17

В основе динамики лежат законы, установленные путем обобщения результатов целого ряда опытов и наблюдений над движением тел и проверенные обширной общественно-исторической практикой человечества. Систематически эти законы были впервые изложены И. Ньютоном.

Первый закон (закон инерции), открытый Галилеем, гласит: изолированная от внешних воздействий материальная точка сохраняет свое состояние покоя или равномерного прямо­линейного движения до тех пор, пока приложенные силы не за­ставят ее изменить это состояние. Движение, совершаемое точ­кой при отсутствии сил, называется движением по инерции.

Закон инерции отражает одно из основных свойств материи - пребывать неизменно в движении и устанавливает для материальных тел эквивалентность состояний покоя и движения по инерции. Из него следует, что если F=0, то точка покоится или движется с постоян­ной по модулю и направлению скоростью (   =const); ускорение точки при этом равно нулю:   = 0); если же движение точки не является равномерным и прямолинейным, то на точку действует сила.

Система отсчета, по отношению к которой выполняется закон инерции, называется инерциальной системой отсчета (иногда ее условно называют неподвижной). По данным опыта для нашей Сол­нечной системы инерциальной является система отсчета, начало кото­рой находится в центре Солнца, а оси направлены на так называемые неподвижные звезды. При решении большинства технических задач инерциальной, с достаточной для практики точностью, можно считать систему отсчета, жестко связанную с Землей.

Второй закон (основной закон динамики) гласит: произведение массы точки на ускорение, которое она получает под действием данной силы, равно по модулю этой силе, а направление ускорения совпадает с направлением силы.

Математически этот закон выражается векторным равенством   .

При этом между модулями ускорения и силы имеет место зависимость ma = F.

Второй закон динамики, как и первый, имеет место только по отношению к инерциальной системе отсчета. Из этого закона непо­средственно видно, что мерой инертности материальной точки является ее масса, так как две разные точки при действии одной и той же силы получают одинаковые ускорения только тогда, когда будут равны их массы; если же массы будут разные, то точка, масса кото­рой больше (т. е. более инертная), получит меньшее ускорение, и наоборот.

Если на точку действует одновременно несколько сил, то они, как известно, будут эквивалентны одной силе, т.е. равнодействую­щей  , равной геометрической сумме этих сил. Уравнение, выражаю­щее основной закон динамики, принимает в этом случае вид

 или   .

Третий закон (закон равенства действия и противодействия) устанавливает характер механического взаимодействия между мате­риальными телами. Для двух материальных точек он гласит: две ма­териальные точки действуют друг на друга с силами, равными по модулю и направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки, в противоположные стороны.

18

Работа постоянной силы при прямолинейном движении точки ее приложения равна произведению модуля силы F на расстояние s и на косинус угла между направлением силы и направлением перемещения. Угол α между направлением силы и направлением движения может меняться в пределах от 0 до 180°. При α < 90° работа положительна, при α > 90° — отрицательна, при α = 90° работа равна нулю.

19

Мощностью силы называется величина, характеризующая быстроту, с которой этой силой совершается работа в данный момент времени.

Средняя мощность силы за некоторый промежуток времени t равна отношению совершённой ею за это время работы А к данному промежутку времени:

Мощность Р силы в данный момент времени t равна отношению элементарной работы dА силы за бесконечно малый промежуток времени, начинающийся в момент t, к величине dt этого промежутка времени:

В СИ за единицу мощности принимается мощность, при которой работа в 1 джоуль совершается в 1 секунду. Эта единица мощности называется ваттом (сокращенно—Вт)

1 Вт=1 Дж/с.

Формуле мощности в данный момент можно придать другой вид, если подставить в нее установленное ранее выражение элементарной работы:

Мощность силы в данный момент равна произведению соответствующих этому моменту времени модуля данной силы, модуля скорости точки ее приложения и косинуса угла между направлениями силы и скорости точки ее прило-окения.

При работе любой машины часть потребляемой ею мощности тратится не на совершение полезной работы, а на преодоление так называемых вредных сопротивлений, неизбежно возникающих при работе машины. Так, например, мощность, потребляемая токарным станком, тратится не только на совершение полезной работы—снятие стружки, но и на преодоление трения в движущихся частях машин и сопротивления их движению со стороны воздуха.

Отношение полезной мощности РП машины к потребляемой ею мощности Р или отношение полезной работы за некоторый определенный промежуток времени ко всей затраченной работе А за тот же промежуток времени называется механическим коэффициентом полезного действия.

Обозначая, как это обычно принято, коэффициент полезного действия (сокращенно КПД) греческой буквой (эта), будем иметь

КПД является одной из важнейших характеристик машины, показывающей, насколько рационально используется потребляемая ею мощность.

Полностью вредные сопротивления никогда не могут быть устранены, и потому КПД всегда меньше единицы.

20

Сопротивление материалов. Основные понятия и определения.

Сопротивление материалов изучает процессы деформирования и разрушения тел находящихся под действием сил с целью установления методов расчета на ПЧ (прочность);Ж (жёсткость); У (устойчивость).

Прочность - способность тела выдерживать нагрузки не разрушаясь

Жёсткость - способность тела сопротивляться упругой деформации в заданных пределах ( когда деталь не разрушается, но сильно деформируется)

Устойчивость – способность тела сохранять прямолинейную форму равновесия (винт домкрата, шток клапана).

21-22-23

Сущность метода сечений

Для расчетов элементов конструкции на прочность необходимо знать внутренние силы упругости, возникающие в результате приложения внешних сил в разных точках и частях конструкции.

Способы определения этих внутренних сил с помощью науки сопротивление материалов включают такой прием, как метод сечений.

Метод сечений заключается в том, что тело мысленно рассекается плоскостью на две части, любая из которых отбрасывается и взамен ее к сечению оставшейся части прикладываются внутренние силы, действовавшие на нее до разреза со стороны отброшенной части. Оставленная часть рассматривается как самостоятельное тело, находящееся в равновесии под действием приложенных к сечению внешних и внутренних сил (третий закон Ньютона – действие равно противодействию).

Метод сечений в сопромате При применении этого метода выгоднее отбрасывать ту часть элемента конструкции (тела), для которой проще составить уравнение равновесия. Таким образом, появляется возможность определить внутренние силовые факторы в сечении, благодаря которым оставшаяся часть тела находится в равновесии (прием, часто применяемый в Статике).

Применяя к оставленной части тела условия равновесия, невозможно найти закон распределения внутренних сил по сечению, но можно определить статические эквиваленты этих сил (равнодействующие силовые факторы).

Так как основным расчетным объектом в сопротивлении материалов является брус, рассмотрим, какие статические эквиваленты внутренних сил проявляются в поперечном сечении бруса.

Рассечем брус (рис. 1) поперечным сечением а-а и рассмотрим равновесие его левой части.

Если внешние силы, действующие на брус, лежат в одной плоскости, то в общем случае статическим эквивалентом внутренних сил, действующих в сечении а-а, будут главный вектор Fгл, приложенный в центре тяжести сечения, и главный момент Мгл = Ми, уравновешивающие плоскую систему внешних сил, приложенных к оставленной части бруса.

Разложим главный вектор на составляющую N, направленную вдоль оси бруса, и составляющую Q, перпендикулярную этой оси и лежащую в плоскости сечения. Эти составляющие главного вектора и главный момент называют внутренними силовыми факторами, действующими в сечении бруса. Составляющую N называют продольной силой, составляющую Q – поперечной силой, пару сил с моментом Ми – изгибающим моментом.

Основная задача сопротивления материалов находить внутренние силы упругости(силы межмолекулярного взаимодействия). Это силы, возникающие в теле при изменении его формы и уравновешивающие действие внешних сил. Определяются методом сечений. В конструкции проводиться сечение, разбивая её на две части. Часть конструкции, на которую действует больше нагрузок отбрасывают. Часть конструкции, на которую действует меньше внешних нагрузок оставляют и рассматривают её равновесие, добавив внутренние силы упругости (которые являются силами межмолекулярного взаимодействия между первой и второй частями конструкции). Внутренние силы упругости вычисляют исходя из условия равновесия для пространственной системы сил, которое состоит из шести уравнений равновесия (сумма проекций моментов на оси декартовой системы координат и сумма проекций действующих сил на координатные оси).

При растяжении (сжатин) бруса в его поперечных сечениях возникают только нормальные напряжения. Равнодействующая соответствующих элементарных сил о, dA — продольная сила N — может быть найдена с помощью метода сечений. Для того чтобы иметь возможность определить нормальные напряжения при известном значении продольной силы, необходимо установить закон нх распределения по поперечному сечению бруса.

24.

ДЕФОРМАЦИИ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ - СЖАТИИ

При растяжении и сжатии бруса меняются его продольные и поперечные размеры (рис.2.4).

Рис. 2.4

При растяжении:

Длина бруса меняется на   (удлинение),

Ширина бруса меняется на   (сужение).

При сжатии:

(укорочение)

(увеличение

Закон Гука выражает прямо пропорциональную зависимость между нормальным напряжением и относительной деформацией:

или, если представить в другом виде:

где Е - модуль продольной упругости.

Это физическая постоянная материапа, характеризующая его способность сопротивпяться упругому деформированию.

EF - жесткость поперечного сечения бруса при эастяжении-сжатии.

абсолютная деформация (см, м) относительная деформация безразмерная коэффициент поперечной деформации, коэффициент Пуассона l продольная продопьная b поперечная поперечная

Деформация бруса (растяжение ипи сжатие) вызывает перемещение поперечных сечений.

Задачи предмета детали машин - Детали машин - прикладная научная дисциплина, изучающая общеинженерные методы проектирования (расчета и конструирования) элементов машин и механизмов. Изучение машин и их проектирование базируется на известных фундаментальных законах природы.

Курс «Детали машин и основы конструирования» является заверша­ющим в общеинженерной подготовке курсантов высших общевойсковых и танковых командных институтов.

Цель курса - создать теоретическую базу для последующего изучения конструкции многоцелевых гусеничных и колесных машин (МГКМ), их эксплуатации и ремонта с учетом критериев работоспособности, надежно­сти и технологичности.

Задача курса - изучение типовых конструкций элементов механизмов общепромышленного и военного применения, основных принципов их ра­боты и методов проектирования, включая расчет параметров и конструк­тивные особенности. В результате изучения дисциплины курсанты должны:

Иметь представление:

о принципах проектирования деталей и узлов боевых машин и авто­мобилей;

о влиянии материалов и технологичности конструкций на эффектив­ность и эксплуатационные качества БМП и БТР.

Знать:

характерные виды разрушения и основные критерии работоспособ­ности узлов и агрегатов БМП и БТР.

Уметь:

производить оценку работоспособности механизмов бронетанкового вооружения, выполнять расчеты при проектировании типовых деталей и узлов ВВТ;

оценивать достоинства и недостатки конструкции узлов и агрега­тов боевых машин;

конструировать узлы и агрегаты боевых машин.

Внимательный анализ состава самых различных машин (транспорт­ных, военных, сельскохозяйственных, технологических и т.п.) показывает, что все они включают значительное количество однотипных деталей узлов и механизмов. По этой причине курс деталей машин посвящен изучению наиболее общих элементов машин, способов их расчета и конструирования. Это, в свою очередь, обусловливает важность данного курса не только в свете прикладного применения, но также и с точки зрения развития техни­ческой культуры будущего офицера, поскольку техническая культура - это одна из многочисленных граней общечеловеческой культуры.

Что называется машиной. Какие признаки характеризуют машину

Машиной называется устройство, создаваемое человеком, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью полной замены или облегчения физического и умственного труда человека, увеличения его производительности.Под материалами понимаются обрабатываемые предметы, перемещаемые грузы и т. д.

Машину характеризуют следующие признаки:

преобразование энергии в механическую работу или преобразование механической работы в другой вид энергии;

определённость движения всех ее частей при заданном движении одной части;

искусственность происхождения в результате труда человека.

Назначение мех. Передач

1. Назначение передач и их классификация

Все современные двигатели для уменьшения габаритов и стоимости выполняют быстроходными. Непосредственно быстроходный вал двигателя соединяют с валом машины редко, в основном же передача механической энергии от двигателя к рабочему органу осуществляется с помощью различных передач.

В современных машинах применяют:

- механические передачи;

- гидравлические передачи;

- пневматические передачи;

- электрические передачи.

Механическими передачами называют механизмы, передающие работу двигателя исполнительному органу машины. При этом они могут:

- понижать или повышать угловые скорости ведомых валов (редукторы, мультипликаторы);

- преобразовывать один вид движения в другой (вращательное в поступательное и наоборот);

- регулировать угловые скорости ведомого и ведущего валов, в том числе и на ходу (вариаторы);

- реверсировать движение;

- распределять работу двигателя между несколькими исполнительными органами.

Механические передачи классифицируются по следующим признакам:

1) по условиям передачи движения:

- трением (фрикционные, ременные, канатные);

- сцеплением одного звена с другим (зубчатые, червячные, цепные);

2) по способу соединения ведущего и ведомого звеньев:

- передачи с непосредственным касанием (фрикционные, зубчатые, червяч-ные);

- передачи с промежуточным звеном (ременные, канатные, цепные).

В каждом передаточном механизме различают два основных звена: ведущее и ведомое. В многоступенчатых передачах между ними размещаются промежуточные звенья.

Передаточное число различных передач

Рекомендуемые передаточные числа различных передач

Вид передачи Среднее передаточное число Максимально возможное передаточное число

Открытая цилиндрическая зубчатая передача 3…7

Закрытая цилиндрическая зубчатая передача 3…6

Закрытая коническая зубчатая передача 2…3

Открытая червячная передача 10…60

Закрытая червячная передача 10…40

Открытая цепная передача 2…6

Открытая плоскоременная передача 2…5

Открытая клиноременная передача 2…5

Примечание:рекомендуется брать среднее значение в указанном интервале.

Передаточное число в многоступенч. Передачах

Передаточное число - это проще говоря нужно разделить число зубьев ведущей шестерни на число зубьев ведомой шестерни. Таким образом найдите передаточное число каждого зубчатого соединения. Затем полученые результаты перемножте. Получится общее передаточное число.

. Передаточное число многоступенчатой передачи определяется

где и₁; и₂; и_п - передаточное число каждой ступени.

3.10. Коэффициент полезного действия одноступенчатой передачи определяется

(3)

где N₁ и N₂ - соответственно мощность на входном и выходном валах.

3.11. КПД многоступенчатой передачи определяется

(4)

где  - КПД каждой ступени.