ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Для студентов-заочников образовательных учреждений
Среднего профессионального образования
Железнодорожного транспорта
По специальности(группы специальностей)
Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям)
базовый уровень
среднего профессионального образования
Москва
Методические указания составлены в соответствии с примерной программой дисциплины «Техническая механика» по специальности 190629
Техническая эксплуатация подъемно- транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) Председатель УМС И.В. Свешников
Автор - преподаватель Вологодский техникума железнодорожного транспорта - филиал Федерального Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Санкт-Петербургский университет путей сообщения Смирнова Т. Б.
Рецензент -
Содержание
1. Введение…………………………………………………. 3
2. Примерный тематический план и содержание дисциплины «Техническая механика»…………………………………… 5
3. Примерна программа учебной дисциплины…………… 15
4. Контроль и оценка результатов освоения учебной
дисциплины…………………………………………………40
5. Таблица вари антов…………………………………………41
6. Задачи на контрольную работу №1………………………..43
7. Методические указания к выполнению контрольной
работы №1………………………………………………… 54 8. Задачи на контрольную работу №2……………………….75
9. Методические указания к выполнению контрольной
работы №2…………………………………………………..78
10. Примерная тематика лабораторных и практических
заданий………………………………………………………87
11. Перечень рекомендуемых учебных изданий, интернет –
ресурсов и дополнительной литературы…………………..88
ВВЕДЕНИЕ.
Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольных заданий разработаны на основании примерной программы, утвержденной Министерством образования РФ.
Данная дисциплина изучается с целью получения знаний об основных законах движения и равновесия материальных тел, методах расчета элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость, а так же устройстве, области применения и методах проектирования деталей машин и механизмов. При изучении дисциплины «Техническая механика» необходимо особое внимание уделить вопросам рационального применения современных путевых машин и механизмов, эффективных методов организации и управления производственным процессом.
Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной
образовательной программы:
профессиональный цикл, общепрофессиональная дисциплина. Содержание программы направлено на формирование общих и профессиональных компетенций:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии и проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.
ОК 6. Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий.
ОК8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.
ОК9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.
ОК10. Исполнять воинскую обязанность, в том числе с применением полученных профессиональных знаний (для юношей).
ПК1.2. Производить техническое обслуживание и ремонт подвижного состава железных дорог в соответствии с требованиями технологических процессов.
ПК 1.3. Обеспечивать безопасность подвижного состава.
ПК 2.1. Планировать и организовывать производственные работы коллективом исполнителей.
ПК 2.3. Контролировать и оценивать качество выполняемых работ.
ПК 2.4. Вести учетно – отчетную документацию по техническому обслуживанию и ремонту подъемно – транспортных, дорожных машин и оборудования.
ПК 3.3. Составлять и оформлять техническую и отчетную документацию о работе ремонтно – механического отделения структурных подразделений.
ПК 3.4. Рассчитывать затраты на техническое обслуживание и ремонт, себестоимость машино-смен подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин.
Программой дисциплины «Техническая механика» предусматривается изучение на третьем курсе трех разделов.
Программный материал дисциплины содержит следующие разделы:
1. Теоретическая механика
2. Сопротивление материалов.
3. Детали машин.
В результате изучения дисциплины студент должен
уметь:
– выполнять основные расчеты по технической механике;
– выбирать материалы, детали и узлы машин на основе анализа их свойств для конкретного применения.
В результате изучения дисциплины студент должен
знать:
– основы теоретической механики, сопротивления материалов, деталей машин; – основные положения и аксиомы статики, кинематики, динамики, сопротивления материалов и деталей машин;
– элементы конструкций механизмов и машин;
– характеристики механизмов и машин.
По дисциплине предусмотрено выполнение двух контрольных работ. По разделам 1и 2 – контрольная работа № 1, по разделу 3 – контрольная работа №2. Вариант каждой контрольной работы определяется по таблицам вариантов по двум последним цифрам шифра, которые помещены в заданиях к контрольным работам.
Решать задачи контрольной работы рекомендуется в следующей последовательности:
- записать условие задачи, начертить схему в соответствии с ее условием;
- после разбора условия и схемы наметить план решения задачи, поясняя назначения вычислений; записать необходимую формулу, подставить в нее числовые значения величин, произвести вычисления, указав размерность определяемой величины.
После получения работы с оценкой и замечаниями преподавателя следует исправить отмеченные ошибки, выполнить все его указания и повторить недостаточно усвоенный материал. Если контрольная работа получила неудовлетворительную оценку, то выполняется работа снова по старому или новому варианту в зависимости от указаний рецензента и отправляет на повторную проверку.
Для закрепления теоретических знаний и приобретения практических навыков программой предусмотрено выполнение лабораторных и практических работ, перечень которых приведен ниже.
Лабораторные работы выполняются в период лабораторно-экзаменационных сессий. К ним допускаются обучающиеся после сдачи контрольной работы. По каждой работе составляется отчет по установленной форме.
К сдаче экзаменов допускаются обучающиеся, которые получили зачеты по двум контрольным и всем лабораторным работам.
2.Примерный тематический план и содержание учебной дисциплины «Техническая механика»
Наименование
разделов и тем
| Содержание учебного материала, практические занятия, самостоятельная работа обучающихся
| Объем часов
| Уровень
освоения
|
|
|
|
|
Раздел 1. Теоретическая
механика
|
|
|
|
Введение
| Содержание дисциплины, ее роль и значение в технике
|
|
|
Тема 1.1. Статика
| Содержание учебного материала
Основные понятия и аксиомы статики
Материальная точка. Сила. Система сил. Равнодействующая сила. Аксиомы статики. Свободное и несвободное тело. Связи и их реакции
|
|
|
Плоская система сил
Сходящаяся система сил. Геометрическое и аналитическое определение равнодействующей
силы. Условие и уравнение равновесия
|
Пара сил. Момент силы относительно точки. Приведение силы к точке.
Приведение плоской системы сил к центру. Условия равновесия. Виды уравнений равновесия
плоской произвольной системы сил
|
Балочные системы. Классификация нагрузок и опор. Трение.
|
Пространственная система сил
Пространственная система сходящихся сил. Уравнения равновесия
|
Пространственная система произвольно расположенных сил
|
Центр тяжести
Центр тяжести простых геометрических фигур. Центр тяжести стандартных прокатных профилей
|
Практические занятия:
№1 Определение равнодействующей плоской системы сходящихся сил.
№2 Определение опорных реакций балок.
№3 Определение центра тяжести сечения, составленного из стандартных фигур
|
|
|
Контрольная работа №1
Плоская система сил
|
|
|
Самостоятельная работа обучающихся
Проработка конспекта.
Подготовка презентации или сообщения по примерной тематике: Определение направлений реакций связей основных типов. Уравнения равновесия и их различные формы.
Определение центра тяжести плоских составных фигур
|
|
|
Тема 1.2. Кинематика
| Содержание учебного материала
Основные понятия кинематики Виды движения. Скорость, ускорение, траектория, путь
|
|
|
Кинематика точки
Способы задания движения точки. Ускорение полное, нормальное, касательное. Сложное движение точки
|
Сложное движение твердого тела
Плоскопараллельное движение. Мгновенный центр скоростей
|
Самостоятельная работа обучающихся
Проработка конспекта.
Подготовка к ответам на контрольные вопросы по примерной тематике: Полное, нормальное и
касательное ускорение.
Способы задания движения.
Поступательное движение.
Плоскопараллельное движение
|
|
|
Тема 1.3. Динамика
| Содержание учебного материала
Основные понятия
Сила инерции. Аксиомы динамики. Основной закон динамики
|
|
|
Динамика материальной точки
Принцип Даламбера. Метод кинетостатики
|
Работа и мощность
Работа постоянной силы при прямолинейном перемещении. Работа равнодействующей силы.
Работа и мощность при вращательном движении, КПД
|
Общие теоремы динамики
Теоремы динамики для материальной точки
|
Практическое занятие №4
Работа, мощность, к.п.д. при поступательном и вращательном движениях.
|
|
|
Самостоятельная работа обучающихся
Проработка конспекта. Подготовка к ответам на контрольные вопросы по примерной тематике: Закон инерции. Свободная и несвободная материальные точки. Работа и мощность при вращательном движении, КПД. Деформации упругие и пластические
|
|
|
Раздел 2. Сопротивление материалов
|
|
|
|
Тема 2.1. Основные положения
| Содержание учебного материала
Основные задачи сопротивления материалов. Деформации упругие и пластические. Основные
гипотезы и допущения. Классификация нагрузок и элементов конструкции. Силы внешние и
внутренние. Метод сечений. Напряжение полное, нормальное, касательное
|
|
|
Самостоятельная работа обучающихся
Проработка конспекта занятия. Подготовка сообщения по теме: «Метод сечений»
|
|
|
Тема 2.2. Растяжение и
сжатие
| Содержание учебного материала
Характеристика деформации. Эпюры продольных сил. Нормальное напряжение. Эпюры нормальных напряжений. Продольные и поперечные деформации. Закон Гука.
Испытания материалов на растяжение и сжатие при статическом нагружении. Напряжения
предельные, допускаемые и расчетные. Расчеты на прочность.
Растяжение и сжатие в подъемно-транспортных, строительных, дорожных машинах
и оборудовании
|
|
|
Практическое занятие №5
Расчет материалов на прочность при растяжении и сжатии
|
|
|
Самостоятельная работа обучающихся
Проработка конспекта. Подготовка к практическим занятиям.
Подготовка к ответам на контрольные вопросы по примерной тематике:
Закон Гука.
Правила построения эпюр продольных сил и нормальных напряжений.
Механические характеристики материалов.
Статически неопределимые системы
|
|
|
Тема 2.3. Срез и смятие
| Содержание учебного материала
Срез, основные расчетные предпосылки, расчетные формулы, условие прочности. Смятие. До-
пускаемые напряжения ПР
|
|
|
Самостоятельная работа обучающихся
Проработка конспекта, выполнение домашнего задания по теме 2.3
|
|
|
Тема 2.4. Геометрические характеристики
плоских сечений
| Содержание учебного материала
Статические моменты плоских сечений. Главные оси и главные центральные моменты инерции.
Осевые и полярные моменты инерции сечений
|
|
|
Самостоятельная работа обучающихся
Проработка конспекта, подготовка к практическому занятию.
Подготовка к ответам на контрольные вопросы по примерной тематике: Статические моменты сечений.
Полярные моменты инерции круга и кольца
|
|
|
Тема 2.5. Сдвиг и кручение
| Содержание учебного материала
Чистый сдвиг. Закон Гука при сдвиге. Модуль сдвига. Внутренние силовые факторы при кручении. Эпюры крутящих моментов. Кручение бруса круглого поперечного сечения. Основные
гипотезы. Напряжения в поперечном сечении. Угол закручивания. Условие прочности
|
|
|
Практическое занятие №6
Расчет на прочность и жесткость при кручении
|
|
|
Самостоятельная работа обучающихся
Подготовка к практическим занятиям и проработка конспектов. Подготовка сообщений по примерной тематике:
Расчет цилиндрических винтовых пружин растяжения и сжатия. Рациональное расположение колес на валу
|
|
|
Тема 2.6. Изгиб
| Содержание учебного материала
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
|
|
|
Практическое занятие №7
Расчет на прочность при изгибе
|
|
|
Контрольная работа №2
Расчеты на прочность при изгибе
|
|
|
Самостоятельная работа обучающихся
Подготовка к практическим занятиям, контрольной работе и проработка конспектов занятий
|
|
|
Тема 2.7. Сопротивление
усталости. Прочность при
динамических нагрузках
| Содержание учебного материала
Циклы напряжений. Усталостное разрушение, его причины и характер в деталях и узлах
подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования. Кривая усталости,
предел выносливости. Факторы, влияющие на величину предела выносливости. Коэффициент
запаса выносливости. Понятие о динамических нагрузках. Силы инерции при расчете на прочность. Динамическое напряжение, динамический коэффициент
|
|
|
Самостоятельная работа обучающихся
Проработка конспектов занятий. Подготовка к ответам на контрольные вопросы
по примерной тематике: Циклы напряжений. Факторы, влияющие на величину
предела выносливости. Силы инерции при расчете на прочность
|
|
|
Тема 2.8. Устойчивость
сжатых стержней
| Содержание учебного материала
Критическая сила, критическое напряжение, гибкость. Формула Эйлера. Формула Ясинского.
Категории стержней в зависимости от гибкости
|
|
|
Самостоятельная работа обучающихся
Проработка конспектов занятий.
Подготовка к ответам на контрольные вопросы по примерной тематике: Формула
Эйлера.
Формула Ясинского.
Расчеты на устойчивость сжатых стержней
|
|
|
Раздел 3. Детали машин
|
|
|
|
Тема 3.1. Основные
понятия и определения
| Содержание учебного материала
Цель и задачи курса «Детали машин». Машины и механизмы. Современные направления в
развитии машиностроения. Основные задачи научно-технического прогресса
в машиностроении. Требования, предъявляемые к машинам и их деталям
|
|
|
Самостоятельная работа обучающихся
Проработка конспектов занятий.
Подготовка презентации или сообщения по примерной тематике:
Современные направления в развитии машиностроения.
Циклы напряжений и их характеристики.
Предел выносливости материала
|
|
|
Тема 3.2. Соединения
деталей. Разъемные и
неразъемные соединения (на примере техно-
логии ремонта дорожных машин)
| Содержание учебного материала
Общие сведения о соединениях, достоинства, недостатки, область применения. Неразъемные и
разъемные соединения, их достоинства и недостатки. Сварные соединения.
Заклепочные соединения. Клеевые соединения. Соединения с натягом
|
|
|
Практическое занятие №8
Расчет разъемных и неразъемных соединений на срез и смятие
|
|
|
Самостоятельная работа обучающихся
Проработка конспекта.
Подготовка к ответам на контрольные вопросы по примерной тематике:
Неразъемные и разъемные соединения, их достоинства и недостатки.
Основные типы резьбы, их сравнительная характеристика и область применения.
Соединения с натягом
|
|
|
Тема 3.3. Передачи вращательного движения
(на примере эксплуатации дорожных машин и
оборудования
| Содержание учебного материала
Классификация передач. Фрикционные передачи. Зубчатые передачи. Ременная и цепная передачи. Редукторы. Передачи, используемые в подъемно-транспортных, дорожных, строи-
тельных машинах и механизмах
|
|
|
Практические занятия:
№9 Расчет косозубой цилиндрической зубчатой передачи.
№10 Расчет передачи винт-гайка.
№11 Расчет клиноременной передачи.
№12 Расчет цепной передачи
|
|
|
Самостоятельная работа обучающихся
Подготовка к практическому занятию и написание рефератов по предложенным темам:
Планетарные передачи.
Приводы путевых и строительных машин.
Червячные передачи.
Винтовые передачи
|
|
|
Тема 3.4. Валы и оси,
опоры(на примере технологии ремонта дорожных машин)
| Содержание учебного материала
Валы и оси, их виды, назначение, конструкция, материал.
Опоры, классификация, конструкции, область применения, условные обозначения, достоинства и недостатки. Валы и оси, используемые в подъемно-транспортных, строительных,
дорожных машинах и механизмах
|
|
|
Практическое занятие №13
Расчет вала на прочность по эквивалентным напряжениям
|
|
|
Самостоятельная работа обучающихся
Проработка конспекта.
Подготовка к ответам на контрольные вопросы по примерной тематике:
Валы и оси, их виды, назначение, конструкция, материал.
Расчет на удельное давление.
Подшипники качения.
Подбор подшипников качения по динамической грузоподъемности
|
|
|
Тема 3.5. Myфты
| Содержание учебного материала
Муфты, их назначение и классификация. Устройство и принцип действия основных типов
муфт. Методика подбора муфт и их расчет.
|
|
|
Самостоятельная работа обучающихся
Проработка конспекта.
Подготовка к ответам на контрольные вопросы по примерной тематике:
Муфты, их назначение и классификация.
Методика подбора муфт и их расчет.
Устройство и принцип действия основных типов муфт
|
|
|
| Всего
|
|
|
Для характеристики уровня освоения учебного материала используются следующие обозначения:
2 — репродуктивный (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством);
3 — продуктивный (планирование и самостоятельное выполнение деятельности, решение проблемных задач).
ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Студенты должны иметь представление о задачах и содержании дисциплины; связи ее с другими дисциплинами; о роли технической механике в системе железнодорожного транспорта; о новейших достижениях и перспективах развития в области организации, машинизации и автоматизации подвижного состав железных дорог.