовые
факторы при кручении. Эпюры крутящих моментов. Кручение бруса
круглого сечения. Напряжения в поперечном сечении. Угол
закручивания.
Расчёты на прочность и жесткость при кручении. Расчёт
цилиндрических пружин.
2.6. Изгиб
Основные понятия и определения. Классификация видов изгиба.
Внутренние силовые факторы. Построение эпюр поперечных сил и
изгибающих моментов.
Расчёты на прочность и жесткость. Выбор рационального сечения
балки.
8
Условие прочности и жесткости. Нормальные напряжения в
поперечном сечении балки. Осевой момент инерции и сопротивления
различных поперечных сечений баки.
2.7.
Косой изгиб. Внецентренное сжатие
Понятие о косом изгибе. Уравнение нейтральной линии.
Нормальное напряжение в точке поперечного сечения. Расчёт на
прочность при косом изгибе.
2.8.
Гипотезы прочности и их применение
Напряжённое состояние в точке упругого тела. Главные
напряжения. Максимальные касательные напряжения.
Гипотезы прочности. Эквивалентные напряжения. Расчёт бруса
круглого поперечного сечения при кручении и изгибе.
2.9 Устойчивость продольно-сжатых стержней
Устойчивое и неустойчивое состояние. Критическая сила. Связь
между критической и допускаемой нагрузками. Формула Эйлера.
Пределы применимости формулы Эйлера. Формула Ясинского.
Расчёты сжатых стержней по определению допускаемой нагрузки
и выбора поперечного сечения стержня.
Требования к результатам обучения.
В результате изучения сопротивления материалов студент
должен знать и уметь:
- определять вид нагрузки и внутренние силовые факторы в
любом поперечном сечении нагруженного бруса.
- строить эпюры продольных сил, крутящих
моментов,
поперечных сил и изгибающих моментов для прямых брусьев.
- проводить расчёты на прочность и жесткость при растяжении –
сжатии статически определимых и статически – неопределимых
систем.
9
- выполнять проверочные расчёты на срез и смятие сварных,
клёпаных соединений.
- выполнять расчёты бруса круглого сечения при совместном
действии изгиба и кручения.
- выполнять проверочные и проектные расчёты продольно –
сжатых стержней.
Раздел 3. Детали машин
3.1 Основные положения
Цель и задачи курса «детали машин». Механизм и машина.
Классификация машин по назначению. Детали и сборочные единицы
машин, их классификация. Требования, предъявляемые к машинам,
критерии работоспособность машин.
3.2 Общие сведения о передачах
Вращательное движение и его роль в механизмах и машинах.
Классификация передач по принципу действия. Передаточное число.
Основные кинематические и силовые соотношения в приводе.
Расчёт многоступенчатого привода.
3.3 Фрикционные передачи
Принцип работы передачи. Передачи с нерегулируемым
передаточным числом. Вариаторы. Цилиндрическая передача с
гладкими катками, определение силы прижатия, способы создания
давления на катки. Материал катков. Виды разрушения и понятие
расчёта на прочность.
3.4. Зубчатые передачи
Общие сведения о зубчатых передачах. Классификация передач,
область применения.
Образование зубчатого зацепления. Геометрия зацепления.
10
Зацепление эвольвентного зубчатого колеса с рейкой. Краткие
сведения об изготовлении зубчатых колёс. Подрезание зубьев.
Точность изготовления и КПД передач.
Виды разрушений зубчатых колёс. Материалы и допускаемые
напряжения.
Прямозубые цилиндрические передачи, параметры, силы,
действующие, в зацеплении.
Расчёт на контактную прочность и изгиб. Косозубые и шевронные
передачи. Особенности в геометрии, силы в зацеплении. Расчёт на
контактную прочность и изгиб. Передачи зацеплением Новикова.
Конические прямозубые передачи, геометрические параметры,
силы в зацеплении. Расчёт передач на контактную прочность и изгиб.
Планетарные передачи, принцип работы и устройство.
Для специальностей с объёмом часов до 110 эту тему изложить
кратко без проведения силовых расчётов.
3.4 Передача винт – гайка
Винтовая передача. Принцип работы, применение. Виды
разрушений. Материал винтовой пары. Силовой расчёт передачи.
3.6. Червячная передача
Общие сведения о червячных передачах, принцип работы,
устройство, область применения, классификация. Червячная передача
Архимедовым червяком. Геометрические соотношения, силы в
зацеплении, КПД и передаточное число.
Виды разрушения зубьев червячных колёс. Материал колёс.
Расчёт передачи на контактную прочность и изгиб. Тепловой расчёт
передачи.
Для специальностей с объёмом часов до 110 дать общие сведения
о передаче без проведения силового расчёта.
3.7. Ремённые передачи
11
Общие сведения о ремённых передачах, принцип работы,
устройство, типы ремней, их соединение, ремни плоские и клиновые,
поликлиновые.
Силы и напряжения в ветвях ремня. Силы, действующие на валы
и подшипники, скольжение ремня, передаточное число.
Расчёт передачи по тяговой способности.
3.8. Цепные передачи
Общие сведения о передачах. Детали передач. Основные
геометрические соотношения. Критерий работоспособности передачи.
Проектный и проверочный расчёт передачи.
3.9.
Валы и оси
Оси и валы, их назначение и классификация. Материалы валов и
осей.
Проверочный и проектный расчёты валов и осей.
3.10.
Подшипники
Общие сведения о подшипниках. Подшипники скольжения и
качения, смазка подшипников. Виды разрушения, критерии
работоспособности, расчёт на износостойкость и теплостойкость.
Подшипники качения, классификация, типы, особенности работы.
Подбор
подшипников
по
статической
и
динамической
грузоподъёмности.
3.11. Муфты
Муфты их назначение и классификация. Устройство. Методика
подбора стандартных и нормализованных муфт.
3.12. Резьбовые соединения
Резьбы, виды резьбы, детали резьбовых соединений. Расчёт
одиночного болта при постоянной нагрузке, не затянутых и
затянутых. Выбор допускаемых напряжений.
12
Шпоночные и шлицевые соединения. Разновидности соединений.
Выбор шпонок и проверочный расчёт на смятие и срез. Материал
шпонок.
Требования к результату обучения.
В результате обучения студентов курсу «деталей машин» с
объёмом часов 220 должны уметь:
- для многоступенчатого привода производить кинематические и
динамические расчёты
- проектировать цилиндрические фрикционные, зубчатые,
конические, червячные передачи из условия изгибной и контактной
прочности.
- проектировать ремённые и клиноремённые передачи.
- подбирать подшипники и проводить их проверочный расчёт.
- Подбирать шпонки и проверять их на прочность.
- конструировать опоры валов и осей.
- подбирать соединительные муфты по заданному моменту и
диаметру вала.
- выполнять расчёты одиночного болта.
Требования к оформлению и сдаче контрольной работы
1. Работа состоит из решения 1 задачи по заданной тематике и 4-х
теоретических вопросов. Номер варианта проставлен.
2. Домашние контрольные работы оформляются студентами в
соответствии со Стандартом предприятия в ученической
тетради или напечатанном виде и в объёме, установленном
преподавателем (оговоренном в рекомендациях к каждой
конкретной контрольной работе).
3. Домашняя контрольная работа должна содержать: титульный
лист; оглавление; материал по указанной теме, выполненные
задания, ответы на вопросы; список литературы; лист для
рецензии.
4. Студенты
сдают
домашние
контрольные
работы
преподавателю ведущему дисциплину (в исключительных
случаях на ОЗО) в сроки, установленные планом учебного
процесса.
13
5. На титульном листе зачётной работы преподаватель делает
соответствующую отметку и заверяет её личной подписью;
зачёты (оценки) фиксируются в ведомости учёта контрольных
работ; далее работа сдаётся на хранение на ОЗО, (пример
оформления титульного листа – приложение № 1).
Теоретические вопросы к контрольной работе
по дисциплине «Техническая механика»
№
п/п
1
№ варианта
Вопрос
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
1
8
2
9
3
10
4
11
5
12
6
13
14
1
2
Основные задачи технической механики.
Материальная точка, твердое тело. Основные
понятия.
Сила и ее разновидности. Система сил.
Эквивалентность.
Аксиомы статики.
Следствие: перенос силы в точку лежащую на
линии ее действия.
Равнодействующая и уравновешивающие силы.
Тела свободные и несвободные связи. Реакция
связей.
Геометрический способ сложения системы
сходящихся сил.
Проекция вектора на ось. Ее величина и
значение.
Аналитический
способ
определения
равнодействующей.
Приведение силы к точке не лежащей на линии
ее действия.
Приведение системы сил к точке не лежащей на
линии ее действия.
Балочные системы, опоры.
Методы
определения опорных реакций
14
15
3
16
4
17
5
18
19
20
21
6
1
2
3
22
4
23
5
24
6
балочных систем.
Определение координат Ц.т. составного
сечения.
Определение координат Ц.т. сложного плоского
сечения.
Понятие о пространстве, времени, траектории,
пути, скорости, ускорения.
Способы задания движения точки.
Вращательное движение твердого тела.
Связь угловых и линейных перемещений.
Основы динамики. 2 задачи динамики.
Работа и мощность при поступательном
движении.
Работа и мощность при вращательном
движении.
Передача
вращательного
движения.
Передаточное число.
15
Задачи к контрольной работе
по дисциплине «Техническая механика»
№ п/п
№ варианта
Вопрос
Определить реакции стержней, удерживающих грузы F1 =
0.2 Кн и F2 = 0.5 Кн. Массой стержней пренебречь.
А
1
1
650
F2
900
С
F1
Определить реакции шарнирно-подвижной и шарнирнонеподвижной опор балки, нагруженной силой F=25 н, парой
с моментом М=20 Н·м и равномерно распределенной
нагрузкой q=2 Н/м.
q
F
2
М
2
0
30
4м
3м
3м
16
3
3
4
4
5
5
6
6
Какую силу надо приложить к телу массой m=90 кг,
лежащему на гладкой горизонтальной поверхности, чтобы
оно приобрело скорость v=8 м/сек через 4 секунды.
Вал начинает вращаться из состояния покоя с угловым
ускорением E=4 рад/сек2 через какое время вал сделает 128
оборотов.
Поезд, проходя мимо разъезда, затормозил и даже двигался
равнозамедленно. Через 4 минуты он остановился на
станции, находящейся на расстоянии 2 км от разъезда.
Определить скорость V в начале торможения и ускорения а?
Определить реакции шарнирно-подвижной и шарнирнонеподвижной опор балки, нагруженной силой F=12 кн и
парой с моментом М=8 кН·м. Массой балки пренебречь.
17
Приложение 1
Пример оформления титульного листа контрольной работы
Областное государственное бюджетное образовательное
учреждение среднего профессионального образования
«Ивановский промышленно-экономический колледж»
Шуйский филиал
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине «Техническая механика»
(домашняя)
вариант №
Студент группы Э-3-З:
Иванов И.И.
Преподаватель:
Сочалин И.Л.
Срок сдачи контрольной работы по плану учебного процесса: 14.02.13.
Оценка: ______ ( _____ ) ____________ ( ___________ )
Дата
Подпись
Расшифровка
2013
18