307

3

Введение

Динамика и прочность машин – область науки и техники, изучающая методами механики и вычислительной математики поведение технических объектов различного назначения, закономерности механических явлений и связанных с ними процессов иной природы (пневмогидравлических, тепловых, электрических и т.д.), имеющих место в машинах, приборах, конструкциях и их элементах, а также в материалах, как естественных, так и полученных искусственно. Если кинематика как раздел теории механизмов и машин включает в себя изучение связи между скоростями и ускорениями звеньев, то в разделе «Динамика машин» изучаются силы, действующие на механизм, даётся их анализ и классификация, производится силовой расчет механизма. Изучение прочности и динамики предлагается осуществлять на основе типовых механизмов, т. е. простых механизмов, имеющих при различном функциональном назначении широкое применение в машинах и конструкциях.

Данный курс является базовым для специальностей, связанных с проектированием и конструированием механизмов, машин, приборов, таких как

«Детали машин и основы конструирования», «Основы автоматизированного проектирования» и т. п. Программа дисциплины предполагает предварительное освоение курсов физики, математики, информатики и теоретической механики.

4

1. Рекомендации обучающимся по подготовке к лекциям

Целями освоения учебной дисциплины являются формирование у студентов фундаментальных знаний в области динамических расчетов элементов инженерных и машиностроительных конструкций; освоение студентами расчетно-экспериментальных основ дисциплины и практических методов динамического расчета элементов конструкций.

Методы изучения материала – активная работа на лекциях и практических занятиях, самостоятельная работа студентов с различными источниками информации, выполнение курсовой работы.

Основные виды учебных занятий – лекции, практические занятия, курсовая работа, экзамен.

Учебные задачи – знакомство с обобщенными постановками и методами решений проблем динамики машиностроительных и инженерных конструкций,

анализом возможных вариантов, прогнозированием последствий; – знакомство с динамическим поведением реальных конструкций при реальных динамических воздействиях:

∙Раздел 1: Дифференциальная и вариационная постановки задач свободных и вынужденных колебаний.

∙Раздел 2: Методы решения спектральных задач динамики конструкций

идеталей машин.

∙Раздел 3: Динамические расчеты рабочих режимов механических

систем.

∙Раздел 4: Динамика механизмов. Силы, действующие на звенья механизмов. Основные понятия динамики.

∙Раздел 5: Влияние шума и вибраций на человеческий организм.

Динамические расчеты рабочих режимов и балансировка роторных машин.

∙Раздел 6: Динамические расчеты рабочих режимов механических

систем.

∙Раздел 7: Влияние вращения на динамическое поведение конструкций.

5

∙Раздел 8: Вынужденные колебания элементов конструкций.

Рекомендуемая литература для изучения дисциплины представлена в библиографическом списке к настоящему пособию.

2. План проведения практических занятий

Основное назначение практических занятий – более глубокая проработка и осмысление материала, изученного на лекциях и в процессе самостоятельной работы с целью успешной подготовки к экзамену. Активная работа на практических занятиях учитывается при сдаче экзамена.

Основные темы практических занятий включают:

1.Получение вариационного уравнения свободных колебаний прямоугольных пластин.

2.Решение задач при различных граничных условиях.

3.Использование балочных функций в задачах о колебаниях прямоугольных пластин.

4.Построение разрешающих соотношений полуаналитического метода конечных элементов в задачах динамики конструкций.

5.Решение задач динамики вращающихся роторов.

6.Сравнительный анализ аналитических и численных результатов на примере задачи свободных колебаний прямоугольных пластин.

Рекомендуемая литература для изучения дисциплины представлена в

библиографическом списке к настоящему пособию.

3. Общие рекомендации по организации самостоятельной работы

Для эффективного освоения дисциплины «Теория машин и механизмов» предлагается следующий алгоритм ее изучения:

− подробное ознакомление с рабочей программой учебной дисциплины с целью уточнения ее структуры, а также определения объема учебного материала,

выносимого на самостоятельную проработку;

6

−изучение лекционного материала, учебной литературы и действующего законодательства для подготовки к практическим занятиям;

−подготовка курсовой работы;

−выполнение домашних заданий;

−подготовка к экзамену.

При подготовке к практическим занятиям на основании лекционного материала и учебной литературы прорабатывается теоретическая часть дисциплины к наиболее важным темам, которые выносятся на эти практические занятия. Кроме этого в процессе подготовки к практическому занятию могут выполняться домашние задания в форме решения конкретных задач, которые могут быть рекомендованы к некоторым разделам.

Рекомендуемая литература для изучения дисциплины представлена в библиографическом списке к настоящему пособию.

4. Вопросы для подготовки к экзамену.

При подготовке к экзамену в процессе проработки лекционного материала,

изучения источников дополнительной информации необходимо в первую очередь определить варианты правильных ответов на вопросы, которые рекомендованы для сдачи:

1.Современные тенденции развития динамики машин. Исторические этапы становления курса.

2.Связь курса с общеинженерными, общенаучными и специальными дисциплинами.

3.Основные понятия и определения динамики машин.

4.Динамические модели двигателей.

5.Динамические модели механических систем.

6.Характеристики рабочих процессов.

7.Силы сопротивления.

8.Системы управления движением машины.

9.Динамика жесткой машины с одной степенью подвижности.

7

10.Уравнения движения машины. Режимы движения.

11.Исследование установившегося движения машины при идеальной характеристике двигателя.

12.Исследование установившегося движения машины при идеальной характеристике двигателя.

13.Установившееся движение машины при статической характеристике двигателя.

14.Динамические нагрузки в передаточном механизме. Определение оптимальных параметров.

15.Методы уменьшения внутренней виброактивности машин. Определение потерь энергии при колебаниях.

16.Применение метода малого параметра к исследованию режимов движения

машин.

17.Исследование установившегося движения с учетом динамической характеристики двигателя и с учетом сил трения в кинематических парах. 18.Разбег и торможение машины.

19.Динамика машины с упругим передаточным механизмом. Упругие и диссипативные характеристики передаточного механизма. Уравнение движения.

20.Установившееся движение машины при идеальной характеристике двигателя.

21.Параметрический резонанс.

22.Переходные процессы.

23.Установившееся движение машины с учетом статической характеристики двигателя.

24.Потери энергии при колебаниях. Эффект Зоммерфельда.

25.Динамика машин с многомассовой цепной механической системой.

Уравнения движения простой цепной системы. 26.Передаточные функции цепной системы.

27.Собственные частоты и собственные формы колебаний, методы их

определения.

8

28.Разложение передаточных функций по собственным формам. Резонансы. 29.Учет диссипативных сил.

30.Исследование установившегося движения и переходных процессов.

31.Динамика машин с системами управления движением. Системы программного управления движением машины.

32.Системы управления с обратными связями. Регулятор как динамическая система.

33.Передаточные функции объекта управления и системы управления в

целом.

34.Эффективность систем управления. Устойчивость программного движения машины.

35.Синтез системы управления.

9

Библиографический список

1. Яцун, С. Ф. Кинематика, динамика и прочность машин, приборов и аппаратуры [Текст]: учебное пособие / С.Ф. Яцун, В.Я. Мищенко, Е.Н. Политов. -

Москва: ИНФРА-М: Альфа-М, 2015. - 207 с.: ил. - (Технологический сервис). -

Библиогр: с. 204.

2. Тимошенко, С.П. Механика материалов, / С.П. Тимошенко, Дж. Гере.

Учебник для вузов. – СПб.: Лань, 2002. – 669 с.

3. Работнов, Ю.Н. Механика деформированного твердого тела. / Ю.Н.

Работнов. – М.: Наука, 1988. – 712 с.

4. Мыльников, В.В. Прогнозирование циклической прочности и долговечности конструкционных материалов / В.В. Мыльников, Е.А. Чернышов,

Д.И. Шетулов. – Москва: Издательство "Спутник+", 2013. – 145 с.

5.Александров, А. В. Основы теории упругости и пластичности: Учеб. для вузов / А. А. Александров, В. Д. Потапов. – М.: Высшая школа, 1990. – 370 с.

6.Колмогоров, Г.Л. Технологические остаточные напряжения и их влияние на долговечность и надежность металлоизделий / Г.Л. Колмогоров, Е.В.

Кузнецова, В.В. Тиунов. – Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2012. – 225 с.

7. Григорович, В.Г. Информационно-статистические методы в технологии машиностроения: Пособие по обработке результатов эксперимента / В.Г.

Григорович, В.Я. Кершенбаум и др. – М.; Тула: Нефть и ,газ,2000. – 183 с.

8. Букеткин, Б.В. Экспериментальная механика: Учебник для втузов. – М.:

Изд-во МГТУ, 2004. – 135 с.

9.http://www.edu.ru/ – федеральный портал Российское образование.

10.http://school-collection.edu.ru/ – федеральное хранилище Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов.

11.http://svitk.ru – электронная библиотека.

12.http://www.iqlib.ru – электронная библиотека образовательных и просветительных изданий.