Учебное пособие 800201
.pdfА. А. Воропаев Д. В. Хван В. А. Рябцев Ю. Б. Рукин
ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА. РУКОВОДСТВО К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ И КУРСОВОЙ РАБОТ
Учебное пособие
Воронеж 2019
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный технический университет»
А. А. Воропаев, Д. В. Хван В. А. Рябцев, Ю. Б. Рукин
ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА. РУКОВОДСТВО К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ И КУРСОВОЙ РАБОТ
Учебное пособие
Воронеж 2019
УДК 539.3/7 (075.8) ББК 22.31я7
Т382
Рецензенты:
кафедра «Социально-гуманитарные, естесвеннонаучные
иобщепрофессиональные дисциплины» филиала РГУПС
вг. Воронеж (зав. кафедрой канд. техн. наук, доц. О. А. Лукин); д-р техн. наук, проф. В. С. Семеноженков
Техническая |
механика. |
Руководство |
к |
выполнению |
||
контрольной |
и |
курсовой |
работ: |
учебное |
пособие / |
|
Т382 А. А. Воропаев, Д. В. Хван, |
В. А. Рябцев, Ю. Б. Рукин; |
|||||
под ред. А. А. Воропаева; |
ФГБОУ |
ВО |
«Воронежский |
|||
государственный технический университет». Воронеж: |
||||||
Изд-во ВГТУ, |
2019. 117 с. |
|
|
|
|
ISBN 978-5-7731-0785-9
В учебном пособии приведены задания на контрольную и курсовую работы дисциплины «Техническая механика». Оно включает как расчетные схемы заданий, так и примеры их выполнения, а также порядок оформления и защиты курсовой работы. По каждому разделу приводятся краткие сведения из теории, а решения задач сопровождаются подробными комментариями и методическими указаниями.
Курсовая работа оформляется согласно требованиям СТП ВГТУ 62-2007.
Издание предназначено для студентов, обучающихся по направлению 15.03.01 «Машиностроение» (профиль «Оборудование и технология сварочного производства»).
Табл. 10. Ил. 32. Библиогр.: 3 назв.
УДК 539.3/7 (075.8) ББК 22.31я7
Печатается по решению учебно-методического совета Воронежского государственного технического университета
ISBN 978-5-7731-0785-9 |
© Воропаев А. А., Хван Д. В., |
|
Рябцев В. А., Рукин Ю. Б., 2019 |
|
© ФГБОУ ВО «Воронежский |
|
государственный технический |
|
университет», 2019 |
ВВЕДЕНИЕ
При изучении дисциплины «Техническая механика» наибольшие трудности у студентов обычно возникают при решении задач. В связи с этим в настоящем пособии приводится изложение алгоритмов и методик решения задач, так как именно умение решать задачи в наибольшей степени свидетельствует о глубине усвоения предмета
Особую роль в инженерной подготовке играют комплексные задачи, включающие различные виды расчетов и выполняемые в виде контрольных или курсовых работ. Основная цель, которая ставится при выполнении этих работ, заключается в том, чтобы привить студентам навыки и умения самостоятельного решения практических задач с одновременным закреплением теоретического материала.
Настоящее учебное пособие составлено в соответствии с программой курса «Техническая механика» для направления 15.03.01 «Машиностроение» (профиль «Оборудование и технология сварочного производства») и имеет целью оказать помощь студентам заочной формы обучения при выполнении контрольной и курсовой работ.
Помимо заданий на контрольную и курсовую работы в пособии содержатся краткие теоретические сведения, необходимые для их выполнения, а также представлены подробные решения типовых задач, входящих в эти работы. Приводимые примеры сопровождаются необходимыми пояснениями и методическими указаниями. Каждое решение доводится до числового результата, что способствует развитию у студентов навыков решения практических задач и их грамотного оформления.
Пособие построено таким образом, что используется последовательный переход от простых заданий с объяснениями правил их выполнения к более сложным.
Пособие отличается простотой изложения и большим числом решенных задач, что делает его полезным руководством для индивидуальной работы. Материал пособия изложен в форме, удобной для усвоения студентами. Обилие конкретного фактического материала и доступность изложения дают возможность студенту самостоятельно освоить методы и приемы решения задач по дисциплине «Техническая механика».
3
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
1. СТРУКТУРА И ОФОРМЛЕНИЕ
Контрольная работа должна содержать титульный лист, а для каждой задачи – ее название, условие, расчетную схему и решение с необходимыми пояснениями.
На титульном листе указывается наименование вуза и кафедры, на которой выполнена работа, наименование учебной дисциплины, номер варианта, индекс группы, фамилия и инициалы студента, должность, фамилия и инициалы рецензента, год выполнения.
Условие каждой задачи и ее расчетная схема должны оформляться на отдельной странице. Контрольная работа оформляется либо в отдельной тетради, либо на листах бумаги формата А4. Текст контрольной работы может быть написан от руки разборчивым почерком или набран на компьютере грамотно, в точных и ясных формулировках, без помарок и исправлений.
Каждая страница должна иметь слева поля шириной не менее 30 мм для замечаний рецензента. Страницы текста и рисунки должны иметь сквозную нумерацию. Нумерация страниц производится арабскими цифрами, которые проставляются внизу посередине страницы. Титульный лист является первой страницей (не нумеруется), вторая страница – название первой задачи, ее условие и расчетная схема. Со страницы “3” начинается решение первой задачи и т. д.
Все формулы вписываются в текст или набираются в редакторе формул на компьютере разборчиво, вначале обязательно в буквенном (символическом) виде, а затем вместо каждого буквенного обозначения подставляются их числовые значения, размерность которых соответствует Международной системе единиц СИ. Промежуточные размерности не приводятся. Далее записывается конечный результат с указанием размерности. Значения символов и числовых коэффициентов,
4
входящих в формулу, должны быть пояснены. Расшифровка должна производиться непосредственно под формулой в той последовательности, в которой символы даны в формуле.
Сложные расчеты желательно выполнять на ПЭВМ. При выполнении расчетов на ПЭВМ желательно дать алгоритм и привести соответствующую программу расчета.
Как правило, вычисления достаточно выполнять с дву- мя-тремя значащими цифрами в результате. Выписывание ненужного количества цифр после запятой является ошибкой.
Все иллюстрации (схемы, графики, эпюры, чертежи и т. д.) именуются рисунками, нумеруются арабскими цифрами в порядке следования. Рисунки должны размещаться сразу же после первого упоминания о них в тексте. Рисунки выполняются простым карандашом или на компьютере на таких же листах бумаги, что и текст контрольной работы. Надписи на рисунках выполняют чертежным шрифтом единообразно на протяжении всей работы. Рисунок должен иметь поясняющую подпись, например: “Рис.2 . Эпюра крутящих моментов”.
Ссылки на литературу (книги, учебники, справочники и т. п.) можно давать либо по ходу текста (в скобках), либо в конце работы.
При использовании рейтинговой системы оценки знаний после проверки контрольной работы проводится собеседование преподавателя со студентом по тематике работы. В результате студент получает определенное количество баллов. Количество баллов учитывается при сдаче зачета или экзамена.
Задаваемые на собеседовании вопросы соответствуют темам контрольной работы и выдаются преподавателем заранее.
Вариант задания на контрольную работу выбирается студентом в соответствии с его номером в журнале группы. Задание выдается на установочной лекции или на ежемесячных консультациях.
5
2. РАСТЯЖЕНИЕ И СЖАТИЕ СТЕРЖНЕЙ 2.1. Задача №1. Расчет на прочность и жесткость
ступенчатого стержня
Стальной ступенчатый стержень, защемленный с одной стороны, нагружен равномерно распределенными нагрузками и сосредоточенными силами (рис. 2.1). Проверить прочность стержня, если допускаемое напряжение =160МПа. Проверить жесткость стержня в сечении I – I, если допускаемое перемещение I I 0,5мм.Собственным весом стержня пренебречь.
Данные взять из табл. 2.1. Принять а = 1 м; F = 10 см2;
q = 10 кН ; E = 2 105 МПа.
м
Рис. 2.1
6
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.1 |
|
|
№ |
|
|
Нагрузки |
|
|
|
|
Размеры |
|
|
||
|
вари- |
q1 |
q2 |
q3 |
P1 |
P2 |
P3 |
l1 |
l2 |
l3 |
F1 |
F2 |
F3 |
|
анта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
q |
|
|
|
2qa |
3qa |
0,2a |
0,4a |
0,6a |
F |
0,6F |
1,2F |
|
2 |
q |
|
|
|
-2qa |
3qa |
0,4a |
0,6a |
0,2a |
F |
0,7F |
1,2F |
|
3 |
q |
|
|
|
2qa |
-3qa |
0,6a |
0,2a |
0,4a |
F |
0,8F |
1,2F |
|
4 |
-q |
|
|
|
2qa |
3qa |
0,2a |
0,4a |
0,8a |
F |
0,9F |
1,2F |
|
5 |
-q |
|
|
|
-2qa |
3qa |
0,4a |
0,8a |
0,2a |
F |
0,6F |
1,4F |
|
6 |
-q |
|
|
|
2qa |
-3qa |
0,8a |
0,2a |
0,4a |
F |
0,7F |
1,4F |
|
7 |
q |
|
|
qa |
|
3qa |
0,2a |
0,4a |
a |
F |
0,8F |
1,4F |
7 |
8 |
q |
|
|
-qa |
|
3qa |
0,4a |
a |
0,2a |
F |
0,9F |
1,4F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
q |
|
|
qa |
|
-3qa |
a |
0,2a |
0,4a |
1,2F |
0,6F |
1,4F |
|
10 |
-q |
|
|
qa |
|
3qa |
0,2a |
0,6a |
a |
1,2F |
0,7F |
1,4F |
|
11 |
-q |
|
|
-qa |
|
3qa |
0,6a |
a |
0,2a |
1,2F |
0,8F |
1,4F |
|
12 |
-q |
|
|
qa |
|
-3qa |
a |
0,2a |
0,6a |
1,2F |
0,9F |
1,4F |
|
13 |
|
2q |
|
|
2qa |
3qa |
0,4a |
0,6a |
0,8a |
1,2F |
0,6F |
1,6F |
|
14 |
|
2q |
|
|
-2qa |
3qa |
0,6a |
0,8a |
0,4a |
1,2F |
0,7F |
1,6F |
|
15 |
|
2q |
|
|
2qa |
-3qa |
0,8a |
0,4a |
0,6a |
1,2F |
0,8F |
1,6F |
|
16 |
|
-2q |
|
|
2qa |
3qa |
0,2a |
0,6a |
0,4a |
1,2F |
0,9F |
1,6F |
|
17 |
|
-2q |
|
|
-2qa |
3qa |
0,6a |
0,4a |
0,2a |
1,4F |
0,6F |
1,6F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 2.1 |
|||
|
№ |
|
|
Нагрузки |
|
|
|
|
Размеры |
|
|
|||
|
вари- |
q1 |
q2 |
q3 |
P1 |
P2 |
P3 |
l1 |
l2 |
l3 |
|
F1 |
F2 |
F3 |
|
анта |
|
||||||||||||
|
18 |
|
-2q |
|
|
2qa |
-3qa |
0,4a |
0,2a |
0,6a |
|
1,4F |
0,7F |
1,6F |
|
19 |
|
2q |
|
qa |
|
3qa |
0,2a |
0,8a |
0,4a |
|
1,4F |
0,8F |
1,6F |
|
20 |
|
2q |
|
-qa |
|
3qa |
0,8a |
0,4a |
0,2a |
|
1,4F |
0,9F |
1,6F |
|
21 |
|
2q |
|
qa |
|
-3qa |
0,4a |
0,2a |
0,8a |
|
1,4F |
0,6F |
1,8F |
|
22 |
|
-2q |
|
qa |
|
3qa |
0,2a |
a |
0,4a |
|
1,4F |
0,7F |
1,8F |
|
23 |
|
-2q |
|
-qa |
|
3qa |
a |
0,4a |
0,2a |
|
1,4F |
0,8F |
1,8F |
|
24 |
|
-2q |
|
qa |
|
-3qa |
0,4a |
0,2a |
a |
|
1,4F |
0,9F |
1,8F |
8 |
25 |
|
|
3q |
qa |
2qa |
|
0,2a |
0,8a |
0,6a |
|
1,6F |
0,6F |
1,8F |
|
26 |
|
|
3q |
-qa |
2qa |
|
0,8a |
0,6a |
0,2a |
|
1,6F |
0,7F |
1,8F |
|
27 |
|
|
3q |
qa |
-2qa |
|
0,6a |
0,2a |
0,8a |
|
1,6F |
0,8F |
1,8F |
|
28 |
|
|
-3q |
qa |
2qa |
|
0,2a |
a |
0,6a |
|
1,6F |
0,9F |
1,8F |
|
29 |
|
|
-3q |
-qa |
2qa |
|
a |
0,6a |
0,2a |
|
1,6F |
0,6F |
2F |
|
30 |
|
|
-3q |
qa |
-2qa |
|
0,6a |
0,2a |
a |
|
1,6F |
0,7F |
2F |
|
31 |
|
|
3q |
qa |
|
3qa |
0,4a |
0,8a |
0,6a |
|
1,6F |
0,8F |
2F |
|
32 |
|
|
3q |
-qa |
|
3qa |
0,8a |
0,6a |
0,4a |
|
1,6F |
0,9F |
2F |
|
33 |
|
|
3q |
qa |
|
-3qa |
0,6a |
0,4a |
0,8a |
|
1,8F |
0,6F |
2F |
|
34 |
|
|
-3q |
qa |
|
3qa |
0,2a |
0,6a |
0,8a |
|
1,8F |
0,7F |
2F |
|
35 |
|
|
-3q |
-qa |
|
3qa |
0,6a |
0,8a |
0,2a |
|
1,8F |
0,8F |
2F |
2.2. |
Задача №2. |
Расчет на |
прочность стержневой |
системы |
|
|
|
Для заданной стержневой системы (рис. 2.2), состоящей |
|||
из стальных стержней круглого поперечного сечения подоб- |
|||
рать из расчета на прочность диаметры поперечных сечений |
|||
стержней, если допускаемое напряжение 160 МПа; |
|||
Данные взять из табл. 2.2. |
|
||
|
|
Рис. 2.2 |
|
|
|
9 |
|