Лекции
по прикладной механике
Цели
и задачи дисциплины. Ее место в учебном процессе
Цели преподавания дисциплины
Преподавание
курса "Прикладная механика" имеет целью сообщить студентам необходимые
сведения из области кинематики и динамики механизмов, теоретических основ
сопротивления материалов, а так же методы расчёта на прочность, жёсткость
деталей машин и механизмов, являющихся общими для различных областей
машиностроения, дать первые практические навыки расчётов и проектирования
деталей и механизмов. Курс
"Прикладная механика" является базой для изучения профилирующих
дисциплин, требующих умения проводить расчёты на прочность, долговечность, а
так же навыков конструирования.
Задачи изучения дисциплины
В результате
системного изучения всех разделов дисциплины "Прикладная механика"
студент должен знать структурную и функциональную классификацию механизмов,
методы кинематического анализа и синтеза механизмов, теоретические основы
расчётов на прочность и жесткость наиболее распространенных деталей и узлов
машин, механизмов приборов, иметь общие понятия о работе машин. В задачу
дисциплины входит обучение студента практическому проведению анализа и синтеза
механизмов, расчётам по механической прочности, конструированию типовых деталей
и узлов машин, проведению проверочных расчётов на прочность и жёсткость;
приобретению первых навыков по конструированию деталей и узлов механизмов,
машин, агрегатов.
Перечень базовых дисциплин и их
разделов, необходимых для изучения курса "Прикладная механика"
1. Математика. Разделы: векторная алгебра,
аналитическая геометрия, математический анализ.
2. Физика. Раздел: механика.
3. Инженерная графика. Разделы: ортогональные проекции, аксонометрия, техническое черчение.
4. Применение вычислительной техники в
инженерных и экономических расчётах.
Настоящий конспект лекций по курсу "Прикладная механика" следует рассматривать как краткое изложение программных вопросов курса, облегчающее усвоение учебного материала и подготовку к экзаменам. Пользование конспектом ни в коем случае не исключает подготовки по учебникам, а лишь выделяет основные положения, соответствующие курсу "Прикладная механика".
В учебном пособии использована Международная система единиц Systeme International d’Unites (в русской транскрипции СИ), которая является обязательной во всех областях науки и техники. Кратко напомним некоторые основные указания по применению СИ.
Значения физических величин, как правило, представляются в виде десятичных кратных и дольных единиц от исходных единиц СИ путем умножения их на число 10 в соответствующей степени. Наименование десятичных кратных и дольных единиц образуется присоединением приставок к наименованиям исходных единиц (табл.1).
Таблица 1
|
Приставка |
Сокращенное обозначение |
Множитель |
|
Тера |
Т |
1012 |
|
Гига |
Г |
109 |
|
Мега |
М |
106 |
|
Кило |
к |
103 |
|
Гекто |
г |
102 |
|
Дека |
да |
101 |
|
Деци |
д |
10-1 |
|
Санти |
с |
10-2 |
|
Милли |
м |
10-3 |
|
Микро |
мк |
10-6 |
|
Нано |
н |
10-9 |
|
Пико |
п |
10-12 |
Приставки рекомендуется выбирать таким образом, чтобы числовые значения величин находились в пределах 0,1-1000. Например, сила Р равняется 14,3 кН (килоньютона), но не 0,0143 МН (меганьютона) или 1430 даН (деканьютона).
Для каждой физической величины, как правило, следует применять одно (основное) наименование. Например, в качестве характеристики количества вещества, заключенного в теле, следует применять массу (а не вес); в качестве параметра вещества - плотность, определяемую как отношение массы к объему.
Среди производных единиц с большой буквы пишутся те, которые образованы от фамилий ученых (Гц, Н, Па и т.д.).
Производные единицы связаны с основными, например:
1 Н = 1 кгм/с2; 1 Па=1 Н/м2; 1 Дж=1 Нм; 1 Вт=1 Дж/с.
Приведем пример использования указанных выше приставок. Модуль упругости для стали Е =2,1∙1011 Па =2,1∙109 гПа = 2,1∙108 кПа = 2,1∙105 МПа = 0,21∙103 ГПа = 0,21 ТПа.
В некоторых задачах по сопротивлению материалов в исходных данных используются внесистемные единицы, например обороты в минуту или сантиметр в четвертой степени и т.д. Это связано с тем, что на многих работающих сейчас электродвигателях, создающих динамическую нагрузку, обозначено именно количество оборотов в минуту, а в действующих сортаментах на прокат даны геометрические характеристики пока еще в единицах, производных от сантиметра. Переход от этих единиц к системным очевиден. Например:
1см4 = 1(10-2 м)4 = 1∙10-8 м4;
300 об/мин = 5 об/с = 5∙2π Гц.
Основные механические величины в единицах СИ и соотношения между ними и прежними единицами, подлежащими изъятию, приводятся в таблице 2.
Таблица 2
|
Наименование величины |
Единица |
Соотношение единиц |
|
|
Наименование |
Обозначение |
||
|
Сила,
нагрузка, вес |
Ньютон |
Н |
1Н ≈ 0,1 кгс 1кН
≈ 0,1 тс |
|
Линейная
нагрузка |
Ньютон
на метр |
Н/м |
1Н/м ≈ 0,1 кгс/м 1кН/м
≈ 0,1 тс/м |
|
Механическое напряжение, модуль
упругости |
Паскаль |
Па |
1Па ≈ 0,1 кгс/м2 1кПа
≈ 0,1 тс/м2 1мПа
≈ 10 кгс/см2 |
|
Момент силы, момент
пары сил |
Ньютон-метр |
Нм |
1Нм ≈ 0,1 кгсм 1кНм
≈ 0,1 тсм |
|
Работа
(энергия) |
Джоуль |
Дж |
1Дж
≈ 0,1 кгсм |
|
Мощность |
Ватт
(джоуль в секунду) |
Вт |
1Вт≈0,1 кгсм/с 1
кВт ≈ 1,36 л.с.
|
Основные обозначения
F, P - сосредоточенная сила
N - продольная (нормальная) сила
Ncal - расчетная несущая способность
q - интенсивность распределенной нагрузки
M - сосредоточенный момент
Qx, Qy - поперечные силы, направленные вдоль осей x, y
Mx, My - изгибающие моменты в поперечном сечении бруса относительно осей x, y
T, Mкр - крутящий момент в поперечном сечении бруса
Mи - изгибающий момент в поперечном сечении бруса
Mэкв - эквивалентный момент
b - ширина
t - толщина
e - эксцентриситет силы
l - длина, пролет
lef - расчетная (условная) длина
lw - длина сварного шва
x - продольная ось стержня
y, z - главные центральные оси инерции поперечного сечения стержня.
σ - нормальное напряжение (общее обозначение)
σx, σy - нормальные напряжения на площадках с нормалями параллельными осям x и y
τ, τα, τxy - касательное напряжение (общее обозначение)
σ1, σ2, σ3 - главные нормальные напряжения
σэкв - эквивалентное напряжение
σсм - нормальное напряжение при смятии
σy - предел текучести
σut - предел прочности при растяжении
σuc - предел прочности при сжатии
σmax, σmin, σm, σa - нормальные напряжения цикла: максимальное, минимальное, среднее, амплитуда
τa, τm - касательные напряжения цикла: амплитуда и среднее
σT - предел текучести
σв - временное сопротивление (предел прочности)
σR - предел выносливости (общее обозначение)
σ-1, τ-1 - пределы выносливости при симметричном цикле изгиба и кручения
σ0, τ0 - пределы выносливости при отнулевом цикле изгиба и кручения
Rbp - расчетное сопротивление смятию болтовых соединений
Rbs - расчетное сопротивление срезу болтов
Rbt - расчетное сопротивление болтов растяжению
Rs - расчетное сопротивление стали сдвигу
Ru - расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению
Run - временное сопротивление стали разрыву, принимаемое равным минимальному значению σb по государственным стандартам и техническим условиям на сталь
Ry - расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести
Ryn - предел текучести, принимаемый равным значению предела текучести по государственным стандартам и техническим условиям на сталь
Rt - расчетное сопротивление чугуна растяжению
Rc - расчетное сопротивление чугуна сжатию
Rb - расчетные сопротивления бетона осевому сжатию для предельного состояния первой группы
Rbt - расчетные сопротивления бетона осевому растяжению для предельного состояния первой группы
Rtb- расчетное сопротивление растяжению при изгибе кладки
R - коэффициент ассиметрии цикла
[σ], [n] - допускаемые нормальное и касательное напряжения
n - коэффициент запаса прочности
[n] - допускаемый (требуемый) коэффициент запаса прочности
∆l - абсолютное удлинение (абсолютная линейная деформация)
ε - относительное удлинение (относительная линейная деформация)
εt - поперечная деформация
εel - упругая деформация
γ - угол сдвига (относительная угловая деформация)
γc - коэффициент условий работы
E - модуль продольной упругости
Eb - начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении
E0 - модуль упругости каменной кладки
G - модуль упругости при сдвиге (модуль сдвига)
μ - коэффициент Пуассона
α - коэффициент линейного температурного расширения
W - работа внешних сил
U - потенциальная энергия деформации
δ - перемещение сечения бруса при растяжении (сжатии)
φ - угол поворота поперечного сечения бруса при кручении
f - прогиб балки
θ - угол поворота поперечного сечения балки при изгибе
Θ - относительный угол закручивания
A - площадь поперечного сечения бруса брутто
Abn - площадь сечения болта нетто
An - площадь поперечного сечения бруса нетто
Anec - необходимая площадь
Ab - площадь сжатой зоны бетона
Ak - площадь сечения каменной кладки
Sx, Sy - статические моменты сечения относительно осей x, y
Ix, Iy - осевые моменты инерции сечения относительно осей x, y
Ixn, Iyn - осевые моменты инерции сечения относительно осей x, y сечения нетто
Ip - полярный момент инерции сечения
Ixy - центробежный момент инерции сечения
ix, iy, iz - радиусы инерции сечения относительно соответствующих осей
imin - наименьший радиус инерции сечения
Wx, Wy, Wz – моменты сопротивления сечения относительно осей x–x, y–y и z–z соответственно
Wp - полярный момент сопротивления сечения
Kσ, Kτ - эффективные коэффициенты концентрации напряжений
qσ - коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений
ψσ, ψτ - коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла
KF - коэффициент влияния шероховатости поверхности на предел выносливости
KV - коэффициент влияния упрочнения поверхности на предел выносливости
Kd - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения на предел выносливости
Pкр - критическая сила
σcr, σкр - критическое напряжение
λ - гибкость стержня
|
№ |
Разделы |
Основное содержание |
|
1 |
Введение в сопротивление материалов |
Введение. Задачи и методы сопротивления материалов. Связи и опорные устройства. Внешние и внутренние силы. Метод сечений. Перемещения и деформации. Закон Гука и принцип независимости действия сил. Допущения, применяемые в сопротивлении материалов. Общие принципы расчета конструкций. Виды
испытаний материалов. Объекты испытаний. Требования к образцам и их классификация. Задачи обеспечения прочности, ресурса и функционирования машин на основе экспериментальных исследований. Объекты экспериментальных исследований. Требования к образцам, и их классификация. Структура испытательных комплексов. Методы испытания на прочность и сопротивление усталости машин и элементов. Узлы испытательных машин Машины для статических испытаний. Машины для испытаний на усталость. Программы статических и усталостных испытаний. Техника статических и усталостных испытаний. Испытание на растяжение-сжатие. Диаграммы испытаний. Стенды для испытания натурных конструкций. Тензометрические методы измерения деформаций. Методы и средства измерения деформаций. Методы электротензоизмерений. Поляризационно-оптический метод исследования напряжений. Метод двумерной (плоской) фотоупругости. Голографическая интерферометрия. Оптико-геометрические методы измерения деформаций и перемещений. Метод делительных сеток. Нанесение сеток, растров и фигур на образцы, детали и экраны. Зеркально-оптический метод. Метод муаровых полос. Метод хрупких тензочувствительных покрытий. Методы неразрушающего контроля. |
|
2 |
Примеры решения задач на растяжение-сжатие Расчет статически определимых стержней Расчет статически неопределимых стержней Расчет статически определимых стержневых систем Расчет статически неопределимых стержневых систем |
Продольные силы в поперечных сечениях. Напряжения в поперечных сечениях стержня. Напряженное и деформированное состояние при растяжении-сжатии. Расчеты на прочность и жесткость при растяжении-сжатии. Расчеты статически определимых стержней. Учет собственного веса при растяжении-сжатии. Подбор сечений с учетом собственного веса. Деформации при действии собственного веса. Расчет статически определимых стержневых систем. Понятие о статически неопределимых системах. Степень статической неопределимости. Методика ее определения. Раскрытие статической неопределимости. Расчет конструкций по допускаемым нагрузкам. Расчет статически определимых систем по способу допускаемых нагрузок. Расчет статически неопределимых систем по способу допускаемых нагрузок. Расчет гибких нитей. |
|
3 |
|
Напряжённое и деформированное состояние частицы тела. Основные виды напряжённо-деформированного состояния (НДС). Общий случай НДС. Обобщённый закон Гука-Коши. Определение напряжений на произвольно ориентированной площадке. Главные оси и главные напряжения в плоских задачах. Главные деформации в плоских задачах. Главные нормальные напряжения и направления в общем случае объёмного напряжённого состояния. Общее решение кубического уравнения для определения главных напряжений. Эллипсоид напряжений Ламе. Круги напряжений Мора. Напряжения на октаэдрических площадках. Определение удлинений и сдвигов для произвольно направленных волокон. Главные деформации и сдвиги. Общее решение кубического уравнения для определения главных деформаций. Дифференциальные уравнения равновесия Коши. Уравнение совместности деформаций. Кручение призматических стержней произвольного поперечного сечения. Кручение стержня эллиптического сечения. Кручение стержня прямоугольного сечения. Кручение стержня треугольного сечения. |
|
4 |
Геометрические характеристики плоских сечений Примеры решения задач |
Площадь плоских сечений. Статические моменты сечения. Моменты инерции сечений сложной формы. Изменение моментов инерции сечения при повороте осей координат. Главные оси инерции и главные моменты инерции. Понятие о радиусе и эллипсе инерции сечения. Моменты сопротивления. Стандартные прокатные профили. Алгоритм расчета геометрических характеристик
плоских сечений. |
|
5 |
Примеры решения задач на кручение Статически неопределимые задачи |
Построение эпюр крутящих моментов. Напряжения в поперечном сечении. Условие прочности при кручении вала круглого и кольцевого сечения. Рациональная форма сечения вала. Деформации при кручении и условие жесткости вала. Расчеты на прочность и жесткость валов круглого и кольцевого сечений. Потенциальная энергия деформации при кручении. Статически неопределимые задачи на кручение. Кручение бруса с некруглым поперечным сечением. Сдвиг. Расчет заклепок на срез. Расчет заклепок на смятие и листов на разрыв. Дополнительные задачи на сдвиг. Расчет сварных соединений. Расчет сварных соединений при проектировании строительных конструкций. Расчет винтовых пружин с малым шагом витка. |
|
6 |
Примеры решения задач на изгиб Построение эпюр поперечной силы и изгибающего момента Расчеты напряжений и проверка прочности Расчеты перемещений и проверка жесткости Расчеты перемещений методом начальных параметров |
Плоский изгиб. Механические испытания на изгиб. Построение эпюр поперечной силы и изгибающего момента. Основные дифференциальные соотношения теории изгиба. Примеры построения эпюр внутренних силовых факторов для консольных балок. Примеры построения эпюр внутренних силовых факторов для балок на двух опорах. Другие подходы к построению эпюр внутренних силовых факторов. Напряжение при чистом изгибе. Касательные напряжения при поперечном изгибе. Главные напряжения при изгибе. Рациональные формы поперечных сечений при изгибе. Полная проверка прочности. Опасные сечения и опасные точки. Перемещения при изгибе балок. Дифференциальное уравнение изогнутой оси упругой балки. Пределы применимости приближенной теории изгиба балок. Интегрирование дифференциального уравнения изогнутой оси балки методом начальных параметров А. Н. Крылова. Простейшие статически неопределимые задачи при изгибе. Метод сравнения (наложения) перемещений. Расчет на прочность простейших статически неопределимых балок методом допускаемых нагрузок. Изгиб балок переменного поперечного сечения. Балка равного сопротивления. Балка на упругом основании. Изгиб составных балок. |
|
7 |
Примеры решения задач на сложное сопротивление Расчеты при внецентренном сжатии-растяжении |
Расчет балки, подверженной косому или пространственному изгибу. Определение внутренних усилий при косом изгибе. Определение напряжений при косом изгибе. Определение перемещений при косом изгибе. Внецентренное сжатие или растяжение. Ядро сечения при внецентренном сжатии. Критерии
предельного состояния материала при сложном напряженном состоянии. Теории прочности. Критерии разрушения. Критерии пластичности. Замечания о выборе теории прочности. Совместное действие изгиба и кручения. Определение внутренних усилий и напряжений при изгибе с кручением. Расчет валов круглого (кольцевого) сечения на изгиб с кручением. Расчет брусьев прямоугольного сечения на изгиб с кручением. Расчет балок переменного сечения. Подбор сечения балок равного сопротивления. Определение деформаций балок переменного сечения. |
|
8 |
Расчеты при динамических нагрузках Расчеты при циклических нагрузках Примеры решения задач Расчеты при инерционных нагрузках Расчеты при циклических нагрузках Расчеты на усталостную прочность |
Расчеты при
динамических нагрузках. Соударение твердого тела и системы с одной степенью свободы. Механические испытания на удар. Расчет динамического коэффициента при ударной нагрузке. Оценка прочности при ударной нагрузке. Определение напряжений при скручивающем ударе. Расчеты движущихся деталей при заданных ускорениях. Расчет поступательно движущихся систем. Напряжения в тонкостенном вращающемся кольце. Расчет равномерно вращающегося прямого бруса. Вращающиеся рамы. Расчеты
при циклических нагрузках. Основные характеристики цикла и предел усталости. Диаграмма усталостной прочности. Расчет коэффициентов запаса усталостной прочности. Влияние состояния поверхности и размеров детали на усталостную прочность. Коэффициент запаса усталостной прочности и его определение. Колебания системы с одной степенью свободы. Определение напряжений при колебаниях. Резонанс. Колебания балки с установленным на ней массивным электромотором. Степень свободы колеблющейся системы. Канонические уравнения колебания упругих систем с конечным числом степеней свободы. Собственные колебания упругих систем с конечным числом степеней свободы. Вынужденные колебания упругих систем с конечным числом степеней свободы. Приближенные методы определения низших частот собственных колебаний упругих систем. Понятие о приведенной массе. Устойчивость вращающихся валов. Колебания упругих систем при действии ударной нагрузки. Колебания при ударе вертикально движущимся телом. Колебания при ударе горизонтально движущимся телом. Продольные колебания стержня. Поперечные колебания стержня. Расчет на прочность при нерегулярной переменной
нагруженности. |
|
Дополнительные учебные пособия и
методические указания Конспект
лекций «Сопротивление материалов» Конспект
лекций «Сопротивление материалов. Часть 1» Конспект
лекций «Сопротивление материалов. Часть 2» Конспект лекций для студентов механических специальностей
«Сопротивление материалов. Часть 1» Конспект лекций для студентов механических специальностей «Сопротивление
материалов. Часть 2» Учебное пособие «Сопротивление материалов. Часть 1» Учебное пособие «Сопротивление материалов. Часть 2» Учебное пособие «Сопротивление материалов. Нестандартные
задачи и подходы к их решению» Учебное
пособие «Основы теории оболочек» Учебное
пособие «Сопротивление материалов» Методические
указания к решению задач «Анализ внутренних силовых факторов» Методические
указания к решению задач «Кручение валов и тонкостенных профилей» Методические
указания «Геометрические характеристики плоских сечений» Методические
указания «Расчет геометрических характеристик поперечных сечений простейших
форм» Методические
указания «Расчет геометрических характеристик сложных несимметричных сечений» Методические указания «Применение теоремы Кастилиано при
решении статически неопределимых задач» Методические
указания «Прямой поперечный изгиб. Расчеты на прочность» Методические
указания и задания «Изгиб с кручением стержня круглого поперечного сечения» Методическое
пособие к курсовой работе «Расчет вала при совместном действии изгиба и
кручения» Методические
указания «Типовые задачи курсовой работы. Часть 1» Методические
указания «Расчет на устойчивость сжатых стержней» Методические
указания «Сопротивление материалов. Учебно-исследовательская работа» Методические указания и задания «Сопротивление материалов» Методические
указания к решению задач и задания «Сопротивление материалов» Методические указания и задания «Сопротивление материалов.
Часть 1» Методические указания и задания «Сопротивление материалов.
Часть 2» Задания
для студентов заочного обучения «Сопротивление материалов» Задания
для контрольных и курсовых работ «Сопротивление материалов» Задания
для расчетно-графических работ «Сопротивление материалов» Задания
для расчетно-графических и курсовых работ «Сопротивление материалов» Справочный
материал к практическим занятиям «Сопротивление материалов» Учебные презентации в Microsoft PowerPoint Курс
лекций по сопротивлению материалов. Часть 1.1. Курс
лекций по сопротивлению материалов. Часть 1.2. |
||
|
9 |
Цель и
задачи курса теория машин и механизмов. Инженерное проектирование. Машина и
механизм |
Цель и задачи курса ТММ. Краткая историческая справка. Понятие об инженерном проектировании. Методы проектирования. Основные этапы процесса проектирования. Понятие о технической системе и ее элементах. Машины и их классификация. Понятие о машинном агрегате. Механизм и его элементы. Модели машин. Классификация механизмов. Рычажные механизмы. Кулачковые механизмы. Передачи вращения. Фрикционные передачи. Зубчатые передачи. Храповые механизмы. Мальтийский механизм (крест). Механизмы с гибкими звеньями. Клиновые и винтовые механизмы. Механизмы с гидравлическими и пневматическими устройствами. Основные кинематические и силовые отношения в
передачах. |
|
10 |
Классификация кинематических пар. Классификация кинематических цепей. Понятие о структурном анализе и синтезе. Основные понятия структурного синтеза и анализа. Структура механизмов. Структурные группы для плоских рычажных механизмов. Избыточные связи. Лишние степени свободы. Структурная формула плоского механизма. Замена высших кинематических пар низшими. Классификация плоских механизмов по Ассуру. Порядок структурного исследования плоского
механизма. |
|
|
11 |
Цели и задачи кинематического анализа. Графический метод кинематического анализа. Графоаналитический метод кинематического анализа. Определение скоростей графоаналитическим методом. Определение ускорений графоаналитическим методом. Планы скоростей и ускорений шарнирного четырёхзвенника. Понятие о теореме подобия для определения скоростей и ускорений. Использование плана скоростей и плана ускорений для определения радиуса кривизны траектории движения точки. Использование плана скоростей и плана ускорений для определения мгновенного центра скоростей (МЦС) и мгновенного центра ускорений (МЦУ) звена. Планы скоростей и ускорений кривошипно-ползунного механизма. Планы скоростей и ускорений кулисного механизма. Аналитический метод кинематического анализа. Функция положения. Аналог скорости. Аналог ускорения. Аналитическое исследование кривошипно-ползунного механизма. Понятия о мёртвых положениях в кривошипно-ползунных механизмах и способы их прохождения. Аналитическое исследование шарнирного четырёхзвенного механизма. Аналитическое исследование кривошипно-кулисного
механизма. |
|
|
12 |
Общие сведения и определения. Этапы кинетостатического расчёта. Силы, действующие в механизмах. Статическая определимость кинематической цепи. Силовой анализ характерных структурных групп. Теорема о «жёстком» рычаге Жуковского. Силовой анализ механизма с учетом сил трения. Теоретические основы определения коэффициента
трения. |
|
|
13 |
Общие положения. Кинетическая энергия, приведенная масса, приведенный момент инерции механизма. Уравнение движения машины в форме кинетической энергии. Уравнение движения машины в дифференциальной форме. Режимы движения машины. Механический кпд механизма. Определение кпд машинного агрегата при последовательном соединении входящих в него механизмов. Определение кпд машинного агрегата при параллельном соединении входящих в него механизмов. Самоторможение. Неравномерность хода ведущего звена машины. Регулирование периодических колебаний угловой скорости с помощью маховика. Регулирование непериодических колебаний скорости
движения машин. |
|
|
Дополнительные учебные пособия и методические
указания Конспект лекций1 «Теория машин и механизмов» Конспект лекций2 «Теория машин и механизмов» Учебное пособие «Теория машин и механизмов» Конспект лекций «Динамический анализ. Зубчатые зацепления» Методические указания «Проектирование и анализ зубчатых
механизмов» Методические указания к лабораторной работе «Расчет и
построение профиля кулачка»
Методические указания и задания «Расчет и построение
кулачковых механизмов» |
||
|
1 |
Введение. Основные понятия и определения курса. Классификация механизмов и деталей машин. Основные принципы и этапы разработки машин. Карты технического уровня. Требования к машинам и критерии их качества. Силы, действующие в механизмах и машинах. Условия нормальной работы деталей и машин. Общие принципы прочностных расчётов. Трение и изнашивание в машинах. Мощность машин и ее преобразование. |
|
|
2 |
Характеристики цикла при переменных напряжениях в деталях машин. Усталость деталей машин, ее природа и процесс разрушения. Предел выносливости материалов. Местные напряжения в деталях машин. Режимы работы и расчетные нагрузки машин. Определение коэффициента внешней динамики KA. |
|
|
3 |
Краткие
сведения о машиностроительных материалах и основах их выбора |
Основные машиностроительные материалы. Железо и сплавы на его основе (стали, чугуны). Медь и сплавы на ее основе (латунь, бронза). Алюминий и сплавы на его основе. Термическая и термохимическая обработка металлических материалов. Композиционные материалы. Керамика. Пластмассы. Резина. |
|
4 |
Неразъемные
соединения (сварные, паяные, клеевые и заклепочные соединения и соединения с
натягом) |
Применение различных видов сварки. Типы сварных швов и их расчет. Выбор допускаемых напряжений. Паяные соединения, преимущества и недостатки, область применения, расчет. Клеевые соединения, преимущества и недостатки, область применения, расчет. Заклёпочные соединения. Расчет прочности заклепочных швов. Проектировочный расчет заклепочных швов при заданной нагрузке и заданном типе шва. Рекомендации по конструированию заклепочных швов. Соединение деталей с гарантированным натягом (прессовые соединения). Проверка прочности деталей цилиндрического
соединения с натягом. |
|
5 |
Разъемные
соединения (резьбовые, штифтовые, шпоночные, шлицевые соединения) |
Резьбовые соединения. Основы образования резьбы. Классификация резьбовых соединений. Условное изображение и обозначение резьбы на чертежах. Конструкции резьбовых соединений (болты, винты, шпильки, гайки, шайбы). Материалы резьбовых соединений. Способы стопорения (контровки) резьбовых соединений. Инструменты для отвинчивания и завинчивания. Распределение осевой нагрузки по виткам резьбы. Условия самоторможения в резьбе. КПД винтовой пары. Расчет резьбового соединения на прочность при осевом и поперечном статическом нагружении. Расчет групповых болтов. Расчет резьбы на прочность. Резьбовые соединения, работающие при циклических нагрузках. Шпоночные соединения (назначение и краткая характеристика основных типов, достоинства и недостатки, материалы, область применения шпоночных соединений). Рекомендации по конструированию шпоночных соединений. Расчет на прочность соединений с призматическими шпонками. Расчет на прочность соединений с сегментными шпонками. Расчет на прочность соединений с врезными клиновыми шпонками. Последовательность проверочного расчета шпоночных соединений. Шлицевые (зубчатые) соединения (назначение и краткая характеристика основных типов, достоинства и недостатки, область применения шлицевых соединений). Рекомендации по конструированию шлицевых соединений. Расчет на прочность прямобочных шлицевых (зубчатых) соединений. Последовательность проверочного расчета зубчатых соединений. Штифтовые и профильные соединения. |
|
6 |
Введение в передачи. Классификация передач. Основные кинематические и силовые отношения в передачах. Механизмы преобразования одного вида движения в
другой (общие сведения). |
|
|
7 |
Общие сведения и классификация зубчатых передач. Краткие сведения о методах изготовления зубчатых колес, их конструкциях, материалах. Основные элементы зубчатой передачи. Термины, определения и обозначения. Основная теорема зубчатого зацепления. Понятия о линии и полюсе зацепления. Профилирование зубьев. Краткие сведения о корригировании зацеплений. Виды разрушений зубьев. Цилиндрические прямозубые передачи. Устройство и основные геометрические соотношения. Расчет зубьев цилиндрической прямозубой передачи на изгиб. Расчет цилиндрической прямозубой передачи на контактную прочность. Последовательность проектировочного расчета цилиндрической прямозубой передачи. Цилиндрические косозубые и шевронные зубчатые передачи. Устройство и основные геометрические и силовые соотношения. Расчет зубьев цилиндрической косозубой и шевронной передач на изгиб. Расчет цилиндрической косозубой и шевронной передач на контактную прочность. Последовательность проектировочного расчета цилиндрической косозубой передачи. Конические зубчатые передачи. Устройство и основные геометрические и силовые соотношения. Расчет зубьев прямозубой конической передачи на изгиб. Расчет конических прямозубых передач на контактную прочность. Последовательность проектировочного расчета конической зубчатой передачи. Зубчатые передачи с зацеплением Новикова. Устройство, основные геометрические соотношения. Расчет передачи с зацеплением Новикова на контактную прочность. Планетарные зубчатые передачи. Устройство передачи и расчет на прочность. Волновые зубчатые передачи. Устройство передачи и
расчет на прочность. |
|
|
8 |
Общие сведения, устройство передачи, материалы, область применения, достоинства и недостатки Геометрическое соотношение размеров червячной
некорригированной передачи с архимедовым червяком Основные критерии
работоспособности червячных передач и расчет их на прочность Расчет червячной передачи на
контактную прочность Расчет червячной передачи на прочность
по напряжениям изгиба Тепловой расчет червячной
передачи КПД
червячной передачи Последовательность
проектировочного расчета червячных передач |
|
|
9 |
Устройство и назначение, достоинства и недостатки, применение. Силовые соотношения в винтовой паре передачи. Самоторможение в передаче винт-гайка. Расчет передачи винт-гайка на прочность. Расчет передачи винт-гайка скольжения. Рекомендации по конструированию передачи винт-гайка скольжения. Примеры расчета передачи винт-гайка скольжения. Расчет шариковинтовой передачи. Рекомендации по конструированию шариковинтовых передач. Рекомендации по проектировочному расчету шариковинтовых передач. Пример расчета шариковинтовой передачи. |
|
|
10 |
Назначение, конструкция и материалы валов и осей. Классификация валов и осей. Материалы валов и осей. Критерии работоспособности и расчет валов и осей. Расчет осей на статическую прочность. Расчет валов на прочность. Предварительный расчет валов. Уточненный расчет валов. Расчет валов и осей на жесткость. Рекомендации по конструированию валов и осей. |
|
|
11 |
Подшипники скольжения и подпятники (назначение, типы, область применения, разновидности конструкций, материалы для их изготовления). Смазочные устройства Смазочные материалы. Антифрикционные материалы. Достоинства и недостатки подшипников скольжения. Характерные дефекты и поломки подшипников скольжения. Условный расчет подшипников скольжения. Работа подшипников скольжения при жидкостном режиме смазки и понятие об их расчете. Рекомендации по конструированию подшипников скольжения. Подшипники качения (общие сведения, классификация и область применения, разновидности конструкций, материалы для их изготовления). Система обозначения подшипников качения. Достоинства и недостатки подшипников качения. Сравнительная характеристика подшипников качения и скольжения. Распределение нагрузки на теле качения подшипника. Особенности кинематики подшипников качения. Методика подбора подшипников качения. Расчет по динамической грузоподъемности. Расчет по статической грузоподъемности. Расчет подшипников на долговечность. Оценка предельной быстроходности подшипников качения. Расчет потерь на трение в подшипниках качения. Виды разрушения подшипников качения и критерии работоспособности Особенности проектирования подшипниковых узлов. Крепление подшипников на валу и в корпусе. Жёсткость подшипников и их предварительный натяг. Уплотнение в подшипниковых узлах. Посадки подшипников на вал и в корпус. Монтаж и демонтаж подшипников. Смазка подшипников качения. Основные принципы конструирования узлов трения, содержащих подшипники качения. Справочные данные. |
|
|
12 |
Классификация. Преимущества и недостатки. Плоскоременная передача. Конструкция, геометрия передачи, кинематические соотношения, КПД. Клиноременная передача. Конструкция, геометрия передачи. Основы теории расчета ременных передач. Силы и напряжения в ремнях, кривые скольжения и допускаемые полезные напряжения. Расчет плоскоременной передачи по тяговой силе. Долговечность передачи. Расчет клиноременной передачи на тяговую способность и долговечность. Устройства для натяжения ремня. Передачи зубчатым ремнем. Расчет передачи зубчатым ремнем. Шкивы передач зубчатым ремнем. Ременные вариаторы. Рекомендации по конструированию. |
|
|
13 |
Фрикционные передачи. Классификация. Достоинства и недостатки. Применение. Материалы катков. Геометрические параметры, кинематические и силовые соотношения. Цилиндрическая фрикционная передача, устройство, основные соотношения, расчет на прочность. Коническая фрикционная передача, устройство, основные соотношения. Вариаторы. Рекомендации по конструированию фрикционных
передач. |
|
|
14 |
Классификация. Достоинства и недостатки. Область применения. Конструкции приводных цепей. Тяговые цепи. Цепные вариаторы. Основные геометрические и кинематические соотношения. Силы, в ветвях цепи. Расчет (подбор) цепи с учетом долговечности. Критерии работоспособности. Материалы цепей. Натяжение, смазывание, картеры. |
|
|
15 |
Классификация муфт. Жёсткие муфты. Компенсирующие муфты. Подвижные муфты. Упругие муфты. Сцепные муфты. Самоуправляемые муфты. Предохранительные муфты. Фрикционные муфты. Краткие сведения о выборе и расчете муфт. |
|
|
16 |
Классификация. Конструирование и расчет цилиндрических витых
пружин растяжения и сжатия. |
|
|
17 |
Эксплуатационные факторы. Технологические методы. Конструкционные методы. |
|
|
Проектирование электромеханического привода машин |
||
|
18 |
Показатели качества редукторов, мотор-редукторов и вариаторов. Цилиндрические редукторы. Конические редукторы. Червячные
редукторы. |
|
|
19 |
Параметрическая оптимизация одно- и многоступенчатых редукторов |
Проектный расчет привода с одноступенчатыми редукторами и открытыми передачами. Проектный расчет параметров цилиндрических двухступенчатых редукторов типа Ц2У, Ц2 общего назначения. Проектный расчет двухступенчатого соосного редуктора типа Ц2С. Проектный расчет двухступенчатого коническо-
цилиндрического редуктора типа КЦ1. |
|
20 |
Кинематический расчет привода. Поиск оптимального варианта привода при заданной схеме. Выбор наиболее целесообразного типа редуктора и
открытой передачи привода. |
|
|
Дополнительные учебные пособия и
методические указания Учебное пособие «Детали машин. Расчеты» Учебное пособие «Детали машин» Методические указания и задания «Конструирование и расчет
основных элементов механического привода» Методические указания к курсовому проекту «Детали машин и
основы конструирования» Методические указания и задания «Расчет болтовых соединений
с осевой и поперечной нагрузками»
Методическое пособие «Передачи червячные цилиндрические.
Расчет и проектирование» Методическое пособие «Подбор муфт. Конструкции и основы
расчета» Методические указания «Подшипники качения» Методические указания к лабораторной работе «Редукторы» Методические указания к курсовому проекту «Ременные
передачи. Расчет и проектирование»
Методические указания «Примеры расчета резьбовых и сварных
соединений» Методические указания «Конструирование и расчет валов» Методическое пособие «Проектирование механизмов с передачей
винт-гайка» Методические указания «Расчет зубчатых и зубчато-винтовых
передач» Методические указания «Расчет и проектирование зубчатых
передач» Методические указания «Оформление учебно-конструкторской
документации и задание на курсовой проект» Задания на курсовой проект «Детали машин и основы
конструирования машин» Методические указания и задания к контрольной работе
«Подъемно-транспортные машины»
Методические указания и задания к зачетной работе
«Подъемно-транспортные машины»
|
||
|
Конспект лекций «Прикладная механика» Конспект лекций «Прикладная механика. Часть 1» Курс лекций «Прикладная механика» Краткий курс лекций «Прикладная механика» Учебник для вузов «Прикладная механика» Учебное пособие «Прикладная механика» Учебное пособие1 «Прикладная механика» Учебное пособие «Прикладная механика. Часть 1» Учебное пособие «Прикладная механика. Практические расчеты» Учебное пособие «Прикладная механика. Курсовое
проектирование» Учебное пособие «Прикладная механика. Основы статики и
сопротивления материалов» Учебно-методический комплекс «Прикладная механика»
Учебно-методический комплекс1 «Прикладная механика»
Учебное пособие для студентов заочного обучения «Механика» Учебно-методическое пособие по изучению понятий и терминов
курса «Прикладная механика» Методические указания и задания для курсовой работы1
«Прикладная механика» Методические указания и задания для курсовой работы2
«Прикладная механика» Методические указания и задания для РГР и контрольных работ
«Прикладная механика» Методические указания и контрольные задания «Прикладная
механика» Задания для курсовой работы «Прикладная механика»
Рабочая тетрадь №1 для выполнения курсового проекта
«Прикладная механика» Рабочая тетрадь №2 для выполнения курсового проекта
«Прикладная механика» Учебное пособие «Техническая механика» Учебно-методический комплекс «Техническая механика»
Контрольные задания с программой и методическими указаниями
«Техническая механика» |
||