ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Учебная дисциплина «Техническая механика» предусматривает изучение основ теоретической механики, теории машин и механизмов, сопротивления материалов и деталей машин как обязательного условия технического образования.
Цель учебной дисциплины – подготовка высококвалифицированных техников, способных активно участвовать в решении следующих задач:
· сокращение сроков разработки и освоения новой техники;
· широкое внедрение гибких переналаживаемых производств, систем автоматизированного проектирования;
· применение в машиностроении конструкционных материалов;
· повышение в экономически оправданных пределах единичных мощностей машин и оборудования;
· снижение затрат на производство.
Для закрепления теоретического материала и формирования у учащихся необходимых умений и навыков программой предусмотрено проведение практических и лабораторных занятий, в рамках которых учащиеся выполняют практические и лабораторные работы. Форма проведения практических занятий по темам определяется преподавателем исходя из цели обучения и содержания учебного материала. Приступая к выполнению лабораторных работ, учащиеся должны четко знать цели и методы их проведения, а также меры безопасности труда.
Программой определены цели изучения каждой темы, спрогнозированы результаты их достижения в соответствии с уровнями усвоения учебного материала.
В результате изучения учебной дисциплины учащиеся должны знать на уровне представления:
· факторы, воздействующие на детали машин в процессе их работы;
· пути уменьшения вредного воздействия неблагоприятных факторов;
· общую методику расчета деталей машин и механизмов;
· тенденции совершенствования машин;
знать на уровне понимания:
· основные понятия и аксиомы механики;
· основные законы теоретической механики и сопротивления материалов;
· методы испытаний материалов деталей машин и механизмов с использованием законов технической механики;
· основы расчета элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость при различных видах нагружения;
· критерии прочности конструкций и методы расчета деталей и механизмов общего назначения на прочность;
уметь:
· производить испытания материалов;
· определять основные механические характеристики;
· выбирать материалы в соответствии с их назначением и использованием в конкретных эксплуатационных условиях;
· решать конструкторские задачи с использованием законов технической механики;
· выбирать в процессе проектирования расчетную схему (модель) и проводить соответствующие расчеты типовых для данной отрасли элементов машин с использованием справочной литературы.
Знания, полученные учащимися при изучении учебной дисциплины, должны быть закреплены и углублены в процессе курсового проектирования.
Изучение дисциплины базируется на знании математики, физики, черчения, информатики и на основе практического использования персональных ЭВМ, технологии конструкционных материалов.
Знания и умения, полученные при изучении дисциплины «Техническая механика» являются необходимыми для изучения специальных дисциплин и успешной практической деятельности.
ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ОСНОВНАЯ
1. Винокуров, А.И. Сборник задач по сопротивлению материалов: учеб. пособие / А.И. Винокуров. М., 1990.
2. Завистовский, В.Э. Техническая механика / В.Э. Завистовский. Минск, 2010.
3. Ицкович, Г.М. Сопротивление материалов: учеб. / Г.М. Ицкович. 7-е изд., испр. М., 1986.
4. Куклин, И.Г. Детали машин: учеб. / И.Г. Куклин, Г.С. Куклина, В.К. Житков. М., 2008.
5. Курмаз, Л.В. Детали машин. Проектирование: учеб. пособие / Л.В. Курмаз, А.Т. Скойбеда. 2-е изд., испр. и доп. Минск, 2002.
6. Никитин, Е.М. Теоретическая механика для техникумов / Е.М. Никитин. 12-е изд., испр. М., 1988.
7. Романов, М.Я. Сборник задач по деталям машин: учеб. пособие / М.Я. Романов, В.А. Константинов, П.А. Покровский. М., 1984.
8. Скойбеда, А.Т. Детали машин и основы конструирования / А.Т. Скойбеда, А.В. Кузьмин, Н.Н. Макейчик. Минск, 2006.
9. Соколовская, В.П. Техническая механика. Лабораторный практикум / В.П. Соколовская. Минск, 2010.
10. Соколовская, В.П. Механика. Практикум по решению задач / В.П. Соколовская. Минск, 2006.
11. Соколовская, В.П. Техническая механика. Детали машин. Курсовое проектирование / В.П. Соколовская. Минск, 2010.
12. Файн, А.М. Сборник задач по теоретической механике: учеб. пособие / А.М. Файн. 2-е изд., испр. и доп. М., 1987.
13. Фролов, И.М. Техническая механика: детали машин: учеб. / И.М. Фролов. 2-е изд., доп. М., 1990.
14. Эрдеди, А.А. Техническая механика: теоретическая механика. Сопротивление материалов: учеб. / А.А. Эрдеди, Ю.А. Медведев, Н.А. Эрдеди. 3-е изд., перераб. и доп. М., 1991.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя / В.И. Анурьев. В 3-х т. 6-е изд., перераб. и доп. М., 1982.
2. Артоболевский, И.И. Теория механизмов и машин / И.И. Артоболевский. М., 1988.
3. Березовский Ю.Н. Детали машин: учеб. / Ю.И. Березовский, Д.В. Чернилевский, Н.С. Петров; под. ред. Н.А.Бородина. М., 1983.
4. Детали машин: атлас конструкций / под ред. Д.Н. Решетова. М., 1989.
5. Дубейковский, Е.Н. Сопротивление материалов: учеб. / Е.Н. Дубейковский, Е.С. Савушкин. М., 1985.
6. Дунаев, И.Ф. Детали машин. Курсовое проектирование: учеб. пособие / И.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. 2-е изд., пераб. и доп. М., 1990.
7. Дунаев, И.Ф. Конструирование узлов и деталей машин / И.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. М., 1985.
8. Ицкович, Г.М. Методика преподавания сопротивления материалов в техникумах: учеб.-метод. пособие / Г.М. Ицкович; под ред. А.И. Аркуши. 2-е изд. перераб. М., 1990.
9. Кузьмин, А.В. Курсовое проектирование деталей машин / А.В. Кузьмин, Н.Н. Макейчик, В.Ф. Калачев. Минск, 1982.
10. Кузьмин, А.В. Расчеты деталей машин: справ. пособие / А.В. Кузьмин. 3-е изд., перераб. и доп. Минск, 1986.
11. Курсовое проектирование деталей машин: учеб. пособие / С.А. Чернавский [и др.]. М., 1987.
12. Мещерский, И.В. Задачи по теоретической механике: учеб. пособие / И.В. Мещерский. 50-е изд., испр. Санкт-Петербург, 2000.
СТАНДАРТЫ
1. ГОСТ 11871-88. Гайки круглые шлицевые класса точности А. Технические условия.
2. ГОСТ 11872-89. Шайбы стопорные многолапчатые. Технические условия.
3. ГОСТ 1491-80. Винт с цилиндрической головкой классов точности А и В. Конструкция и размеры.
4. ГОСТ 15521-70. Гайки шестигранные с уменьшенным размером «под ключ» класса точности В. Конструкция и размеры.
5. ГОСТ 2.770-68. ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Элементы кинематики.
6. ГОСТ 2105-95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.
7. ГОСТ 21354-87. ЕСКД. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет на прочность.
8. ГОСТ 3129-70. Штифты конические незакаленные. Технические условия.
9. ГОСТ 6402-70. Шайбы пружинные. Технические условия.
10. ГОСТ 7796-70. Болт с шестигранной уменьшенной головкой класса точности В. Конструкция и размеры.
11. ГОСТ 8328-75. Подшипники роликовые радиальные с короткими цилиндрическими роликами. Типы и основные размеры.
12. ГОСТ 8338-75. Подшипники шариковые радиальные однорядные. Основные размеры.
13. ГОСТ 8752-79. Манжеты резиновые армированные для валов. Технические условия.
ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ДИСЦИПЛИНЫ
| Раздел, тема | Количество учебных часов | Время на самостоятельную работу учащихся (часов) | ||||
| Всего | В том числе | |||||
| для дневной формы | для заочной формы | на установочные занятия | на обзорные занятия | на лабораторные, практические занятия | ||
| Введение | 1 | 1 | 1 | |||
| Раздел 1. Теоретическая механика | 51 | 15 | 36 | |||
| 1.1. Статика | 29 | 11 | 18 | |||
| 1.1.1. Основные понятия и аксиомы статики. Связи и реакции связей | 3 | 1 | 1 | 2 | ||
| 1.1.2. Системы сходящихся сил | 4 | 2 | 2 | 2 | ||
| 1.1.3. Системы произвольно расположенных и параллельных сил | 11 | 4 | 4 | 7 | ||
| 1.1.4. Связи с трением. Трение скольжения и качения | 4 | 4 | 2 | 2 | ||
| 1.1.5. Центр параллельных сил и центр тяжести. Устойчивость равновесия | 7 | 7 | ||||
| 1.2. Кинематика | 12 | 2 | 10 | |||
| 1.2.1. Основные понятия кинематики | 2 | 1 | 1 | 1 | ||
| 1.2.2. Кинематика точки | 2 | 1 | 1 | 1 | ||
| 1.2.3. Простейшие движения твердого тела | 4 | 4 | ||||
| 1.2.4. Сложное движение точки | 2 | 2 | ||||
| 1.2.5. Сложное движение твердого тела | 2 | 2 | ||||
| 1.3. Динамика | 10 | 2 | 8 | |||
| 1.3.1. Основные понятия и аксиомы динамики | 1 | 1 | 1 | |||
| 1.3.2. Движение материальной точки. Метод кинетостатики | 1 | 1 | 1 | |||
| 1.3.3. Работа и мощность | 2 | 2 | ||||
| 1.3.4. Общие теоремы динамики | 6 | 6 | ||||
| Раздел 2. Сопротивление материалов | 62 | 10 | 52 | |||
| 2.1. Основные положения | 2 | 2 | 2 | |||
| 2.2. Растяжение и сжатие | 14 | 4 | 2 | 2 | 10 | |
| 2.3. Срез и смятие | 4 | 4 | ||||
| 2.4. Кручение. Срез с кручением | 12 | 2 | 2 | 10 | ||
| 2.5. Изгиб | 18 | 2 | 2 | 16 | ||
| 2.6. Растяжение (сжатие) и изгиб бруса боль- шой жесткости | 2 | 2 | ||||
| 2.7. Изгиб с кручением. Кручение с растяжением (сжатием) | 6 | 6 | ||||
| 2.8. Устойчивость сжатых стержней | 4 | 4 | ||||
| Раздел 3. Детали машин | 66 | 20 | 46 | |||
| 3.1. Основные положения и понятия | 4 | 2 | 2 | 2 | ||
| 3.2. Общие сведения о механических передачах, их классификация | 2 | 2 | 2 | |||
| 3.3. Фрикционные передачи | 2 | 2 | ||||
| 3.4. Зубчатые передачи | 16 | 4 | 2 | 2 | 12 | |
| 3.5. Передачи винт-гайка | 4 | 4 | ||||
| 3.6. Червячные передачи | 6 | 2 | 2 | 4 | ||
| 3.7. Цепные передачи | 2 | 2 | ||||
| 3.8. Ременные передачи | 4 | 4 | ||||
| 3.9. Валы и оси | 4 | 2 | 2 | 2 | ||
| 3.10. Опоры осей и валов (подшипники) | 6 | 2 | 2 | 4 | ||
| 3.11. Сварные, заклепочные, паяные и клеевые соединения | 4 | 2 | 2 | 2 | ||
| 3.12. Штифтовые, шпоночные, шлицевые со- единения | 4 | 2 | 2 | 2 | ||
| 3.13. Резьбовые соединения | 4 | 4 | ||||
| 3.14. Соединения с натягом | 2 | 2 | ||||
| 3.15. Муфты, редукторы и мотор-редукторы | 2 | 2 | 2 | |||
| Курсовое проектирование | 20 | 20 | ||||
| Итого | 200 | 66 | 3 | 37 | 6 | 134 |
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ РАЗДЕЛОВ,
ТЕМ ПРОГРАММЫ
Приступая к изучению дисциплины «Техническая механика», необходимо обратить внимание на следующие понятия
РАЗДЕЛ 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
Тема 1.1. Статика
1.1.1. Основные понятия и аксиомы статики. Связи и реакции связей
Основные понятия статики. Системы сил и их классификация. Задачи статики. Аксиомы статики. Проекция силы на ось. Пара сил. Связи, их классификация; реакции связей и определение их направления.
1.1.2. Системы сходящихся сил
Плоская и пространственная системы сходящихся сил. Определение равнодействующей системы сходящихся сил и условий равновесия в геометрической и аналитической формах.
1.1.3. Системы произвольно расположенных и параллельных сил
Плоская и пространственная системы произвольно расположенных сил. Сложение систем произвольно расположенных сил. Приведение силы и плоской системы произвольно расположенных сил к данному центру. Теорема Вариньона о моменте равнодействующей.
Условия и уравнения равновесия: плоской системы произвольно расположенных сил; плоской системы параллельных сил; пространственной системы произвольно расположенных сил; пространственной системы параллельных сил. Балки и нагрузки; классификация нагрузок.
Применение уравнений равновесия для определения опорных реакций балок.
1.1.4. Связи с трением. Трение скольжения и качения
Трение скольжения: сила трения, угол трения, коэффициент трения скольжения и факторы, влияющие на него. Конус трения. Условие самоторможения.
Трение качения. Коэффициент трения качения и факторы, влияющие на него. Сравнительный анализ трения скольжения и качения.
1.1.5. Центр параллельных сил и центр тяжести. Устойчивость равновесия
Сложение системы параллельных сил. Равнодействующая и центр параллельных сил, его свойства и формулы для определения положения. Центр тяжести тела, его свойство. Определение координат центров тяжести тонких пластинок (сечений), составленных из простых геометрических фигур и из стандартных профилей проката. Статический момент сечения.
Определение координат центров тяжести тел, составленных из простых геометрических объемных фигур. Центр тяжести симметричных плоских сечений и объемных тел. Положения центра тяжести простых геометрических фигур и стандартных профилей проката.
Тема 1.2. Кинематика
1.2.1. Основные понятия кинематики
Кинематика как наука о механическом движении. Относительность покоя и движения. Основные понятия кинематики: система отсчета, траектория, расстояние, путь, время, скорость, ускорение.
1.2.2. Кинематика точки
Способы задания движения точки: геометрический (естественный) и координатный. Движение точки по прямолинейной траектории. Криволинейное движение точки.
Виды движения точки в зависимости от ускорения. Равнопеременное движение точки: кинематические уравнения и графики, связь между ними.
1.2.3. Простейшие движения твердого тела
Поступательное движение твердого тела. Свойства поступательного движения твердого тела; определение пройденного пути, скоростей и ускорений точек.
Вращательное движение твердого тела. Угловое перемещение, угловая скорость. Частота вращения. Связь угловой скорости и частоты вращения. Угловое ускорение. Виды вращательного движения твердого тела. Уравнения вращения, основные и вспомогательные формулы.
Линейные скорости и ускорения точек вращающегося тела. Связь линейных скорости, касательного, нормального и полного ускорений точек вращающегося тела с его угловыми скоростью и ускорением.
1.2.4. Сложное движение точки
Переносное, относительное и абсолютное движение точки; сложение перемещений. Теорема сложения скоростей. Определение абсолютной скорости точки.
1.2.5. Сложное движение твердого тела
Плоскопараллельное движение тела и его разложение на поступательное и вращательное. Определение абсолютной скорости любой точки тела.
Мгновенный центр скоростей и способы его определения. Мгновенная угловая скорость. Определение абсолютной скорости точек тела, движущегося плоскопараллельно, с помощью мгновенного центра скоростей.
Тема 1.3. Динамика
1.3.1. Основные понятия и аксиомы динамики
Основные понятия. Аксиомы динамики.
1.3.2. Движение материальной точки. Метод кинетостатики
Свободная и несвободная точки. Сила инерции и общий метод ее определения. Определение направления и модуля силы инерции в зависимости от траектории и ускорения движения материальной точки.
Принцип Даламбера. Сущность метода кинетостатики.
1.3.3. Работа и мощность
Работа постоянной силы при прямолинейном движении. Работа переменной силы при криволинейном движении. Работа силы тяжести. Потенциальная энергия для точки. Работа силы упругости. Работа при качении тела по негладкой плоскости.
Мощность, ее среднее значение, мощность в данный момент времени. Понятие о механическом коэффициенте полезного действия (КПД). КПД системы механизмов.
Работа и мощность при вращательном движении тела. Связь между вращающим моментом, передаваемой мощностью и частотой вращения (в международной системе единиц (СИ)).
1.3.4. Общие теоремы динамики
Импульс силы, количество движения. Теорема об изменении количества движения материальной точки. Кинетическая энергия точки. Теорема об изменении кинетической энергии материальной точки.
Механическая система. Основное уравнение динамики вращающегося тела. Моменты инерции однородных тел. Кинетическая энергия при поступательном, вращательном и плоскопараллельном движении твердого тела. Теорема об изменении кинетической энергии для системы.
Уравновешивание сил инерции. Понятие о статической и динамической балансировке вращающихся материальных тел.
РАЗДЕЛ 2. СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ
Тема 2.1. Основные положения
Основные задачи науки о сопротивлении материалов (расчеты на прочность, жесткость и устойчивость). Деформируемое тело. Деформации упругие и пластические. Нагрузки внешние и внутренние.
Классификация внешних нагрузок. Основные гипотезы и допущения, применяемые в сопротивлении материалов. Классификация элементов конструкций по геометрическим признакам.
Внешние и внутренние силовые факторы в элементах конструкций. Метод сечений и его применение для определения внутренних силовых факторов. Простейшие виды нагружения бруса и соответствующие им внутренние силовые факторы.
Понятие о напряженном состоянии в точке тела, механическом напряжении.
Тема 2.2. Растяжение и сжатие
Центральное растяжение и сжатие. Продольные (нормальные) силы и нормальные напряжения в поперечных сечениях бруса при растяжении (сжатии). Построение эпюр продольных сил и нормальных напряжений. Напряжения в наклонных сечениях бруса.
Деформации при растяжении и сжатии. Закон Гука. Модуль продольной упругости. Коэффициент Пуассона. Определение абсолютных продольных деформаций и осевых перемещений поперечных сечений бруса. Построение эпюр осевых перемещений.
Испытания материалов. Классификация испытаний по виду нагружения и характеру действующих нагрузок во времени. Испытание материалов на растяжение и сжатие при статическом нагружении. Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали и ее характерные параметры. Характеристики прочности и пластичности материала. Диаграмма растяжения хрупкопластичного материала; условный предел текучести. Закон повторного нагружения (наклеп). Диаграмма растяжения хрупких материалов.
Сравнительная диаграмма сжатия пластичных, хрупкопластичных и хрупких материалов; их механические свойства при сжатии.
Опасные и допускаемые напряжения. Коэффициент запаса прочности и факторы, влияющие на его величину и выбор. Условие прочности при растяжении и сжатии. Расчеты на прочность: проверочный, проектный, определение допускаемой нагрузки.
Тема 2.3. Срез и смятие
Понятие о срезе и смятии. Внутренние силовые факторы, возникающие при срезе и смятии, и геометрические характеристики прочности. Условия прочности при срезе и смятии.
Тема 2.4. Кручение. Срез с кручением
Внутренние силовые факторы при кручении, крутящий момент. Построение эпюр крутящих моментов. Чистый сдвиг, угол сдвига, закон парности касательных напряжений. Закон Гука при сдвиге. Зависимость между тремя упругими постоянными для изотропного тела. Кручение прямого бруса круглого сечения. Касательные напряжения при кручении.
Геометрические характеристики сечений и геометрические характеристики прочности при кручении. Деформации при кручении: угол сдвига, угол закручивания. Формулы для определения угла закручивания.
Условия прочности и жесткости при кручении. Методы расчета на прочность и жесткость бруса и цилиндрических винтовых пружин. Сравнение прочности и жесткости при кручении брусьев круглого и кольцевого сечений, экономический аспект вопроса.
Совместное действие среза (сдвига) и кручения. Расчет цилиндрических винтовых пружин растяжения и сжатия на прочность и жесткость. Определение расчетных касательных напряжений и изменения длины пружины.
Тема 2.5. Изгиб
Основные понятия и определения. Классификация видов изгиба. Внутренние силовые факторы при прямом изгибе. Правила построения эпюр поперечных сил и изгибающих моментов по характерным точкам.
Чистый изгиб. Нормальные напряжения. Геометрические характеристики сечений при изгибе. Жесткость сечения при изгибе. Осевые моменты инерции и моменты сопротивления изгибу простейших сечений (прямоугольного, круглого, кольцевого) и сечений стандартных профилей проката.
Условие прочности и расчеты при изгибе. Рациональные формы поперечных сечений балок. Касательные напряжения при прямом изгиб. Деформации при прямом изгибе.
Определение линейных и угловых перемещений для различных случаев нагружения статически определимых балок. Условия жесткости и расчеты на жесткость при изгибе.
Тема 2.6. Растяжение (сжатие) и изгиб бруса большой жесткости
Совместное действие изгиба и растяжения (сжатия) на брусья большой жесткости. Внутренние силовые факторы и нормальные напряжения в поперечных сечениях бруса. Определение суммарных нормальных напряжений в наиболее напряженных точках сечений. Внецентренное сжатие. Эксцентриситет. Условие прочности и расчеты на прочность.
Тема 2.7. Изгиб с кручением. Кручение с растяжением (сжатием)
Совместное действие изгиба с кручением и кручения с растяжением (сжатием). Внутренние силовые факторы в этих случаях.
Напряженное состояние в точке тела. Главные площадки и главные напряжения. Виды напряженного состояния.
Теории прочности и их назначение. Условие прочности и эквивалентные моменты при изгибе с кручением по различным теориям прочности. Расчеты бруса круглого поперечного сечения на изгиб с кручением (проверочный и проектировочный), на кручение с растяжением (сжатием); применение теорий прочности в этих случаях.
Тема 2.8. Устойчивость сжатых стержней
Устойчивость сжатых стержней; устойчивое и неустойчивое упругое равновесие. Внутренние силовые факторы. Критическая сила. Формула Эйлера для определения критической силы. Учет влияния формы сечения и способов закрепления концов стержня. Критическое напряжение; гибкость стержня, предельная гибкость. Пределы применимости формула Эйлера. Эмпирические формулы для критических напряжений. Условие устойчивости, коэффициент запаса устойчивости.
Расчеты сжатых стержней на устойчивость (проверочный и проектировочный).
