 
        
        Теоретическая механика. методические указания к выполнению лабораторных работ. Переславцева Н.С., Воропаев А.А
.pdfМИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Воронежский государственный технический университет»
Кафедра прикладной математики и механики
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению лабораторных работ
для студентов специальности 24.05.07 «Самолето- и вертолетостроение»
испециальности 24.05.02 «Проектирование авиационных
иракетных двигателей»
очной формы обучения
Воронеж 2022
УДК 531(07) ББК 22.21я7
Составители:
канд. физ.-мат. наук Н. С. Переславцева, канд. техн. наук А. А. Воропаев,
д-р техн. наук Д. В. Хван, канд. техн. наук Л. В. Хливненко, канд. техн. наук О. А. Семенихин
Теоретическая механика: методические указания к выполнению лабораторных работ / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост.: Н. С. Переславцева, А. А. Воропаев, Д. В. Хван, Л. В. Хливненко, О. А. Семенихин. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2022. 34 с.
Методические указания проведения лабораторных работ включают правила оформления и содержание заданий лабораторных работ № 1–4.
Предназначены для студентов специальности 24.05.07 «Самолето- и вертолетостроение» и специальности 24.05.02 «Проектирование авиационных и ракетных двигателей» 1–2 курсов очной формы обучения.
Методические указания подготовлены в электронном виде и содержатся в файле ТМ ЛР СВС+РД.pdf.
Ил. 10. Табл. 3. Библиогр.: 7 назв.
УДК 531(07) ББК 22.21я7
Рецензент – А. В. Келлер, д-р. физ.-мат. наук, доц. кафедры прикладной математики и механики ВГТУ
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
2
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Определение кинематических характеристик при сложном движении точки
Цель работы: научиться определять кинематические характеристики движения точки с помощью теорем сложения скоростей и ускорений.
Порядок выполнения работы:
1.Схемы механизмов приведены на рис. ЛР1.1–ЛР1.3, дополнительные условия – в табл. ЛР1.
2.Построить схему механизма в соответствии с положением, которое он занимает в заданный момент времени.
3.Определить, какое движение для точки является абсолютным, переносным, относительным. Соотнести заданный по условию закон движения
(t) , s s(t) или x x(t) с одним из этих движений
4.Определить, как должны быть направлены абсолютная, переносная и относительная скорости точки. Вычислить и изобразить на чертеже скорость движения, заданного по условию, для заданного момента времени t1 .
5.Используя теорему сложения скоростей
v ve vr ,
провести геометрическое разложение вычисленной скорости на составляющие. Аналитически вычислить их значение.
6. Аналогично п. 4–5 вычислить, изобразить на чертеже ускорение движения, заданного по условию, в момент времени t1 . Используя теорему сложения ускорений
a ae ar aК ,
провести геометрическое разложение вычисленной скорости на составляющие. Аналитически вычислить их значение.
Варианты:
1) В кривошипно-кулисном механизме кривошип ОА ( ОА R ) вращается вокруг неподвижной опоры O по закону (t) ( – в радианах, t – в секундах). Кулисный камень A , перемещаясь по вертикальной кулисе BC , приводит её в движение вдоль оси симметрии в горизонтальных направляющих D . Определить скорость и ускорение кулисы BC в момент времени t1 .
2) Кольцо K , соединяет неподвижное кольцо радиусом R и подвижный стержень AО , вращающийся вокруг неподвижной опоры O по закону(t) ( – в радианах, t – в секундах). OO1 0,75R . Определить абсолютные и относительные скорость и ускорение точки K в момент времени t1 .
3
3) Клин А движется по горизонтальной поверхности по закону s s(t) ( s – в сантиметрах, t – в секундах). На клин опирается ломаный стержень BCD , вращающийся вокруг неподвижной опоры С (плечо ВС R и горизонтально). Определить угловую скорость и угловое ускорение стержня BCD в момент вре-
мени t1 .
4) В кривошипно-рычажном механизме ломаный стержень OBC вращается вокруг неподвижной опоры O по закону (t) ( – в радианах, t – в секундах). При этом ползун A приводит в движение стержень КЕ , который перемещается в наклонных направляющих D . OВ BA R . Определить скорость и ускорение стержня КЕ в момент времени t1 .
5) В кривошипно-кулисном механизме кривошип ОА ( OA R) вращается вокруг неподвижной опоры O по закону (t) ( – в радианах, t – в секундах). Кулисный камень A , перемещаясь по кулисе BC , приводит её в движение.. Определить угловую скорость и угловое ускорение кулисы BC в момент времени t1 .
6)Коромысло AB вращается вокруг неподвижной опоры O по закону
(t) ( – в радианах, t – в секундах), приводя во вращение вокруг оси O1
| прямоугольную крестовину С . Ползуны | A и B скользят вдоль взаимно пер- | ||
| пендикулярных прорезей крестовины С . | OO1 AO OB R . Определить угло- | ||
| вую скорость и угловое ускорение крестовины С в момент времени t1 . | |||
| 7) | Кольцо K соединяет неподвижный стержень AB | и стержень CD | |
| ( CD R ), движущийся поступательно по закону s АС s(t) ( s | – в сантиметрах, | ||
t – в секундах). Определить абсолютные и относительные скорость и ускорение кольца K , скользящего по стержням, в момент времени t1 .
8)Клин А движется по вертикальной поверхности по закону s s(t) ( s
–в сантиметрах, t – в секундах). Он приводит призму B в движение по горизонтальной поверхности. Определить скорость и ускорение призмы B в момент времени t1 .
9)В кривошипно-кулисном механизме кулиса BC вращается непо-
| движной опоры | С по закону (t) ( – в радианах, t – в секундах). Кулис- | 
| ный камень A , | перемещаясь по кулисе BC , приводит в движение ломаный | 
стержень АKE ( АK R ), который перемещается в горизонтальных направляющих D . Определить скорость и ускорение стержня CKE в момент времени t1 .
10) В кривошипно-рычажном механизме кривошип ОА ( OA R) вращается вокруг неподвижной опоры O по закону (t) ( – в радианах, t – в секундах). При этом ползун A приводит в движение ломаный стержень BCК , который перемещается в вертикальных направляющих D . Определить скорость и ускорение стержня BCК в момент времени t1 .
| 11) | Крестообразный ползун K соединяет неподвижный вертикальный | 
| стержень | AB и горизонтальный стержень CD . Ползун D движется поступа- | 
| 
 | 4 | 
тельно в направляющих по закону s AD s(t) ( s – в сантиметрах, t – в секундах). AB 2R . Определить абсолютные и относительные скорость и ускорение
| ползуна K , скользящего по стержням, в момент времени t1 . | 
 | 
 | 
 | |
| 12) Кольцо | K , соединяющее неподвижное кольцо радиусом R и по- | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| движный стержень | AО , движется вдоль окружности по закону | s OK s(t) | ( s | – | 
в сантиметрах, t – в секундах). Определить абсолютные и относительные скорость и ускорение кольца K в момент времени t1 .
13) В кривошипнокулисном механизме кривошип ОА ( OA R) вращается вокруг неподвижной опоры O по закону (t) ( – в радианах, t – в секундах). Кулисный камень A , перемещаясь по наклонной кулисе BC , приводит её в движение вдоль оси симметрии в горизонтальных направляющих D . Определить скорость и ускорение кулисы BC в момент времени t1 .
14)Коромысло AB вращается вокруг неподвижной опоры O по закону
(t) ( – в радианах, t – в секундах), приводя во вращение вокруг оси O1
прямоугольную крестовину С . Ползуны A и B скользят вдоль взаимно перпендикулярных прорезей крестовины С . OO1 AO OB R . Определить угловую скорость и угловое ускорение крестовины С в момент времени t1 .
15) Клин А движется по горизонтальной поверхности по закону s s(t) ( s – в сантиметрах, t – в секундах). На клин опирается стержень BC , движущийся в вертикальных направляющих D . Определить скорость и ускорение стержня BC в момент времени t1 .
16) Круговой кулачок А радиусом R движется поступательно по закону s s(t) ( s – в сантиметрах, t – в секундах), приводя в движение из наивысшего положения стержень BС в вертикальных направляющих D . Определить скорость и ускорение стержня BС в момент времени t1 , когда он опустится на высоту h 12 см.
17) В кривошипно-кулисном механизме кривошип ОА ( OA 3R) вращается вокруг неподвижной опоры O по закону (t) ( – в радианах, t – в секундах). Кулисный камень A , перемещаясь по наклонной кулисе BC ( ОC 4R) , приводит её в движение. Определить угловую скорость и угловое ускорение кулисы BC в момент времени t1 .
18)Кольцо K , соединяющее неподвижное полукольцо радиусом R и
| подвижный | стержень | ВС , движется вдоль | полуокружности | по | закону | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| s AK s(t) | ( s – в сантиметрах, | t – в секундах). Определить абсолютные и от- | |||||
| носительные скорость и ускорение кольца K в момент времени t1 . | 
 | 
 | |||||
| 19) | В стержневом механизме крестообразный ползун K соединяет не- | ||||||
| подвижный стержень | AB | и перпендикулярный ему стержень CD . Ползун D | |||||
| движется | поступательно | в | горизонтальных | направляющих | по | закону | |
| s AD s(t) | ( s – в сантиметрах, | t – в секундах). Определить абсолютные и от- | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 5 | 
 | 
 | 
 | 
носительные скорость и ускорение ползуна K , скользящего по стержням, в момент времени t1 .
20) Маховик А радиусом R вращается вокруг неподвижной опоры O по закону (t) ( – в радианах, t – в секундах), приводя в движение стержень BС в вертикальных направляющих D .. OO1 0,5R . Определить скорость и ускорение стержня BС в момент времени t1 .
21) В кривошипно-кулисном механизме стержень AK движется в горизонтальных направляющих D по закону x x(t) ( x – в сантиметрах, t – в секундах). Кулисный камень A , перемещаясь по кулисе BC , приводит её в движение. Определить угловую скорость и угловое ускорение кулисы BC в момент времени t1 .
22) В стержневом механизме крестообразный ползун K соединяет неподвижный горизонтальный стержень AB и вертикальный стержень CD , движущийся по закону ( s – в сантиметрах, t – в секундах). AB 2R . Определить абсолютные и относительные скорость и ускорение ползуна K , скользящего по стержням, в момент времени t1 .
23)Кольцо K соединяет неподвижный стержень BC и полукольцо ра-
диусом R , движущееся поступательно по закону s s(t) ( s – в сантиметрах, t – в секундах). Определить абсолютные и относительные скорость и ускорение кольца K в момент времени t1 .
24) Призма B движется по горизонтальной поверхности по закону s s(t) ( s – в сантиметрах, t – в секундах). На призму опирается клин А , движущийся в вертикальных направляющих. Определить скорость и ускорение клина А в момент времени t1 .
25) В кривошипно-рычажном механизме кривошип ОА ( OA R) вращается вокруг неподвижной опоры O по закону (t) ( – в радианах, t – в секундах). При этом ползун A приводит в движение ломаный стержень BCК , который перемещается в горизонтальных направляющих D . Определить скорость и ускорение стержня BCК в момент времени t1 .
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | Таблица ЛР1 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| № варианта | (t) , | s s(t) , | x x(t) , | R , | t1 , | 
 | 
| рад | см | см | см | с | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 1. | t 2 | 
 | 
 | 20 | 1 | 
 | 
| 6 | 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 2. | 0,25 t 2 | 
 | 
 | 100 | 1 | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | 6 | 
 | 
 | 
 | 
Продолжение таблицы ЛР1
| 3. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | t | 
 | 
 | 
 | 40 | 2 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 10sin | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 3 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 4. | 4sin t | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 20 | 0,75 | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 5. | 
 | t | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 40 | 2 | |
| 
 | sin | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | 3 | 12 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 6. | 
 | t | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 40 | 2 | |
| 2sin | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | 
 | 6 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 7. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | t | 
 | 
 | 
 | 50 | 5 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 10sin | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 6 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 8. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 10t 2 | 
 | 
 | 
 | 
 | 1 | 
| 9. | 
 | t | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 40 | 2 | |
| 
 | sin | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | 2 | 4 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 10. | 
 | t | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 20 | 2 | 
| 
 | 8 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 11. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | t | 
 | 
 | 1 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 40sin | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 6 | 
 | 
 | 
 | 
| 12. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 2 t 2 | 
 | 
 | 
 | 48 | 2 | 
| 
 | 
 | 
 | t 2 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 13. | 
 | sin | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 60 | 2 | 
| 6 | 
 | 2 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 14. | 
 | t | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 20 | 1 | |
| 
 | sin | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | 2 | 6 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 15. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | t | 
 | 
 | 
 | 
 | 2 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 50sin | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 6 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 16. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | t | 
 | 
 | 
 | 30 | 2 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 48sin | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 12 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 17. | 
 | t | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 20 | 2 | |
| sin | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | 
 | 12 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 10 | t | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 18. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | sin | 
 | 
 | 
 | 10 | 2 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 3 | 12 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 19. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | t | 
 | 
 | 2 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 40sin | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 12 | 
 | 
 | 
 | 
| 20. | 
 | t / 4 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 40 | 2 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 21. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | t | 
 | 
 | 2 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 50sin | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 12 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 7 | 
 | 
 | 
 | |
 
Окончание таблицы ЛР1
| 22. | 
 | 
 | 
 | 10t 2 | 
 | 
 | 2 | 
| 23. | 
 | 
 | 
 | 20sin( t / 6) | 
 | 40 | 1 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 24. | 
 | 
 | 
 | 14t t 2 | 
 | 
 | 2 | 
| 25. | 
 | t | 
 | 
 | 
 | 4 | 2 | 
| 
 | 
 | sin | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | 4 | 12 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
Рис. ЛР1.1.
8
 
Рис. ЛР1.2.
9
 
Рис. ЛР1.3
10
