36

ВВЕДЕНИЕ

Практикум составлен в соответствии с программой по «Прикладной механике» и стандартом на учебную дисциплину для студентов инженернотехнических специальностей высших учебных заведений. В практикум включены три занятия, тема каждого из которых соответствует модулю карты по курсу «Прикладная механика».

3.1 Практическое занятие №1

(Модуль «Структурный и кинематический анализ механизмов»)

Тема: «Структура механизмов».

Цель занятия: Изучить метод структурного анализа плоских механизмов и получить навыки в определении степени подвижности кинематических цепей.

Продолжительность занятия: 1 час. Вопросы для подготовки к занятию.

1.Назовите основные типы кинематических пар механизмов.

2.По каким признакам классифицируются кинематические пары?

3.В чем заключается способ синтеза наслоением структурных групп Ассура?

4.Какие механизмы относятся к рычажным?

Задача. По кинематической схеме механизмов упаковочной машины (рис. 3.1) определить степень ее подвижности.

40

Рис. 3.1

Методические рекомендации по выполнению задания.

Изделию И сообщается последовательно горизонтальное и вертикальное перемещения. В состав машины входят три простейших механизма: кулисноползунный, зубчатая передача и кулачково-рычажный.

Точки звеньев всех трех механизмов совершают плоское движение, параллельное одной и той же плоскости, т.е. их можно рассматривать как плоские механизмы. Число W степеней подвижности каждого из плоских механизмов системы можно определить по формуле Чебышева:

W 3n 2 p1 p2 ,

где n – число подвижных звеньев;

p1 – число одноподвижных кинематических пар; p2 – число двухподвижных кинематических пар.

Для кулисно-ползунного механизма n = 5 (кривошип 1, шатун 2, кулиса 3, шатун 4 и ползун 5); число одноподвижных кинематических пар p1 = 7 [A (1, 6);

41

3.2 Практическое занятие №2

(Модуль «Синтез механизмов»)

Тема: «Зубчатые механизмы, их типы и синтез».

Цель занятия: Изучение методики определения коэффициента полезного действия группы соединенных механизмов.

Продолжительность занятия: 1 час. Вопросы для подготовки к занятию.

1.Что называют коэффициентом полезного действия машины?

2.Перечислите все виды соединений механизмов, входящих в один агргат.

3.Какое соединение механизмов называется смешанным?

Задача. Определить коэффициент полезного действия двух соединенных механизмов, привода барабанов складского рольганга (рис.3), если их к.п.д. η1 и η2 заданы.

Рис. 3.3

Методические рекомендации по выполнению задания.

Пусть работа движущих сил на валу рольгангов с учетом потерь в редукторе равна Ад. Часть АД этой работы идет на преодоление полезного сопротив-

ления Ап.с. , а другая часть АД - на преодоление полезного сопротивления Ап.с. . Очевидно, что АД АД АД ; Ап.с. Ап.с. Ап.с. .

Ап.с. Ап.с. Ап.с. .

АД АД АД

43

Тема занятия: «Растяжение-сжатие стержней при осевом нагружении».

Цель занятия: Ознакомление со стержневыми системами. Изучение методов определения внутренних сил, построения эпюр внутренних сил, напряжений и перемещений. Определение из условия прочности размеров сечения, проверка стержня на прочность и жесткость.

Продолжительность занятия– 2 часа

Вопросы для подготовки к занятию:

1.Что мы называем стержнем?

2.В чем суть метода сечений?

3.Внутренние силы при осевом растяжении – сжатии.

4.Определение и размерность нормальных и касательных напряжений.

5.Закон Гука при растяжении – сжатии.

6.Правила построения эпюр внутренних сил, напряжений и перемещений.

7.Как определяются опасные сечения?

8.Три вида задач из условия прочности.

Задача: Для заданной схемы нагружения стержня, изображенной на рис. 5а), осевыми нагрузками проверить опасные сечения (участок) на проч-

ность, если задано: величина нагрузки F = 12,0 кН, площадь поперечного сечения участка стержня А = 150 мм2; допускаемое напряжение [ ] = 170 МПа, модуль упругости при растяжении-сжатии Е = 2 105 МПа, длина участка стерж-

ня а = 0,5 м.

Методические указания к решению задания:

-разбиваем стержень на участки;

-применяем метод сечений для определения нормальных сил;

-определяем напряжения на каждом из участков стержня;

-находим опасное сечение стержня и проверяем его на прочность;

-определяем перемещения на каждом участке стержня;

-строим эпюры нормальных сил, напряжений и перемещений стержня. Данный алгоритм реализуем при решении задачи:

1. В начале решения стержень разбиваем на участки. Это разделение про-

водится с учетом изменения нагрузки или площади поперечного сечения стержня при переходе от одного участка к другому.

Для данной на рис. 1а) схемы нагружения стержня разбиваем его на три участка: первый - ВС; второй - СD и третий - DE.

2. Определяем нормальные силы (внутренние силовые факторы) на каждом из участков методом сечений. Для этого мысленно рассекаем стержень

45

Рис.3. 5

плоскостью, перпендикулярной оси стержня, например I-I, на первом участке, отбрасываем одну из его частей и рассматриваем равновесие оставшейся части, проецируя все силы на вертикальную ось стержня. В нашем примере это нижняя часть стержня от точки В до плоскости I-I.

Знак нормальной силы в сечении определяется так: если нагрузка на данном участке направлена от сечения, то нормальная сила положительна, т.е. на этом участке стержень растягивается; в противном случае нормальная сила отрицательна, а стержень – сжимается. В нашем примере, на первом участке ВС нагрузка величиной 2F направлена от сечения I-I (рис.5а)), значит уравнение равновесия имеет вид:

N1 – 2F = 0,

отсюда нормальная сила

N1 = 2F = 2 12 = 24 кН,

т.е. на этом участке стержня имеет место его растяжение.

Применяя метод сечений на других участках стержня, получим:

-второй участок СD: N2 = 2F = 2 12 = 24 кН – растяжение;

-третий участок DE: N3 = 2F – F = F = 12 кН – растяжение.

3. Напряжение на каждом участке определяем как отношение нормальной

46