Методические материалы для ПР по Технической механике
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЕЖИ
РЕСПУБЛИКИ КРЫМ
ГБПОУ РК «КЕРЧЕНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
УТВЕРЖДАЮ
Зам.директора по УПР _________Д.В. Колесник
«___»__________20___г.
Инструктивно-методические материалы
для подготовки и проведения практических работ
по учебной дисциплине
ОП. 01 «Техническая механика»
ОП.03 «Техническая механика»
для студентов ІI курса
специальности 08.02.09 Монтаж, наладка и эксплуатация
электрооборудования промышленных и гражданских зданий
специальности 15.02.01 Монтаж и техническая эксплуатация
промышленного оборудования (по отраслям)
специальности 15.02.08 Технология машиностроения
Рассмотрено на заседании предметной цикловой комиссии электротехнических дисциплин
Протокол № ______
от «____» _____________ 20____ г.
Председатель ПЦК _______________
А.В. Гладких Составил преподаватель
______________Е.Л. ПогребнякРассмотрено и одобрено на заседании предметной цикловой комиссии механических дисциплин Протокол № _____ «____»____________20_____г. Председатель ПЦК ________________ Ю.А. Письменный
Введение
Опыт показывает, что успешное изучение технической механики невозможно без решения студентами большого числа практических задач. На пути становления особую роль играют комплексные задачи, выполняемые расчетные работы.
В методических указаниях к каждой работе приводятся необходимые справочные сведения и расчетные формулы. Они ориентируют на соответствующие материалы учебников и лекционного курса.
Работы могут быть изменены на другие по решению цикловой комиссии.
После выполнения практических работ студенты должны сдать журнал отчетов по всем практическим работам, которые выполняются в соответствии с требованиями ЕСКД и методическими указаниями по оформлению практических работ, утвержденных руководством колледжа.
ОБЩИЕ ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ
Перед выполнением практической работы студент должен:
Изучить теоретическую часть темы с помощью учебника и конспекта.
Выполнить задание для самостоятельной работы, которые предусмотрены в данной части изучаемой дисциплины.
Подготовить к выполнению практической работы все необходимые материалы (листы формата А4, калькулятор, схемы, рисунки).
После выполнения практической работы проверить расчеты и оформить отчет по работе в соответствии с требованиями ЕСКД и методическими указаниями по оформлению практических работ, утвержденных руководством колледжа.
На каждом листе работы должен быть указан шифр работы специальным шрифтом в соответствии с требованиями ЕСКД.
ПР.ТМ.08.02.09.ХХ.ХХ
ПР.ТМ.15.02.01.ХХ.ХХ
ПР - практическая работа
ТМ – техническая механика (аббревиатура изучаемой дисциплины)
08.02.09 – шифр пециальности 15.02.01 - шифр специальности
ХХ - порядковый номер работы
ХХ - вариант или порядковый номер студента по журналу
Сдать отчет преподавателю в срок, который предусмотрен в соответствии с учебной программой и графиком.
После выполнения практической работы студент должен ее защитить устно или в письменной форме (опрос, диктант, тестирование)
Методические рекомендации по составлению отчетов при выполнении практической работы:
Для того чтобы практические занятия приносили максимальную пользу, необходимо помнить, что упражнение и решение задач проводятся по вычитанному на лекциях материалу и связаны, как правило, с детальным разбором отдельных вопросов лекционного курса. Следует подчеркнуть, что только после усвоения лекционного материала с определенной точки зрения (а именно с той, с которой он излагается на лекциях) он будет закрепляться на практических занятиях как в результате обсуждения и анализа лекционного материала, так и с помощью решения проблемных ситуаций, задач. При этих условиях студент не только хорошо усвоит материал, но и научится применять его на практике, а также получит дополнительный стимул (и это очень важно) для активной проработки лекции.
При самостоятельном решении задач нужно обосновывать каждый этап решения, исходя из теоретических положений курса. Если студент видит несколько путей решения проблемы (задачи), то нужно сравнить их и выбрать самый рациональный. Полезно до начала вычислений составить краткий план решения проблемы (задачи). Решение проблемных задач или примеров следует излагать подробно, вычисления располагать в строгом порядке, отделяя вспомогательные вычисления от основных. Решения при необходимости нужно сопровождать комментариями, схемами, чертежами и рисунками.
Следует помнить, что решение каждой учебной задачи должно доводиться до окончательного логического ответа, которого требует условие, и по возможности с выводом. Полученный ответ следует проверить способами, вытекающими из существа данной задачи. Полезно также (если возможно) решать несколькими способами и сравнить полученные результаты. Решение задач данного типа нужно продолжать до приобретения твердых навыков в их решении.
Отчет по практической работе необходимо выполнять на листах формата А4, с соблюдением требований ЕСКД по оформлению текстовой документации. На первом листе работы должен быть большой штамп, а на всех последующих – маленький штамп.
При постраничной записи текста следует выдерживать поля следующих размеров: левое – 3,0 см, правое – 1 см, верхнее – 2,0 см, нижнее – 2,5 см., при наборе текста использовать: шрифт – Тimes New Roman, интервал одинарный, кегль 14.
Отступ первой строки абзаца составляет 1,25 см .Если в тексте работы имеются перечисления, то перед каждым перечислением следует ставить дефис или строчную букву (за исключением е, ё, з, й, о, у, х, ч, ш, щ, ь, ы, ъ), после которой ставится скоба. Перед каждой позицией перечисления следует ставить дефис или при необходимости ссылки в тексте документа на одно из перечислений, строчную букву, после которой ставится скобка. Для дальнейшей детализации перечислений необходимо использовать арабские цифры, после которых, ставится скобка, а запись производится с абзацного отступа. Каждый пункт, подпункт и перечисление записывают с абзацного отступа.
Опечатки, описки и графические неточности, обнаруженные в процессе выполнения отчета, допускается исправлять подчисткой или закрашиванием белой краской и нанесением на том же месте исправленного текста (графики) машинописным способом или черными чернилами, пастой или тушью рукописным способом.
Повреждения листов отчета, помарки и следы не полностью удаленного прежнего текста (графика) не допускается.
В тексте отчета не допускается применение сокращений обозначения единиц физических величин, если они употребляются без цифр, за исключением единиц физических величин в головках и боковиках таблицы, в расшифровках буквенных обозначений, входящих в формулы и рисунки.
В тексте отчета, за исключением формул, таблиц и рисунков, не допускается применение:
a) математического знака минус (—) перед отрицательными значениями величин (следует писать слово «минус»);
b) знака «0» для обозначения диаметра (следует писать слово «диаметр»). При указании размера диаметра перед размерным числом следует писать знак «Ø»;
c) без числовых значений математических знаков, например > (больше), < (меньше), = (равно), а также знаки № (номер), % (процент);
Если в тексте отчета приводят диапазон числовых значений какой-либо величины, выраженных в одной и той же единице ее измерения, то обозначение единицы измерения указывается после последнего числового значения диапазона.
Приводя наибольшие или наименьшие значения величин следует применять словосочетание «должно быть не более (не менее)».
Приводя допустимые значения отклонений от указанных норм, требований следует применять словосочетание «не должно быть более (менее)».
Числовые значения величин в тексте следует указывать со степенью точности, которая необходима для объективного отражения исследуемого явления или процесса. Округление числовых значений величин должно быть одинаковым в рамках всей работы, либо до первого, либо до второго и т.д. десятичного знака.
Дробные числа необходимо приводить в виде десятичных дробей, за исключением размеров в дюймах.
При невозможности выразить числовое значение в виде десятичной дроби, допускается записывать в виде простой дроби в одну строчку через косую черту.
Иллюстрации (рисунки, диаграммы, схемы) за исключением иллюстраций приложений, следует применять сквозную нумерацию арабскими цифрами в пределах всего отчета Рисунок 1. Иллюстрации, при необходимости, могут иметь наименование и пояснительные данные (подрисуночный текст). Слово «Рисунок» и его наименование помещают после пояснительных данных и располагают посередине строки под рисунком.
В тексте отчета при ссылках на иллюстрацию следует писать в соответствии с рисунком 1.
Таблицы применяют для лучшей наглядности и удобства сравнения показателей. Таблицы за исключением таблиц приложений, следует нумеровать арабскими цифрами в пределах отчета Таблица 1.
Таблицы, должны иметь наименование с ссылкой на источник.
Название таблицы должно отражать ее содержание, быть точным, кратким. Название таблицы следует помещать над таблицей с абзацным отступом на следующей строке после слов «таблица 1».
Таблицу следует располагать непосредственно после текста, в котором она упоминается впервые, или на следующей странице.
В тексте отчета при ссылках на таблицу следует писать в соответствии с таблицей 1.
Таблицу с большим количеством строк допускается переносить на другой лист (страницу). При переносе части таблицы на другой лист (страницу) слово «Таблица» и номер ее указывают один раз слева над первой частью таблицы, над другими частями пишут слово «Продолжение» и указывают номер таблицы, например: «Продолжение таблицы». При переносе таблицы на другой лист (страницу) заголовок помещают только над ее первой частью. При переносе части таблицы нижнюю горизонтальную черту, ограничивающую таблицу, не проводят.
Таблицу с большим количеством граф целесообразно выносить в приложение.
Слово «Примечание» следует печатать с прописной буквы с абзаца вразрядку и не подчеркивать.
Примечания приводятся в том случае, если необходимы пояснения или справочные данные к содержанию текста, таблиц или графического материала.
Примечания следует помещать непосредственно после текстового, графического материала или в таблице, к которым относятся эти примечания. Если примечание одно, то после слова «Примечание» ставится тире и примечание печатается с прописной буквы. Одно примечание не нумеруют. Несколько примечаний нумеруют по порядку арабскими цифрами без проставления точки. Примечание к таблице помещают в конце таблицы над линией, обозначающей окончание таблицы.
Заголовки граф и строк таблицы следует писать с прописной буквы в единственном числе, а подзаголовки граф – со строчной буквы, если они составляют одно предложение с заголовком, или с прописной буквы, если они имеют самостоятельное значение. В конце заголовков и подзаголовков таблиц точки не ставят.
Допускается применять размер шрифта в таблице меньше, чем в тексте.
Заголовки граф, как правило, записывают параллельно строкам таблицы. При необходимости допускается перпендикулярное расположение заголовков граф.
Формулы и уравнения следует выделять из текста в отдельную строку. Выше и ниже каждой формулы или уравнения должно быть оставлено не менее одной свободной строки. Если уравнение не умещается в одну строку, то оно должно быть перенесено после знака равенства (=) или после знаков плюс (+), минус (-), умножения (х), деления (:), или других математических знаков, причем знак в начале следующей строки повторяют.
Пояснение значений символов и числовых коэффициентов следует приводить непосредственно под формулой в той же последовательности, в которой они даны в формуле.
Формулы следует нумеровать в пределах раздела. В этом случае номер формулы состоит из номера раздела и порядкового номера формулы, разделенные точкой, например (3.1).
Ссылки на использованные источники следует приводить в квадратных скобках, например, [1, с.22] (где 1- номер источника в списке литературы, а 22 – номер страницы источника).
В списке использованной литературы, который прилагается на отдельном листе, следует сначала указать ГОСТы, нормативные документы с указанием даты их принятия. Затем в алфавитном порядке фамилии авторов использованных книг, статей. При этом пишется сначала фамилия автора, затем инициалы, название книги, город, издательство, год, страница. При использовании журнальных или газетных статей также следует сначала указать Ф.И.О. автора, затем название статьи, журнал (газету), дату.
Приложения оформляют как продолжение отчета на последующих ее листах.
В тексте отчета на все приложения должны быть даны ссылки. Приложения располагают в порядке ссылок на них в тексте.
Каждое приложение следует начинать с новой страницы с указанием сверху посередине страницы слова «Приложение» и его обозначения.
Приложение должно иметь заголовок, который записывают симметрично относительно текста с прописной буквы отдельной строкой.
Приложения должны иметь общую с остальной частью отчета сквозную нумерацию страниц.
Оценка умений выполнять расчетные задания (практические работы).
Оценка «5» отлично:
в логическом рассуждении и решении нет ошибок, расчеты выполнены
правильно;
отчет оформлен чисто, аккуратно в полном объеме, с выполнением всех
необходимых схем или рисунков.
Оценка «4» хорошо:
в логическом рассуждении и решении нет существенных ошибок, но задача решена неверно или допущено не более двух несущественных ошибок;
отчет оформлен чисто, аккуратно, но выполнены не все необходимые схемы или рисунки .Оценка «3» удовлетворительно:
в логическом рассуждении нет существенных ошибок, но допущена существенная ошибка в математических расчетах;
отчет оформлено не аккуратно и в неполном объеме, отсутствуют нужные схемы или рисунки.
Оценка «2» неудовлетворительно:
есть существенные ошибки в логическом рассуждении и в решении;
нет всех нужных схем или рисунков.
Практическая работа № 1
Тема: Плоская система сходящихся сил
Цель работы: изучить систему сходящихся сил.
Материалы и пособия: счетная техника, чертежные принадлежности, методические указания.
Литература: Аркуша А.И. техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 2002.
Аркуша А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике. – М.: Высшая школа, 2002.
Задание
Определить вероятные направления и вычислять реакции связей твердых тел, нагруженный плоской системой сходящихся сил
Исходные данные
411480024130Задача 1
Однородный шар весом Р. удерживается в равновесии двумя тросами АО и OD, расположенными в одной вертикальной плоскости и составляющими между собой угол α. Трос OD наклонён к горизонту под углом β. Определить натяжение тросов.
Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8
Р4т 450кг 500Кн 1200Кн 720кг 4т 450кг 500Кн
α [гр.] 150 75 100 45 90 90 45 100
β [гр.] 45 85 60 85 45 45 85 60
Вариант 9 10 11 12 13 14 15 16
Р1200Н 720кг 4т 450кг 500Кн 1200Н 720кг 1200Н
α[гр.] 75 150 90 45 100 75 150 75
β[гр.] 85 45 60 85 45 45 85 85
Задача 2
053975Однородное тело цилиндрической формы весом G и радиусом r лежит на выступах каменной кладки L. Пренебрегая трением, определить силы с которыми тело воздействует на края кладки.
Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8
G 4т 450кг 500Кн 1200Н 720 кг4т 450кг 500Кн
r1м 750мм 90см 0,55м 1500мм 1м 750мм 90см
L (м) 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6
Вариант 9 10 11 12 13 14 15 16
G 1200Н 720кг 4т 450кг 500Кн 1200н 4т 720кг
r0,55м 1500мм 1м 750мм 90см 0,55м 1000мм 150мм
L (м) 0,65 0,7 0,3 0,35 0,4 0,45 0,3 0,5
4572000187325Задача 3
Вес однородного дорожного катка цилиндрической формы Q , диаметром d. Определить горизонтальное усилие, которое необходимо приложить к оси катка, чтобы перекатить его через вертикальную преграду на дороге высотой h. Трением пренебречь.
Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8
Q 4т 450кг 500Кн 1200Кн 720кг 4т 450кг 500Кн
d1м 750мм 90см 0,55м 1500мм 1м 750мм 90см
H(м) 80 85 90 95 105 80 85 90
Вариант 9 10 11 12 13 14 15 16
Q 1200Н 720кг 4т 450кг 500Кн 1200Н 720кг 1200Н
d0,55м 1500мм 1м 750мм 90см 0,55м 150мм 0,55м
H(м) 95 105 90 95 105 80 85 95
Практическая работа № 2
Тема: Плоская система произвольно расположенных сил.
Цель работы: изучить систему произвольно расположенных сил.
Материалы и пособия: счетная техника, чертежные принадлежности, методические указания.
Литература: Аркуша А.И. техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 2002.
Аркуша А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике. – М.: Высшая школа, 2002.
Задание
1 Балку освободить от связей (связи) и их (его) действие заменить силами реакций.
Выбрать координатные оси.
Составить и решить уравнения равновесия.
Реакции опор можно определить, исходя из трех форм уравнений
равновесия: а) Fкх = 0; б) Fкх = 0; в) МА = 0;
Fку = 0 МА = 0; МВ = 0;
МА = 0; МВ = 0; МС = 0.
4 Проверить правильность решения задачи. Проверку необходимо производить по тому уравнению равновесия, которое не было использовано при решении данной задачи (задача решена правильно лишь в том случае, если осле постановки значений активных и реактивных сил в уравнение равновесия выполняется условие равновесия).
5 Сделать анализ решенной задачи (если при решении задачи реакции опор или реактивный момент получается отрицательным, то их действительное направление противоположно принятому).
Вариант 1
56515263525
+ - у Р1Р2А 450 В х1,5м 1,5 1 Рисунок 1
у RА Р1Р2А 450 В х1,5м 1,5 1 Рисунок 2 -101600-1207135
у R АУ Р1RВ Р2А 450 В хRАХ 1,5м 1,5 1 Рисунок 3 -102235-1139190
у R А Р1RВ Р2А 450 В х1,5м 1,5 1 Рисунок 4 -96520-1097280
Таблица Определение опорных реакций двухопорной балки
Вопросы Ответы 1 2 3 4 1 Укажите на каком рисунке правильно 41 42 43 44 нанесены реакции? 2 Чему равна проекция -Р1∙ cos 450 Р1∙ sin 450 Р1∙ cos 450 Р1силы Р1 на ось Х?
3 Чему равна проекция 0 -RвRвRв∙ cos 900 силы Rв на ось Х? 4 Чему равен момент силы Р2 относительно Р2 ∙ 4 Р2 ∙1 -Р2 ∙ 1 -Р2 ∙ 4 точки А? 5 Чему равен момент силы Р1 относительно Р1∙1,5 Р1sin ∙ 45 0∙1,5 Р1∙3 - Р1 ∙ sin450 0 точки А6 Чему равен момент силы Р1относитель- но -Р1∙1,5 -Р1sin 450∙1,5 -Р1cos 45 0 ∙1,5 Р1∙1,5 точки В? 7 Чему равна проекция 0 -RАХ RАХ RАХ ∙ cos 900 силы RАХ на ось Y? 8 Чему равен момент силы RАХ относительно RАХ ∙ 3 -RАХ ∙ 1,5 0 RАХ ∙ 1,5 точки В? 9 Сколько уравнений равновесия надо Два три одно Четыре составить для решения задачи? 10 Укажите сумму проекций сил на ось Х? -RАХ – R2 RАХ – Р1 ∙ cos45 0 RАХ + Р1 ∙ sin 45 0 RАХ + Р1 ∙ cos45 0 Практическая работа № 3
Тема: Определение центра тяжести плоских фигур.
Цель работы: научиться определять центр тяжести фигур
Материалы и пособия: счетная техника, чертежные принадлежности, методические указания.
Литература: Аркуша А.И. техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 2002.
Аркуша А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике. – М.: Высшая школа, 2002.
Задание
Определить положение центра тяжести сечения составленного из простых геометрических фигур по данным одного из вариантов.
Практическая работа № 4
Тема: Простейшие движения твердого тела.
Цель работы: изучить движение твердого тела.
Материалы и пособия: счетная техника, чертежные принадлежности, методические указания.
Литература: Аркуша А.И. техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 2002.
Аркуша А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике. – М.: Высшая школа, 2002.
Задание
Задача 1. Тело, находящееся в покое, начало прямолинейное поступательно движение с ускорением 2м /с2. Приобретя скорость v = 10м / с, тело стало двигаться равномерно по дуге окружности радиуса r = 8м. Через 15 с равномерного движения тело внезапно остановилось.
Определить:
а) путь, пройденный телом за время его движения; б) среднюю скорость на этом пути; в) ускорение тела при движении по дуге окружности.
Задача 2.Шкив диаметром 400мм,имея угловую скорость8рад/с, начал вращаться равноускоренно и через 12 с его угловая скорость достигла значения 14 рад / с.
Определить:
а) угловое ускорение шкива; б) сколько оборотов успел сделать шкив за время равноускоренного
движения.
Задача 3.Тело движется равномерно поступательно по дуге окружностирадиуса r = 200 м. Пройдя 150 м за 10 с. тело стало двигаться равнозамедленно и остановилось через 40 с после начала равнозамедленного движения.
Определить:
а) путь, пройденный телом за время движения;
б) ускорение тела в момент t = 24 с после начала равнозамедленного движения;
в) на каком расстоянии находилось тело в этот момент от места начала движения.
Задача 4.Тело при равнозамедленном вращении с угловым ускорениемε = - 2 рад / с2 в течение 1,4 мин сделало 2100 оборотов.
Определить:
а) угловую скорость тела в начале и в конце равнозамедленного вращения;
б) скорость и нормальное ускорение точек тела в момент t = 60 с после начала равнозамедленного вращения, если эти точки расположены на расстоянии r = 0,5 м от оси вращения тела.
Задача 5.Тело двигалось равномерно поступательно со скоростью2м/с втечении 10 с, а затем, получив ускорение, двигалось равноускоренно еще 10 с, успев пройти за это все время (20 с) 90 м. С начала 91- го метра тело снова
стало двигаться равномерно с той скоростью, которую приобрело к этому моменту. Через 10 с равномерного движения тело внезапно остановилось.
Определить:
а) весь путь, пройденный телом за 30 с;
б) ускорение тела в момент t = 15 с, считая от начала движения, если в этот момент движение происходит по дуге окружности радиуса r = 20 м.
Задача 6.Ротор при угловой скорости n0= 720об/мин начал равноускоренное вращение с угловым ускорением ε = 20 рад/ с2. После 12 с равноускоренного вращения ротор в течение 420 с вращается равномерно.
Определить:
а) угловую скорость равномерного вращения, б) сколько оборотов совершил ротор за все рассмотренное в задаче время.
Задача 7.Тело двигалось равномерно поступательно в течение20с ипрошло путь 100 м. В начале 21 - й секунды скорость тела внезапно возросла до 8 м / с, и с этой скоростью тело двигалось еще 20 с, а затем последовало равнозамедленное движение и через 20 с тело остановилось.
Определить:
а) весь путь, пройденный телом; б) построить графики перемещения, скорости и ускорения тела, считая
движение тела прямолинейным.
Задача 8.В течение15с вращение вала происходило согласно
уравнению:
φ = 20· t + 0,5 · t 3,
где φ – угол поворота, рад; t – время, с.
Определить:
а) угловую скорость вала в момент t 0 = 0 с и t 1 = 15 с; б) угловое ускорение в эти же моменты; в) сколько оборотов совершил вал за 15 с.
Задача 9.Тело начало прямолинейное поступательное движение изсостояния покоя с ускорением 0,8 м / с 2. Через 15 с после начала движения тело стало двигаться равнозамедленно и за последующие 20 с его скорость уменьшилась до 6 м/с и с этой скоростью тело двигалось еще 20 с и остановилось. Написать уравнения, которым подчинялось движение тела на каждом этапе; построить графики перемещения, скорости и ускорения тела.
Задача 10.Поступательное движение тела по окружности радиуса r =1м
подчиняется уравнению: s =- 2 · t + 0,5 · ۠t 2,
где s – путь, м, t – время, с.
Построить графики перемещения, скорости и касательного ускорения тела для первых шести секунд движения. На основании анализа графиков указать: в течение какого времени движение было ускоренным и в течение какого – замедленным, какой путь прошло тело за 6 с и успело ли оно пройти окружность полностью.
Задача 11.Тело начало равноускоренное поступательное движение изсостояния покоя по прямой и через 5 с приобрело скорость v = 10 м/сС этого момента тело начало двигаться по окружности радиуса r = 50 м. Двигаясь по окружности, тело первые 15 с совершало равномерное движение, затем в течение 10 с двигалось равнозамедленно до остановки. Определить:
а) среднюю скорость движения тела на всем пути; б) значение полного ускорения тела через 5 с после начала равнозамедленного движения.
Задача 12.Шкив диаметромd= 400мм в течение10с вращался спостоянной угловой скоростью ω 0 = 8 рад / с. Затем стал вращаться равноускоренно и через 12 с равноускоренного вращения его угловая скорость достигла ω 1 = 14 рад / с.
Определить:
а) число оборотов и среднюю угловую скорость за все время вращения; б) окружную скорость точек, расположенных на ободе шкива, через 6 спосле начала равноускоренного движения.
Практическая работа № 5
Тема: Работа и мощность. Общие теоремы динамики.
Цель работы: изучить работу и мощность.
Материалы и пособия: счетная техника, чертежные принадлежности, методические указания.
Литература: Аркуша А.И. техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 2002.
Аркуша А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике. – М.: Высшая школа, 2002.
Задание
Шкив массой т тормозится за счет прижатия колодок силами (рис. П5.1). Определить время торможения шкива, если в момент наложения колодок частота вращения шкива равна 450 об/мин. При расчете шкив принять за сплошной диск. Движение считать равнозамедленным.
Практическая работа № 6
Тема: Расчеты на прочность и жесткость при растяжении и сжатии.
Цель работы: закрепить умения решения задач на прочность и жесткость при растяжении и сжатии.
Материалы и пособия: счетная техника, чертежные принадлежности, методические указания.
Литература: Аркуша А.И. техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 2002.
Аркуша А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике. – М.: Высшая школа, 2002.
Задание
Выполнить проверочный и проектный расчеты ступенчатого бруса. По результатам проектного расчета построить эпюру перемещения сечений. Исходные данные представлены в таблице.
Практическая работа № 7
Тема: Геометрические характеристики плоских сечений.
Цель работы: закрепить умения решения задач на прочность и жесткость при растяжении и сжатии.
Материалы и пособия: счетная техника, чертежные принадлежности, методические указания.
Литература: Аркуша А.И. техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 2002.
Аркуша А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике. – М.: Высшая школа, 2002.
Задание
Определить статический момент полукруга радиусом R (рис. 7.1) относительно горизонтальной оси z, совпадающей с диаметром, и координату центра тяжести yc.
Определить положение центра тяжести неравнобокого уголка 160´100´10 (пренебрегая закруглениями его полок) относительно осей z и y, совпадающих с наружными сторонами контура (рис. 7.2). Найденные значения координат сравнить с табличными значениями по ГОСТ 8510-57.
Практическая работа № 8
Тема: Кручение. Построение эпюры крутящих моментов.
Цель работы: закрепить умения при построении эпюр крутящих моментов.
Материалы и пособия: счетная техника, чертежные принадлежности, методические указания.
Литература: Аркуша А.И. техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 2002.
Аркуша А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике. – М.: Высшая школа, 2002.
Задание
Для заданного бруса построить эпюру крутящих моментов и подобрать размеры сечения в двух вариантах: а) круг; б) кольцо с заданным отношением d0/d = 0,8 внутреннего и наружного диаметров. Сравнить массы брусьев по обоим расчетным вариантам. Указанные расчеты выполнить только для участка с опасным сечением. Ответить на вопрос: во сколько раз большую нагрузку на брус можно допустить при увеличении размера сечения в 2 раза? Во сколько раз возрастут при этом затраты материала? Для материала бруса (сталь Ст3) принять [τ] = 100 МПа.
Нечетный вариант Четный вариант
М1М2М3 М1М2М3
Н · м Н · м
100
300
500
250
150
700
900
300
150
1300 300
700
300
350
700
500
300
1100
300
350 900
1100
500
300
350
300
500
500
750
150 400
440
200
400
600
200
480
200
800
400 600
200
460
220
400
240
400
800
440
200 800
860
640
880
600
460
220
400
260
600
Практическая работа № 9
Тема: Расчеты на прочность.
Цель работы: закрепить умения решения задач на прочность
Материалы и пособия: счетная техника, чертежные принадлежности, методические указания.
Литература: Аркуша А.И. техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 2002.
Аркуша А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике. – М.: Высшая школа, 2002.
Задание
Двухступенчатый стальной брус, длина ступеней которого указана на схеме, нагружены силами F1 и F2. Построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений по длине бруса. Определить удлинение (укорочение) бруса, приняв Е=2·105
Числовые значения сил F1 и F2, а так же площадей поперечных сечений ступеней А1 и А2 взять из таблицы.
№ схемы F1, кН F2, кН А1, см2 А2, см2 № схемы F1, кН F2, кН А1, см2 А2, см2
IX 22,0 30,6 2,7 2,1 VI 3,0 6,0 0,5 0,9
VII 16,0 8,0 1,4 0,4 IV 8,0 18,0 2,0 3,0
V 3,5 12,0 2,5 1,8 II 4,0 9,2 0,5 0,6
III 15,0 30,0 2,1 1,6 IX 12,0 34,0 2,2 1,8
I 10,0 20,0 1,2 0,8 VII 19,0 9,8 0,9 0,6
X 12,0 30,0 2,1 2,5 V 18,0 38,0 3,0 1,8
VIII 14,0 16,0 2,4 2,8 III 20,0 32,0 2,5 2,2
VI 6,0 3,0 0,4 0,8 I 12,0 20,0 0,7 0,9
IV 10,8 29,0 1,8 2,0 X 14,2 30,0 1,5 2,4
II 3,3 8,0 0,4 0,5 VIII 10,0 16,0 2,2 3,0
IX 10,8 30,0 2,8 2,4 VI 6,0 3,0 0,4 0,8
VII 8,3 30,5 1,5 0,8 IV 7,6 20,5 2,8 3,2
V 27,0 27,0 2,8 2,0 II 4,8 10,0 0,4 0,8
III 14,0 18,0 2,3 2,1 IX 11,0 24,0 2,0 1,6
I 12,0 10,0 1,2 0,8 VII 8,0 8,4 2,0 1,4
X 14,0 40,0 2,0 2,0 V 1,4 20,0 2,6 1,5
VIII 16,0 12,0 1,1 3,0 III 30,0 36,0 2,4 1,6
Практическая работа № 10
Тема: Расчеты на прочность при изгибе.
Цель работы: закрепить умения решения задач на прочность при изгибе
Материалы и пособия: счетная техника, чертежные принадлежности, методические указания.
Литература: Аркуша А.И. техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 2002.
Аркуша А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике. – М.: Высшая школа, 2002.
Задание
Двухступенчатый стальной брус в соответствии с рисунком 10 нагружен силами F1, F2, F3. Построить эпюры продольных сил N z и нормальных напряжений σ по длине бруса. Определить перемещение свободного конца бруса, приняв Е = 2∙105 МПа.
Числовые значения F1, F2, F3 , а также площади поперечных сечений ступеней А1 и А2 для своего варианта взять из таблицы.
A2 A1 A2 A1 F3 F2 F1 F3 F2 F1 0,3 м 0,5 0,5 0,2 0,35 м 0,35 0,1 0,7 0,1 106680-961390106680-961390
Таблица
Схема вСила, кН Площадь поперечногосоответствии сВариант сечения, см2рисунком 10 F1 F2 F3 А1А201 30 10 5 1,8 3,2 1 11 16 15 10 1,1 1,8 21 17 13 8 1,0 2,2 30 11 6 2 1,1 1,6 2 10 12 5 3 1,0 1,5 20 18 10 5 1,9 2,7 02 16 25 28 1,2 3,8 3 12 8 13 14,5 0,6 2,1 23 15 24 29 1,3 3,9 03 26 9 3 1,9 1,6 4 13 14 5 1,5 1,0 0,7 22 24 10 3,5 2,0 1,7 05 14 16 10 2,1 1,9 5 15 17 19 13 2,4 2,1 25 20 18 12 2,5 2,2 04 28 22 12 4,8 2,6 6 14 19 14 4 2,9 1,8 24 26 20 10 4,6 2,4 07 17 13 8 2 2,5 7 17 20 17 10 2,2 2,7 27 14 10 6 1,7 2,3 06 10 12 13 0,9 0,7 8 16 17 19 20 1,6 1,4 26 9 11 12 1,0 0,8 09 40 55 24 2,8 3,4 9 19 31 46 20 1,9 2,5 29 25 41 18 1,6 2,1 08 29 2 54 1,9 1,4 10 18 15 1,1 34 0,8 0,5 28 30 4 56 2,0 1,5
Практическая работа № 11
Тема: Расчет бруса круглого поперечного сечения при сочетании основных деформаций.
Цель работы: закрепить умения расчетов бруса круглого поперечного сечения
Материалы и пособия: счетная техника, чертежные принадлежности, методические указания.
Литература: Аркуша А.И. техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 2002.
Аркуша А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике. – М.: Высшая школа, 2002.
Задание
Для промежуточного вала редуктора, передающего мощность Р при угловой скорости , определить вертикальную и горизонтальную составляющие реакций подшипников, построить эпюры крутящего момента и изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Определить диаметры вала по сечениям, приняв и полагая. Расчет произвести по гипотезе максимальных касательных напряжений.
Параметр Вариант
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Р, кВт 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22
w, рад/с70 65 62 58 54 50 46 42 38 34
а, мм60 70 80 90 100 60 70 80 90 100
d1, мм 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
d2, мм 250 240 230 220 200 190 180 170 160 150
Рис. а б в г де а б в г
Практическая работа № 12
Тема: Расчеты сжатых стержней
Цель работы: закрепить умения расчетов сжатых стержней
Материалы и пособия: счетная техника, чертежные принадлежности, методические указания.
Литература: Аркуша А.И. техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 2002.
Аркуша А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике. – М.: Высшая школа, 2002.
Задание
Вариант 1.
Стержень, показанный на рис. 12, а, загружен сжимающей силой F. Поперечное сечение стержня, состоящее из двух швеллеров № 30 и двух планок, соединенных со швеллерами четырьмя болтами, изображено на рис. 12, б. Размер планок 400х12 мм, диаметр болтов 20 мм. Материал – сталь.
Требуется:
1) найти значение критической нагрузки;
2) определить допускаемую нагрузку так, чтобы выполнялись условия устойчивости и прочности стержня;
3) вычислить нормируемый коэффициент запаса устойчивости.
Рис.12
Вариант 2.
Определить критическую нагрузку для сжатого стального стержня, имеющего прямоугольное поперечное сечение 46 см. Концы стержня шарнирно закреплены. Длина стержня l = 0,8 м.
Вариант 3.
Определить величину критической силы, критического напряжения для стойки длиной l = 4 м, один конец которой жестко защемлен, а другой шарнирно оперт. Материал стойки – сталь. Поперечное сечение стойки показано на рисунке.
Вариант 4.
Определить допускаемую нагрузку для стойки (см. рис.), выполненной из двутавра №18, в случаях l=4 м и l=2,5 м, принимая запас устойчивости ny=2,5.
Данные для сечения двутавра № 18: площадь F=30,6 см2, imin=iy=2,0 см, Imin=Iy=122 см4.
Практическая работа № 13
Тема: Расчет цилиндрической прямозубой передачи.
Цель работы: закрепить умения расчетов цилиндрической прямозубой передачи
Материалы и пособия: счетная техника, чертежные принадлежности, методические указания.
Литература: Аркуша А.И. техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 2002.
Аркуша А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике. – М.: Высшая школа, 2002.
Задание
Исходные данные:
1. Угловая скорость вращения ω1 рад/c;
2. Передаваемая мощность N1, кВт;
3. Передаточное число iВариант Угловая скорость вращения ω1 рад/cПередаваемая мощность N1, кВт Передаточное число i1 80 8 2
2 100 16 3,2
3 63 6 3
4 73,5 4 4
Практическая работа № 14
Тема: Расчет конической прямозубой передачи
Цель работы: закрепить умения расчетов конической прямозубой передачи
Материалы и пособия: счетная техника, чертежные принадлежности, методические указания.
Литература: Аркуша А.И. техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 2002.
Аркуша А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике. – М.: Высшая школа, 2002.
Задание
Исходные данные:
1. Угловая скорость вращения ω1 рад/c;
2. Передаваемая мощность N1, кВт;
3. Передаточное число iВариант Угловая скорость вращения ω1 рад/cПередаваемая мощность N1, кВт Передаточное число i1 77 1,5 2
2 100 3,5 4
3 60 4 2
4 80 16 3
Практическая работа № 15
Тема: Определение параметров сварных соединений.
Цель работы: определять параметры сварных соединений
Материалы и пособия: счетная техника, чертежные принадлежности, методические указания.
Литература: Аркуша А.И. техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 2002.
Аркуша А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике. – М.: Высшая школа, 2002.
Задание
Определить оптимальную форму и размеры листа узла (рис. 15.1), к которому привариваются два неравнобоких уголка из стали Ст. З, [σ]р = 160 Н/мм2. Сварка выполнена вручную электродом Э42А. Сварное соединение должно быть равнопрочно стержням
Проверить прочность сварных швов соединения, изображенного на рис. 15.2 Сварка выполнена вручную электродом Э42А. Материал соединяемых деталей сталь Ст. 3 ([σ]р = 160 Н/мм2)
Лабораторная работа № 1
Тема: Испытание на растяжение образца из низкоуглеродистой стали.
Задание
1. Получить диаграмму растяжения и исследовать процесс растяжения образца из малоуглеродистой стали вплоть до его разрушения.
2, Экспериментально подтвердить справедливость закона Гука при растяжении и определить значение модуля упругости Е.
3. Определить механические характеристики материала образца (предел пропорциональности σ пр., предел упругостиσ упр., предел текучести σ тек., временное сопротивление (предел прочности) σ проч., истинное напряжение в месте разрыва образца σ разр.ист., условное напряжение в момент разрыва σ разр.усл.., относительное остаточное удлинения εи относительного остаточного сужения площади поперечного сеченияΨ (в %).
4. Определить марку стали, пользуясь справочной таблицей.
5. Результаты испытаний занести в таблицу.
Схемы образца:
Размеры и типы образцов установлены ГОСТом 1497-84, а правила отбора образцов установлены ГОСТом 7564-73. Для испытаний применяют цилиндрические образцы диаметром d0 от 3 мм и более (рис. 1,а) или плоские толщиной а0от 0,5 мм и более (рис. 1,б), с начальной расчетной длиной для цилиндрических образцовl0 = 5d0 (короткие образцы),l0 = 10d0 (длинные).
Рис. 1. Образцы для испытания на растяжение по ГОСТ 1497-84:
а) цилиндрический; б) плоский.
Для плоских длинных образцовl0 = 11,3√А0,для плоских коротких образцовl0 = 5,65√А0,где А0 — первоначальная площадь поперечного сечения образца.
Применение коротких образцов предпочтительнее.
Результаты испытаний образцов при растяжении
Fпц,
кН Fт,
кН Fmax,
кН Fр,
кН σпц,
МПа σт,
МПа σв,
МПа σр,
МПа
Цилиндрический Плоский ∆lост, мм ε, % ∆А, мм2ψ, %
Цилиндрический Плоский Контрольные вопросы
1. Какова цель испытания материалов на растяжение?
2. Какую форму имеет образцы для испытания на растяжение металлов? Чем объясняется принимаемая форма образцов?
3. Какие механические характеристики материалов характеризуют его прочность?
4. Какие параметры характеризуют пластические свойства материалов?
5. Чем характеризуются упругие и остаточные деформации?
6. Как по диаграмме растяжения образца определить величину остаточной и упругой деформации в любой момент испытания?
7. Сформулируйте закон Гука. Для какого участка диаграммы справедлив закон Гука?
8. Как определяются предел пропорциональности, предел текучести, временное сопротивление?
9. Что такое условный предел текучести и как его определяют?
10. Какова природа возникновения линий Чернова?
11. На каком участке диаграммы в образце обнаруживается шейка?
12. Что такое фиктивное и действительное напряжения в момент разрыва? Какое из них оказывается большим?
13. Как определяется удельная работа деформации растяжения и что она характеризует?
14. Как определяется по диаграмме растяжения остаточная деформация в момент разрыва?
15. Что такое наклеп и как его можно использовать в технике?
16. Как разрушаются образцы из хрупкого и пластичного металлов? В чем различия между характером разрушения этих материалов?
Литература
Олофинская В.П. Техническая механика: Курс лекций с вариантами практических и тестовых заданий: учебное пособие. – М.: ФОРУМ, 2011.
Олофинская В.П. Детали машин. Краткий курс и тестовые задания: учебное пособие – М.: ФОРУМ, 2011.
Аркуша А.И. техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 2002.
Аркуша А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике. – М.: Высшая школа, 2002.
Винокуров А.И., Барановский Н.В. Сборник задач по сопротивлению материалов. – М.: Высшая школа, 1990.
Дубейковский Е.Н., Савушкин Е.С. Сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 1985.
Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Высшая школа, 2000.
ИцковичГ.М., Минин М.С., Винокуров А.И. Руководство к решению задач по сопротивлению материалов. – М.: Высшая школа , 2001.
Куклин Н.Г., Куклина Г.С. Детали машин. – М.: Машиностроение, 1987
Никитин Г.М. Теоретическая механика для техникумов. – М.: Наука,1988.
Олофинская В.П. Техническая механика: Сборник тестовых заданий. – М.: Форум-Инфра-М, 2002.
Романов Н.Я., Константинов В.А., Покровский Н.А. Сборник задач по деталям машин. – М.: Машиностроение,1984.
Файн А.М. Сборник задач по теоретической механике. – М.: Высшая школа, 1987.
Фролов М.И. Техническая механика. Детали машин. – М.: Высшая школа, 1990.
Дополнительная литература для экзаменатора (учебная, нормативная и т.п.)
Чернавский С.А., Ицкович Г.М., Боков К.Н. и др. Курсовое проектирование деталей машин / С.А. Чернавский, Г.М. Ицкович, К.Н. Боков и др. – М.: Машиностроение, 1980. – 351с., ил.
Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин / А.Е. Шейнблит. – М.: Высшая школа, 1991. – 432., ил.
Эрдеди А.А., Эрдеди Н.А. Теоретическая механика. Сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, Академия, 2001.
Эрдеди А.А., Эрдеди Н.А. Детали машин. – М.: Высшая школа: Академия, 2001.
Мишенин Б.В. Техническая механика: Задания на расчетно-графические работы для ССУЗов с примерами их выполнения. – М.: НМЦ СПО РФ, 1994.