Теоретическая механика

 
 
 

Содержание  курсовой работы:

1. Введение………………………………………………………………………...стр.3

2. Реферативная часть: Сила………………………………………….................стр.4

3. Проекции силы на оси координат…………………………………………….стр.6

4. Опорные реакции и их виды, формы их определения………………………стр.7

5. Момент силы. Момент пары сил………………………………………………стр.9

6. Расчетная часть работы. Определение опорных реакций при давлении каркаса на колесо……………………………………………. ………….................................стр.11

7. Скорости движения точки при поступательном и вращательном

движении……………………………………………………………………………стр.14

8. Передача вращения……………………………………………………………..стр.15

9. Мгновенный центр скоростей, его свойства……………................................стр.16

10. Расчетная часть работы. Анализ движения точек обода переднего и заднего колес при движении автомобиля в зависимости от числа оборотов двигателя …….стр.18

11. Мощность. ……………………………………………………………………..стр.20

12. Энергия.Работа……………………………………………………...…………стр.21

13. Расчетная часть работы. Определение полезной мощности работы двигателя при его разгоне до максимальной скорости на первой передаче…………………..стр.23

14. Список используемой литературы……………………………………….......стр.24 

 

 
 

Введение: Теоретическая механика как наука. 
 

    Последовательное развитие научно-технической революции неразрывно связано с непрерывным совершенствованием машиностроения — основы технического перевооружения всех отраслей народного хозяйства. Инженерная техническая деятельность на основе научной мысли расширяет и обновляет номенклатуру конструкционных материалов, внедряет эффективные методы повышения их прочностных свойств. Появляются новые материалы на основе металлических порошков, порошков-сплавов. Порошковая металлургия не только приводит к замене дефицитных черных и цветных металлов более дешевыми материалами, она позволяет получить совершенно новые материалы— «материалы века», которые невозможно получить традиционным путем. Кроме того, изготовление изделий из порошков — практически безотходное производство. Другое направление получения дешевых конструкционных материалов состоит в применении пластмасс, новых покрытий и т. п. Тончайшая пленка из порошковых смесей на поверхности детали, образуемая плазменным напылением, повышает надежность сопрягаемых и трущихся друг о друга деталей машин, защищает их от коррозии и существенно увеличивает их износостойкость.

Развитие  машиностроения на современном этапе  характеризуется широким внедрением передовых технологий, техническим перевооружением и реконструкций  действующего  производства  на  основе комплексной механизации и автоматизации с применением манипуляторов (промышленных роботов), встроенных систем автоматического управления с использованием микропроцессоров и мини-ЭВМ.

            При внедрении в промышленность новых машин широко применяется модульный принцип оборудования, т. е., например, станок или несколько станков и манипулятор. На базе этого принципа создаются и вступают в строй не отдельные машины, а их системы — автоматические линии, цехи, заводы, обеспечивающие законченный технологический процесс производства конкретного изделия. Все это, вместе взятое, позволяет при снижении затрат материалов на изготовление и общей стоимости повысить мощность, качество, производительность и экономичность потребления энергии.

Успешное  развитие современного машиностроения, в конечном счете зависит от качества и глубины профессиональной подготовки специалиста с высшим и средним образованием. Приобретение студентами техникумов всех специальных знаний и навыков базируется на хорошей общетехнической подготовке, в основе которой наряду с другими лежат знания и навыки, полученные при изучении дисциплины «Техническая механика».

Чтобы понять работу какой-либо машины, необходимо знать, из каких частей она состоит и как они между собой взаимодействуют.

 А  чтобы создать такую машину, нужно сконструировать и рассчитать каждую ее деталь. Вторая часть учебника и посвящена частично решению этой задачи — расчету и конструированию деталей машин общего назначения, деталей, без которых не обходится ни одна машина или механизм.

Расчеты деталей машин базируются на знании основ сопротивления материалов — науки о прочности и жесткости механических конструкций и методах их расчета. Безошибочность же всех действий в современной технической практике определяется знанием основных положений теоретической механики, в которой изучаются законы движения механических систем и общие свойства этих движений.

Каждый  человек с помощью органов  чувств щипает разнообразный и бесконечный окружающий мир, существующий независимо от нас. Весь этот объективный мир определяется одним словом «материя».

Непрерывная изменчивость материального мира — основная форма его существования — называется движением, понимаемым в самом широком смысле.

В мире постоянно происходят различные  явления, события, процессы, отмечая которые мы стремимся зафиксировать, где и когда они произошли. Следовательно, пространство и время — формы существования материи.

Изучением самой простой формы движения материального мира, изучением перемещения тел относительно друг друга и во взаимодействии друг с другом и занимается теоретическая механика. Перемещение тела относительно другого тела или, иначе говоря, изменение положения одного тела по отношению к другому называется механическим   движением. Обычно теоретическая механика разделяется на три части: статику, кинематику и динамику. Статика — раздел теоретической механики, занимающийся изучением сил и условий их равновесия. Кинематика занимается изучением механического движения без учета действия сил. Динамика изучает законы механического движения в отношении их причин и следствий. 

1. Расчет опорных  реакций в точках  соприкосновения  колёс с поверхностью  в главном виде  (профиль машины).

1.1. Реферативная  часть работы:

  Сила.

Окружающие  нас реальные тела отличаются многими качествами и в том числе формой, размерами, материалом, массой. Объектом изучения теоретической механики служат не реально существующие тела, а наделенные идеальными свойствами их абстрактные образы (модели) — материальная точка и абсолютно твердое тело.

Материальной  точкой называют геометрическую точку, обладающую массой. Так, при решении некоторых задач механики формой и размерами реальных тел пренебрегают, считая их материальными точками. Например, при изучении движения небесных тел астрономы учитывают только массу этих тел и расстояние между ними, а форму и размеры самих тел не принимают во внимание.

Абсолютно твердым телом  называют такое материальное тело, в котором расстояние между любыми двумя точками всегда остается неизменным.

      Способность тел сопротивляться  изменению их формы и размеров называется жесткостью. Следовательно, тела с абсолютно неизменными размерами и формой следует считать не только абсолютно твердыми, но и абсолютно жесткими. Любое абсолютно твердое тело рассматривают как систему материальных точек, неизменно связанных между собой, т. е. лишенных возможности перемещаться относительно друг друга. Далее абсолютно твердое тело кратко будем называть просто твердым телом.

        Материальные тела находятся друг с другом во взаимодействии. Взаимодействие тел Солнечной системы обеспечивает гармонию движения планет со своими спутниками вокруг Солнца; реки приводят в движение роторы гидравлических турбин; во время бури морские волны способны разбить корабль или выбросить его на берег; подъемные краны переносят строительные конструкции, материалы и т. д. Во всех этих примерах наблюдается взаимодействие тел.

Мера  механического действия одного материального тела на другое называется силой. Сила — величина векторная, она определяется, во-первых, числовым значением (модулем), во-вторых, точкой приложения (местом контакта взаимодействующих тел) и, в-третьих, направлением действия.

Численно  равные силы, но приложенные к телу в разных точках и различным образом направленные, производят на тело не одинаковое по своим последствиям действие. Например, нажимая на стул рукой в верхней части спинки в горизонтальном направлении, можно его опрокинуть; если же нажимать на стул в горизонтальном направлении, но в точке на уровне сиденья , то можно сдвинуть стул, а если потянуть стул за спинку вертикально вверх, то стул поднимется.

Из физики известно, что непосредственное измерение числового значения сил производится с помощью различных динамометров.

В Международной  системе единиц (СИ) сила выражается в ньютонах (сокращенное обозначение Н). 1 Н — небольшая сила, поэтому часто употребляют кратные единицы — килоньютон (1 кН = 10³Н) и меганьютон (1 МН = 10^бН).

Как всякий вектор, силу можно изобразить графически в виде направленного отрезка . Обычно начало или конец вектора силы совпадает с точкой приложения силы; прямая, вдоль которой направлен вектор, изображающий силу, называется линией действия силы; стрелка на конце вектора показывает, в какую сторону действует сила. Если, например, сказано, что сила действует вертикально, то этим определено положение линии действия и необходимо еще указать, в какую сторону действует сила — вверх или вниз. Так, например, сила тяжести тел всегда направлена вертикально вниз. Далее векторы сил условимся обозначать буквами Т, R, Си др., с чертой сверху, а их числовые значения (модули) будем обозначать теми же буквами, но набранными светлым курсивом (F, R, G).

Несколько сил, действующих на какое-либо одно твердое тело, называется системой сил. Различные системы сил, производящие на твердое тело одинаковое механическое действие, называются эквивалентными. Если систему сил, приложенных к твердому телу, заменить иной, но эквивалентной системой, то механическое состояние тела не нарушится. Сила, эквивалентная данной системе сил, называется ее равнодействующей.

Силы, действующие  на твердое тело со стороны других тел, называются внешними. Силы, действующие   на   материальные   точки   твердого   тела   со стороны других точек того же тела, называют внутренними. 

Проекции  силы на оси координат.

       Вместо построения силового многоугольника  равнодействующую системы сходящих  сил более точно и значительно  быстрее находят вычислением  с помощью метода проекций, который  обычно называется аналитическим.

Проекцией вектора F на ось называется длина направленного отрезка оси, заключенного между двумя перпендикулярами, опущенными из начала и конца вектора F. Договоримся обозначать буквой О начало отсчета значений величин по оси, а буквами x, у, z — наименования осей; положительный отсчет вести по направлению от О к х (к у или к z), а отрицательный отсчет—в  противоположную сторону. Пусть заданы сила F и ось Ох. Проекция силы F на ось Ох выражена длиной отрезка ab, где, а—проекция точки А начала вектора F=АВ и b—проекция точки В конца вектора на ось. Отсчет длины проекции (от а к b) в данном случае совпадает с положительным направлением оси, значит, проекция аb положительна.

Проекцию  силы F на ось условимся обозначать той же буквой F с добавлением индекса, обозначающего наименование оси, на которую сила проецируется, т. е. проекцию силы F на ось x обозначим F_x. Если обозначение силы имеет какой-нибудь индекс, то и у обозначения проекции этот индекс сохраняется; например, проекции силы F₁ или F₂ обозначаются соответственно F_lx или F_2x.

F_x = ab, но ab = AC, a из треугольника АСВ следует, что AC=Fcosa. Таким образом,

                                                   F_x=Fcosa

т. е. проекция силы на ось равна произведению модуля этой силы на косинус угла между  направлением силы и положительным направлением оси.

Выражение проекции силы через ее модуль является общим, для какого угодно расположения силы относительно оси. Например, сила F₁ образует с положительным направлением оси угол a, который ¶/2<а<¶. Следовательно,

                              F _1x=F₁cosa=F₁cos(¶-β) = -F₁cosβ