Методические указания по выполнению расчетно-графической работы по технической механике

КГБПОУ «Минусинский сельскохозяйственный колледж»

Методические указания по выполнению расчетно-графических работ

по дисциплине ОП.02. Техническая механика

для обучающихся специальности 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта

Минусинск, 2022

Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине ОП.02. Техническая механика для обучающихся специальности 23.02.03. Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта разработаны в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом специальности 23.02.03. Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта утвержденным приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 22 апреля 2014г. № 383 и рабочей программой дисциплины ОП.02. Техническая механика 23.02.03. Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта. Методические указания содержат задания контрольной работы, рекомендации по выполнению заданий, примеры выполнения заданий.

Разработчик: Никонова С.Ю., преподаватель, Минусинский сельскохозяйственный колледж

Содержание

Введение……………………………………………………………………………………………. 4

1. Общие методические указания к выполнению контрольной работы……………………………11

2. Критерии оценивания контрольной работы ………………………………………………………13

3. Задания контрольной работы и методические указания к выполнению……………………… 14

Литература ………………………………………………………………………………………… 24

Введение

Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине ОП.02. Техническая механика для обучающихся заочной формы обучения специальности 23.02.03. Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта разработаны в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом специальности 23.02.03. Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта утвержденным приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 22 апреля 2014г. № 383 и рабочей программой дисциплины ОП.02. Техническая механика специальности 23.02.03. Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта.

Содержание дисциплины ОП.02. Техническая механика готовит к освоению общих, профессиональных и дополнительных компетенций, включающих в себя способность:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

ПК 1.1. Организовывать и проводить работы по техническому обслуживанию и ремонту автотранспорта (уметь производить расчет на растяжение и сжатие, на срез, смятие, кручение и изгиб; выбирать детали и узлы на основе анализа их свойств для конкретного применения; знать основные понятия и аксиомы теоретической механики, законы равновесия и перемещения тел; методики выполнения основных расчетов по теоретической механике, сопротивлению материалов и деталям машин; основы проектирования деталей и сборочных единиц; основы конструирования).

ПК 1.2. Осуществлять технический контроль при хранении, эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте автотранспорта (уметь производить расчет на растяжение и сжатие, на срез, смятие, кручение и изгиб; выбирать детали и узлы на основе анализа их свойств для конкретного применения; знать основные понятия и аксиомы теоретической механики, законы равновесия и перемещения тел; методики выполнения основных расчетов по теоретической механике, сопротивлению материалов и деталям машин; основы проектирования деталей и сборочных единиц; основы конструирования).

ПК 1.3. Разрабатывать технологические процессы ремонта узлов и деталей (уметь производить расчет на растяжение и сжатие, на срез, смятие, кручение и изгиб; выбирать детали и узлы на основе анализа их свойств для конкретного применения; знать основные понятия и аксиомы теоретической механики, законы равновесия и перемещения тел; методики выполнения основных расчетов по теоретической механике, сопротивлению материалов и деталям машин; основы проектирования деталей и сборочных единиц; основы конструирования).

ПК 2.3. Организовывать безопасное ведение работ при техническом обслуживании и ремонте автотранспорта (уметь производить расчет на растяжение и сжатие, на срез, смятие, кручение и изгиб; выбирать детали и узлы на основе анализа их свойств для конкретного применения; знать основные понятия и аксиомы теоретической механики, законы равновесия и перемещения тел; методики выполнения основных расчетов по теоретической механике, сопротивлению материалов и деталям машин; основы проектирования деталей и сборочных единиц; основы конструирования).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь:

• производить расчет на растяжение и сжатие, на срез, смятие, кручение и изгиб;

• выбирать детали и узлы на основе анализа их свойств для конкретного применения.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать:

• основные понятия и аксиомы теоретической механики, законы равновесия и перемещения тел;

• методики выполнения основных расчетов по теоретической механике, сопротивлению материалов и деталям машин;

• основы проектирования деталей и сборочных единиц;

• основы конструирования.

2.Общие методические указания к выполнению контрольной работы

Контрольную работу по дисциплине ОП.02 техническая механика рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

- ознакомится с тематическим планом и содержанием учебной дисциплины;

- изучить материал по каждой теме.

Вариант расчётно-графического задания определяется по номеру фамилии студента в журнале. Например, студент, имеющий номер фамилии 2, выполняет вариант 02, номер 11 – вариант 11 и т.д. или по последней цифре поименного номера (номера зачетной книжки).

При выполнении расчётно-графического задания необходимо соблюдать следующие требования:

Расчётно-графическое задание выполнять строго в соответствии с вариантом студента. В противном случае оно не зачитывается и возвращается студенту.

Работы выполнять в отдельной тетради в клетку, или на писчей белой бумаге формата А4.

Задания выполнять чернилами, чётко и аккуратно. Каждое задание начинать с новой страницы.

Тексты условий переписывать обязательно.

Решение задач пояснить аккуратно выполненными схемами (эскизами), подзаголовками (с указанием, что определяется, что рассматривается и т.д.).

Рекомендуется задачи решать в общем виде, а затем, подставляя числовые значения величин, вычислять результат.

Выполненные расчётно-графические работы необходимо сдавать преподавателю своевременно.

После получения работы студент должен внимательно изучить все замечания преподавателя, обратить внимание на допущенные ошибки, доработать материал. Не зачтенную работу студент или выполняет заново, или переделывает частично по указанию преподавателя.

1. Критерии оценивания контрольной работы.

Оценка контрольной работы производится по 100-бальной системе

Количество баллов	Оценки уровня подготовки
	Оценка	Вербальный аналог
95 - 100	5	отлично
80 - 94	4	хорошо
60 - 79	3	удовлетворительно
Менее 60	2	неудовлетворительно

При оценивании максимальное количество баллов может быть уменьшено с учетом следующих показателей:

Показатели снижения количества баллов при проверке контрольной работы	Количество снижаемых баллов
контрольная работа сдана позже установленного срока	минус 10 баллов
контрольная работа принята со второго предъявления	минус 5 баллов
контрольная работа принята с третьего предъявления	минус 10 баллов
ошибки при выполнении задания в соответствии с темой	минус 1 балл за каждую ошибку
неверные ответы на вопросы преподавателя	минус 1 балл за каждый неверный ответ

Задание 1.1.

Определить недостающие из сил R_АВ,R_ВС, F в равновесной механической системе, изображенной на схеме рисунка 1.

Исходные данные приведены в таблице 1.1. Искомые силы представлены знаком вопроса (?)

Таблица 1.1

Номер схемы на рис. 1										Силы, кН
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	F	RАВ	RСВ
Вариант задания
00	01	02	03	04	05	06	07	08	09	0,5	?	?
10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	?	0,4	?
20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	?	?	0,3
30	31	32	33	34	35	36	37	38	39	0,6	?	?
40	41	42	43	44	45	46	47	48	49	?	0,5	?
50	51	52	53	54	55	56	57	58	59	?	?	0,4
60	61	62	63	64	65	66	67	68	69	0,8	?	?

Методические указания

к выполнению задания 1.1.

К решению задачи следует приступать после изучения темы 1.1. «Основные понятия и аксиомы статики» и 1.2. «Системы сходящихся сил», уяснения приведенных ниже указаний и разбора примеров решения задач.

В предлагаемой задаче рассматривается тело (материальная точка), находящаяся в равновесии под действием плоской системы сходящихся сил. В этом случае аналитический метод решения задачи сводится к решению системы уравнений равновесия:

ΣFx = 0; ΣFу = 0;

(сумма проекций сил системы на каждую из координатных осей равна нулю).

Обозначив проекцию силы F на ось Х через Fх, а проекцию силы на ось Y – через Fу, получим схему, приведенную на рисунке 2, из которой следует:

Fx =Fcosα; Fу = Fsinαили Fу = Fcos (90˚- α)

где α – угол образованный силой F и осью Х.

Можно упростить решение задач путем рационального выбора направления координатных осей, т. е. выбираем оси так, чтобы одна из осей (Х или Y) совпадала с направлением какой-нибудь неизвестной силы.

Решив задачу аналитическим методом, следует затем проверить правильность решения с помощью графического или геометрического метода.

При решении задач на равновесие плоской системы сходящихся сил рекомендуется придерживаться следующей последовательности:

1. Разделить все детали механизма на три группы – освобождаемое от связей тело, действующие тела и связи. Освобождаемым является тело, движение или равновесие которого рассматривается в данной задаче, действующие тела – вызывающие действие на рассматриваемое тело внешних сил, связи – внутренние силы (реакции связей), препятствующие движению рассматриваемого тела и удерживающих его в равновесии.

2. Мысленно отбросить действующие тела и связи, заменив их действие векторами активных и реактивных сил, максимально упростив тем самым исходную схему задачи

3. Составить уравнения равновесия и определить неизвестные силы.

4. После решения задачи аналитическим методом решить задачу графическим способом, сравнив полученные результаты.

Пример решения задачи 1.1.

Определить недостающие из сил (схема на рис. 3):

реакцию стержня R_СВ и силу тяжести груза F, если реакция стержня R_АВ равна 6 кН.

Решение

1 Механизм (рис. 3) состоит из стержней АВ, СВ, соединенных шарниромВ, который вертикальной тягой связан с грузом F. Поскольку тяга груза F, стержни АВ и СВ связаны одним телом – шарниромВ, то освобождаем от связей шарнир В, представив его в виде материальной точки, к которой приложены внешние силы (сила тяжести груза) и реактивные силы (реакции стержней).

2. Упрощаем схему, отбросив тягу и стержни.

3. Из материальной точки (шарнир В) направляем активную силу F вниз, реакцию стержня СВ – горизонтально влево, а реакцию стержня АВ – под углом 20˚ к горизонту (как на схеме)влево от шарнира.

Направление реакций можно выбрать произвольно, при этом если в результате решения задачи модуль определяемой силы получится отрицательным (со знаком «-»), значит, изначально направление было выбрано неверно, и вектор силы нужно будет изменить на противоположный.

4. ТочкуВ перемещаем в начало осей координат, ось Хсовмещаем с вектором R_ВС, ось Yнаправляем перпендикулярно (рис. 4а) оси Х.

Составляем уравнения равновесия:

ΣFx = 0; -F_АВcosα-F_СВ = 0;

ΣFу = 0;F_АВsinα- F – 0.

Решаем уравнения:

F_СВ=F_АВcosα= -6×cos 20˚ = -6×0,94 = -5,64 кН;

F = F_АВsinα= 6×0,34 = 2,04 кН.

Поскольку сила F_СВ в результате решения уравнения получилась отрицательной, значит направление ее вектора на схеме выбрано неверно, т. е. он должен быть направлен в противоположную сторону.

5. Для проверки правильности решения задачи используем графический метод. В произвольно выбранном масштабе строим замкнутый силовой треугольник (рис. 4, б) и, используя масштаб, определяем неизвестные силы. При построении силового треугольника сначала откладываем известную силу (с учетом направления и масштаба), а затем к концам вектора этой силы пристраиваем вектора искомых сил. Полученный силовой треугольник должен замкнуться, поскольку система является равновесной. После решения задачи графическим способом, сравниваем результаты с ответами, полученными при решении задачи аналитическим методом

Задание 1.2.

Определить реакции опор двухопорной балки.

Исходные данные для решения задачи по каждому варианту приведены в таблице 1.2 и на схемах рисунка 2.

Таблица 1.2.

№ вари-анта	№ схемы на рис. 5	q, Н/м	F, Н	М, Нм		№ вари-анта	№ схемы на рис. 5	q, Н/м	F, Н	М, Нм
1	1	5	10	40		16	6	15	18	30
2	2	2	25	20		17	7	8	3	25
3	3	10	16	14		18	8	12	5	19
4	4	2	50	30		19	9	6	4	45
5	5	6	82	60		20	10	5	10	20
6	6	3	15	25		21	1	2	50	35
7	7	1	60	54		22	2	12	80	15
8	8	5	20	85		23	3	20	40	30
9	9	2	15	40		24	4	4	15	2
10	10	6	35	60		25	5	3	35	15
11	1	4	30	20		26	6	10	16	12
12	2	10	55	40		27	7	12	40	50
13	3	12	10	15		28	8	3	35	60
14	4	2	85	60		29	9	15	15	30
15	5	5	25	50		30	10	5	15	10

1. Разделяем изображенную на схеме двухопорную балку на освобожденное тело, действующие тела, вызывающие внешние (активные) нагрузки, и противодействующие тела, вызывающие реактивные нагрузки (реакции опор).

2. Отбрасываем связи: опорыА и В и заменяем их реакциямиR_A и R_B, направление которых выбираем произвольно (в случае ошибочно выбранного направления реактивной силы ее модуль при решении задачи получится отрицательным, следовательно нужно будет изменить направление вектора на противоположное).

3. Силу Fраскладываем на горизонтальную R_Aхи вертикальную R_Aусоставляющие.

4. Равномерно распределенную нагрузку q заменяем сосредоточенной нагрузкой Q.

Пример решения задачи 1.2.

Определить реакцию опор двухопорной балки, нагруженной силой F, равномерно распределенной нагрузкой q и моментом М (рис. 6).

Решение

В соответствии с приведенным выше алгоритмом решения задачи отбрасываем связи и раскладываем внешние нагрузки на составляющие; распределенную нагрузку заменяем сосредоточенной (рис. 7).

1. Определение реакции R_В:

ΣМ_А = 0или:R_B×АВ– М – Q×АD - Fcos30˚×АС = 0;

Решив полученное уравнение, определим реакцию опорыВ:

R_В = 9,98кН.

2. Определение вертикальной составляющей R_Ау реакции R_А:

ΣМ_В = 0или:R_Bу×АВ- Fcos30˚×СВ– Q×DВ – М = 0;

Решив полученное уравнение, определим вертикальную реакцию R_АуопорыА:

R_Ау = 6,62кН.

3. Выполняем проверочное действие:

Проверяем правильность определения вертикальной реакции по условию ΣF_у = 0:

R_Ау- Fcos30˚– Q + R_B = 6,62 – 10×0,86 – 8 + 9,98 = 0.

4. Определяем горизонтальную составляющую R_Ах реакции R_А:

Горизонтальную составляющую R_Ах реакции R_А можно определить, используя уравнение равновесия горизонтальных сил:

ΣFx = 0или:R_Ах- Fcos60˚= 0, откуда находимR_Ах:

R_Ах= Fcos60˚ =10×0,5 = 5 кН.

5. Определяем реакцию R_А:

Величину реакции R_А опорыА можно определить, используя теорему Пифагора:

R_А = √(R_Ах² ₊ R_Ау²) = √(9,98² + 5²) = 11,16 кН.

Ответ: R_А = 11,16 кН, R_В = 9,98кН.

Задание 1.3 Условие задачи на растяжение и сжатие Стальной стержень (модуль Юнга  кН/см2) находится под действием внешних осевых сил  и  (рис. 3.1). Построить эпюры продольных сил  и нормальных напряжений  . Оценить прочность стержня, если предельное напряжение (предел текучести)  кН/см2, а допускаемый коэффициент запаса  . Найти удлинение стержня  . Р=100 кН, F= 30см 2

Схемы для задачи на растяжение и сжатие

1.3 Решение пример задачи на растяжение и сжатие

 

Расчетная схема для задачи на растяжение и сжатие

рис 3.2

Определяем значение опорной реакции  , возникающей в заделке

Учитывая, что  , направим опорную реакцию  вниз. Тогда из уравнения равновесия  находим:

кН.

Строим эпюру продольных сил 

Разбиваем длину стержня на три участка. Воспользуемся методом сечений. Cечение 1 – 1. Отбросим) верхнюю часть стержня (рис. 3.2, б). Само сечение 1 – 1 мысленно считаем неподвижным. Мы видим, что внешняя сила  растягивает рассматриваемую нижнюю часть стержня. Отброшенная нами верхняя часть стержня противодействует этому растяжению. Это противодействие мы заменим внутренней продольной силой  , направленной от сечения и соответствующей растяжению. Разрушения стержня не произойдет только в том случае, если возникающая в сечении 1 – 1 внутренняя продольная сила  уравновесит внешнюю силу  . Поэтому очевидно, что

кН.

Сечение 2 – 2. Внешняя сила  растягивает рассматриваемую нами нижнюю часть стержня, а сила  ее сжимает (напомним, что 2 – 2 мы мысленно считаем неподвижным). Причем, согласно условию задачи,  . Чтобы уравновесить эти две силы, в сечении 2 – 2 должна возникнуть внутренняя сила  , противодействующая сжатию, то есть направленная к сечению. Она равна:

кН.

Сечение 3 – 3. Отбросим теперь часть стержня, расположенную ниже этого сечения. Внутренняя продольная сила  должна уравновесить внешнюю (реактивную) сжимающую силу  . Поэтому она направлена к сечению и равна:

кН.

Легко убедиться в том, что полученный результат не изменится, если мы отбросим не нижнюю, а верхнюю часть стержня. В этом случае продольная сила  также противодействует сжатию. Она равна:

кН.

При построении эпюры продольных сил  будем пользоваться следующим правилом знаков: внутренняя продольная сила, возникающая в поперечном сечении стержня, считается положительной, если она противодействует растяжению стержня, и отрицательной, если она противодействует его сжатию. Таким образом, мы установили, что в любом сечении нижнего участка стержня внутренняя продольная сила противодействует растяжению и равна  кН. В любом сечении среднего и верхнего участков стержня имеет место деформация сжатия, поэтому  кН.

Строим эпюру нормальных напряжений 

Нормальное напряжение, возникающее в k–м поперечном сечении стержня при растяжении (сжатии), вычисляется по следующей формуле

,

где  и  – продольная сила и площадь k–го поперечного сечения стержня соответственно.

В первом поперечном сечении стержня нормальное напряжение равно

кН/см2,

во втором –

кН/см2,

в третьем –

кН/см2.

Строим по вычисленным значениям эпюру  (рис. 3.2, е). В пределах каждого из участков стержня напряжения постоянны, то есть эпюра напряжений параллельна оси. Заметим, что в отличие от эпюры N, на эпюре  «скачок» имеет место не только в местах приложения внешних сил, но и там, где происходит изменение размеров поперечного сечения стержня.

Вычисляем удлинение всего стержня 

При переменных по длине стержня значениях продольной силы и площади поперечного сечения удлинение вычисляется по формуле

,

где E – модуль Юнга, а  – длина соответствующего участка стержня.

Тогда

см.

Таким образом, длина стержня уменьшается на  мм.

Список литературы

1.Дунаев П.Ф., Леликов О.Г. Детали машин.– М., 2012.

2.Мовнин М.С., Израэлит А.В., Рубашкин А.Г. Основы технической механики. – Л.: Машиностроение, 2012.

3.Куклин Н.Г., Куклина Г.С. Детали машин. – М., 2012.

4.Файн А.М. Сборник задач по теоретической механике. - М., 2012.

5.Никитин Е.М. Теоретическая механика для техникумов. - М.: Наука, 2000.

6.Ицкович Г.М. Сопротивление материалов. - М.: Высшая школа, 1992.

8.Рубашкин А.Г., Чернилевский Д.В. Лабораторно-практические работы по технической механике. - М.: Высшая школа, 1995.

9.Эрдеди А.А., Эрдеди Н.А. Теоретическая механика. Сопротивление материалов: Учебное пособие для машиностроительных специальностей средних профессиональных учебных заведений. – М.: Высш. шк., 2002.

10.Эрдеди А.А. Детали машин. Учебник для машиностроительных специальностей проф. учеб. заведений. – М.: Высш. шк., 2002.

19