КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ для проведения промежуточной аттестации по учебной дисциплине ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА специальность СПО 13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ПЕРМСКОГО КРАЯ

КРАЕВОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«КРАСНОКАМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

РАССМОТРЕНО УТВЕРЖДАЮ

на заседании методического объединения Заведующий ОПССЗ протокол № _____ _______О.М. Ткачёва

от «__» сентября 201__г «__» сентября 201__г.

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

для проведения промежуточной аттестации

по учебной дисциплине

ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА

специальность СПО 13.02.11

Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования

Разработчик:

Ткаченко Т.Д.

Краснокамск 2017

Пояснительная записка

Контрольно-измерительные материалы для проведения промежуточной аттестации предназначены для оценки качества освоения обучающимися программы учебной дисциплины «Техническая механика» (обязательная аудиторная нагрузка – 87 часов), входящей в общепрофессиональный цикл ОПОП.

Задания подготовлены по основным разделам программы учебной дисциплины:

Техническая механика

Промежуточная аттестация проводится в форме экзамена. Экзамен служит формой проверки усвоения учебного материала и успешного выполнения студентами практических заданий по учебной дисциплине «Техническая механика».

Проверяемые умения и знания:

У1- определять напряжения в конструкционных элементах;

У2- определять передаточное отношение;

У3- проводить расчет и проектировать детали и сборочные единицы общего назначения;

У4- проводить сборочно-разборочные работы в соответствии с характером соединений деталей и сборочных единиц;

У5- производить расчеты на сжатие, срез и смятие;

У6- производить расчёты элементов конструкций на прочность, жёсткость и устойчивость;

У7- собирать конструкции из деталей по чертежам и схемам;

У8- читать кинематические схемы.

З1-виды движений и преобразующие движения механизмы;

З2-виды износа и деформаций деталей и узлов;

З3-виды передач; их устройство, назначение, преимущества и недостатки, условные обозначения на схемах;

З4-кинематику механизмов, соединения деталей машин, механические передачи, виды и устройство передач;

З5-методику расчета конструкций на прочность, жесткость и устойчивость при различных видах деформации;

З6-методику расчета на сжатие, срез и смятие;

З7-назначение и классификацию подшипников;

З8-характер соединения основных сборочных единиц и деталей;

З9-основные типы смазочных устройств;

З10-типы, назначение, устройство редукторов;

З11-трение, его виды, роль трения в технике;

З12-устройство и назначение инструментов и контрольно-измерительных приборов, используемых при техническом обслуживании и ремонте.

Результаты экзамена фиксируются в журнале теоретического обучения.

Условия допуска к экзамену: обязательное выполнение практических работ с получением одной из оценок «отлично», «хорошо» или «удовлетворительно», выполнение самостоятельных работ.

ИНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ЭКЗАМЕНУЮЩЕГОСЯ

1) Обучающиеся должны явиться на экзамен без опоздания

2) При входе в помещение, где проводится экзамен, обучающийся в развернутом виде отдает свою зачетную книжку экзаменатору.

3) Сумки, пакеты, портфели, папки, конспекты, книги и т. п. должны быть оставлены

студентами в специально отведенном месте.

4) В процессе экзамена недопустимо пользование диктофонами, сотовыми телефонами и

т. п. средствами связи. Также категорически запрещены любые переговоры

между обучающимися.

5) В аудитории должно находится не более 6 экзаменующихся.

6) Время на подготовку к устному ответу и выполнения задания – 40 минут.

УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ
Количество вариантов каждого задания / пакетов заданий для экзаменующегося: 25 экзаменационных билетов (каждый экзаменационный билет включает в себя 2 теоретических вопроса и 1 практическое задание).
Время подготовки к ответу и выполнение практического задания: 40 минут   
Оборудование: ученическая парта, стул
Литература для обучающегося:
справочная литература: предусмотрена

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ
Результаты обучения оцениваются по пятибалльной системе. При оценке учитываются следующие качественные показатели ответов:

- глубина (соответствие изученным теоретическим обобщениям);

- осознанность (соответствие программным требованиям умения применять полученные знания);

- полнота (соответствие объему программы).
Первые два вопроса экзаменационного билета направлены на проверку теоретических знаний, что одновременно предполагает проверку умений обучающихся логично излагать материал, аргументировать своё мнение. Практическое задание предполагает проверку умений решать задачи. Общая оценка ответа обучающегося на экзамене складывается из трех оценок по каждому из заданий билета и является их средним арифметическим.

Оценка «отлично» выставляется обучающемуся, если:

дан полный, развернутый ответ на поставленные вопросы, показана совокупность осознанных знаний по дисциплине, доказательно раскрыты основные положения вопросов; в ответе прослеживается четкая структура, логическая последовательность, отражающая сущность раскрываемых понятий, теорий, явлений. Знание по дисциплине демонстрируется на фоне понимания его в системе данной науки и междисциплинарных связей. Ответ изложен литературным языком с использованием специальных терминов. Могут быть допущены недочеты в определении понятий, исправленные обучающимся самостоятельно в процессе ответа. Задача решена верно.

Оценка «хорошо» выставляется обучающемуся, если:

дан полный, развернутый ответ на поставленные вопросы, показано умение выделить существенные и несущественные признаки, причинно-следственные связи. Ответ четко структурирован, логичен, изложен литературным языком с использованием специальных терминов. Могут быть допущены 2-3 неточности или незначительные ошибки, исправленные студентом с помощью преподавателя. Допущены незначительные ошибки при решении задачи.

Оценка «удовлетворительно» выставляется обучающемуся, если:

дан недостаточно полный и недостаточно развернутый ответ. Логика и последовательность изложения имеют нарушения. Допущены ошибки в раскрытии понятий, употреблении терминов. Обучающийся не способен самостоятельно выделить существенные и несущественные признаки и причинно-следственные связи. В ответе отсутствуют выводы. Умение раскрыть значение обобщенных знаний не показано. Речевое оформление требует поправок, коррекции. Допущены ошибки при решении задачи.

Оценка «неудовлетворительно» выставляется обучающемуся, если:

ответ представляет собой разрозненные знания с существенными ошибками по вопросу. Присутствуют фрагментарность, нелогичность изложения. Обучающийся не осознает связь обсуждаемого вопроса по билету  с другими объектами дисциплины. Отсутствуют выводы, конкретизация и доказательность изложения. Речь неграмотная, специальная терминология не используется. Дополнительные и уточняющие вопросы преподавателя не приводят к коррекции ответа студента. Задача не решена.

БИЛЕТ № 1

1. Понятие о силе и системе сил. Внутренние, внешние силы. Эквивалентная и уравновешенная система сил.

2. Нормальное и касательное напряжение. Допускаемые напряжения.

3. Задача. Из условия прочности определить диаметр стержня, работающего на растяжение, если величина растягивающей силы F =25кН, а допускаемое напряжение [б]= 50 Н/мм²

Ответы:

1. Сила – это мера механического взаимодействия материальных тел между собой. Силы, действующие на тело, делятся на внешние и внутренние. Внешние силы бывают активными (вызывают перемещение тела) и реактивные (стремятся противодействовать перемещению тела под действием внешних сил).

Внутренние силы возникают под действием внешних сил. Совокупность сил, действующих на какое-либо тело, называется системой сил.

Эквивалентная система сил – система сил, действующая так же, как заданная.

Уравновешенная система сил – не изменяет состояние тела, будучи к нему приложена.

1. Напряжение – это величина, показывающая, сколько нагрузки приходится на единицу площади сечения.P = F/A. Нормальное напряжение характеризует сопротивление сечения растяжению или сжатию. Касательное напряжение характеризует сопротивление сечения сдвигу.

Закон Гука

В пределах упругих деформаций нормальное напряжение прямо – пропорционально продольным деформациям.

б = Еε. Е – модуль Юнка, коэффициент, который характеризует жесткость материала при напряжениях, зависит от материала, образца из справочных таблиц.

Нормальное напряжение измеряется в Паскалях.

ε=Δl/l Δ l= l₁- l V=ε’/ε Δ l=Nl/AE

np≥[n]

|б_max|≤[б]

np – расчетный коэффициент запаса прочности.

[n] – допустимый коэффициент запаса прочности.

б_max – расчет максимального напряжения.

б_max= N/A≤[б]

3. d ≥ 25 мм

БИЛЕТ № 2

1.Основные понятия статики (абсолютно твердое тело; материальная точка; скалярные и векторные величины).

2.Сопротивление материалов. Механические свойства материалов (прочность, жесткость выносливость, устойчивость, вязкость).

3.Задача. Определить окружную скорость барабана ленточного транспортёра диаметром D= 500 мм с угловой скоростью = 3,6 рад/с.

Ответы:

1. Основные понятия статики.

Механические движения – это изменение положения тела в пространстве и во времени.

Материальная точка – это тело, формами и размерами которого можно пренебречь, но которое обладает массой.

Абсолютно твердое тело – это тело, у которого расстояние между любыми двумя точками остается неизменным при любых условиях.

Сила – мера взаимодействия тел.

Сила – векторная величина, которая характеризуется:

-точкой приложения;

-величиной (модулем);

-направлением.

2. Сопротивление материалов – это наука, изучающая методы расчета конструкций на прочность, жесткость и устойчивость.

Прочность – это способность конструкции выдерживать заданную нагрузку в течение срока службы без разрушения и появления остаточных деформаций.

Жесткость – это способность конструкции сохранять первоначальную форму упругого равновесия. Выносливость-способность длительное время выдерживать переменную нагрузку

Устойчивость – это способность конструкции сохранять первоначальную форму упругого равновесия. Вязкость-способность воспринимать ударные нагрузки.

3.v = 0,9м/с

БИЛЕТ № 3

1. Первая, вторая, третья аксиомы статики.

2. Метод сечений. Виды нагружений.

3. Задача. Из условий прочности определить диаметр стержня, работающего на кручение, если величина крутящего момента М_к =25кН*м, а допускаемое напряжение [t] = 50 Н/мм

Ответы:

1.Аксиомы статики:
1. Под действием уравновешенной системы сил абсолютно твёрдое тело или материальная точка находятся в равновесии или движутся равномерно и прямолинейно.

2. Две силы, равные по модулю и направленные по одной прямой в разные стороны, уравновешиваются. 3. Не нарушая состояния тела к нему можно приложить или от него отбросить уравновешивающую систему сил.

Следствие: силу, действующую на твёрдое тело , можно перемещать вдоль линии её действия.

2. Метод сечения.

Мысленно разрезаем нагруженный силами груз, для того, чтобы определить внутренние силовые факторы, для этого отбрасываем одну часть груза. Заменяем межмолекулярную систему сил эквивалентной системой с главным вектором и главным моментом. При разложении главного вектора и главного момента по осям x, y, z. устанавливаем вид деформации.

Внутри сечения бруса может возникать внутри силовых факторов, если возникает сила N (продольная сила), то брус растянут или сжат.

Если возникает Мк (крутящий момент) то деформация кручения, сила Q (поперечная сила) то деформация сдвига среза или изгиба. Если возникает М^и_х и М^и_z (изгибающий момент) то деформация изгиба.

Метод сечения позволяет определить напряжение в сечении груза.

Напряжение – это величина, показывающая, сколько нагрузки приходится на единицу площади сечения.

P = F/A

Эпюра – это график изменения продольных сил, напряжений, удлинений, крутящих моментов и т. д.

Растяжение (сжатие) – это такой вид деформации, при котором в поперечном сечении бруса возникает только продольная сила.

Правила знаков для нагрузки.

Если нагрузка направлена от сечения бруса, то продольная сила будет равна ей со знаком «плюс», если нагрузка направлена к сечению, то продольная сила будет со знаком «минус».

3. d ≥ 13,5 мм

БИЛЕТ № 4

1. Четвертая, пятая аксиомы статики. Следствие аксиом.

2. Основные допущения и гипотезы о свойствах материалов, о характере деформаций.

3. Задача. Какую работу производит человек, передвигая по горизонтальному полу на расстояние 2 м горизонтально направленным усилием ящик массой 80 кг? Коэффициент трения f =0,4

Ответы:

1 Аксиомы статики:
4. Равнодействующая двух сил приложенных в одной точке, приложена в той же точке и является по величине и направлению диагональю параллелограмма, построенных на данных силах.
5. Всякому действию есть равное по величине и направлению противодействие.
Следствие: всякую силу можно переносить вдоль линии её действия, не изменяя действия силы на данное тело

2. Основные допущения и гипотезы о свойствах материалов:

Материалы однородные – в любой точке материалы имеют одинаковые физико-механические свойства.

Материалы представляют сплошную среду – кристаллическое строение и микроскопические дефекты не учитываются

Материалы изотропны – механические свойства не зависят от направления нагружения

Материалы обладают идеальной упругостью – полностью восстанавливают форму и размеры после снятия нагрузки.

Основные допущения и гипотезы о характере деформаций:

Все материалы под нагрузкой деформируются, т.е. меняют форму и размеры

Все материалы подчиняются закону Гука

Так как упругие деформации малы по сравнению с геометрическими размерами детали, при расчётах считают, что размеры под нагрузкой не изменяются.

3. W=628дж

БИЛЕТ № 5

1. Связи и реакции связей (гладкая опора, гибкая связь, жесткий стержень).

2. Основные понятия и аксиомы динамики.

3. Задача. Проверить прочность балки, работающей на изгиб, если осевой момент сопротивления сечения балки

W_x =1,34 см³, изгибающий момент М=268Н*м, а допустимое напряжение [б] = 220 Н/мм^2.

Ответы:

1. Свободное тело - это такое тело, перемещение которого в пространстве ничего не меняет.
Те тела, которые ограничивают перемещение выбранного тела называются связями.
Силы, с которыми связь удерживают тело называются реакциями связей.
При решении задач мысленно связи отбрасываются и заменяются реакциями связей.

1. Связь- гладкая опора. Реакция опоры приложена в точке опоры и всегда направлена перпендикулярно опоре.

2. Гибкая связь (нить, верёвка, трос, цепь). Реакция нити направлена вдоль нити от тела, при этом нить может быть только растянута.

3. Связь в виде жесткого стержня. Реакция стержня направлена вдоль стержня. Стержень работает на растяжение или сжатие. Если стержень под действием силы растянут, то реакция на сжатие, а если сжат, то реакция на растяжение.

2. Аксиомы динамики:

1. Всякая изолированная точка находится в состоянии относительного покоя, или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока приложенные силы не выведут её из этого состояния.

2. Ускорение, сообщённое материальной точке силой, пропорционально величине силы и совпадает с направлением силы.

3. Силы взаимодействия двух тел равны по величине и направлены по одной прямой в разные стороны. Если на тело действует система сил, то его ускорение будет складываться из тех ускорений, которые бы тело получало от каждой силы в отдельности.

3. б =200 Н/мм²

БИЛЕТ № 6

1. Связи и реакции связей (подвижный шарнир, неподвижный шарнир, жёсткая заделка).

2. Общие теоремы динамики.

3. Задача. Определить нагрузку F_ср, при которой произойдёт срез заклёпки диаметром d=4 мм, если допускаемое напряжение среза [ _ср]=100 Н/мм².

Ответы:

1. Свободное тело - это такое тело, перемещение которого в пространстве ничего не меняет.
   Те тела, которые ограничивают перемещение выбранного тела называются связями.
   Силы, с которыми связь удерживают тело называются реакциями связей.
   При решении задач мысленно связи отбрасываются и заменяются реакциями связей.

Шарнирная опора. Шарнир допускает поворот вокруг точки закрепления. Подвижный шарнир. Реакция подвижного шарнира направлена перпендикулярно опорной поверхности, т.к. не допускается только перемещение поперёк опорной поверхности.

Неподвижный шарнир. Точка крепления перемещаться не может. Стержень может свободно поворачиваться вокруг оси шарнира. Реакция такой опоры проходит через ось шарнира, но неизвестна по направлению. Её принято изображать в виде двух составляющих: горизонтальной и вертикальной (R_X, R_Y)

2.Общие теоремы динамики.

1.Теорема об изменении количества движения. Изменение количества движения точки за некоторый промежуток времени равно импульсу силы, действующему на точку в течение того же промежутка времени.

2. Теорема об изменении кинетической энергии. Изменение кинетической энергии на некотором пути равно работе всех действующих на точку сил на том же пути.

3. F = 1248 Н

БИЛЕТ № 7

1. Равнодействующая сходящихся сил. Условие равновесия плоской системы сходящихся сил.

2. Проверочный расчет, проектный расчет, определение допускаемой нагрузки.

3. Задача. Маховое колесо вращается со скоростью
   120 об/мин. Радиус колеса 0,3 м. Определить скорость и полное ускорение точек на ободе колеса, а также скорость точки, находящейся на расстоянии 0,15м от центра

Ответы:

1. Плоская система сходящихся сил имеет два условия равновесия: 1. Геометрическое условие: плоская система сходящихся сил находится в равновесии, если силовой многоугольник замкнут, т. е. равнодействующая равна нулю. 2. Аналитическое условие: плоская система сходящихся сил находится в равновесии если алгебраические суммы проекций всех сил системы на оси х и у равны нулю. ∑Fix = 0 ; ∑Fiy = 0

2. Расчет на прочность. Проверочный расчет-известны нагрузки, материал, размеры детали; необходимо проверить, обеспечена ли прочность. Проверяется неравенство б_max = N/A≤[б]. Проектный расчет- задана расчётная схема и нагрузки; материал или размеры детали подбираются: - определение размеров поперечного сечения: A≥N/[б]; -подбор материала: б_пред≥N[n]/ A.

[n] – допустимый коэффициент запаса прочности.

б_max – расчет максимального напряжения.

3. α = 47,3 м/с², V=3,77 м/с, V_C=1,88 м/с.

БИЛЕТ № 8

1.Определение равнодействующей плоской системы сходящихся сил геометрическим способом.

2.Кинематические пары и цепи.

3.Задача. Свободная материальная точка, масса которой 5 кг, движется согласно уравнению S=0,48t² + 0,2t. Определить величину движущей силы.

Ответы:

1. Плоская система сходящихся сил - это система сил линии действия, которых сходятся в одной точке называются сходящимися.
Пусть дана система сходящихся сил F1, F2, F3, линии, действия которых сходятся в точке О. для того, чтобы заменить эту систему сил равнодействующей силой необходимо:

1. Перенести силы в точку О (на основании следствия из аксиом).

2. Почленно сложить вектора сил (на основании аксиомы 4). Равнодействующая всегда направлена из начала первого вектора в конец последней. В результате векторного сложения образуется силовой многоугольник.

Плоская система сходящихся сил имеет два условия равновесия: 1. Геометрическое условие: плоская система сходящихся сил находится в равновесии, если силовой многоугольник замкнут, т. е. равнодействующая равна нулю. 2. Аналитическое условие: плоская система сходящихся сил находится в равновесии если алгебраические суммы проекций всех сил системы на оси х и у равны нулю. ∑Fix = 0 ; ∑Fiy = 0

2.Кинемаmuческой naрой называется подвижное соединение двух соприкасающихся тел, например: поршень и цилиндр, вал и noдшипник и др. Тела, составляющие кинематическую пару, навывают звеньями. Звено механизма может состоять из нескольких деталей (отдельно изготовляемых частей механизма), не имеющих между собой относительного движения. По характеру соприкосновения элементов кинематические пары делятся на два основных класса: низшие и высшие. У низших кинемаmuческих пар соприкосновение звеньев происходит по поверхностям, а у высших - по линиям или точкам. Низшие кинематические пары: l) поступательные б): а-цилиндр 1 и поршень со штоком 2; б-ползун и прямолинейные направляющие 2, 2) вращательные: в - плоский шарнир; г - вал и подшипник; д - шаровой шарнир. Высшие кинематические пары: 1) колесо и рельс - соприкосновение по линии; 2) фрикционные катки - соприкосновение по линии; 3) кулачковая пара с острым толкателем - соприкосновение в точке. Низшие пары более износостойки, так как сила давления одного звена на другое у них распределяется по поверхности соприкосновения, Тогда как у высших пар соприкосновение звеньев происходит в точках или по линиям. Кинематической цепью называeтся связанная система звеньев, образующих между собой кинематические пары. Система тел, предназначенная для преобразования движения одного ил нескольких твердых тел в требуемое движение других твердых тел, называется механической.

3. F=4,8 Н

БИЛЕТ № 9

1. Определение равнодействующей плоской системы сходящихся сил аналитическим способом.

2. Мощность при поступательном движении.

3. Задача. Автомобиль двигался со скоростью 54км/час. В результате резкого торможения автомобиль остановился. Определите время торможения, если коэффициент трения между поверхностью дороги и колесами автомобиля равен 0,36.

Ответы:

1. . Плоская система сходящихся сил имеет два условия равновесия: 1. Геометрическое и аналитическое условие. Аналитическое условие: плоская система сходящихся сил находится в равновесии если алгебраические суммы проекций всех сил системы на оси х и у равны нулю. ∑Fix = 0 ∑Fiy = 0

2. Мощность при поступательном движении равна произведению модуля силы на среднюю скорость перемещения и на косинус угла между направлением силы и скорости. P=Fv_cpcosα

3. t = 4,25 с

БИЛЕТ № 10

1. Проекция силы на ось.

2. Мощность при вращательном движении.

3. Задача. Тело, вращаясь равноускоренно из состояния покоя, сделало 360 оборотов на 2 мин. Определить угловое ускорение.

Ответы:

1. Величина проекции силы на ось равна произведению модуля силы на косинус угла между вектором силы и положительным направлением оси. F_x= Fcosα

2. Мощность силы при вращении равна произведению вращающего момента на среднюю угловую скорость. Р = М_вр ω

3. ε = 0, 314 рад/с²

БИЛЕТ № 11

1. Уравнение равновесия плоской системы сходящихся сил.

2. Работа силы тяжести.

3. Задача. Для изображенной балки построить эпюру поперечных сил и изгибающих моментов. Сечение балки - сдвоенный двутавр. Материал-сталь, допускаемое напряжение 160 МПа. Проверить прочность балки. В случае, если прочность не обеспечена, подобрать сечение большого размера.

Ответы:

1. Плоская система сходящихся сил имеет два условия равновесия: 1. Геометрическое условие: плоская система сходящихся сил находится в равновесии, если силовой многоугольник замкнут, т. е. равнодействующая равна нулю. 2. Аналитическое условие: плоская система сходящихся сил находится в равновесии если алгебраические суммы проекций всех сил системы на оси х и у равны нулю. ∑ Fix = 0 ∑Fiy = 0

2. Работа силы тяжести зависит только от изменения высоты и равна произведению модуля силы тяжести на вертикальное перемещение точки. W=G (h1-h2) = GΔh

3. I - № 27

БИЛЕТ № 12

1. Пара сил. Момент силы относительно точки.

2. Работа постоянной силы на криволинейном пути.

3. Задача. Для двухопорной балки, нагруженной сосредоточенными силами и парой сил с моментом, определить реакции в опорах. Найти максимальный изгибающий момент и, используя условия прочности, подобрать необходимые размеры поперечных сечений. Материал-сталь, допускаемое напряжение 160МПа. Сечение-швеллер.

Ответы:

1. Момент силы относительно точки.
Плечо - это кратчайшее расстояние от выбранной точки до линии действия силы.
Момент силы относительно точки может быть равен нулю, если сила проходит через выбранную точку.
Между моментом пары и моментом силы есть разница: момент пары есть величина постоянная, а момент силы относительно точки по знаку зависит от выбора точки. 

2. Работа постоянной силы на криволинейном пути – это работа окружной силы. W(F) = W (F_t) Работа силы, приложенной к вращающему телу, равна произведению вращающего момента на угол поворота.

M_вр =F_t r

W(F) = M_врφ

3. [ -№ 6,5

БИЛЕТ № 13

1. Теорема Пуансо о параллельном переносе сил.

2. Работа постоянной силы на прямолинейном пути.

3. Задача. Для одноопорной балки, нагруженной сосредоточенными силами и парой сил с моментом m, построить эпюру поперечных сил и изгибающих моментов. Найти максимальный изгибающий момент в виде двутавра и прямоугольника с соотношением сторон h=2b. Материал-сталь, допускаемое напряжение 160МПа. Рассчитать площади поперечных сечений и сделать вывод о целесообразности применения сечения.

Ответы:

1. Теорема Пуансо: силу можно перенести параллельно линии его действия, при этом нужно добавить пару сил с моментом, равным произведению силы на расстояние, на которое перенесена сила.

2. Работа постоянной силы на прямолинейном пути равна произведению модуля силы на длину пройденного пути и на косинус угла между направлением силы и направлением перемещения. W = FS cosα

3. Сопротивление выше у прямоугольного сечения

БИЛЕТ № 14

1. Приведение к точке плоской системы произвольно расположенных сил (по теореме Пуансо).

2. Сопротивление усталости.

3. Задача. Построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений по длине бруса. Определить перемещение свободного конца бруса. Двухступенчатый стальной брус нагружен силами_{ } Площади поперечных сечений _{ }

Ответы:

1. Теорема Пуансо: силу можно перенести параллельно линии его действия, при этом нужно добавить пару сил с моментом, равным произведению силы на расстояние, на которое перенесена сила. Переносим все силы в точку О. Получим пучок сил в точке, который можно заменить одной силой – главным вектором системы. Образующуюся систему пар сил можно заменить одной эквивалентной парой – главным моментом системы.

Главный вектор равен F_гл=√ F²_{гл х} + F² _{гл y}

Главный момент системы сил равен алгебраической сумме моментов сил системы относительно точки приведения. M_глО = m₁+m₂+m₃+….+m_n

Т.о. произвольная плоская система сил приводится к одной силе (главному вектору системы сил) и одному моменту (гл. моменту системы сил).

2. Усталостью называют процесс накопления повреждений в материале под действием повторно-переменных напряжений. Усталостное разрушение происходит при напряжениях ниже предела прочности, а часто и ниже предела текучести.

Наибольшее напряжение цикла, при котором не происходит усталостное разрушение образца, называют пределом выносливости.

Факторы, влияющие на сопротивление усталости: концентрация напряжений, размеры детали, характер обработки поверхности.

3. Δ l =0,33 мм

БИЛЕТ № 15

1. Условия равновесия произвольной плоской системы сил.

2. Кинематические пары и цепи.

3.Задача. Точильный камень прижимается к обрабатываемой детали с силой 1.5 кН. Какая мощность затрачивается на обработку детали, если коэффициент трения материала камня о деталь 0,28; деталь вращается со скоростью 100 об/мин, диаметр детали 60мм.

Ответы:

1. Плоская система сходящихся сил имеет два условия равновесия: 1. Геометрическое условие: плоская система сходящихся сил находится в равновесии, если силовой многоугольник замкнут, т. е. равнодействующая равна нулю. 2. Аналитическое условие: плоская система сходящихся сил находится в равновесии если алгебраические суммы проекций всех сил системы на оси х и у равны нулю. ∑Fix = 0 ∑Fiy = 0

2. Кинемаmuческой naрой называется подвижное соединение двух соприкасающихся тел, например: поршень и цилиндр, вал и noдшипник и др. Тела, составляющие кинематическую пару, навывают звеньями. Звено механизма может состоять из нескольких деталей (отдельно изготовляемых частей механизма), не имеющих между собой относительного движения. По характеру соприкосновения элементов кинематические пары делятся на два основных класса: низшие и высшие. У низших кинемаmuческих пар соприкосновение звеньев происходит по поверхностям, а у высших - по линиям или точкам. Низшие кинематические пары: l) поступательные б): а-цилиндр 1 и поршень со штоком 2; б-ползун и прямолинейные направляющие 2, 2) вращательные: в - плоский шарнир; г - вал и подшипник; д - шаровой шарнир. Высшие кинематические пары: 1) колесо и рельс - соприкосновение по линии; 2) фрикционные катки - соприкосновение по линии; 3) кулачковая пара с острым толкателем - соприкосновение в точке. Низшие пары более износостойки, так как сила давления одного звена на другое у них распределяется по поверхности соприкосновения, Тогда как у высших пар соприкосновение звеньев происходит в точках или по линиям. Кинематической цепью называeтся связанная система звеньев, образующих между собой кинематические пары. Система тел, предназначенная для преобразования движения одного ил нескольких твердых тел в требуемое движение других твердых тел, называется механической.

3. Р= 132 Вт

БИЛЕТ № 16

1. Виды нагрузок. Разновидности опор. Определение реакций опор.

2. Работа и мощность, коэффициент полезного действия.

3. Задача. Вычислить главные центральные моменты инерции составного сечения.

Ответы:

1. Классификация нагрузок:

1. По характеру действия:

- Статические нагрузки не меняются со временем или меняются очень медленно.

- Повторно-переменные нагрузки многократно меняют значение или значение и знак. Действие таких нагрузок вызывает усталость металла.

- меняют своё значение в короткий промежуток времени, они вызывают большие ускорения и силы инерции и могут привести к внезапному разрушению конструкции. нагрузки

1. По способу приложения:

- Сосредоточенная нагрузка;

- Распределённая нагрузка

Виды опор:

Жёсткая заделка (опора не допускает перемещений и поворотов), заделку заменяют двумя составляющими силы и моментом.

Шарнирно-подвижная опора (допускает поворот вокруг шарнира), реакция направлена перпендикулярно опорной поверхности.

Шарнирно- неподвижная опора (допускает поворот вокруг шарнира и может быть заменена двумя составляющими силы вдоль осей координат), реакции направлены вдоль осей координат.

Определение реакции опор: ∑m_A =0 ∑m_B =0 ∑F_x =0

2. Работа силы равна произведению модуля силы на длину пройденного пути и косинус угла между направлением силы и направлением перемещения. W= FS cosα

Мощность – работа, выполненная в единицу времени P= W/t
Единицы измерения мощности 1Нм/с=1 Вт

КПД – это отношение полезной работы к полной работе или полезной мощности ко всей затраченной мощности. КПД = Р_пол/Р_затр = W_пол/ W_затр

3. ⌡_y=200,6 см³, ⌡_x=0

БИЛЕТ № 17

1. Момент силы относительно оси.

2. Понятие о трении, виды трения.

3. Задача. Вычислить главные центральные моменты инерции составного сечения.

Ответы:

1. Момент силы относительно оси, например O_z ), равен алгебраическому моменту проекции этой силы на плоскость, перпендикулярную этой оси (F' ) относительно точки пересечения оси с плоскостью, т.е.  M_z (F) = M_o(F') = F' h'. 

 Момент считается положительным, если мы смотрим навстречу оси и видим проекцию силы, стремящуюся повернуть плоскость чертежа в направлении против хода часовой стрелки.

2. Трение делится на два вида: трение скольжения и трение качения.

Законы трения скольжения:

1. Сила трения прямопропорциональной нормальной реакции опоры и направлена вдоль соприкасающихся поверхностей в противоположную сторону движению.

2. Коэффициент трения покоя всегда больше коэффициента трения движения.

3. Коэффициент трения скольжения зависит от материала и физически – механических свойств трущихся поверхностей.

Условие самоторможения.

Трение приводит к снижению срока службы деталей к их износу и нагреву. Для того, чтобы этого избежать необходимо вести смазку. Повысить качество обработки поверхности деталей. В трущихся местах применять другие материалы.

1. По возможности заменить трение скольжения трением качения.

3. ⌡_y=7130 см³, ⌡_x=10980см³

БИЛЕТ № 18

1. Классификация механических передач.

2. Условие равновесия пространственной системы сил.

3. Задача. Определить величины реакций в опоре защемленной балки. Провести проверку правильности решения. При расчете использовать следующие данные: F1=18 кН, F2=12 кН, М=10 кН*м, a=0,4 м.

Ответы:

1. Механические передачи классифицируют по следующим признакам:

-по физическим условиям передачи движения: трением (фрикционные, ременные, канатные); сцеплением одного звена с другим (зубчатые, червячные, цепные);

-по способу соединения ведущего и ведомого звеньев: передачи с непосредственным касанием будущего и ведомого звеньев – фрикционные, зубчатые, червячные; передачи с промежуточным звеном, соединяющим ведущее и ведомое звенья – ременные, канатные, цепные.

В каждом передаточном механизме различают два основных звена: ведущее и ведомое. Между ведущим и ведомым звеньями в многоступенчатых передачах размещаются промежуточные звенья.

2. Пространственная система сил находится в равновесии, если алгебраические суммы проекций всех сил на оси x, y, z равны нулю, а также равны нулю моменты всех сил относительно этих же осей.

3. М =44,8 кН*м, R_y=15,7 кН, R_x=9 кН

БИЛЕТ № 19

1. Назначение, особенности и кинематические соотношения цепных передач.

2. Общие теоремы динамики.

3.Задача. Определить величины реакций для балки с шарнирными опорами. Провести проверку правильности решения. При расчете использовать следующие данные: F1=20 кН, F2=6 кН, М=12 кН*м, a=0,3 м.

Ответы:

1. Цепная передача осуществляется при помощи бесконечной цепи, охватывающий две звездочки-колеса с зубьями специального профиля.

Она служит для передачи движения только между параллельными валами. В отличии от ременной передачи цепня передача работает подобно зубчатой без проскальзывания.

Основные достоинства цепной передачи: компактность; меньшая, чем в ременных передачах, нагрузка на валы; возможность передачи движения на значительные расстояния (до 5-8 м); возможность передачи движения одной или нескольким валам; сравнительно высокий к.п.д. передачи (до 0.98).

Недостатки цепной передачи:

Увеличение шага цепи (цепь вытягивается) вследствие износа шарниров, что требует применение натяжных устройств; более сложный уход по сравнению с ременными передачами (смазка, регулировка, устранение перекоса валов); повышенный шум

Передаточное отношение передачи: i=ω₁/ω₂₌n₁/n₂= Z₂/Z₁.

2. 1.Теорема об изменении количества движения. Изменение количества движения точки за некоторый промежуток времени равно импульсу силы, действующему на точку в течение того же промежутка времени.

2. Теорема об изменении кинетической энергии. Изменение кинетической энергии на некотором пути равно работе всех действующих на точку сил на том же пути.

3. .R_a^y=17,7 кН, R_a^x= 4,2 кН, R_b =6,5

БИЛЕТ № 20

1. Назначение, особенности и кинематические соотношения ременных передач.

2. Принцип кинетостатики (принцип Даламбера).

3.Задача. Определить величины реакций в опоре защемленной балки. Провести проверку правильности решения. При расчете использовать следующие данные: F=14 кН, g=4 кН/м, М=10 кН*м, a=0,2 м.

Ответы:

1. Передачу вращательного движения с одного вала на другой при значительных расстояниях между ними можно осуществить гибкой связью, используя силу трения между поверхностью шкива и гибким телом. Гибкой связью служат ремни. В зависимости от формы поперечного сечения ремня передачи делятся на плоскоременную, клиноременную, круглоременную.

Ременная передача состоит из двух колес (ведущего и ведомого), называемых шкивами, и бесконечного ремня, охватывающего их.

К достоинствам плоскоременной передачи относятся:

-простота и низкая стоимость конструкции;

-плавность хода, способность смягчать удары (благодаря эластичности ремня) и предохранять приводимые в движение механизмы от поломок при внезапных перезагрузках (за счет пробуксовывания ремня);

- возможность передачи мощности при значительных расстояниях между осями ведущего и ведомого валов;

-бесшумность работы (по сравнению с зубчатой передачей);

-простота ухода и оборудования.

Недостатками передачи являются:

Непостоянство передаточного отношения;

Сравнительно большие габариты;

Вытягивание ремня.

Передаточное отношение передачи: i=ω₁/ω₂₌n₁/n₂= D₂/D₁.

2. Принцип кинетостатики принцип Даламбера). Принцип кинетостатики используют для упрощения решения ряда технических задач. Реально силы инерции приложены к телам, связанным с разгоняющимся телом (к связям). Даламбер предложил условно прикладывать силу инерции к активно разгоняющему телу. Тогда система сил, приложенных к точке, становится уравновешенной, и можно при решении задач динамики использовать уравнения статики. Принцип Даламбера: Материальная точка под действием активных сил, реакций связей и условно приложенной силы инерции находится в равновесии.

3. М_а=13,5 кН*м, R_a^y=9,4 кН, R_a^x= 12,2 кН

БИЛЕТ № 21

1. Назначение и классификация муфт.

2. Нормальное и касательное ускорение при движении материальной точки по дуге.

3. Задача. Определить величины реакций для балки с шарнирными опорами. Провести проверку правильности решения. При расчете использовать следующие данные: F1=20 кН, F2=6 кН, М=12 кН*м, a=0,3 м.

Ответы:

1. Муфтами называют устройства, служащие для соединения валов между собой или с деталями, свободно насаженными на валы (зубчатые колеса, шкивы), с целью передачи вращающего момента. Муфты делятся на постоянные и сцепные.

Постоянные муфты: глухие, компенсирующие.

Компенсирующие муфты делятся на жесткие, т.е. не имеющие эластичных элементов и передающие вместе с моментом возможные толчки и удары, и упругие, смягчающие толчки и удары.

Сцепные муфты: фрикционные (т.е. осуществляющие сцепление за счет сил трения) и кулачковые.

2. Нормальное ускорение – ускорение, направленное к центру вращения. α_n=v²/r
Касательное ускорение направлено по касательной к дуге, по которой движется тело α_t =εr
α = √ α_n²+ α_t²

3. R_b^y = 4,7 кН, R_a = 15,9кН, R_b^x =17.4 кН

БИЛЕТ № 22

1. Назначение и классификация редукторов.

2. Основные параметры кинематики (траектория, путь, время, скорость, ускорение).

3. Задача. Определить координаты центра тяжести заданного сечения.

Ответы:

1. В производственных машинах необходим большой вращающий момент при угловой скорости меньшей, чем у двигателя. Для передачи движения от двигателя к производственной машине и увеличения при этом вращающего момента и скорости, меньшей скорости двигателя, служат редукторы, которые состоят из механических передач, расположенных в общем закрытом корпусе, являющемся масляной ванной.

- По виду звеньев передачи редукторы делятся: на цилиндрические(оси ведущего и ведомого валов параллельны); конические( оси валов пересекаются); червячные ( оси валов перекрещиваются в пространстве. Встречаются и комбинированные редукторы.

- По числу пар передач редукторы делятся на одноступенчатые и многоступенчатые.

2. Траектория - это линия, которую очерчивает материальная точка при движении в пространстве. y=f(x)

Пройденный путь – измеряется вдоль траектории в направлении движения.

Скорость – векторная величина, характеризующая в данный момент быстроту и направление движения по траектории. v=dS/dt
Ускорение – векторная величина, характеризующая быстроту изменения скорости по величине и направлению. α =dv/dt

3. Х_с = 106 см, У_с = 38 см

БИЛЕТ № 23

1. Назначение, особенности и кинематические соотношения фрикционных передач.

2. Пространственная система сил.

3. Задача. Шкив массой m тормозится за счет прижатия колодок силами 2кН. Определить время торможения шкива, если в момент наложения колодок частота вращения шкива равна 450 об/мин.

Ответы:

1. Фрикционная передача основана на использовании силы трения, возникающей в месте контакта фрикционных контактов в результате прижатия их друг к другу силой и приложения к ведущему катку момента.

Фрикционные механизмы в зависимости от относительного расположения геометрических осей валов делятся на передачи:

-с параллельными осями: с цилиндрическими катками, с коническими катками;

-с пересекающимися осями: с коническими катками, с цилиндрическими катками – лобовая передача.

Достоинства фрикционных передач: простота конструкции; плавность, бесшумность работы; возможность осуществления передач с плавным ( бесступенчатым) изменением передаточного отношения, возможность проскальзывания фрикционных катков при перезагрузках, что предохраняет от поломок детали приводимого в движение механизма.

Недостатки фрикционных передач: ограниченная величина передаваемой мощности ( для цилиндрической фрикционной передачи обычно до 10 кВт); большая нагрузка на валы и опоры валов; непостоянство передаточного отношения, являющееся следствием взаимного проскальзывания катков; повышенный износ катков, вследствие которого передача начинает работать со значительным шумом; сравнительно низкий к.п.д. (для передач обычного типа 0.8~0.9). Передаточное отношение передачи: i=ω₁/ω₂₌n₁/n₂= D₂/D₁.

2. Пространственная система сил - система сил, линии действия которых не лежат в одной плоскости. Пространственная система сил – это система сил, как угодно расположенных в пространстве.

Суммой трех сил, сходящихся в одной точке является сила по величине и направлению, совпадающая с диагональю параллелепипеда, построенного на заданных силах.

Момент силы относительно оси равен произведению модуля силы на кратчайшее расстояние от выбранной оси до линии действия силы.

Момент может равняться нулю, если:

1. Сила лежит на выбранной оси.

2. Сила пересекает выбранную ось.

3. Сила параллельна оси.

При приведении пространственной системы сил к точке, её можно заменять на эквивалентную систему с главным вектором и главным моментом.

Главный вектор – это геометрическая сумма всех сил системы.

Главный момент – это сумма моментов, компенсирующих пар.

Пространственная система сил находится в равновесии, если алгебраические суммы проекций всех сил на оси x, y, z равны нулю, а также равны нулю моменты всех сил относительно этих же осей.

3. t = - 15,6 с

БИЛЕТ № 24

1.Назначение, особенности и кинематические соотношения зубчатых передач.

2. Сила тяжести. Определение координат центра тяжести простейших фигур.

3.Задача. .Тело вращалось с угловой частотой 1200об/мин. Затем движение стало равнозамедленным, и за 30 секунд скорость упала до 900 об/мин. Определить число оборотов тела за это время и время до полной остановки.

Ответы:

1.Наиболее распространенные передачи в современном машиностроении-зубчатые передачи. Основные их достоинства-высокий к. п. д., компактность, надежность работы, простота эксплуатации, постоянство передаточного отношения, большой диапазон передаваемых мощностей (от Тысячных долей до десятков тысяч киловатт). К основным недостаткам зубчатых передач относятся сравнительная сложность их изготовления (необходимость в специальном оборудовании и инструментах) и шум при неточном изготовлении и высоких окружных скоростях. При больших расстояниях между осями ведущего и ведомого валов зубчатые передачи получаются громоздкими и применение их в этих случаях нерационально. В зависимости от относительного положения геометрических осей ведущего и ведомого валов различают: зубчатые передачи с цилиндрическими колесами, применяемые при параллельных осях валов передачи с коническими колесами, применяемые при пересекающихся осях валов передачи с винтовыми и гипоидными колесами и червячные- при скрещивающихся в пространстве осях валов. Наибольшее распространение имеют передачи с цилиндричскими зубчатыми колесами. По расположению зубьев относительно образующей цилиндрические зубчатые колеса бывают: прямозубные, косозубные и шевронные. В зависимости от применяемого зуборезнorо оборудования и инструмента шевронные зубчатые колеса выполняют либо с проточной, либо жестким углом шеврона. Цилиндрические зубчатые колеса могут быть с внешним и внympенним зацenлениями. Конические колеса изготовляют с прямыми, косыми и криволинейными зубьями. По конструктивному оформлению различают зубчатые передачи открытые т.е. не заключенные в непроницаемый корпус и подверженные действию пыли и грязи. Закрытые, т.е. размещенные в специальном корпусе, защищенные от проникновения пыли извне и обеспеченные постоянной смазкой из масляной ванны корпуса(окунанием) или смазкой, поступающей на места зацепления зубьев (смазка поливанием). При недостаточной точности и высокой скорости зубчатая передача работает со значительным шумом, а зубья испытывают дополнительные динамические нагрузки. Поэтому чем больше окружная скорость, тем выше должна быть точность изготовления зубчатых колес.

По ГОСТ 16530-70 передаточным числом зубчатой передачи называется отношение чисел зубьев колеса Z ₂ числу зубьев шестерни Z ₁

i= Z ₂ / Z ₁ ≥1.

При одинаковом числе зубьев зубчатых колес передачи шеcтерней называется ведущее зубчаmое колесо, а колесом-ведомое. Передаточное число может быть больше или равным единице. По этому же ГОСТу передаточное отношение зубчатой передачи называется отношением угловых скоростей зубчатых колес.

i=± (ω₁/ω₂).

Знак плюс (+) указывает одинаковое направление угловых скоростей; знак минус (-) противоположное направление.Численное значение отношения угловой скорости шестерни к угловой скорости колеса равно передаточному числу

i=ω₁/ω₂₌ Z ₂ /Z ₁

2. Сила тяжести – равнодействующая сил притяжения к Земле, она распределена по всему объёму тела. Центр тяжести – это точка приложения силы тяжести.

Определение координат центра тяжести простейших фигур
xc = ∑A_kx_k / ∑A yc =∑A_ky_k / ∑A или:

yc =A₁y₁+A₂y₂+A₃y₃+…/A₁+A₂+A_3…
xc =A₁x₁ +A₂x₂+A₃x₃…/A₁+A₂+A_3…

3. Z=525 об; t_ост=120 c.

БИЛЕТ № 25

1.Назначение, особенности и кинематические соотношения червячных передач.

2.Растяжение и сжатие. Внутренние силовые факторы.

3.Задача Точка движется по кривой радиуса r=10м согласно уравнению _{ } определить полное ускорение точки в конце второй секунды движения и указать направление касательной и нормальной составляющих ускорения в точке М.

Используя схему определить равнодействующую систему сил.

Ответы:

1. Червячные передачи

Для передачи движения между валами, оси которых перекрещиваются, применяются червячные передачи. Угол перекрещивания осей обычно 90. Червяк, насаженный на вал или (что чаще), изготовленный заодно с валом, вращает червячное колесо.

Червячная передача относится к числу так называемых зубчато-винтовых, т.е. имеющих признаки, характерные и для зубчатых, и для винтовых передач.

Червяк, как и винт, характеризуется шагом, обозначаемым p и ходом p_z (для многозаходных червяков), причём p_z= p × z₁ где z₁ - число витков (заходов) червяка.

Достоинства червячной передачи:

1. Плавность и бесшумность работы.

2. Возможность получения больших передаточных отношений при сравнительно небольших габаритах передачи.

3. Компактность.

4. Возможность выполнения передачи, обладающей свойством самоторможения. Это свойство заключается в том, что движение может передаваться только от червяка к червячному колесу, что очень важно в грузоподъемных устройствах, так как позволяет обходиться без тормоза при выключении приводного двигателя. Груз остается при этом висеть на тросе, намотанном на барабан, скрепленный с червячным колесом.

Недостатки червячной передачи:

1. Сравнительно не высокий к. п. д.

2. Сильный нагрев передачи вследствие перехода потерь на трение в тепловую энергию.

3. Ограниченная возможность передачи значительных мощностей, обычно до 50 кВт.

Передаточное отношение передачи: i=ω₁/ω₂₌n₁/n₂= Z₂/Z₁.

2. Растяжением или сжатием называют вид нагружения, при котором в поперечном сечении бруса возникает только один внутренний силовой фактор – продольная сила. Продольная сила меняется по длине бруса. После определения продольных сил по сечениям строится график – эпюра продольных сил. Величина напряжения в сечении прямопропорциональна продольной силе и обратно-пропорциональна площади поперечного сечения. σ= N_z/A
3. α₂= 13,5 м/с²

Основная литература:

1.Олофинская В.П. Техническая механика. Курс лекций.- М.: Форум,2012

2.Мовнин М.С. Основы технической механики [Электронный ресурс] : учебник / М.С. Мовнин, А.Б. Израелит, А.Г. Рубашкин. — Электрон. текстовые данные. — СПб. : Политехника, 2016. — 289 c. — 978-5-7325-1087-4. — Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/58853.html

3.Янгулов В.С. Техническая механика. Волновые и винтовые механизмы и передачи [Электронный ресурс] : учебное пособие для СПО / В.С. Янгулов. — Электрон. текстовые данные. — Саратов: Профобразование, 2017. — 183 c. — 978-5-4488-0032-0. — Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/66400.html

Дополнительная литература:

1.И.И. Мархель, Детали машин, М., изд. дом Форум-ИНФРА-М, 2008;

2.Т.В. Хруничева, Детали машин. Типовые расчеты на прочность», М., изд. дом Форум-ИНФРА-М, 2008

3.В.П. Олофинская, Техническая механика: Сборник тестовых заданий», М., изд. дом Форум ИНФРА-М, 2008

4.Олофинская В.П. Техническая механика. Курс лекций.- М.: Форум,2009