Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Робочий зошит з технічної механіки 1-2.doc
Скачиваний:
839
Добавлен:
13.02.2016
Размер:
11.38 Mб
Скачать

91

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

  1. Вибрати згідно із своїм варіантом вихідні дані та схему до задачі 1 (табл. 1.2).

  2. Зобразити задану стержневу систему.

  3. Розглянути рівновагу шарніра. Побудувати схему його навантаження. Вибрати систему координатних осей, провівши одну з них через невідому реакцію.

  4. Скласти рівняння рівноваги.

  5. Визначити зусилля в стержнях.

  6. Виконати перевірку розв'язання графічним способом.

  7. Написати відповідь.

  8. Зробити висновок.

  9. 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 _______________________