Задания по Технической механике для заочного отделения специальность ТОРА

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ ОГОБУ СПО «ИРКУТСКИЙ ТЕХНИКУМ ТРАНСПОРТА И СТРОИТЕЛЬСТВА»

Задания

для выполнения домашней контрольной работы

по предмету «Техническая механика»

для специальности

190631 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта

Заочное отделение

Иркутск 2014

Рассмотрено на заседании ДЦК

Протокол № ___ от «____» _________________ 2014

Председатель ДЦК _______________________

Методические указания созданы в помощь студентам заочного отделения. В данном пособии указаны основные требования, предъявляемые к оформлению и выполнению домашних контрольных работ. Дана справочная информация, задания, список рекомендуемой литературы.

Организация-разработчик: ОГОБУ СПО «Иркутский техникум транспорта и строительства»

Разработчик: Иринчеева Елена Владимировна, преподаватель технической механики, ОГОБУ СПО «Иркутский техникум транспорта и строительства»

Утверждена на заседании методического совета

Протокол №______ от «____» _______________ 20_____

Методист __________________________ Шулятьева П.Н.

^{© ОГОБУ СПО «ИТТриС», 2014г.}

^{© ФИО преподавателя., Тихонова Оксана Юрьевна 2014г.}

Оглавление

Введение

4

Цели и задачи выполнения домашней контрольной работы

4

Методические указания по выполнению домашней контрольной работы

4

Оформление работы

5

Критерии оценки работы

5

Темы для самостоятельного изучения

6

Задания для контрольной работы по технической механике

9

Оформление отчета по контрольной работе

17

Рекомендуемая литература

18

Введение

Данные методические указания являются базовыми для изучения предмета «Техническая механика» и предназначены для студентов заочной формы обучения специальности 190631 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта».

1. Цели и задачи выполнения домашней контрольной работы

Задания для выполнения домашней контрольной работы по курсу «Техническая механика» составлены в соответствии с квалификационной характеристикой специалистов специальности 190631 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» и требованиями к обязательному минимуму содержания и уровню их подготовки.

Учебным планом предусмотрена две контрольных работ по курсу данной дисциплины.

В процессе выполнения домашней контрольной работы студент должен проявить способность к самостоятельной работе с научно - технической литературой, уметь обобщать полученные знания, делать научно - обоснованные выводы.

2. Методические указания по выполнению домашней контрольной работы

Контрольная работа является одним из основных элементов обучения студентов в рамках указанной дисциплины и выполняется студентом после консультации с преподавателем. Необходимую консультацию студент может получить и в процессе выполнения им контрольной работы. Выполненная контрольная работа отправляется по адресу 664013, г. Иркутск, улица Павла Красильникова, 54а, e-mail: [email protected], не позднее 1 апреля 2015 года. Допускается прием на рецензирование домашних контрольных работ, выполненных за пределами установленных графиком учебного процесса сроков, в том числе и в период сессии. В этом случае вместо рецензирования домашних контрольных работ может проводиться их устный прием (собеседование) непосредственно в период сессии.

В ходе выполнения домашней контрольной работы студенты выполняют 2 практических задания.

3. Оформление работы

Работа должна быть выполнена на компьютере.

Объем работы в целом не должен превышать 5 страниц машинописного текста, напечатанного шрифтом Times New Roman, размер 14, с полуторным междустрочным интервалом. Для выделения текста можно использовать полужирное начертание или курсив. В данный объем не включают приложение и список литературы.

Работа выполняется на белой бумаге формата А4 (210х297 мм) с использованием одной стороны листа. Каждая страница работы оформляется со следующими полями: левое не менее 20 мм, но не более 30 мм; верхнее - 20 мм; правое - 10 мм; нижнее - 20мм. Текст работы выравнивается по ширине.

Работа должна иметь: титульный лист, оглавление, текст работы, список литературы. Данный перечень также определяет и последовательность расположения частей работы. (см. оформление отчета по контрольной работе).

Все страницы работы нумеруются.

Допускается выполнение домашней контрольной работы в отдельной тетради школьного формата. На обложке тетради должен быть приклеен титульный лист.

Список литературы включает в себя перечень литературы и других источников, которые использовались при подготовке работы.

4. Критерии оценки работы

Оцениваются: выполнение работы, использование современных источников, правильность оформления.

Темы для самостоятельного изучения

1. Материальная точка. Сила. Система сил. Равнодействующая сила. Аксиома статики.

2. Система сходящихся сил. Геометрический и аналитический способы определения равно действующей силы. Условие и уравнение равновесия. Метод проекций. Связи и реакции.

3. Пара сил, момент пары сил. Момент силы относительно точки. Момент силы относительно оси.

4. Приведение к точке системы сил. Балочные системы. Классификация нагрузок и опор. Понятие о силе трения.

5. Центр тяжести простых геометрических фигур. Центр тяжести стандартных прокатных профилей. Определение центра тяжести плоских фигур.

6. Основные понятия кинематики. Способы задания движения. Виды движения точки. Средняя скорость, ускорение.

7. Различные виды движений твердого тела. Мгновенный центр скоростей. Абсолютная скорость.

8. Динамика. Основные понятия и аксиомы динамики. Понятие о силе инерции. Принцип Даламбера. Метод кинетостатики.

9. Работа постоянной и переменной сил. Работа и мощность при вращательном движении, КПД. Общие теоремы динамики.

10. Основные задачи сопротивления материалов. Методы расчета наиболее распространенных элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость при одновременном удовлетворении требований надежности и экономичности.

11. Деформации упругие и пластические. Основные гипотезы и допущения. Классификация нагрузок и элементов конструкции. Силы внешние и внутренние. Метод сечений: напряжение полное, нормальное, касательное.

12. Характеристика деформации. Эпюры продольных сил. Нормальное напряжение. Эпюры нормальных напряжений. Испытания материалов на растяжение и сжатие при статическом нагружении. Напряжения предельные, допускаемые и расчетные. Условие прочности.

13. Срез, основные расчетные предпосылки, расчетные формулы, условие прочности. Смятие, условности расчета формулы, условие прочности. Допускаемые напряжения. Условие прочности, расчетные формулы.

14. 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.

15. Угол закручивания. Условие прочности. Определение диаметра вала из условия прочности при кручении.

16. 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. Понятие изгиба в деталях и узлах подвижного состава железнодорожного транспорта. Линейные и угловые перемещения при изгибе. Расчет на жесткость.

17. Циклы напряжений. Усталостное разрушение, его причины и характер. Кривая усталости, предел выносливости. Факторы, влияющие на величину предела выносливости. Коэффициент запаса.

18. Понятие о динамических нагрузках в деталях и узлах подвижного состава железнодорожного транспорта. Силы инерции при расчете на прочность. Динамическое напряжение, динамический коэффициент.

19. Критическая сила, критическое напряжение, гибкость. Формула Эйлера. Формула Ясинского. Категории стержней в зависимости от гибкости.

20. Машина и механизм. Современные направления в развитии машиностроения. Основные задачи научно-технического прогресса в машиностроении. Требования, предъявляемые к машинам и их деталям.

21. Неразъемные и разъемные соединения, их достоинства и недостатки. Сварные, заклепочные и клеевые соединения. Соединения с натягом. Резьбовые соединения. Классификация резьбы, основные геометрические параметры резьбы. Основные типы резьбы, их сравнительная характеристика и область применения. Шпоночные и шлицевые соединения. Назначение, достоинства и недостатки, область применения. Классификация, сравнительная оценка. Соединения в деталях и узлах подвижного состава железнодорожного транспорта.

22. Классификация передач. Фрикционные передачи. Ременные и цепные передачи. Достоинства и недостатки, область применения. Расчет. Зубчатые передачи. Прямозубые и косозубые цилиндрические передачи. Червячные передачи. Редукторы. Вращающие моменты и мощности на валах. Передачи и приводы подвижного состава железнодорожного транспорта.

23. Определение максимального вращающего момента по мощности на валу. Валы и оси, их виды, назначение, конструкция, материал. Опоры, классификация, конструкции, область применения в деталях и узлах подвижного состава железнодорожного транспорта, условные обозначения, достоинства и недостатки.

24. Муфты, их назначение и классификация. Устройство и принцип действия основных типов муфт. Методика подбора муфт и их расчет. Муфты, применяемые на подвижном составе железнодорожного транспорта.

Задания для контрольной работы по технической механике

Контрольная работа № 1

«Определение равнодействующей плоской с.с.с. аналитическим и геометрическим способами»

Порядок выполнения работы:

По исходным данным выполнить следующие расчеты:

1. Определить равнодействующую геометрическим способом;

2. Определить равнодействующую аналитическим способом;

3. Определить проекции всех сил системы на ось Ох;

4. Определить проекции всех сил системы на ось Оу;

5. Определить модуль равнодействующей по величине проекции;

6. Определить значение угла равнодействующей с осью Ох геометрическим способом;

7. Определить значение угла равнодействующей с осью Ох аналитическим способом.

Пример расчета

F₁

=

20

кН

F₂

=

5

кН

F₃

=

10

кН

F₄

=

15

кН

F₅

=

10

кН

α₁

=

0

°

α₂

=

60

°

α₃

=

75

°

α₄

=

150

°

α₅

=

210

°

Рис. 1

1. Определение равнодействующей геометрическим способом.

Используя свойства векторной суммы сил вычерчиваем векторы сил в масштабе 2 мм = 1 кН последовательно друг за другом.

Равнодействующей вектор соединяет начало первого вектора с концом последнего и направлен ему навстречу.

С помощью линейки определяем модуль равнодействующей силы, а транспортира угол наклона к её оси.

F_Σгр = 16,5 кН α_Σх = 79°.

2. Определение равнодействующей аналитическим способом:

а) Определяем проекции всех сил системы на ось Ох:

F_1х= F₁· соs 0° = 20 ·1 = 20 кН

F_2х= F₂ · соs 60° = 5 · 0,5 = 2,5 кН

F_3х= F₃ · соs 75° = 10 · 0,26 = 2,6 кН

F_4х= - F₄ · соs 30° = - 15 · 0,866 = - 13 кН

F_5х= - F₅ · соs 30° = - 10 · 0,866 = - 8,66 кН

Сложив алгебраические проекции получим проекцию равнодействующей на ось Ох:

F_Σх = F_1х + F_2х + F_3х + F_4х + F_5х ; F_Σх = 20 + 2,5 + 2,6 - 13 - 8,66 = 3,44 кН.

Знак проекции соответствует направлению вправо.

б) Определяем проекции всех сил системы на ось Оу:

F_1у= F₁ · соs 90° = 20 · 0 = 0

F_2у= F₂ · соs 30° = 5 · 0,866 = 4,33 кН

F_3у= F₃ · соs 15° = 10 · 0,966 = 9,66 кН

F_4у= F₄ · соs 60° = 15 · 0,5 = 7,5 кН

F_5у= - F₅ · соs 60° = - 10 · 0,5 = - 5 кН

Сложив алгебраические проекции получим проекцию равнодействующей на ось Оу:

F_Σу = F_1у + F_2у + F_3у + F_4у + F_5у ; F_Σу = 0 + 4,33 + 9,66 + 7,5 - 5 = 16,49 кН.

Знак проекции соответствует направлению вверх.

в) Определяем модуль равнодействующей по величине проекции:

;

г) Определяем значение угла равнодействующей с осью Ох:

и определяем значения угла равнодействующей с осью Оу:

Вывод: равнодействующая определена правильно.

Задание для выполнения контрольной работы № 1.

Параметр

Вариант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

F₁, кН

8

16

18

20

6

4

5

12

12

8

20

4

15

9

11

F₂, кН

18

17

10

8

10

12

20

5

17

18

10

15

17

19

7

F₃, кН

19

15

16

17

10

10

12

8

20

4

9

12

18

13

6

F₄, кН

16

12

4

15

11

12

8

19

10

14

6

16

5

20

19

F₅, кН

11

10

15

4

6

9

16

16

19

18

20

8

6

7

17

α₁, град

60

0

60

30

45

100

30

30

30

360

45

45

90

45

60

α₂, град

45

60

30

60

60

120

250

75

45

230

150

270

150

60

0

α₃, град

0

120

170

90

210

45

120

150

170

170

330

150

270

90

180

α₄, град

170

150

230

210

170

270

180

170

230

270

180

70

300

230

250

α₅, град

210

180

210

300

120

300

60

360

330

60

170

330

360

210

330

Параметр

Вариант

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

F₁, кН

12

18

8

15

13

16

9

11

18

20

8

10

15

17

5

F₂, кН

16

12

8

19

5

16

8

10

6

17

15

17

18

12

20

F₃, кН

10

10

4

10

14

6

9

6

16

17

19

20

4

9

12

F₄, кН

11

18

6

4

19

7

12

19

4

15

7

17

19

18

11

F₅, кН

20

8

4

15

16

10

16

5

10

12

20

12

8

20

6

α₁, град

45

90

45

0

0

60

0

45

60

0

30

30

0

30

30

α₂, град

0

170

60

70

45

170

60

0

30

30

45

120

30

60

45

α₃, град

150

250

150

90

60

230

210

60

120

120

70

170

120

120

150

α₄, град

210

70

270

210

210

330

270

210

250

270

210

270

170

180

270

α₅, град

270

360

360

270

300

30

330

270

300

330

270

150

300

270

330

Контрольная работа № 2

«Определение скорости и ускорения точки по заданным уравнениям ее движения»

Задание. По заданным уравнениям движения точки М установить вид ее траектории и для момента времени t = t₁ (с) найти положение точки на траектории, ее скорость, полное, касательное и нормальное ускорения, а также радиус кривизны траектории.

Необходимые для решения данные приведены в таблице 2.

Пример выполнения задания. Исходные данные:

x = 4t; y = 16t² - 1; (1)

t₁ = 0,5 (х и у - в см, t и t₁ - в с).

Решение. Уравнения движения (1) можно рассматривать как параметрические уравнения траектории точки. Чтобы получить уравнения траектории в координатной форме, исключим время t из уравнений (1).

Получаем у = х² - 1, т. е. траекторией точки является парабола, показанная на рисунке.

Вектор скорости точки

. (2)

Вектор ускорения

Здесь - орты осей х и у; , а_х, а_у - проекции скорости и ускорения точки на оси координат.

Найдем их, дифференцируя по времени уравнения движения (I):

= dx/dt = 4 см/с; а_х =dυ_x/dt = 0;

=dy/dt = 32t; а_y, = dυ_y/dt = 32 см/с².

По найденным проекциям определяются модуль скорости:

(4)

и модуль ускорения точки:

. (5)

Модуль касательного ускорения точки

a =|d/dt|, (6)

или

; (6')

; (6")

d/dt выражает проекцию ускорения точки на направление ее скорости. Знак «+» при d/dt означает, что движение точки ускоренное, направления и совпадают; знак «-» что движение замедленное.

Модуль нормального ускорения точки

а_n = ²/ (7)

Если радиус кривизны траектории в рассматриваемой точке неизвестен, то а_n можно определить по формуле

a_n = . (8)

При движении точки в плоскости формула (8) принимает вид

a_n = (8')

Модуль нормального ускорения можно определить и следующим образом :

a_n = . (9)

После того как найдено нормальное ускорение по формулам (8) или (9), радиус кривизны траектории в рассматриваемой точке определяется из выражения

= ²/a_n. (10)

Результаты вычислений по формулам (3)-(6), (8) и (10) для заданного момента времени t₁ = 0,5 с приведены в таблице 1.

Т а б л и ц а 1

Координаты,см

Скорость,

см/с

Ускорение,

см/с²

Радиус кривизны, см

х

y

_x

_y

a_x

a_y

а

a

a_n

2,0

3,0

4,0

16,0

16,5

0

32,0

32,0

31,0

7,8

35,0

На рисунке показано положение точки М в заданный момент времени. Вектор строим по составляющим и , причем этот вектор должен по направлению совпадать с касательной к траектории. Вектор строим по составляющим и и затем раскладываем на составляющие и . Совпадение величин а и а_п, найденных из чертежа, с их значениями, полученными аналитически, служит контролем правильности решения.

Таблица 2

Номер варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

Уравнения движения

t₁,

c

x = x(t), c

y = y(t), c

-2t² + 3

5t² + 5t/3 - 3

4cos²(t/3) + 2

-4t² + 1

-cos(t²/3) + 3

4t + 4

2sin(t/3)

-3 - 9sin(t²/6)

3t² + 2

3t² - t + 1

7sin(t²/6) + 3

-3/(t + 2)

8cos²(t/6) + 2

-4cos(t/3)

4t² + 1

5cos(t²/3)

5sin²(t/6)

-2t - 2

4cos(t/3)

3t

-6t

7sin²(t/6) - 5

3sin(t²/3) + 1

-5t² + 4

2 + 3t² + 1

3 - 3t/2 -3t²

7t² - 3

4sin(t/3) - 2

4t² - t + 1

2cos(t²/3) - 2

-5t

3t² + t + 3

4sin²(t/3) - 1

-3t

sin(t²/3) - 1

-4/(t + 1)

-3cos(t/3) + 4

-9cos(t²/6) + 5

-4t

5t² - 5t/3 - 2

2 - 7cos(t²/6)

3t + 6

8sin²(t/6) - 7

-2sin(t/3) - 3

-3t

-5sin(t²/3)

-5cos²(t/6) - 3

-2/(t + 1)

-3sin(t/3)

4t² + 1

-2t² - 4

-7cos²(t/6)

3 + cos(t²/3)

3t + 1

4 - 5t² - 5t/3

2 - 3t - 6t²

6 t- 1

4cos(t/3) + 2

t² + 1

-2sin(t²/3) + 3

1

1

1

1

2

1

0,5

1

1,5

1

1

1

0,5

0,

5

1

2

1

1

2

1

2

0.5

2

1

0,5

1

2

0,5

1

Оформление отчета по контрольной работе

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ ОГОБУ СПО «ИРКУТСКИЙ ТЕХНИКУМ ТРАНСПОРТА И СТРОИТЕЛЬСТВА»

ОТЧЕТ

по расчетно-графическим работам

по «Технической механике»

Вариант № __

Выполнил(а) студент(ка)

Группа _______________

Курс _________________

«___» _________ 201_г.

Проверил преподаватель

Е.В. Иринчеева

«___» _________ 201_г.

Иркутск, 2014

Рекомендуемая литература

1. Е.М. Никитин «Техническая механика для техникумов», Москва 1998

2. Аркуша А.И. Техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов: Учебник для средних учебных заведений. 6-е изд. М.: Высшая школа, 2005.

3. Куклин Н.Г., Куклина Г.С., Житков В.К. Детали машин. М.: Высшая школа, 2007.

4. Мархель И.И. Детали машин. М.: Инфра-М, 2010.

Дополнительныеисточники:

1.Брюховецкая Т.М. Методическое пособие. Техническая механика. Расчет механических передач: М.: ГОУ «УМЦЖДТ», 2006.

2. Лукьянов А.М. Сопротивление материалов. М.: ГОУ «УМЦЖДТ», 2008.

3. Олофинская В.П. Техническая механика: Курс лекций с вариантами практических и тестовых заданий: Учебное пособие /В.П. Олофинская. 3-е изд., испр. М.: Форум, 2010.

Электронные образовательные ресурсы:

1.Детали машин: КОП. М.: УМКМПС России, 2003.

2. Сопротивление материалов: КОП. М.: УМКМПС России, 2002.

3.Электронный ресурс «Техническая механика». Форма доступа: technical-mechanics. narod.ru

4. proekt-service.com/tehnicheskaya-mehanika

5. posters.bitronix.ru/produktsiya/obsheprofessionaljnye-distsipliny/tehnicheskaya-mehanika.html

18