осн. техн механики 2201

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования
УФИМСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Авторская программа
дисциплины «Основы технической механики»
для специальности (группы специальностей)
2201 «Вычислительные машины, комплексы,
системы и сети»
(код и наименование специальности)
Уфа 2003г.
ОДОБРЕНО
Предметной
(цикловой)
комиссией
специальных дисциплин
специальности 2201
Составлена в соответствии с
Государственными требованиями к
минимуму содержания и уровню
подготовки выпускников по
специальности
Протокол № 1 от 29.08.2003г.
Председатель:
Бронштейн М. Е.
Заместитель директора
по учебно-воспитательной
работе_________Туктарова Л. Р.
СОГЛАСОВАНО:
Методист
Кильдибекова А.Г.
Авторы:
Рецензенты:
Абрамова Л. А.
Бронштейн М.Е.- председатель ПЦК, преподаватель УГКР
Валюшок В.В.- директор УПЭК
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Негосударственное образовательное учреждение среднего профессионального образования
УФИМСКИЙ
ПРОМЫШЛЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ
Авторская программа
дисциплины «Основы технической механики»
для специальности (группы специальностей)
2201 «Вычислительные машины, комплексы,
системы и сети»
(код и наименование специальности)
Уфа 2003г.
ОДОБРЕНО
Предметной
(цикловой)
комиссией
специальных дисциплин
специальности 2201
Составлена в соответствии с
Государственными требованиями к
минимуму содержания и уровню
подготовки выпускников по
специальности
Протокол № 1 от 29.08.2003г.
Председатель:
Авторы:
Рецензенты:
Бронштейн М. Е.
Заместитель директора
по учебной работе
_________Казина И.Г.
Абрамова Л. А.
Бронштейн М.Е.- председатель ПЦК, преподаватель УГКР
Валюшок В.В.- директор УПЭК
Рецензия
На программу дисциплины «Основы технической механики», разработанную преподавателем
Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники Абрамовой Л.А.
Программа предназначена доля реализации государственных требований к минимуму
содержания и уровню подготовки выпускников. Программа по «Основам технической механике»
предусматривает изучение следующих разделов: Теоретическая механика, Сопротивление
материалов, Детали механизмов и машин. Теоретическая механика делится на три раздела:
Статика, Кинематика, Динамика.
Авторская программа по дисциплине «Основы технической механики» предусматривает
изучение общих законов движения и равновесия материальных тел, основ расчета элементов
конструкций на прочность, жесткость, усталость и устойчивость, а также изучение конструкций
отдельных механизмов и узлов.
Формируемые у студента в процессе дисциплины представления, знания, умения по
разделам (темам) приведены в пояснительной записке программы.
Для закрепления теоретических знаний и приобретения необходимых практических
навыков и умений программой дисциплины «Основы технической механики» предусматривается
проведение практических занятий.
В программе дисциплины предусмотрены профессиональная направленность,
региональный компонент, самостоятельная работа студентов.
Формой контроля данной дисциплины является обязательная контрольная работа и
дифференцируемый зачет.
Рецензент:
Бронштейн М.Е.- председатель ПЦК специальности 2201.
Рецензия
На программу дисциплины «Основы технической механики», разработанную преподавателем
Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники Абрамовой Л.А.
Программа предназначена доля реализации государственных требований к минимуму
содержания и уровню подготовки выпускников. Программа по «Основам технической механике»
предусматривает изучение следующих разделов: Теоретическая механика, Сопротивление
материалов, Детали механизмов и машин. Теоретическая механика делится на три раздела:
Статика, Кинематика, Динамика.
Авторская программа по дисциплине «Основы технической механики» предусматривает
изучение общих законов движения и равновесия материальных тел, основ расчета элементов
конструкций на прочность, жесткость, усталость и устойчивость, а также изучение конструкций
отдельных механизмов и узлов.
Формируемые у студента в процессе дисциплины представления, знания, умения по
разделам (темам) приведены в пояснительной записке программы.
Для закрепления теоретических знаний и приобретения необходимых практических
навыков и умений программой дисциплины «Основы технической механики» предусматривается
проведение практических занятий.
В программе дисциплины предусмотрены профессиональная направленность,
региональный компонент, самостоятельная работа студентов.
Формой контроля данной дисциплины является обязательная контрольная работа и
дифференцируемый зачет.
Рецензент:
Валюшок В.В. – директор УПЭК.
Содержание
Пояснительная записка……………………………………………………………………3
Тематический план…………………………………………………………………………4
Содержание дисциплины………………………………………………………………….5
Перечень практических работ……………………………………………………………13
Перечень самостоятельных работ………………………………………………………..14
Аудио-визуальные средства обучения……………………………………..15
Региональный компонент…………………………………………………………………16
Литература …………………………………………………………………………………17
Пояснительная записка
Авторская программа учебной дисциплины «Основы технической механики»
предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню
подготовки выпускников.
Программа по дисциплине «Основы технической механики» предусматривает изучение
общих законов движения и равновесия тел, основ расчета элементов конструкции на прочность,
жесткость, усталость и устойчивость, а также характеристик механизмов и машин.
Программа состоит из трех разделов: теоретической механики, сопротивления материалов
и деталей механизмов и машин.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Иметь представление:
- о роли и месте знаний по дисциплине при освоении основной профессиональной
образовательной программы в сфере профессиональной деятельности техника;
- об оценке степени совершенства конструкции детали, механизма по критериям
работоспособности.
Знать и использовать:
- законы механического движения и равновесия;
- методы расчета элементов конструкции на прочность жесткость, усталость при
различных видах нагружения;
- методы механических испытаний материалов;
- справочный материал по выбору материалов и нормативов, обеспечивающих
работоспособность, надежность, долговечность конструкций;
Владеть навыками:
- построения расчетной схемы;
- составление уравнений равновесия;
- анализа механического движения и определения вида движения элементов
конструкций;
- расчета элементов конструкций на прочность, жесткость при различных видах
нагружения;
- расчет соединений деталей и элементов конструкций механизмов;
- пользования нормативной и технической документацией при технических расчетах.
Максимальная нагрузка по учебному плану данной дисциплины составляет 113 часов, из
них 26 часов предусмотрено на самостоятельную работу студентов на теоретическое обучение 61
час и практические занятия 26 часов.
Формой контроля данной дисциплины является обязательная контрольная работа и
дифференцируемый зачет.
В процессе обучения используются лекционные, комбинированные, практические виды
занятий, применяются технические средства обучения, наглядные пособия, компьютер и т.д.
Практические занятия представлены в виде расчетно-графических работ, которые
активизируют работу студентов.
3
Тематический план
Максим. Количество
уч.нагруз аудиторных
часов при очной
ка
форме обучения
Всего
В том
числе
практ.
работы
2
№
Наименование разделов и тем
1.1
Введение
Раздел 1 Основы теоретической механики
и сопротивления материалов
Основные понятия и аксиомы статики
1.2
Плоская система сходящихся сил
4
1.3
2
2
2
2
2.2
Пара сил и момент силы относительно
точки и оси
Раздел 2 Основы сопротивления
материалов
Основные положения сопротивления
материалов
Виды деформаций
3.1
Раздел 3 Основные понятия деталей
машин и механизмов
Соединения в конструкциях механизмов
2
3.2
Передачи вращательного движения
8
2
1
34
6
9
2.1
Всего по дисциплине
Самост.
работа
студент
ов
2
12
43
2
2
2
2
4
Содержание дисциплины
Раздел 1 Теоретическая механика.
Введение.
Студент должен иметь представление:
- о задачах дисциплины в подготовке специалистов,
- о структуре дисциплины.
Содержание технической механики, ее роль и значение в технике. Основные части всех
разделов.
Статика
Тема 1.1 Основные понятия и аксиомы статики.
Студент должен:
Иметь представление:
- о механическом движении: относительности, равновесии,
- о твердом теле и материальной точке,
- о силе равнодействующей и уравновешивающей,
- о свободном и связанном телах.
Знать:
- аксиомы статики,
- виды связей и их реакции,
- принцип освобождения тела от связей.
Уметь:
- определять направления реакций связей основных типов.
Материальная точка, абсолютно твердое тело. Сила. Системы сил, эквивалентные системы
сил. Равнодействующая и уравновешивающая силы. Аксиомы статики. Связи и реакции связей.
Определения направлений реакций связей.
Тема 1.2 Плоская система сходящихся сил
Студент должен:
Знать:
- геометрический и аналитический способ определения равнодействующей,
- условия равновесия системы сил,
Уметь:
- определять равнодействующую систему сил,
- решать задачи на равновесие системы сил в аналитической форме, рационально
выбирая направление координатных осей.
Система сходящихся сил. Способы сложения двух сил. Разложение силы на две
составляющие. Определение равнодействующей системы сил геометрическим способом. Силовой
многоугольник. Условия равновесия. Проекция силы на ось, правило знаков. Проекция силы на
две взаимоперпендикулярные оси. Аналитическое определение равнодействующей. Условия
равновесия. Рациональный выбор координатных осей.
Практическое занятие 1
Определение равнодействующей геометрическим и аналитическим способом.
Самостоятельная работа: работа с конспектом лекции.
Тема 1.3 Пара сил и момент силы относительно точки
Студент должен:
Знать:
- моменты пары сил, обозначение, модуль, знаки,
- свойства пар сил,
- момент силы относительно точки: модуль, знак, обозначение,
5
- частные случаи.
Уметь:
- определить момент пары сил и результирующий пары системы пар сил,
- рассчитывать момент силы относительно точки.
Сложение двух параллельных сил. Пара сил и ее характеристики. Момент пары.
Эквивалентные пары. Сложения пар. Условия равновесия системы пар сил.
Тема 1.4 Плоская система произвольно расположенных сил.
Студент должен:
Знать:
- приведение произвольной плоской системы сил и точки,
- три формы управлений равновесия и применения их при определении реакция в
опорах.
Уметь:
- заменить произвольную плоскую систему сил равнодействующей,
- заменять произвольную плоскую систему сил равнодействующей,
- определять реакции в опорах балочных систем с проверкой правильности решения.
Приведения силы к данной точке. Приведение плоской системы сил к данному центру.
Главный вектор и главный момент системы сил. Уравнения равновесия и их различные формы.
Балочные системы и виды опор. Определение опорных реакций.
Практическое занятие 2
Определение опорных реакций балочных систем.
Тема 1.5 Трение
Студент должен:
Знать:
- законы трения скольжения,
- факторы, влияющие на коэффициент трения.
Уметь:
- определять направление реакции в опорах с учетом трения.
Трение скольжения. Равновесие тела на наклонной плоскости. Трение качения.
Тема 1.6 Пространственная система сил.
Студент должен:
Знать:
- момент силы относительно оси, свойства момента,
- аналитический способ определения равнодействующей,
- условия равновесия.
Уметь:
- выполнять разложение силы на три взаимоперпендикулярные оси,
- заменять пространственную систему сил одной силой и одной парой.
Пространственная система, сходящихся сил, ее равновесие. Пространственная система
произвольно расположенных сил, ее равновесие.
Тема 1.7 Центр тяжести
Студент должен:
Знать:
- - методы определения центра тяжести тела,
- формулы для определения положения центра тяжести,
- формулы для определения положения центра тяжести плоских фигур,
уметь:
- определять положения центра тяжести фигур.
Сила тяжести как равнодействующая вертикальных сил. Центр тяжести тела. Центр
тяжести простых геометрических фигур. Определение центра тяжести составных плоских фигур.
6
Практическое занятие 3
Определение центра тяжести плоских фигур.
Самостоятельная работа: выполнение расчетно-графической работы.
Кинематика
Тема 1.8 Основные понятия кинематики
Студент должен:
Знать:
- способы задания движения точки: естественный и координатный,
- обозначения размерности, взаимосвязь кинематических параметров движения.
Уметь:
- определять траекторию движения точки,
- переходить от координатного и естественному способу задания точки.
Покой и движение. Кинематические параметры движения: траектория, путь, время,
скорость, ускорение. Способы задания движения.
Тема 1.9 Кинематические точки. Простейшие движения твердого тела. Сложное
движение твердого тела
Студент должен:
Знать:
- определение величины и направления скорости и ускорения точки,
- формулы для определения параметров поступательного и вращательного движения,
- способы определения положения мгновенного центра скоростей.
Уметь:
- определять кинематические параметры движения точки,
- определять скорость точки при сниженном движении.
Средняя скорость движения и скорость в данной момент. Частные случаи движения.
Поступательное движение, вращательное движение. Переносное, относительное и абсолютное
движение точки.
Самостоятельная работа: ответы на контрольные вопросы.
Динамика
Тема 1.10 Основные понятия и аксиомы динамики
Студент должен:
Знать:
- аксиомы динамики,
- математическое выражение основного закона динамики.
Основной закон динамики. Масса материальной точки. Закон независимости действия
сил. Закон действия и противодействия.
Тема 1.11 Движение материальной точки
Работа и мощность
Студент должен:
Знать:
- формулы для расчета силы инерции при поступательном и вращательном движении.
КПД.
Уметь:
- определять параметры движения материальной точки с использованием законов
динамики,
- рассчитывать работу и мощность с учетом потерь на трение.
Свободная и несвободная материальные точки. Сила инерции при прямолинейном и
криволинейном движениях. Работа постоянной силы на прямолинейном перемещении. Работа
переменной силы на криволинейном пути. Мощность. Работа и мощность при вращательном
движении, КПД.
7
Самостоятельная работа: решение вариативных задач.
Раздел 2 Сопротивление материалов
Тема 2.1 Основные положения
Студент должен:
Знать:
- основные понятия, гипотезы и допущения сопротивления материалов,
- метод сечений,
- внутренние силовые факторы,
- составляющие вектора напряжений
уметь:
- определять виды нагружений и внутренние силовые факторы в поперечных сечениях.
Основные задачи сопротивления материалов. Деформации упругие пластические.
Основные гипотезы и допущения. Классификация нагрузок и элементов конструкции. Силы
внешние и внутренние. Метод сечений. Напряжение полное, нормальное, касательное.
Самостоятельная работа: работа с конспектом лекции.
Тема 2.2 Растяжение и сжатие
Студент должен:
Знать:
- правила построения эпюр продольных сил,
- закон Гука,
- диаграммы растяжения и сжатия пластичных и хрупких материалов,
- порядок расчетов на прочность при растяжении и сжатии.
Уметь:
- строить эпюры продольных сил и нормальных напряжений,
- проводить расчеты на прочность и жесткость при растяжении и сжатии.
Внутренние силовые факторы при растяжении и сжатии. Эпюры продольных сил.
Нормальные напряжения. Эпюры нормальных напряжений. Закон Гука. Исключения материалов
на растяжение и сжатие. Условие прочности, расчеты на прочность.
Практическое занятие 4
Построение эпюр продольных сил и нормальных напряжений. Расчет на прочность.
Самостоятельная работа: решение вариативных задач.
Тема 2.3 Практические расчеты на срез и сжатие.
Студент должен:
Знать:
- внутренние силовые факторы, напряжения и деформации при сдвиге и сжатии,
- расчетные формулы,
уметь:
- проводить проектные и проверочные расчеты деталей, работающих на срез и сжатие.
Срез, основные расчетные предпосылки, расчетные формулы, условие прочности. Сжатие,
условности расчета, расчетные формулы, условие прочности. Допускаемые напряжения.
Параметры расчетов.
Практическое занятие 5
Расчет соединения, работающего на срез и сжатие.
Самостоятельная работа: ответы на контрольные вопросы.
8
Тема 2.4 Кручение
Студент должен:
Знать:
- внутренние силовые факторы при кручении,
- распределение напряжений по сечению,
- закон Гука при сдвиге,
- условия прочности и жесткости при кручении.
Уметь:
-строить эпюры крутящих моментов,
- выполнять проектные и проверочные расчеты крученого бруса,
- проводить проверку на прочность,
Частный сдвиг. Закон Гука при сдвиге. Модуль сдвига. Внутренние силовые факторы при
кручении. Эпюры крутящих моментов. Кручение бруса круглого поперечного сечения. Расчеты на
прочность и жесткость при кручении.
Практическое занятие 6
Расчеты на прочность и жесткость при кручении круглого бруса.
Самостоятельная работа: повторная работа над учебным материалом.
Тема 2.5 Изгиб
Студент должен:
Знать:
- виды изгиба и внутренние силовые факторы,
- порядок построения эпюр, поперечных сил и изгибающих моментов,
- распределение нормальных напряжений по сечению при чистом изгибе, расчетные
формулы,
- условие прочности и жесткости.
Уметь:
- строить эпюры поперечных сил и изгибающих моментов,
- выполнять проектировочные и проверочные расчеты на прочность,
- проводить проверку бруса на жесткость при изгибе.
Основные понятия и определения. Классификация видов изгиба. Внутренние силовые
факторы при прямом изгибе. Эпюры поперечных сил и изгибающих моментов. Нормальные
напряжения при изгибе.
Дифференциальные зависимости между изгибающим моментом, поперечной силой.
Расчеты на прочность при изгибе. Расчеты на жесткость.
Практическое занятие 7
Расчет балки на прочность
Обязательная контрольная работа.
Самостоятельная работа: решение вариативных задач.
Тема 2.6 Сложное сопротивление
Студент должен:
Знать:
- порядок расчета на прочность при косом изгибе и изгибе с растяжением или сжатием,
уметь:
- рассчитывать брус круглого поперечного сечения на прочность при сочетании
основных деформаций.
Напряженное состояние в точке упругого тела. Главные напряжения. Максимальные
касательные напряжения. Расчет бруса круглого поперечного сечения при сочетании основных
деформаций.
9
Тема 2.7 Устойчивость сжатых стержней
Студент должен:
Знать:
- условие устойчивости сжатых стержней,
- формулу Эйлера и экипирические формулы для расчета критической силы и
критических напряжений,
- категории стержней в зависимости от гибкости.
Уметь:
- проводить проверку сжатых стержней на устойчивость,
- подбирать рациональную форму поперечного сечения.
Критическая сила, критическое напряжение, гибкость. Формула Эйлера, Ясинского.
Категории стержней в зависимости от гибкости. Расчеты на устойчивость сжатых стержней.
Практическое занятие 8
Расчет на устойчивость сжатых стержней.
Самостоятельная работа: подготовка рефератов, докладов.
Раздел 3 Детали механизмов и машин
Тема 3.1 Основные понятия и определения
Студент должен:
Знать:
- основные понятия,
- классификацию механизмов,
- понятия о кинематической паре и цепи,
- требования, предъявляемые к машинам и деталям.
Уметь:
- классифицировать механизмы,
- знать область применения механизмов.
Машина. Классификация механизмов. Кинематические пары и цепи. Требования,
предъявляемые к машинам и деталям машин.
Самостоятельная работа: подготовка рефератов, докладов.
Тема 3.2 Соединения деталей
Студент должен:
Знать:
- виды соединений,
- классификацию соединений,
- сравнительную оценку.
Уметь:
- рассчитывать виды соединений на прочность.
Соединения деталей. Неразъемные соединения. Классификация. Сравнительная оценка.
Разъемные соединения. Классификация. Крепежные детали. Расчет на прочность.
Практическое занятие 9
Расчет заклепочного соединения на прочность.
Самостоятельная работа: повторная работа над уычебным материалом.
Тема 3.3 Направляющие вращательного движения
Студент должен:
Знать:
- назначение осей и валов,
- конструкцию осей и валов,
10
-
расчеты на прочность осей и валов.
Уметь:
- рассчитывать оси и валы на прочность,
- определять диаметры осей, валов.
Оси и валы. Назначение. Конструкция. Классификация. Расчет осей. Расчет валов.
Тема 3.4 Передачи вращательного движения. Фрикционные передачи.
Студент должен:
Знать:
- назначение передач вращательного движения,
- основные кинематические и силовые соотношения,
- устройство фрикционных передач,
- расчет цилиндрических и конических фрикционных передач.
Уметь:
- определять передаточное число передачи,
- производить расчет фрикционной передачи.
Назначение механических передач вращательного движения. Передаточные отношения.
Функционные передачи. Устройство, принцип работы. Кинематические соотношения в
фрикционных передачах. Понятие о вариаторах.
Практическое занятие 10
Расчет фрикционной передачи.
Тема 3.5 Передачи с гибкой связью
Студент должен:
Знать:
- назначение ременных передач,
- устройство, принцип работы,
- геометрические и кинематические расчеты.
Уметь:
- определять геометрические параметры передачи,
- определять усилия в ветвях ременных передач,
- определять передаточное число передачи.
Общие сведения о ременных передачах. Устройство, принцип работы. Достоинства,
недостатки передачи. Определение геометрических и кинематических параметров.
Практическое занятие 11
Расчет плоскоременной передачи.
Тема 3.6 Зубчатые передачи
Студент должен:
Знать:
- устройство, принцип работы зубчатых передач,
- основные параметры зубчатого зацепления,
- кинематические и геометрические расчеты,
- виды разрушения.
Уметь:
- рассчитывать зубчатые передачи,
- строить зубчатые зацепления,
- пользоваться справочной литературой
Зубчатые передачи. Устройство, принцип работы. Основные параметры эквивалентного
зацепления. Геометрический расчет зубчатой передачи. Непрямозубые зубчатые передачи.
Особенности геометрического расчета. Конические зубчатые передачи. Расчеты.
11
Практическое занятие 12
Расчет и построение эвольвентного зацепления зубчатой прямозубой передачи.
Тема 3.7 Червячные передачи
Студент должен:
Знать:
- устройство, принцип работы червячной передачи,
- формулы для расчета и конструирования червячной передачи,
- расчет КПД передачи.
Уметь:
- определять геометрические и кинетические параметры передачи,
- определять КПД передачи.
Червячные передачи. Устройство, принцип работы. Достоинства, недостатки.
Кинематические и геометрические расчеты передачи. Определение КПД передачи. Силовой
анализ.
Самостоятельная работа: выполнение расчетно-графических работ.
12
Перечень практических работ
№
1
№ темы
1.2
Наименование практической работы
Определение равнодействующей геометрическим и аналитическим
способом.
2
2.2
Расчет балки на прочность
3
3.2
Расчет плоскоременной передачи
13
Перечень самостоятельных работ
Общее
количество
часов по
учебному
плану
9
Работа с
коспектами
лекций
Повторная
работа над
учебным
материалом
Подготовка
рефератов, докладов
Решение вариативных
задач
2
3
1
4
14
Аудио-визуальные средства обучения
Персональный компьютер
Мультимедиа проектор
15
Региональный компонент
Раздел, тема
Раздел 1 Теоретическая механика
Тема 1.1 Основные понятия и аксиомы
сжатия.
Тема 2.1 Основные положения
сопротивления материалов.
Тема 3.1 Основные понятия и определения.
Пояснение
Роль и значение теоретической механики в
РБ.
Испытательные приборы материалов на
предприятиях РБ.
Предприятия РБ, изготовляющие детали
механизмов и машин
16
Литература
Основная
1. Мовнин М.С. Основы механики, Высшая школа, 1989.
2. Аркуша А.И. Техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление
материалов. – М.: Высшая школа, 1989.
3. Никитин Г.М. Теоретическая механика для техникумов. – М.: Наука, 1988.
4. Мовнин М.С. Сборник задач по технической механике. – М.: Высшая школа, 1989.
Дополнительная
1. Ицкович Г.М. Сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 1988.
2. Эрдеди А.А. и др. Техническая механика. – М.: Высшая школа, 1992.
3. Винокуров Сборник задач по технической механике. – М.: Высшая школа, 1990.
17