Ядерные реакторы
РБМК 1000
Математика
Курсовые
Альтернативная энергетика
ВВЭР
Информатика
Черчение

Теплоэнергетика

Реактор БН
Сопромат
Электротехника
Ядерная физика
Ядерное оружие
Графика
Карта

Курсовые и лабораторные по по сопромату

Примеры деталей, работающих на изгиб с кручением, и напряжения, возникающие в поперечном сечении. Определение положения опасной точки при изгибе с кручением круглого вала. Напряженное состояние в опасной точке. Эквивалентные напряжения по 3-й и 4-й теориям прочности для круглого вала. Приведенный изгибающий момент. Выражения по 3-й и 4-й теориям прочности

Понятие о трении. Виды трения

Трение — сопротивление, возникающее при движении одного шероховатого тела по поверхности другого. При скольжении тел возникает трение скольжения, при качении — трение качения. Природа сопротивлений движению в разных случаях различна.

Трение скольжения

Причина — механическое зацепление выступов. Сила сопротивления движению при скольжении называется силой трения скольжения (рис. 13.3а).

Законы трения скольжения:

1. Сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормального давления:

Fтр = Ff = f R,

где R — сила нормального давления, направлена перпендикулярно опорной поверхности;

f — коэффициент трения скольжения.

Рис.

В случае движения тела по наклонной плоскости (рис. 13.36)

R = G cos α,

где а — угол наклона плоскости к горизонту.

Сила трения всегда направлена в сторону, обратную направлению движения.

2. Сила трения меняется от нуля до некоторого максимального
значения, называемого силой трения покоя (статическое трение):

0 < Ff ≤ Ff0,

где Ff0 — статическая сила трения (сила трения покоя).

3.  Сила трения при движении меньше силы трения покоя. Сила
трения при движении называется динамической силой трения (Ff):

Ff ≤ Ff0,

Поскольку сила нормального давления, зависящая от веса и направления опорной поверхности, не меняется, то различают статический и динамический коэффициенты трения:

Ff  = f R, Ff0 = ff0R.

Коэффициент трения скольжения зависит от следующих факторов:

— от материала: материалы делятся на фрикционные (с большим коэффициентом трения) и антифрикционные (с малым коэффициентом трения), например f = 0,l ÷ 0,15 (при скольжении стали по стали всухую), f = 0,2 ÷ 0,3 (при скольжении стали по текстолиту);

от наличия смазки, например f = 0,04 ÷ 0,05 (при скольжении стали по стали со смазкой);

от скорости взаимного перемещения.

Трение качения

Сопротивление при качении связано с взаимной деформацией грунта и колеса и значительно меньше трения скольжения.

Обычно считают грунт мягче колеса, тогда в основном деформируется грунт, и в каждый момент колесо должно перекатываться через выступ грунта. Для равномерного качения колеса необходимо прикладывать силу FnB (рис. 13.4).

Условие качения колеса состоит в том, что движущийся момент должен быть не меньше момента сопротивления:

Fдв r ≥ N k;

N = G; 

где k – максимальное значение плеча (половина колеи) принимаемая за коэффициент трения качения, размерность – сантиметры.

Ориентировочные значения k (определяются экспериментально): сталь по стали – k=0,005 см; резиновая шина по шоссе – k=0,24 см.

Рис.


Контрольные вопросы и задания

1. Что называют массой тела? Назовите единицу измерения массы в системе СИ.

2. Что является мерой инертности тела?

3. Запишите основной закон динамики в векторной и дифференциальной форме.

4. На материальную точку действует постоянная сила. Как движется точка?

5. Какое ускорение получит точка, если на нее действует сила,
равная удвоенной силе тяжести?

После столкновения двух материальных точек с массами
m1 = б кг и m2 = 24 кг первая точка получила ускорение 1,6 м/с. Чему равно ускорение, полученное второй точкой?

В чем заключается принцип независимости действия сил?

Перечислите законы трения скольжения.

Перечислите факторы, влияющие на величину коэффициента
трения скольжения.

Тело движется по наклонной плоскости вверх (рис. 13.6). Масса тела 10 кг, коэффициент трения 0,2. Определите возникающую силу трения.

Рис.


Тема 1.13. Движение материальной точки.

Метод кинетостатики

Иметь представление о свободных и несвободных материальных точках, о силах инерции, об использовании силы инерции для решения технических задач.

Знать формулы для расчета силы инерции при поступательном и вращательном движениях, знать принцип Даламбера и уметь определять параметры движения с использованием законов динамики и метода кинетостатики.

Свободная и несвободная точки

Материальная точка, движение которой в пространстве не ограничено какими-нибудь связями, называется свободной. Задачи решаются с помощью основного закона динамики.

Материальные точки, движение которых ограничено связями, называются несвободными.

Для несвободных точек необходимо определять реакции связей. Эти точки движутся под действием активных сил и ограничивающих движение реакций связей (пассивных сил).

Несвободные материальные точки освобождаются от связей: связи заменяются их реакциями. Далее несвободные точки можно рассматривать как свободные (принцип освобождаемости от связей).

Сила инерции

Инертность — способность сохранять свое состояние неизменным, это внутреннее свойство всех материальных тел.

Сила инерции — сила, возникающая при разгоне или торможении тела (материальной точки) и направленная в обратную сторону от ускорения. Силу инерции можно измерить, она приложена к «связям» — телам, связанным с разгоняющимся или тормозящимся телом.

Рассчитано, что сила инерции равна

Fин = | ma |

Таким образом, силы, действующие на материальные точки m1 и m2 (рис. 14.1), при разгоне платформы соответственно равны

Fин1 = m1 а

Fин2 = m2 а

Разгоняющееся тело (плат форма с массой m (рис. 14.1) силу инерции не воспринимав! иначе разгон платформы вообще был бы невозможен.

При вращательном движении (криволинейном) возникающее ускорение приня-

Рис.

то представлять в виде двух составляющих: нормального ап и касательного at (рис. 14.2).

Рис.

Поэтому при рассмотрении криволинейного движения могут возникнуть две составляющие силы инерции: нормальная и касательная

a = at + an ;

; at = ε r; ;

.

При равномерном движении по дуге всегда возникает нормальное ускорение, касательное ускорение равно нулю, поэтому действует только нормальная составляющая силы инерции, направленная по радиусу из центра дуги (рис. 14.3).

ω = const ;

Рис.

Принцип кинетостатики (принцип Даламбера)

Принцип кинетостатики используют для упрощения решения ряда технических задач.

Реально силы инерции приложены к телам, связанным с разгоняющимся телом (к связям).

Даламбер предложил условно прикладывать силу инерции к активно разгоняющемуся телу. Тогда система сил, приложенных к материальной точке, становится уравновешенной, и можно при решении задач динамики использовать уравнения статики.

Принцип Даламбера:

Материальная точка под действием активных сил, реакций связей и условно приложенной силы инерции находится в равновесии:

; Fин = - m a.

Порядок решения задач с использованием принципа Даламбера

Составить расчетную схему.

Выбрать систему координат.

Выяснить направление и величину ускорения.

Условно приложить силу инерции.

Составить систему уравнений равновесия.

Определить неизвестные величины.


Контрольные вопросы и задания

1. Объясните разницу между понятиями «инертность» и «сила
инерции».

2. К каким телам приложена сила инерции, как направлена и по
какой формуле может быть рассчитана?

3. В чем заключается принцип кинетостатики?

4. Задано уравнение движения материальной точки S = 8,6t2. Определите ускорение точки в конце десятой секунды движения.

5. Тело движется вниз по наклонной плоскости (рис. 14.10). На несите силы, действующие на тело; используйте принцип Даламбера, запишите уравнение равновесия.

Рис.

6. Лифт спускается вниз с ускорением (рис. 14.11). Нанесите силы, действующие на кабину лифта, используя принцип кинетостатики, запишите уравнения равновесия

Рис.

Рис.

7. Автомобиль въезжает на арочный мост с постоянной скоростью v (рис. 14.12). Нанесите силы, действующие на автомобиль в середине моста, используя принцип кинетостатики, запишите уравнения равновесия.

 Задача 2.1.1. Определить центр тяжести треугольного поперечного сечения, показанного на рис. 2.1.3.

 Решение. Поперечное сечение представляет собой равнобедренный треугольник, а следовательно, ось у – ось симметрии и центр тяжести рассматриваемого поперечного сечения лежит на этой оси. 

 Для нахождения центра тяжести используем вторую из формул (2.1.6). Запишем

  (а)

 Из подобия треугольников  и  находим

 или  откуда 

 Найденное значение by подставляем в формулу (а) для вычисления статического момента Sx:

 В этом случае вторая из формул (2.1.6) дает

 На рис. 2.1.3 проводим линию у = ус = h/3. Центр тяжести треугольного поперечного сечения будет лежать на пересечении проведенной линии и оси у. Координаты центра тяжести этого сечения: х = 0, у = h/3.

 Задача 2.1.2. Определить статические моменты плоского прямоугольного сечения относительно осей х и у (см. рис. 2.1.4).

 Ответ: Sx = bh2/2;

 Sy = hb2/2.

 Задача 2.1.3. Определить координаты центра тяжести плоского сечения в форме половины круга радиусом R (рис. 2.1.5).


Ответ: xc = 0, yc = 4R/(3).

Вычисление потребного диаметра вала при изгибе с кручением. Отличие прямоугольного вала от круглого при расчете на изгиб с кручением. Опасные точки для вала прямоугольного сечения при изгибе с кручением. Использование 5-й теории прочности при расчете на изгиб с кручением и случаи ее использования. Общий случай нагружения колена коленчатого вала. Нагрузки, вызывающие изгиб с кручением щек и шеек вала.

Инженерная графика

 

Начертательная геометрия
Теория цепей
Сопромат
Лабораторные работы
Электротехника
Математика