Проф. ПОБОЛЬ О.Н.
Прикладная механика
(курс лекций)
Современное человечество сформировало в своём развитии искусственную среду обитания – техносферу. Как в производственной, так и в социальной среде жизнь в наше время невозможна без машин.
Прикладная механика - дисциплина, представляющая собой основу общетехнической подготовки технологов различных специализаций.
Целями освоения дисциплины являются:
освоить основы теории механизмов и машин, сопротивления материалов, теорию работы, расчета и конструирования деталей и узлов общего назначения, широко используемых в машинах и оборудовании;
приобрести новые знания и сформировать умения и навыки, необходимые для изучения специальных дисциплин;
Задачами дисциплины являются:
изучение общих принципов проектирования и конструирования, построения моделей и алгоритмов расчетов изделий машиностроения по главным критериям работоспособности, что необходимо при оценке надежности действующего оборудования отрасли в условиях эксплуатации, а также в процессе его модернизации или создания нового.
научить студента основам проектирования машин и механизмов, рациональному выбору типа привода машины и составляющих его узлов, грамотному подходу к эксплуатации механизмов.
изучение общих принципов расчета типовых изделий машиностроения;
Наука механика – это наука о машинах. Она состоит из разделов: теоретическая механика, теория механизмов и машин, сопротивление материалов, детали машин, технология конструкционных материалов и др.
Учебный курс «Прикладная механика» включают разделы:
Теория механизмов и машин (ключевой раздел механики) – рассматривает методы исследования механизмов и проектирования их схем;
Сопротивление материалов – рассматривает методы инженерных расчётов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость;
Детали машин – рассматривает теорию, расчёт и конструирование машин и их деталей.
Курс базируется на общенаучных и общетехнических дисциплинах. Наиболее широко используются математика, физика, теоретическая механика, инженерная и машинная графика и информатика.
Основные темы и разделы курса указаны в рабочей программе. Конечной целью обучения по дисциплинам «Прикладная механика» и «Механика» является формирование у студентов навыков технического мышления в области механики машин, а также овладение методами расчета кинематических и динамических характеристик механизмов и оценки прочности, надежности и долговечности конструкций.
Учебный план по прикладной механике и механике предусматривает следующие обязательные виды занятий: лекции, практические (лабораторные) занятия, контрольные работы.
Изучение курса завершается сдачей зачета и (или) экзамена. До сдачи зачета (экзамена) необходимо выполнить контрольные работы по курсу.
1. Теория механизмов и машин
Теория механизмов и машин (ТММ) является ключевым разделом механики (науки о машинах), изучающим методы исследования механизмов и машин и проектирования схем механизмов.
1.1. Основные понятия и определения
Теория механизмов и машин (ТММ) изучает технологические машины – устройства для выполнения технологических операций (изменение размеров, формы и свойств обрабатываемого изделия) посредством механических движений. Машина как система состоит из компонентов-механизмов пяти типов: двигатель, передаточный механизм, рабочий орган (основные), механизмы контроля и управления.
Моделью технологической машины в ТММ является передаточный механизм (передача), обеспечивающий передачу кинетической энергии от двигателя к рабочему органу в виде механического движения.
Механические передачи предназначены для передачи механического движения от двигателя к рабочему органу машины с изменением его кинематических и динамических характеристик. Основным конструктивным элементом механизма является деталь – неразъёмное изделие из однородного материала. Но в теоретической модели передачи основной элемент – звено, составленное обычно из нескольких неподвижно соединённых деталей.
Звеном называется твёрдое тело, движущееся как единое целое и не изменяющее формы и размеров (деформацией звеньев пренебрегают ввиду относительной их малости). Звенья в механизме связаны между собой подвижно кинематическими парами и образуют кинематическую цепь. Одно из звеньев в механизме неподвижное, называемое стойкой или корпусом. Остальные - подвижные, их не менее двух, поэтому наименьшее число звеньев в механизме - три. Простейший механизм – трёхзвенник.
Кинематической парой называется подвижное соединение двух звеньев, допускающее их взаимное перемещение.
На рисунках показаны физические модели основных видов передаточных механизмов (рис.1.1, 1.2).
Рис.1.2. Модель рычажного механизма
0 – стойка: 1 – кривошип (ведущее звено); 2 - шатун; 3 – ползун; 4 – шатун; 5 – ползун (ведомое звено)
Рис.1.1. Модель зубчатой передачи
0 – стойка; 1- колесо ведущее; 2 – колесо ведомое.
Подвижные звенья подразделяются на ведущее (входное), ведомое (выходное) и промежуточные. Ведущее звено совершает заданное движение и приводится от двигателя, ведомое - требуемое движение, для которого создан механизм.