- •Задача 1
- •Контрольні запитання
- •Практичне заняття 2 Рівновага плоскої системи довільно розміщених сил
- •Зміст та послідовність виконання роботи
- •Теоретичні відомості
- •Задача 1
- •Практичне заняття 3 Розрахунки на міцність при деформації розтягу і стиску
- •Зміст і послідовність виконання роботи
- •Теоретичні відомості
- •Послідовність розв’язання задачі 1:
- •Задача 1
- •Варіанти завдань
- •Практичне заняття 4
- •Зміст і послідовність виконання роботи
- •Теоретичні відомості
- •Задача Варіант ________
- •Розв’язок задачі
- •Контрольні питання
- •Практичне заняття 5 Розрахунки на міцність при згині
- •Зміст і послідовність виконання роботи
- •Теоретичні відомості
- •Варіанти завдань
- •Лабораторна робота № 1 Дослідження фрикційних передач
- •Література
- •Теоретичні відомості
- •Циліндрична фрикційна передача
- •Конічна фрикційна передача.
- •Варіатори.
- •Послідовність виконання роботи
- •Контрольні питання.
- •Оцінка___________ Дата____________ Викладач_______________
- •Послідовність виконання роботи
- •Варіанти завдань
- •Контрольні питання
- •Оцінка _________ Дата_____________ Викладач ___________
- •Послідовність виконання роботи
- •Контрольні питання
- •Оцінка_________ Дата_________ Викладач_________
- •Послідовність виконання роботи
- •Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 5 Визначення основних геометричних, кінематичних і силових параметрів циліндричного зубчастого редуктора
- •Література
- •Теоретичні відомості
- •Модуль значення:
- •Двохступінчатий циліндричний косозубий редуктор
- •Одноступінчатий циліндричний редуктор Послідовність виконання роботи
- •Оцінка_____________________ Дата________Викладач______________
- •Послідовність виконання роботи
- •Література
- •Послідовність виконання роботи
- •Варіанти завдань
- •Контрольні питання
- •Оцінка___________ Дата____________ Викладач_______________
- •Додатки
- •Значення тригонометричних функцій (через 10)
- •Механічні характеристики конструкційних сталей
- •Механічні характеристики чавуну
- •Орієнтовні значення основних допустимих напружень на розтяг та стиск
- •Допустимі напруження на зріз для заклепкових та зварних з'єднань
- •Модулі пружності і коефіцієнт Пуассона
- •Екзаменаційні питання.
Вступ
Дисципліна "Технічна механіка" є невід'ємною складовою системи підготовки спеціалістів.
Навчальною програмою дисципліни передбачено вивчення основних законів механіки, методів розрахунку елементів конструкцій на міцність, жорсткість і стійкість, основ проектування деталей і вузлів механізмів та машин.
Після вивчення дисципліни "Технічна механіка" студенти повинні
знати: основні закони і поняття механіки; одиниці вимірювання основних та похідних величин у міжнародній системі одиниць СІ; умови рівноваги сил, які діють на тіло; способи задання руху тіл і визначення параметрів тіла, що рухається; визначення роботи, потужності і енергії тіла, що рухається під дією прикладених до нього сил; основні механічні властивості матеріалів; основні види деформацій і розрахунки на міцність і жорсткість; застосування деталей машин і механізмів у техніці; основні критерії роботоздатності деталей машин; основні параметри механічних передач і способи їх визначення;
вміти: знаходити напрями реакцій всіх видів зв'язків; визначати рівнодіючу силу плоскої системи збіжних сил та довільної плоскої системи сил; визначати опорні реакції консольних та двоопорних балок; просторово навантажених валів; раціонально вибирати координатні осі, центри моментів, способи перевірки правильності розв'язку: знаходити положення центра ваги плоских перерізів, складених з простих геометричних фігур; визначати роботу і потужність при обертальному і поступальному рухах тіла; визначати за допомогою методу перерізів внутрішні силові фактори і види навантаження в довільному поперечному перерізі прямого бруса; будувати епюри поздовжніх сил, крутних моментів, поперечних сил та згинаючих моментів для прямих брусів; виконувати перевірні та проектні розрахунки статично визначених систем за умови міцності при розтягу (стиску), крученні, прямому поперечному згині, одночасному згині і крученні; . виконувати перевірні розрахунки на стійкість стиснених стержнів простого поперечного перерізу: визначати кутові швидкості, обертові моменти для багатоступеневої передачі, а також передаточні відношення окремих ступенів передачі: здійснювати геометричний розрахунок основних розмірів передач різних видів; вибирати за довідниками значення розрахункових коефіцієнтів, призначати матеріал і термообробку при виконанні проектних розрахунків зубчастих передач: визначати параметри зубчастих коліс за їх вимірами: аналізувати конструкційні особливості складальних одиниць, які містять вали, осі з підшипниками кочення та ковзання, вибирати відповідний вид з'єднань деталей машин залежно від умов складання і розбирання вузла; вибирати необхідний тип муфти для різних механізмів та машин залежно від умов монтажу та експлуатації.
Для набуття практичних навичок та поглиблення теоретичних знань з дисципліни навчальною програмою передбачено практичні та лабораторні заняття.
З метою оптимізації навчальної діяльності студента створений робочий зошит, у якому подано методику і послідовність звітності з лабораторних і практичних занять. Робочий зошит дає можливість скоротити час на оформлення звітів і більше часу приділити виконанню робіт, вивченню конкретних особливостей розв'язку задач та аналізу отриманих показників.
Перед кожним лабораторним та практичним заняттям студент повинен засвоїти теоретичні відомості з відповідної теми, а під час її виконання дотримуватись правил з техніки безпеки.
З кожної виконаної роботи складається звіт за поданою формою. Схеми та ескізи повинні виконуватись олівцем, а записи синім або чорним чорнилами з дотриманням державних стандартів.
Завдання до кожного лабораторного та практичного заняття містять необхідні вимоги до знань, умінь та навичок студентів необхідних для засвоєння даної теми. У процесі виконання лабораторних та практичних занять необхідно користуватись додатками А–Ж.
Практичне заняття 1
Рівновага плоскої системи збіжних сил
Мета. Поглибити теоретичні знання при проведенні практичних розрахунків. Оволодіти методикою визначення реакцій опор при виконанні розрахунково-графічної роботи.
Навчально-методичне забезпечення: інструкційна картка, схеми, завдання.
Матеріально-технічне обладнання: лінійка, олівець, транспортир, ЕОМ.
Література: Ердеді О.О. та ін. Технічна механіка. – К.: Вища школа, 1983.
Зміст та послідовність виконання роботи
Вибрати згідно із своїм варіантом вихідні дані та схему до задачі 1 (табл. 1.2).
Зобразити задану стержневу систему.
Розглянути рівновагу шарніра. Побудувати схему його навантаження. Вибрати систему координатних осей, провівши одну з них через невідому реакцію.
Скласти рівняння рівноваги.
Визначити зусилля в стержнях.
Виконати перевірку розв'язання графічним способом.
Написати відповідь.
Зробити висновок.
Дати відповідь на контрольні запитання.
Студенту необхідно знати:
умови і рівняння рівноваги плоскої системи збіжних сил.
Необхідно вміти:
замінювати зв'язки їх реакціями;
визначати масштаб сил;
знаходити об'єкт, на який діють всі активні і реактивні сили;
вибирати раціональний напрямок координатних осей;
будувати силовий багатокутник;
проектувати силу на осі координат;
складати рівняння рівноваги.
Теоретичні відомості
Статика вивчає умови, за яких тіло знаходиться в рівновазі під дією заданої системи сил. Рівновагою вважається такий стан, при якому тіло перебуває у спокої або рухається прямолінійно і рівномірно.
Тіла поділяють на вільні і невільні. Під абсолютно вільним тілом розуміють тіло, яке може переміщуватися в просторі в будь-якому напрямку. Більшість тіл - невільні, їх рух обмежується взаємодією з іншими тілами. Тіла, які обмежують рух даного тіла в просторі, називаються зв'язками. Сила, з якою зв'язок діє на дане тіло, називається реакцією зв'язку. При розв'язанні задач реакції зв'язків в більшості випадків невідомі. Розглядаючи зв'язки та їх реакції, необхідно мати на увазі, що реакція зв'язку є силою протидії завжди має напрямок, протилежний силі дії даного тіла на зв'язок (опору). Реакція зв'язку завжди направлена в бік, протилежний можливому рухові. Залежно від характеру закріплення тіл розрізняють кілька типів зв'язків (табл.1.1)
Зв'язки та їх реакції Таблиця 1.1
Вид зв'язку і напрям його реакції |
Графічне зображення зв'язку і його реакції |
1. Ідеально гладка поверхня Реакція N напрямлена вздовж нормалі до поверхні в бік тіла
|
|
2. Опорна точка чи ребро Реакція N напрямлена перпендикулярно до поверхні тіла чи опорної поверхні в бік тіла
|
|
3. Гнучкий зв'язок (нитка, ланцюг, канат) Гнучкий зв'язок може бути тільки розтягнутим, тому реакція Т напрямлена вздовж зв'язку від точки підвісу
|
|
4. Ідеальний стержень, кінці якого кріпляться шарнірно, навантажений на кінцях. Реакція S напрямлена по прямій, яка проходить через центри шарнірів, і прикладена до шарніру, рівновага якого вивчається. Ідеальний стержень працює на розтяг або стиск |
|
5. Рухомий циліндричний шарнір Зв'язок дозволяє тілу обертатися навколо осі шарніра і рухатися разом з шарніром вздовж опорної поверхні. Реакція R напрямлена перпендикулярно до опорної поверхні |
|
6. Нерухомий циліндричний шарнір –радіальний підшипник, петля Реакція лежить в площині, перпендикулярній до осі шарніра, напрямок її невідомий. При розв'язуванні задач реакцію зображають її складовими: і |
|
7. Сферичний шарнір, упорний підшипник, підп'ятник Напрямок реакції в просторі може бути довільним залежно від активних сил. При розв'язку задач її зображають у вигляді трьох складових: ,, |
|
8. Жорстке закріплення у випадку дії на тіло плоскої системи сил Реактивні сили можна зобразити у вигляді опорної реакції RA та реактивного моменту МА
|
|
Плоска система збіжних сил в загальному випадку еквівалентна одній силі -рівнодіючій. Рівнодіюча плоскої системи збіжних сил дорівнює геометричній сумі всіх сил системи, чисельно рівнодіюча дорівнює:. Рівновага тіла буде забезпечена у випадку, коли рівнодіюча рівна нулю.
Геометричною умовою рівноваги є замкнутість силового багатокутника, побудованого на силах системи.
Аналітичною умовою рівноваги плоскої системи збіжних сил є рівність нулю алгебраїчної суми проекцій сил системи на дві довільні взаємно перпендикулярні осі
;
При розв'язуванні задач для спрощення рівнянь рівноваги координатні осі вибирають таким чином, щоб хоча б одна з осей співпадала з невідомою реакцією.
Приклад розв’язку задачі
Система двох стержнів навантажена силою F=170 кН (рис. 1.3,а). Визначити реакції стержнів. Масою стержнів знехтувати.
Розв’язок
Аналітичний спосіб
1. Розглядаємо рівновагу шарніра С, на якій діє система збіжних сил: активна сила F та реакції зв'язків N1 та N2 (рис. 1.1, б).
Рис. 1.1
2. Вибираємо систему координат хОу, провівши вісь х через невідому реакцію N2. Складаємо рівняння:
;
3.Визначаємо зусилля в стержнях = 124,45кН;
= 87,98 кН.
Відповідь:N1=124,45кН, N2=87,98кH.
4. Виконуємо перевірку вірності розрахунків графічним способом, тобто побудовою силового багатокутника. Варіанти завдань Таблиця 1.2
Варіант вихідних даних |
Сили, кН |
Кути, град | ||
F1 |
F2 |
α |
β | |
1 |
30 |
35 |
25 |
30 |
2 |
50 |
50 |
30 |
50 |
3 |
60 |
50 |
45 |
60 |
4 |
45 |
50 |
35 |
40 |
5 |
55 |
60 |
50 |
40 |
6 |
40 |
60 |
45 |
60 |
7 |
40 |
30 |
30 |
40 |
8 |
40 |
30 |
35 |
55 |
9 |
20 |
35 |
30 |
45 |
10 |
25 |
35 |
35 |
60 |
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
Задача 1
Варіант _________
Задана стержнева система навантажена силами F1=________кН, F2=________. Визначити реакції стержнів ______ та ______. Масою стержнів знехтувати. Вихідні дані та схему вибрати згідно зі своїм варіантом (табл. 1.2).
Розв'язок задачі:
1. Зображаємо задану стержневу систему: Відкладаючи транспортиром кути α і β.
2. Розглядаємо рівновагу шарніра __________. Будуємо схему його навантаження. Вибираємо систему координат xy, провівши вісь _______ через невідому реакцію
3. Складаємо рівняння рівноваги:
4. Визначаємо зусилля в стержнях
N1 =
N2 =
5. Відповідь:
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Контрольні запитання
1. Що називають силою, чим вона характеризується та в яких одиницях вимірюється ?
Відповідь:
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
2. Що називають зв’язком? Сила реакції зв’язків?
Відповідь:
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
3. Які зв’язки вам відомі? Яким чином направлені реакції зв’язків? Відповідь:
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
4. Що називають проєкціею сили на вісь? Коли проекція сили дорівнює нулю, дорівнює самої силі? ___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
5. Чому дорівнює рівнодіюча двох сил? Декількох сил. ___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
6. Класифікація діючих сил. ___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
7. Які рівняння рівноваги можна скласти для плоскої системи збіжних сил?
(Записати словами та формулами)
Відповідь:
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Оцінка _______________ Дата ______________ Викладач _______________________