Министерство образования Республики Беларусь
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Детали машин, подъемно-транспортные машины
и механизмы»
В.Л. Николаенко
МЕХАНИКА
Учебно-методическое пособие для студентов
немашиностроительных специальностей вузов
Рекомендовано учебно-методическим объединением
высших учебных заведений Республики Беларусь
по образованию в области энергетики
Минск
БНТУ
2011
УДК [621.01:531.8] (075.8)
ББК 34.41я7
Н 63
Рецензенты:
В.А. Балицкий, О.Г. Девойно
|
Н 63 |
Николаенко, В.Л. Механика: учебно-методическое пособие для студентов немашиностроительных специальностей вузов / В.Л. Николаенко. – Минск: БНТУ, 2011. – 294 с.
ISBN 978-985-525-430-1. |
Издание предназначено для студентов, изучающих курс механики. В нем представлены основные положения дисциплин «Теоретическая механика», «Сопротивление материалов», «Теория механизмов и машин», «Детали машин».
УДК [621.01:531.8] (075.8)
ББК 34.41я7
|
ISBN 978-985-525-430-1 |
© Николаенко В.Л., 2011 © БНТУ, 2011 |
Оглавление
ПРЕДИСЛОВИЕ 13
РАЗДЕЛ 1 14
ОСНОВЫ РАСЧЕТА АБСОЛЮТНО ТВЕРДОГО ТЕЛА КАК МОДЕЛИ МЕХАНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА 14
Глава 1. Основные положения статики 14
1.1. Общие сведения 14
1.2. Аксиомы статики 15
1.3. Связи и их реакции 18
Глава 2. Плоская система сходящихся сил 22
2.1. Сложение плоской системы сходящихся сил. 22
Геометрическое условие равновесия 22
2.2. Определение равнодействующей системы сходящихся сил методом проекций. Аналитическое условие равновесия 24
Глава 3. Теория пар сил на плоскости 26
3.1. Пара сил. Эквивалентность пар сил 26
3.2. Сложение пар сил. Условие равновесия пар 29
3.3. Момент пары относительно точки 30
Глава 4. Плоская система 31
произвольно расположенных сил (ПСПРС) 31
4.1. Приведение силы к точке 31
4.2. Приведение к точке плоской системы 32
произвольно расположенных сил 32
4.3. Теорема Вариньона 36
4.4. Уравнения равновесия и их различные формы 37
4.5. Балочные системы. 40
Разновидности опор и виды нагрузок 40
Рис. 4.10. Балочные системы 41
41
Рис. 4.11. Сосредоточенные силы 41
42
Рис. 4.12. Равномерно распределенная нагрузка 42
4.6. Реальные связи. Трение скольжения и его законы 42
42
Рис. 4.13. Идеальная связь 42
43
Рис. 4.14. Реальная связь 43
Глава 5. Пространственная система сил 45
5.1. Сложение пространственной системы сходящихся сил. Условие равновесия 45
5.2. Момент силы относительно оси 47
5.3. Пространственная система 50
произвольно расположенных сил. Условие равновесия 50
ГЛАВА 6. КИНЕМАТИКА ТОЧКИ 51
6.1. Основные понятия кинематики 51
6.2. Способы задания движения точки 56
6.3. Определение скорости точки 58
при естественном способе задания ее движения 58
6.4. Определение ускорения точки 59
при естественном способе задания ее движения 59
6.5. Частные случаи движения точки 61
Глава 7. Простейшие движения твердого тела 65
7.1. Поступательное движение 65
7.2. Вращательное движение. 69
Угловая скорость, угловое ускорение 69
7.3. Частные случаи вращательного движения 71
7.4. Скорости и ускорения различных точек 75
вращающегося тела 75
7.5. Способы передачи вращательного движения 78
Глава 8. Сложное движение 79
8.1. Сложное движение точки 79
8.2. Плоскопараллельное движение тела 83
8.3. Определение скорости любой точки тела 85
при плоскопараллельном движении 85
Глава 9. Движение несвободной 88
материальной точки 88
9.1. Основные понятия и аксиомы динамики 88
9.2. Свободная и несвободная точки 91
9.3. Силы инерции 92
9.4. Принцип Даламбера 94
Глава 10. Работа и мощность 94
10.2. Работа равнодействующей силы 97
10.3. Работа переменной силы на криволинейном пути 99
10.4. Мощность 100
10.5. Механический коэффициент полезного действия 100
10.6. Работа сил на наклонной плоскости 102
10.7. Работа и мощность при вращательном движении тел 104
10.8. Трение качения. Работа при качении тел 106
Глава 11. Общие теоремы динамики 107
11.1. Импульс силы. Количество движения. 107
Кинетическая энергия 107
11.2. Теорема об изменении количества движения точки 108
11.3. Теорема об изменении кинетической энергии точки 109
11.4. Понятие о механической системе 109
11.5. Основное уравнение динамики вращающегося тела 111
11.6. Кинетическая энергия тела. Кинетический момент 114
РАЗДЕЛ 2 116
ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ 116
И ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМОВ 116
Глава 12. Структура механизмов 116
12.1. Основные понятия 116
12.2. Классификация кинематических пар. 117
Кинематические цепи 117
12.3. Структурный синтез и анализ механизмов 119
12.4. Конструктивно-функциональная 122
классификация механизмов 122
12.5. Передаточное отношение 124
Глава 13. Основы расчета 125
и проектирования механизмов 125
13.1. Общие сведения о передачах. 125
Основные виды зубчатых передач 125
13.2. Общие сведения о методах изготовления зубчатых колес 128
13.3. Кинематика зубчатых механизмов 130
с неподвижными осями вращения 130
13.4. Кинематика зубчатых механизмов 132
с подвижными осями вращения 132
Глава 14. Основы кинематического 135
анализа механизмов 135
14.1. Задачи и методы кинематического анализа механизмов. Масштабные коэффициенты 135
14.2. Построение положений рычажных механизмов 136
методом засечек 136
14.3. Определение скоростей и ускорений 137
рычажных механизмов методом планов 137
Глава 15. Методические указания 141
к решению задач 141
15.1. Кинематика зубчатых механизмов 141
с неподвижными осями вращения 141
15.2. Кинематика зубчатых механизмов 146
с подвижными осями вращения 146
РАЗДЕЛ 3 157
ОСНОВЫ РАСЧЕТОВ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ 157
Глава 16. Напряженно-деформированное 157
СОСТОЯНИЕ детали 157
16.1. Метод сечений 157
16.2. Напряжение как мера внутренних сил 159
Глава 17. Напряженно-деформированное 162
состояние элементарного объема материала 162
17.1. Напряженное состояние в точке. 162
Закон парности касательных напряжений. 162
Главные площадки и главные напряжения. 162
Классификация напряженных состояний 162
17.2. Однородное растяжение бруса как пример реализации 166
одноосного напряженного состояния материала 166
17.3. Продольная и поперечная деформации. Закон Гука. 168
Модуль упругости. Коэффициент Пуассона 168
17.4. Частный случай плоского напряженного состояния – 171
чистый сдвиг. Закон Гука при сдвиге 171