3.3 Індивідуальні завдання

№ п/п	Вид завдання	Діяльність студентів	Номер цілі
1	РГР: “Структурний аналіз механізму, побудова планів швидкостей, прискорень”	1,2,3,4,5, виконання креслень	1.1, 2.1, 3.1, 3.3

ЧАСТИНА І

ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА

ВСТУП

Необхідно засвоїти поняття про силу, систему сил, еквівалентні і зрівноважені системи сил, рівнодіючу; поняття про момент сил, момент сил відносно осі; основні кінематичні характеристики різних видів руху; загальні принципи динаміки та основні рівняння статики, динаміки, визначення роботи сили, потужності.

ЧАСТИНА ІІ

ТЕОРІЯ МЕХАНІЗМІВ І МАШИН.

ВСТУП

Приступаючи до вивчення теорії механізмів і машин, слід уявляти в загальних рисах її зміст, звязок з іншими науками. Студенту необхідно засвоїти класифікацію механізмів, загальні методи їх аналізу і синтезу.

При вивченні тертя слід звернути увагу на способи збільшення сил тертя, коли на дії тертя базується робота механізмів, тертя ковзання на горизонтальній і похилій площинах, тертя кочення. Кут тертя і конус тертя, визначення коефіцієнта корисної дії /ККД/, загального ККД при послідовному і паралельному сполученні механізмів.

Частина iіі опір матеріалів

ВСТУП.

Необхідно ознайомитись з інженерними методами розрахунку окремих елементів конструкцій на міцність.

Конструкція вважається міцною, якщо розміри кожного її елемента підібрані так, що можуть витримати задане навантаження, не руйнуючись, з урахуванням потрібного часу роботи. Розрахунки повинні забезпечувати надійність роботи конструкції і повязуватись з принципами економічного її використання та експлуатації. Розглянути типові елементи конструкцій: брус, балку; зовнішні навантаження, які діють на них - зосереджені і рівномірно розподілені, статичні і динамічні.

Методи розрахунку елементів конструкцій базуються на основі таких спрощень і допущень: вважається, що тіло є однорідним, тобто в усіх точках має однакові властивості; що в тілі до прикладення навантаження внутрішні (початкові) зусилля відсутні; матеріал тіла ізотропний (в усіх напрямках має однакові властивості); результат дії на тіло системи сил дорівнює сумі результатів дії тих самих сил, прикладених до тіла послідовно і в довільному порядку.

РОЗТЯГ І СТИСК

.

Від дії зовнішніх навантажень в поперечних перерізах виникають внутрішні силові фактори, які визначають, використовуючи метод перерізів. Тверде тіло, яке знаходиться під дією зовнішніх навантажень, умовно перетинають на дві частини і розглядають в стані рівноваги одну з частин. Дія відкинутої частини на ту, що залишилась, замінюється внутрішніми силами, які прикладені в даному перерізі. Складаючи рівняння рівноваги залишеної частини тіла, навантаженого зовнішніми і внутрішніми силовими факторами, знаходять останні.

При розрахунках на міцність тіла, навантаженого розтягуючими або стискаючими силами, визначають напруження, деформації і подовження. Внутрішні сили взаємодії, прикладені до одиниці площі перерізу називають напруженнями. Таким чином, напруження в кожній точці перерізу є мірою внутрішніх сил, які виникають в матеріалі внаслідок дії зовнішніх навантажень.

Напруження σ_{розтягу(стиску)} в поперечних перерізах тіла визначають за відношенням:

,

де F – сила, що діє в перерізі, A- площа поперечного перерізу.

Напруження та деформація в межах пружної ділянки деформування звязані між собою лінійною залежністю, котра називається законом Гука. Аналітично цей закон можна записати так:

σ = Еε,

де Е– модуль пружності матеріалу, ε –відносна деформація.

Розрахункові значення напружень порівнюють з допустимими [σ], котрі є відношеннями деяких критичних значень напружень σ_кр до деякого числа n , яке називається коефіцієнтом запасу міцності.

Критичним значенням напруження вважають межу міцності σ_в (для крих­ких матеріалів) або межу текучості σ_т (для пластичних матеріалів), яку визначають при випробуванні на розтяг стандартних зразків на розривних машинах.. Використовуючи умовну діаграму розтягу, необхідно вміти визначити механічні характеристики матеріалу: межу пропорційності σ_пц, межу пружності σ_пр, межу текучості σ_т, межу міцності σ_в та відносне подовження при розриві.

ЗМИНАННЯ

Якщо деталі конструкцій, які передають значне стискуюче навантаження, мають невелику контактну площу, тоді може відбуватися зминання поверхні деталі.

Для спрощення розрахунків вважають, що під час контакту по площині виникають нормальні напруження зминання, рівномірно розподілені за площею контакту. Розрахункове рівняння для визначення напруження зминання має вигляд:

σ_зм= [σ_зм],

де А – площа контакту.

Якщо деталі, що стискаються, виготовлені з різних за твердістю матеріалів, то на зминання перевіряється більш мякий матеріал.

ЗСУВ І КРУЧЕННЯ

Зсувом називають такий вид напруженого стану, коли на гранях елемента, що має мале значення кута зсуву виникають тільки дотичні напруження, за подальшої дії навантаження може виникати деформація зрізу. Умова міцності на зріз має вигляд:

τ_зр [τ_зр].

Допустимі напруження [τ_зр] на зсув (зріз) складають деяку частину від допустимих напружень на розтяг.

Розраховують на зріз заклепкові, болтові, зварні, шпонкові і деякі інші зєднання.

Якщо в поперечному перерізі стержня діє крутний момент Т, то стержень зазнає кручення. Необхідно, використовуючи метод перерізів, навчитись будувати епюри крутних моментів по довжині стержня і визначати дотичні напруження, які виникають і визначаються за співвідношенням:

τ_кр = < [ τ_кр],

де Wкр – полярний момент опору поперечного перерізу кручення. У поперечному перерізі круглого стержня дотичні напруження розподілені нерівномірно, можуть змінюватися за лінійним законом – від нуля у центрі до максимального значення біля зовнішньої поверхні.

Якщо на брус круглого поперечного перерізу діють одночасно крутний і згинаючий моменти, то розрахунок на міцність таких брусів (валів) виконується з використанням третьої або четвертої гіпотези міцності .

ЗГИН

При згині на стержень /балку/ діє поперечна сила, або згинаючий момент. При плоскому поперечному згині всі зовнішні навантаження перпендикулярні до осі балки. Визначення внутрішніх силових факторів, які діють в поперечних перерізах балки, потрібно починати з визначення реакції опор. Після цього слід використати метод перерізів, для чого треба уявно перерізати балку на дві частини і розглянути рівновагу однієї з них. Взаємодію її з другою частиною балки замінити внутрішніми реакціями у вигляді згинаючого моменту і поперечної сили.

Згинаючий момент дорівнює алгебраїчній сумі моментів всіх сил, розміщених по один бік перерізу. Знаки діючих моментів слід визначити у відповідності з правилами.

При вивченні згину потрібно звернути увагу на нерівномірність розподілу нормальних навантажень у поперечному перерізі балки. Нормальні напруження змінюються за висотою поперечного перерізу пропорційно відстані від нейтральної осі. Потрібно вміти визначити напруження згину, які залежать від діючого згинаючого моменту М і моменту опору перерізу при згині W_зг. Умова міцності при згині:

σ_зг = [ σ_зг].

Значення W_зг залежить від розмірів і форми поперечного перерізу.

При вивченні деформації згину потрібно навчитись будувати епюри згинаючих моментів, визначати небезпечні перерізи і напруження, що діють в них; розглянути випадок комбінованого навантаження, коли тіло отримує одночасно декілька видів деформації: згин разом з крученням, розтяг-стиск разом із згином тощо. При цьому потрібно мати на увазі, що згинаючі моменти, які діють в різних площинах, можуть додаватись як вектори.

СКЛАДНІ ДЕФОРМАЦІЇ

У випадку складного напруженого стану, використовуючи відповідні гіпотези міцності, потрібно визначити еквівалентне напруження і порівняти його з допустимим, одержаним при досліді на розтяг-стиск. Таким чином, задача теорії /гіпотез/ міцності складається з оцінки можливості руйнування матеріалу при простому розтягу-стиску.

ПОНЯТТЯ ПРО ВТОМЛЮВАНІСТЬ МАТЕРІАЛУ

Елементи машин і конструкцій часто працюють при періодично змінних /циклічних/ навантаженнях. Руйнування конструкцій відбувається через появу і розвиток мікротріщин. Довговічність конструкцій обумовлена кривою втомлюваності для матеріалів при дії змінних напружень, визначаючи межу витривалості, використовують методи підвищення опору втомлюваності при проектуванні деталей машин і конструкцій та визначають запас міцності при циклічному навантаженні елементів конструкцій.