Определение кинематических и силовых характеристик передач.
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
Специальность 08.02.09
«Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий»
Заочное отделение
ДисциплинаОП.01. «Техническая механика»
Разработчик ___________________ /Е.В. Кованова/
ВВЕДЕНИЕ
Учебная дисциплина «Техническая механика» состоит из трех разделов: теоретической механики, сопротивления материалов и деталей машин. Изучение заканчивается экзаменом.
Программа учебной дисциплины «Техническая механика» предусматривает изучение статики конструкций, кинематических и динамических характеристик движущихся элементов машин и механизмов по главным критериям их работоспособности, важнейших принципов проектирования, конструирования.
Изучение учебной дисциплины базируется на знании математики, физики, черчения, информатики и на основе практического использования персональных ЭВМ.
«Техническая механика» является комплексной учебной дисциплиной и включает в себя основные положения теоретической механики с основными понятиями их теории механизмов и машин, сопротивления материалов и деталей машин.
Знания и умения, полученные при изучении учебной дисциплины, являются необходимыми для последующего изучения специальных учебных дисциплин и успешного практического обучения.
В результате изучения учебной дисциплины обучающиеся
должны уметь:
― определять координаты центра тяжести тел;
― выполнять расчеты на прочность и жесткость;
должны знать:
― виды деформации;
― законы механического движения и равновесия;
― методы механических испытаний материалов;
― методы расчета элементов конструкции на прочность;
― устойчивость при различных видах нагружения;
― основные типы деталей машин и механизмов;
ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Основной формой изучения учебной дисциплины является самостоятельная работа учащихся над учебниками и учебными пособиями. Учебным планом предусмотрены установочные и обзорные занятия (консультации). Установочные занятия проводятся перед изучением учебной дисциплины с целью ознакомления учащихся с её содержанием и методикой его дальнейшего изучения. Консультации проводятся в период лабораторноэкзаменационной сессии после самостоятельного изучения учащимися учебной дисциплины, с целью помочь систематизировать знания, полученные в процессе изучения, и ответить на возникшие при этом вопросы.
Изучить каждую тему рекомендуется в такой последовательности. На первом этапе внимательно и вдумчиво прочитать в учебной литературе содержание всей темы, обратив особое внимание на общий подход к изучаемому вопросу. На втором этапе материал должен быть изучен во всех подробностях.
Программой предусмотрено выполнение учащимися контрольной работы.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ контрольной работы
Программой учебной дисциплины и учебным планом предусмотрено выполнение одной контрольной работы. Контрольная работа включает в себя четыре задачи по теоретической механике, три задачи по сопротивлению материалов и одну задачу по деталям машин, всего 8 задач.
При оформлении контрольной работы следует придерживаться следующих требований:
1. Контрольная работа выполняется по варианту, соответствующему номеру в журнале учета успеваемости.
2. Контрольную работу нужно выполнять строго в соответствии с вариантом учащегося. В противном случае она не зачитывается и возвращается для переделки в соответствии с данным требованием.
3. Контрольную работу следует выполнять «от руки» в ученической тетради «в клеточку» на 12 или 18 листов.
4. Работу выполнять четко и аккуратно, чертежи должны быть выполнены карандашом с использованием чертежных инструментов. Условие задач переписывать обязательно.
5. Титульный лист выполнять в соответствии с Приложением А.
6. На последней странице тетради выполненной контрольной работы указать использованные источники.
7. Выполненную контрольную работу необходимо своевременно (согласно учебному графику) сдать преподавателю на проверку.
8. После получения зачтенной работы обучающийся должен внимательно изучить рецензию и все замечания преподавателя, обратить внимание на допущенные ошибки, доработать материал.
9. Не зачтенная работа или выполняется заново, или переделывается частично по указанию преподавателя.
10. Для допуска к экзамену учащемуся необходимо выполнить контрольную работу, сделать все необходимые исправления, указанные преподавателем в рецензиях и защитить упомянутую, т.е. в процессе опроса по ней показать хорошую осведомленность и самостоятельность выполнения.
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ДЛЯ ДОМАШНЕЙ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
Таблица 1
Таблица соответствия варианта номеру в журнале успеваемости:
| № в журнале | Вариант |
| 1 а | |
| 2 б | |
| 3 в | |
| 4 г | |
| 5 д | |
| 6 е | |
| 7 а | |
| 8 б | |
| 9 в | |
| 10 г | |
| 1 д | |
| 2 е | |
| 3 а | |
| 4 б | |
| 5 в | |
| 6 г | |
| 7 д | |
| 8 е | |
| 9 а | |
| 10 б | |
| 1 в | |
| 2 г | |
| 3 д | |
| 4 е | |
| 5 а | |
| 6 б | |
| 7 в | |
| 8 г | |
| 9 д | |
| 10 е |
Задание 1
Определить величины реакций в опоре защемленной балки. Провести проверку правильности решения.
Задание 2
Определить величины реакций в шарнирных опорах балки. Провести проверку правильности решения.
Задание 3
Определить координаты центра тяжести составного сечения. Сечение состоит из листа с поперечными размерами 
и прокатных профилей по ГОСТ 8239-89, ГОСТ 8240-89 и ГОСТ 8509-86. Уголок выбирается наименьшей толщины. Размеры стандартных профилей в Приложении 1.
| Параметр | Вариант | |||||||||
| № швеллера | ||||||||||
| № двутавра | ||||||||||
| № уголка | 12,5 | |||||||||
 , мм | ||||||||||
 , мм |
Задание 4
Номер варианта соответствует номеру в журнале.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 1.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса 
согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 2.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 3.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 4.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 5.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 6.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 7.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 8.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 9.
Задача 1. Дано уравнение движения точки . Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 10.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 11.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 12.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 13.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 14.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 15.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 16.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 17.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 18.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 19.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 20.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 21.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 22.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 23.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 24.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 25.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 26.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 27.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 28.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 29.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Вариант 30.
Задача 1. Дано уравнение движения точки 
. Определить скорость точки в конце третьей секунды движения и среднюю скорость за первые три секунды.
Задача 2. Точка движется по кривой радиуса согласно уравнению 
. Определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Задание 5
Построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений по длине бруса. Определить перемещение свободного конца бруса. Двухступенчатый стальной брус нагружен силами 
. Площади поперечных сечений 
и 
. Принять 
.
Задание 6
Задание 7
Для двухопорной балки, нагруженной сосредоточенными силами и парой сил с моментом, определить реакции в опорах. Найти максимальный изгибающий момент и, используя условие прочности, подобрать необходимые размеры поперечного сечения. Материал – сталь, допускаемое напряжение изгиба 160 МПа. Сечение – двутавр.
Задание 8
Порядок выполнения.
1. Начертить схему привода в соответствии с вариантом.
2. Пронумеровать валы.
3. Определить передаточное отношение каждой ступени.
4. Определить передаточного число привода.
u = u 1· u 2·( u3)
5. Определить частоту вращения валов.
n1=nдв; n2= 
; n3= 
; n4= 
; n4= 
;
6. Определить частоту вращения валов.
ωk= 
7. Определить мощности на валов.
Р1=Рдв или Р1=Рдв·ηподш P2= 
·η1; P3= 
·η2; P4= 
·η3
8. Определить К.П.Д. привода
η=η 
·ηпер·ηпер···
где к – число пар подшипников.
Уточнить мощность
P4= 
·η
9. Определить вращающие моменты на валах
Т= 
(Нм); где Р-Вm; ω-рад/с.
10. Вывод.
Задания к практической работе № 10
 1 |  2 |
 3 |  4 |
 5 |  6 |
 7 |  8 |
 9 |  10 |
Примеры выполнения заданий::
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Тема 1. 1. Статика.
Основные понятия и аксиомы статики.Материальная точка. Абсолютно твердое тело. Сила. Система сил. Равнодействующая сила.Аксиомы статики
Плоская система сходящихся сил. Геометрический и аналитический способы определения равнодействующей силы. Условие и уравнения равновесия. Метод проекций. Связи и реакции.
Решение задач на равновесие сил в аналитической форме с проверкой правильности решения графическим способом.
Плоская система произвольно расположенных сил .Пара сил, момент пары сил. Момент силы относительно точки. Момент силы относительно оси. Приведение к точке системы сил. Балочные системы. Классификация нагрузок и опор. Понятие о силе трения.
Определение реакций в опорах балочных систем с поверкой правильности решения
Центр тяжести. Центр тяжести простых геометрических фигур. Центр тяжести стандартных прокатных профилей.
Решение задач на определение центра тяжести плоской фигуры.
Тема. 1.2 Кинематика.
Кинематика точки. Способы задания движения. Виды движения точки. Уравнения прямолинейного движения. Скорость, средняя скорость, ускорение. Криволинейное движение точки. Скорость и ускорение точки в криволинейном движении.
Решение задач на определение характеристик прямолинейного и криволинейного движения точки.
Кинематика тела. Различные виды движения твердого тела. Мгновенный центр скоростей. Абсолютная скорость.
Решение задач на определение характеристик прямолинейного и криволинейного движения твердого тела
Тема 1.3. Динамика.
Основные понятия и аксиомы динамики.Понятие о силе инерции. Принцип Даламбера. Метод кинетостатики. Работа постоянной и переменной силы. Работа и мощность при вращательном движении КПД.. Общие теоремы динамики. Решение задач на определение сил по заданному движению. Решение задач по определению моментов инерции
Тема 2.2 Кручение и изгиб.
Кручение. Основные понятия и определения. Чистый сдвиг. Закон Гука при сдвиге. Модуль сдвига. Внутренние силовые факторы при кручении. Эпюры крутящих моментов. Кручение бруса круглого поперечного сечения. Основные гипотезы. Напряжения в поперечном сечении. Угол закручивания. Условие прочности.
Решение задач на определение диаметра вала из условия прочности при кручении
Изгиб, основные понятия и определения. Классификация видов изгиба. Внутренние силовые факторы, правила построения эпюр. Эпюры поперечных сил и изгибающих моментов. Нормальные напряжения при изгибе. Условие прочности. Рациональная форма поперечных сечений балок. Линейные и угловые перемещения при изгибе. Расчет на жесткость.
Решение задач по выполнению расчетов на прочность при изгибе.
Раздел 3. Детали машин.
Тема 3.3. Валы, оси, опоры.
Валы и оси, их виды, назначение, конструкция, материалы. Опоры. Классификация, конструкции, условные обозначения, достоинства и недостатки, области применения в узлах подвижного состава железнодорожного транспорта.
Тема 3.4. Муфты.
Муфты, их назначение и классификация. Устройство и принцип действия основных типов муфт. Методика подбора муфт и их расчет. Муфты, применяемые в подвижном составе железнодорожного транспорта.
Контрольные вопросы для самопроверки
Раздел 1. Теоретическая механика.
1. Почему абсолютно – твердое тело можно рассматривать как систему материальных точек?
2. Почему силу называют векторной величиной?
3. Чем отличается равнодействующая сила от уравновешивающей?
4. Как найти равнодействующую двух сил?
5. Чему равны проекции силы на координатные оси ОХ и ОУ, если
а) сила наклонена к оси Х под углом; 30 0; б ) сила находится на оси Х;
в) сила находится на оси У
6) Какие силы называются сходящимися?
7) Выполнение какого условия необходимо и достаточно для равновесия плоской сходящейся системы сил?
8) Перечислите последовательность действий при решении задач на определение неизвестных усилий в плоской сходящейся системе сил.
9. Что называется парой сил и как определяют ее момент?
10. Как определяют момент силы относительно точки?
11. Условие равновесия системы параллельных сил.
12. Перечислите последовательность действий при определении опорных реакций в балках.
12. Как определяют знак силы и знак момента?
13. Что называется центром тяжести тела?
14. Виды трения; основные законы трения скольжения. Охарактеризуйте трение качения.
15. Охарактеризуйте основные понятия кинематики: траектория, пройденный путь, скорость, ускорение.
16. Способы задания движения точки и запишите их уравнения.
17. Запишите дифференциальные уравнения для скорости и ускорения.
18. Поясните понятия: нормальное ускорение, касательное ускорение, полное ускорение.
19. Кинематические параметры вращающегося тела, поясните
их значение и запишите формулы
20. Физический смысл первого закона динамики.
21. Что называют инерцией и каковы примеры ее проявления?
22. Принцип Даламбера.
23. Второй закон динамики и основное уравнение движения. Физический смысл третьего закона динамики.
24. Что называют а) импульсом сил