Конспект лекций по технической механике Техническая механика
 Скачать 3.99 Mb.
|
|
Конспект лекций по технической механике Техническая механика http://bcoreanda.com 1 Техническая механика Конспект лекций Разработал доцент кафедры «Механика и проектирование машин» УкрДАЗТ Надтока Е.В. Харьков 2012 Конспект лекций по технической механике Техническая механика http://bcoreanda.com 2 Оглавление Статика ......................................................................................................... 7 Основные понятия статики ...................................................................... 7 Виды сил .................................................................................................... 8 Аксиомы статики. ..................................................................................... 9 Связи и их реакции ................................................................................. 10 Система сходящихся сил ........................................................................ 12 Методы определения равнодействующей системы сходящихся сил . ........... 12 Условия равновесия системы сходящихся сил . ........................................... 13 Момент силы относительно центра как вектор. .................................. 13 Алгебраическая величина момента силы . .................................................. 14 Свойства момента силы относительно центра (точки ). .......................... 14 Теория пар сил ......................................................................................... 15 Сложение двух параллельных сил, направленных в одну сторону . ............... 15 Сложение двух параллельных сил, направленных в разные стороны ............ 15 Пары сил ................................................................................................. 16 Теоремы о паре сил .................................................................................. 17 Условия равновесия системы пар сил . ....................................................... 18 Рычаг ........................................................................................................ 18 Произвольная плоская система сил....................................................... 20 Случаи приведения плоской системы сил к более простому виду . ................ 21 Аналитические условия равновесия . .......................................................... 21 Центр параллельных сил. Центр тяжести............................................. 22 Центр параллельных сил .......................................................................... 22 Центр тяжести твердого тела и его координаты . .................................. 24 Центр тяжести объема, плоскости и линии . ............................................ 26 Способы определения положения центра тяжести . ................................. 27 Основы рачсетов на прочность .............................................................. 29 Задачи и методы сопротивления материалов ....................................... 29 Классификация нагрузок ........................................................................ 29 Классификация элементов конструкций .............................................. 30 Конспект лекций по технической механике Техническая механика http://bcoreanda.com 3 Деформации стержня .............................................................................. 30 Основные гипотезы и принципы ........................................................... 31 Внутренние силы. Метод сечений......................................................... 32 Напряжения ............................................................................................. 33 Растяжение и сжатие ............................................................................... 34 Механические характеристики материала ........................................... 35 Допускаемые напряжения ...................................................................... 37 Твердость материалов............................................................................. 38 Эпюры продольных сил и напряжений. ............................................... 38 Сдвиг ........................................................................................................ 40 Геометрические характеристики сечений ............................................ 42 Кручение .................................................................................................. 43 Изгиб......................................................................................................... 45 Дифференциальные зависимости при изгибе . ............................................ 46 Прочность при изгибе .............................................................................. 50 Нормальные напряжения. Расчет на прочность............................ 50 Касательные напряжения при изгибе ....................................................... 52 Жесткость при изгибе ............................................................................. 54 Элементы общей теории напряженного состояния. ............................ 57 Теории прочности ................................................................................... 58 Изгиб с кручением .................................................................................. 60 Кинематика ................................................................................................ 64 Кинематика точки. .................................................................................. 64 Траектория движения точки . .................................................................. 64 Способы задания движения точки ............................................................ 64 Скорость точки . ..................................................................................... 66 Ускорение точки . .................................................................................... 67 Кинематика твердого тела. ..................................................................... 69 Поступательное движение твердого тела . .............................................. 69 Вращательное движение твердого тела . .................................................. 69 Кинематика зубчатых механизмов .......................................................... 72 Плоскопараллельное движение твердого тела . ......................................... 76 Сложное движение точки ................................................................... 80 Конспект лекций по технической механике Техническая механика http://bcoreanda.com 4 Динамика .................................................................................................... 83 Основные законы динамики .................................................................. 83 Динамика точки ....................................................................................... 84 Дифференциальные уравнения свободной материальной точки . ................. 84 Две задачи динамики точки . ..................................................................... 84 Динамика твердого тела ......................................................................... 85 Классификация сил, действующих на механическую систему . .................... 85 Дифференциальные уравнения движения механической системы . .............. 86 Общие теоремы динамики ..................................................................... 86 Теорема о движении центра масс механической системы . ........................ 86 Теорема об изменении количества движения . ............................................ 87 Теорема об изменении момента количества движения . ............................. 89 Теорема об изменении кинетической энергии ............................................. 92 Силы, действующие в машинах ................................................................ 96 Силы в зацеплении прямозубой цилиндрической передачи .............. 96 Трение в механизмах и машинах........................................................... 97 Трение скольжения .................................................................................. 97 Трение качения ...................................................................................... 100 Коэффициент полезного действия ...................................................... 101 Детали машин .......................................................................................... 103 Механические передачи ....................................................................... 103 Типы механических передач .................................................................... 103 Основные и производные параметры механические передач ..................... 103 Зубчатые передачи . ............................................................................... 104 Передачи с гибкими звеньями ................................................................. 108 Валы ........................................................................................................ 111 Назначение и классификация .................................................................. 111 Проектный расчет ................................................................................ 112 Проверочный расчет валов ..................................................................... 113 Подшипники .......................................................................................... 114 Подшипники скольжения ....................................................................... 114 Подшипники качения .............................................................................. 115 Соединение деталей машин ................................................................. 117 Конспект лекций по технической механике Техническая механика http://bcoreanda.com 5 Виды разъемных и неразъемных соединений ............................................ 117 Шпоночные соединения .......................................................................... 119 Стандартизация норм, взаимозаменяемость .................................... 123 Допуски и посадки ................................................................................ 123 Единая система допусков и посадок (ЕСДП)..................................... 124 Отклонение формы и расположение поверхностей .......................... 126 Шероховатость поверхности ............................................................... 128 Конспект лекций по технической механике Техническая механика http://bcoreanda.com 6 Современное производство, определяющееся высокой механизацией и автоматизацией, предлагает использование большого количества разнообразных машин, механизмов, приборов и других устройств. Конструирование, изготовление, эксплуатация машин невозможна без знаний в области механики. Техническая механика – дисциплина, вмещающая в себя основные механические дисциплины: теоретическую механику, сопротивление материалов, теорию машин и механизмов, детали машин и основы конструирования. Теоретическая механика – это наука, изучающая общие законы механического движения и механического взаимодействия материальных тел. Теоретическая механика принадлежит к фундаментальным дисциплинам и создает основу многих инженерных дисциплин. В основе теоретической механики лежат законы, которые называются законами классической механики или законами Ньютона, которые установлены путем обобщения результатов большого количества экспериментов и наблюдений. Их справедливость проверена многовековой практической деятельностью человека. Механическим движением тела называется изменение его положения относительно другого тела, происходящее в пространстве с течением времени. Механическим взаимодействием называются такие взаимодействия материальных тел, которые изменяют или стараются изменить характер их механического движения или формы (создать деформацию). Для изучения всего разнообразия механических явлений теоретическая механика обобщена в три раздела, которые рассматриваются в совокупности: статика, кинематика и динамика. Кинематика рассматривает движение материальных тел в пространстве с геометрической точки зрения, т.е. без учета сил, вызывающих это движение. Динамика изучает законы движения материальных тел с учетом действующих на них сил. Конспект лекций по технической механике Техническая механика http://bcoreanda.com 7 СТАТИКА Основные понятия статики Статика изучает силу, методы преобразования систем сил в эквивалентные и устанавливает условия равновесия сил, приложенные к твердым телам. Материальная точка – физическое тело определенной массы, размерами которого можно пренебречь при изучении его движения Системой материальных точек или механической системой называется такая совокупность материальных точек, в которой положение и движение каждой точки зависят от положения и движения других точек этой системы. Твердое тело является системой материальных точек. Абсолютно твердое тело – тело, в котором расстояния между двумя произвольными его точками остаются неизменными. Считая тела абсолютно твердыми, не учитывают деформаций, которые возникают в реальных телах. Сила F – величина, являющаяся мерой механического взаимодействия тел и определяющей интенсивность и направление этого взаимодействия. Единицей измерения силы в системе СИ является ньютон (1 Н). Как и для любого вектора, для силы можно найти проекции силы на оси координат. Системой сил называется совокупность сил, действующих на материальное тело или точку { F 1 , F 2 ,..... Fn } или { Fn }, где 1, 2,... n k Y X Y α Конспект лекций по технической механике Техническая механика http://bcoreanda.com 8 Эквивалентными системами сил называются такие две системы сил { F 1 , F 2 ,..... Fn } и { 1 P , 2 P ,..... Pk }, каждую из которых можно заменить другой, не изменяя кинематическое состояние твердого тела: { F 1 , F 2 ,..... Fn } { 1 P , 2 P ,..... Pk } Равнодействующей системы сил называется сила R , которая эквивалентна системе сил { F 1 , F 2 ,..... Fn }. { F 1 , F 2 ,..... Fn } R Уравновешивающей силой называется сила F , равная по модулю равнодействующей, и направленная вдоль линии ее действия в противоположную сторону: F = – R Уравновешенная система сил – система сил, под действием которой тело находится в равновесии. Уравновешенная система сил эквивалентная нулю. { F 1 , F 2 ,..... Fn } R 0 Виды сил нутренними силами называют силы взаимодействия между точками (телами) данной системы Внешними силами называются силы, действующие на материальные точки (тела) данной системы со стороны материальных точек (тел), не принадлежащих этой системе.Внешние силы (нагрузка) - это активные силы и реакции связи. Нагрузки разделяются на: объемные – распределенные по объему тела и приложенные к каждой ее частице (собственный вес конструкции, силы магнитного притягивания, силы инерции) поверхностные – приложенные к участкам поверхности и характеризующие непосредственное контактное взаимодействие объекта с окружающими телами: o сосредоточенные – нагрузки, действующие по площадке, размеры которой малы сравнительно с размерами самого элемента q R A R B F 1 F 2 q l Конспект лекций по технической механике Техническая механика http://bcoreanda.com 9 конструкции (давление обода колеса на рельс)(R A , R B , F 1, F 2 ) Н ; o распределенные – нагрузки, действующие по площадке, размеры которой не малы сравнительно с размерами самого элемента конструкции (гусеницы трактора давят на балку моста); интенсивность нагрузки, распределенной вдоль длины элемента, q Н/м const q , Q = l q Аксиомы статики. Аксиомы отображают свойства сил, действующих на тело. 1. Аксиома инерции (закон Галилея). Под действием взаимно уравновешенных сил материальная точка (тело) находится в состоянии покоя или движется равномерно и прямолинейно. 2. Аксиома равновесия двух сил. Две силы, приложенные к твердому телу, будут уравновешенные только в случае, когда они равны по модулю и направлены вдоль одной прямой в противоположную сторону. { F 1 , F 2 } 0, F 1 = - F 2 , 1 F = 2 F Вторая аксиома является условием равновесия тела под действием двух сил. |