2015-01-30
357
| № п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
| Раздел I. Теоретическая механика | ||
| 1. | Введение. Основные понятия механики твердого тела недеформируемого | Место механики среди естественных наук. Роль механики в технике. Структура современной механики. Вклад отечественных и зарубежных ученых в развитие механики. Значение курса в системе подготовки инженера пожарной безопасности. Предмет, задачи, методы механики твердого тела недеформируемого. Понятие о расчетной схеме, параметрах движения и взаимодействия тел. Абсолютно твердое тело, материальная точка. Связи и их классификация. |
| 2. | Кинематика точки | Предмет кинематики. Траектория точки, векторы скорости и ускорения точки. Векторный способ задания движения точки. Координатный способ задания движения точки, определение траектории, скорости и ускорения точки. Естественный способ задания движения точки. Определение скорости и ускорения точки по их проекциям на оси естественного трехгранника. Касательное и нормальное ускорение точки. Равномерное и равнопеременное движение точки. |
| 3. | Кинематика твердого тела | Простейшие виды движения твердого тела. Поступательное движение твердого тела. Теорема о траекториях, скоростях и ускорениях точек при поступательном движении. Вращательное движение твердого тела вокруг неподвижной оси. Уравнение вращательного движения тела. Угловая скорость и угловое ускорение произвольной точки, принадлежащей телу, вращающемуся вокруг неподвижной оси, их представление в виде векторных выражений, формула Эйлера. Плоскопараллельное (плоское) движение твердого тела. Движение плоской фигуры в ее плоскости. Угловая скорость и угловое ускорение тела. Связь между скоростями двух точек плоской фигуры. Теорема о проекциях скоростей двух точек твердого тела на соединяющую их прямую. Мгновенный центр скоростей. Определение скоростей точек плоской фигуры с помощью мгновенного центра скоростей. Определение ускорение точек плоской фигуры. Произвольное движение твердого тела. Движение твердого тела вокруг неподвижной точки (сферическое движение). Понятие о мгновенной оси вращения и мгновенной угловой скорости. Формула Эйлера для скоростей точек тела при сферическом движении. Общий случай движения твердого тела. Сложные движения точки. Система отсчета. Абсолютное и относительное движение точки. Абсолютные, относительные и переносные скорости и ускорения точки. Теоремы о скоростях и ускорениях точки, совершающей сложное движение. Кориолисово ускорение, его нахождение. Понятие о сложном движении твердого тела. Примеры из пожарной тематики. |
| 4. | Статика твердого тела | Предмет статики. Сила, система сил, понятие о силовом поле. Эквивалентные системы сил, равнодействующая. Классификация сил. Аксиомы статики. Проекции силы на ось и на плоскость. Момент силы относительно точки, его векторное представление. Момент силы относительно оси. Главный вектор и главный момент системы сил. Система сходящихся сил. Приведение к одной силе. Условия равновесия системы сходящихся сил. Теорема Вариньона для системы сходящихся сил. Система пар сил. Пара сил. Момент пары сил, его векторное представление. Теорема о сумме моментов сил, образующих пару, относительно центра. Теорема об эквивалентности пар. Сложение пар, приведение к одной (эквивалентной) паре. Условия равновесия системы пар. Произвольная система сил. Теорема о параллельном переносе силы в заданную точку. Основная теорема статики (теорема Пуансо) о приведении системы сил к произвольному центру. Условия равновесия произвольной системы сил. Теорема Вариньона для произвольной системы сил. Плоская система сил. Условия равновесия плоской системы сил. Нахождение реакций связей в случаях действия на твердое тело различных систем сил. Равновесие конструкций, состоящих из нескольких тел. Статически определимые и статически неопределимые конструкции. Приложения к пожарной тематике. Центр параллельных сил и центр тяжести тел. Система параллельных сил. Условия равновесия системы параллельных сил. Центр параллельных сил и его нахождение. Центр тяжести твердого тела и его координаты. Статический момент плоской фигуры. Примеры из пожарной тематики. |
| 5. | Динамика материальной точки | Предмет динамики. Законы механики Галилея-Ньютона. Две основные задачи динамики (на примере материальной точки). Дифференциальные уравнения движения свободной и несвободной материальной точки. Начальные условия. Относительное движение материальной точки. Переносная и кориолисова силы инерции. Принцип относительности классической механики. Случай относительного покоя |
| 6. | Динамика твердого тела | Механическая система. Классификация сил, действующих на механическую систему. Свойства внутренних сил. Дифференциальные уравнения движения механической системы. Масса системы. Центр масс системы, его нахождение. Момент инерции относительно оси. Радиус инерции тела. Теорема о моментах инерции относительно параллельных осей. Главные центральные оси инерции тела. Моменты инерции тела относительно плоскости и полюса. Примеры вычисления моментов инерции. Общие теоремы динамики. Теорема о движении центра масс механической системы. Количество движения материальной точки и механической системы, элементарный и полный импульс. Теорема об изменении количества движения системы. Момент количества движения материальной точки относительно центра и оси. Кинетический момент системы. Теорема об изменении кинетического момента системы относительно точки и оси. Кинетическая энергия материальной точки и механической системы. Формулы для вычисления кинетической энергии твердого тела. Теорема об изменении кинетической энергии системы. Принцип Даламбера. Силы инерции материальной точки. Принцип Даламбера для материальной точки и механической системы. Приведение сил инерции точек твердого тела к центру, главный вектор и главный момент сил инерции. Использование принципа Даламбера для нахождения динамических реакций связей, определение динамических реакций подшипников при вращении твердого тела вокруг неподвижной оси. Примеры из пожарной тематики. Общее уравнение динамики. Элементарная работа силы. Работа силы на конечном перемещении. Работа силы тяжести, силы упругости. Механические связи, налагаемые на систему, и их уравнения. Возможные перемещения материальной точки и механической системы. Число степеней свободы. Обобщенные координаты системы, обобщенные скорости. Работа сил на возможном перемещении. Идеальные связи. Принцип возможных перемещений, его применение для определения реакций связей. Принцип Даламбера-Лагранжа (общее уравнение динамики). Применение общего уравнения динамики для расчета движения механических систем. Дифференциальные уравнения поступательного движения твердого тела. Расчет движения противопожарного занавеса. Уравнение Лагранжа 2-го рода. Обобщенные силы и их вычисление. Дифференциальные уравнения движения механической системы в обобщенных координатах (уравнения Лагранжа 2-го рода). Начальные условия. Дифференциальные уравнения вращательного и плоскопараллельного движения твердого тела. Движение балки при обрушении. |
| 7. | Специальные разделы механики твердого тела недеформируемого | Принцип Гамильтона – Остроградского. Движение твердого тела вокруг неподвижной точки. Элементарная теория гироскопа. Малые свободные колебания механической системы с двумя и nстепенями свободы. Собственные частоты и формы. Явление удара. Элементарная теория удара. Теоремы об изменении количества движения и кинетического момента механической системы при ударе. Применение общих теорем динамики к задачам пожарной тематики. Механические системы в технике. Основные виды механизмов. Основные понятия механизмов и машин. Структурный, кинематический, кинетостатический и динамический анализ и синтез механизмов. Электро-, гидро-, пневмоприводы механизмов. Выбор типа приводов. Синтез рычажных механизмов. Методы оптимизации в синтезе механизмов с применением ЭВМ. Синтез механизмов по методу приближения функций. Синтез передаточных механизмов. Синтез по положениям звеньев. Синтез направляющих механизмов. Колебания в механизмах. Линейные уравнения в механизмах. Нелинейные уравнения движения в механизмах. Колебания в рычажных и кулачковых механизмах. Выбрационные транспортеры. Вибрация. Динамическое гашение колебаний. Динамика приводов.1 |
| Раздел II. Теория механизмов и машин | ||
| Введение. Структурный анализ и синтез рычажных механизмов. | Задачи и значение курса. Краткий исторический обзор. Перспективы и направления развития науки. Механизмы и машины, их классификация. Деталь. Звено, кинематическая пара, цепь, соединение. Классификация пар и цепей. Структура пространственных и плоских кинематических цепей (механизмов), их структурные формулы. Лишние степени свободы и пассивные связи, и их влияние на работоспособность и надежность машин, свойство схемы с оптимальной структурой механизма. Замена высших пар низшими. Основной принцип образования механизмов. Первичный механизм, группы Ассура, формула строения механизма. Синтез плоских механизмов с низшими парами. Основные задачи синтеза. Сущность метода многопараметрической оптимизации. Проектирование схем плоских четы-рехзвенных механизмов по различным входным параметрам | |
| Кинематический анализ рычажных механизмов. | Задачи и методы кинематического анализа. Кинематическая схема механизма, масштабный коэффициент. Определение кинематических параметров плоских механизмов графоаналитическим методом. Кинематический анализ механизмов методом диаграмм. Аналитический метод кинематического исследования механизмов с помощью ПЭВМ. | |
| Кинематика зубчатых механизмов | Назначение и разновидности зубчатых механизмов. Передаточное число и передаточное отношение передач с неподвижными геометрическими осями колес. Сущность метода обращенного движения (метод Виллиса). Кинематика четырехзвенных планетарных механизмов Джемса и Давида. Кинематика бипланетарных зубчатых механизмов. Схемы и кинематика автомобильных дифференциалов. Особенности кинематики замкнутых дифференциальных механизмов. Особенности устройства и кинематика волновых передач. | |
| Кинетостатический (силовой) расчет рычажных механизмов. | Основные задачи и методы силового расчета. Классификация сил. Силы инерции звеньев плоских механизмов. Условие статической определимости кинематических цепей. Порядок силового расчета групп Ассура 2 класса. Расчет ведущего звена. Определение уравновешивающих сил методом Н.Е. Жуковского. | |
| Трение и изнашивание в механизмах и машинах. | Виды трения. Основные зависимости и характеристики трения скольжения и качения. Определение реакций в кинематических парах с учетом трения. Приведенные коэффициенты трения. Механический КПД отдельных механизмов, КПД машинных агрегатов при последовательном и параллельном соединении механизмов | |
| Теория зацепления эвольвентных цилиндрических зубчатых передач. | Требования, предъявляемые к зубчатому зацеплению. Виды зацепления. Основная теорема зацепления. Эвольвента окружности, ее свойства и уравнения. Свойства и преимущества эвольвентного зацепления. Основные положения станочного зацепления. Исходный производящий контур реечного инструмента, реечное станочное зацепление и коэффициент смещения. Расчет геометрии колес с внешними зубьями. Подрезание и заострение зубьев. Особенности эвольвентной передачи внутреннего зацепления. Основные качественные показатели зубчатой передачи. Особенности геометрии косозубых и шевронных передач и зацепления Новикова. | |
| Пространственные зубчатые передачи. | Ортогональные и неортогональные конические зубчатые передачи. Схема зацепления конических колес. Основные размеры и кинематика. Гиперболоидные зубчатые передачи: винтовые, червячные. Гипоидные. Преимущества и недостатки, основные геометрические соотношения. | |
| Кулачковые механизмы. | Назначение и виды кулачковых механизмов. Законы движения толкателя их сравнительная характеристика и выбор. Определение размеров кулачка по заданному допускаемому углу давления и по условию выпуклости профиля. Графическое и аналитическое определение профиля кулачка с роликовым и плоским толкателем. Выбор радиуса ролика. | |
| Исследование движения машинного агрегата. | Одномассовая динамическая модель машинного агрегата. Приведение сил и масс в плоских механизмах. Уравнение движения механизма в интегральной и дифференциальной формах. | |
| Неравномерность движения механизмов и машин. | Три стадии движения. Характеристики установившегося движения. Средняя скорость машины и коэффициент неравномерности движения. Уравнение динамического синтеза. Определение момента инерции маховика по методу Виттенбауэра и Мерцалева. | |
| Регулирование непериодических колебаний хода машины. | Общие сведения о регуляторах скорости. Схемы прямого регулирования. Кинетостатика центробежного регулятора. Устойчивость и нечувствительность регулятора. | |
| Уравновешивание механизмов и виброзащита машин. | Виды неуравновешенности механизмов. Статическое уравновешивание плоских механизмов. Динамическая балансировка при проектировании и изготовлении роторов. Источники колебаний и воздействие их на технические объекты и человека. Основные методы виброзащиты | |
| Основы теории машин-автоматов, роботов и манипуляторов. | Машина-автомат, автоматическая линия. Виды систем управления. Манипулятор и робот. Основные схемы. Структура и геометрия манипуляторов (рабочий объем и маневренность). | |
| Раздел III. Сопротивление материалов | ||
| Введение. Основные понятия механики твердого тела деформируемого | Предмет, задачи, методы механики деформируемого твердого тела. Расчетные схемы. Понятия о несущих конструкциях, о расчете статически определимых и статически неопределимых систем. Классификация конструкций по геометрическим, статическим и кинематическим свойствам. Кинематический анализ плоских стержневых систем. Необходимые и достаточные условия геометрической неизменяемости плоской системы. Примеры изменения геометрии конструкций при пожарах. Понятие о напряжениях и деформациях, анализе напряженного и деформируемого состояния в точке тела. Основные гипотезы механики деформируемого твердого тела. Внутренние силовые факторы. Метод сечений. Классификация видов деформаций стержня. Геометрические характеристики сечений. | |
| Центральное растяжение и сжатие стержня | Продольная сила. Нормальные напряжения в поперечных сечениях. Абсолютная и относительная деформация стержня. Закон Гука при растяжении, сжатии. Экспериментальное изучение свойств материалов при растяжении, сжатии. Основные механические характеристики материалов и их изменение при пожаре. Вязкое и хрупкое разрушение. Методы расчета конструкций на прочность и жесткость. Расчет по несущей способности. Три типа задач при расчете на прочность. Оценка предельной температуры нагрева стержней при растяжении, сжатии. Определение усилий в стержнях простейших ферм. Элементы рационального проектирования простейших стержневых систем (на примере плоских ферм). Влияние температуры на несущую способность ферм. | |
| Сдвиг и кручение | Крутящий момент. Касательное напряжение. Напряженно-деформированное состояние при кручении стержня с круговым или кольцевым поперечным сечением. Чистый сдвиг. Закон Гука при сдвиге. Расчет валов на прочность и жесткость. Предельное состояние при кручении. Оценка предельной температуры нагрева валов при пожаре | |
| Изгиб брусьев | Изгибающий момент, поперечная сила. Классификация видов изгиба балки. Дифференциальное уравнение равновесия балки. Построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов. Чистый изгиб, гипотезы. Нормальные напряжения при чистом изгибе. Условия прочности. Прямой поперечный изгиб. Нормальные и касательные напряжения, расчет на прочность. Расчет статически определимых однопролетных и многопролетных балок. Предельное состояние балки при изгибе, пластический шарнир. Оценка предельной температуры балки при пожаре. | |
| Сложные виды деформации стержня | Классификация видов деформации стержней. Принцип независимости действия сил. Косой изгиб. Продольно-поперечный изгиб. Внецентренное растяжение или сжатие. Положение нейтральной линии, ее свойства. Сложное сопротивление (на примере изгиба с кручением). Расчет по теориям прочности. | |
| Перемещения в стержневых системах | Основные понятия. Обобщенные силы и обобщенные перемещения. Работа внешних сил. Потенциальная энергия упругой деформации стержневой системы. Теорема Клапейрона о работе сил при квазистатическом нагружении. Теоремы взаимности строительной механики. Формула Максвелла-Мора для определения перемещений. Правило Верещагина. Температурные перемещения. | |
| Статически неопределимые системы | Степень статической неопределимости. Способы вычисления степени статической неопределимости стержневых систем. Метод сил. Выбор основной системы. Канонические уравнения метода сил. Расчет статически неопределимых балок и рам методом сил. Расчет температурных усилий в балках и рамах. | |
| Устойчивость сжатых стержней | Понятие об устойчивости равновесия. Понятие о формах равновесия сжатого стержня. Критическая сила. Формула Эйлера. Влияние способов крепления концов стержня на величину критической силы. Пределы применимости формулы Эйлера. Потеря устойчивости стержня при неупругих деформациях. Формула Ясинского. Практические расчеты на устойчивость. Влияние температуры нагрева на устойчивость стержня. | |
| Специальные разделы механики твердого тела деформируемого | Прочность конструкций при повышенных температурах. Температурные напряжения. Соотношения Дюамеля-Неймана. Равномерный нагрев стержней при растяжении, сжатии, изгибе, кручении. Предельная температура равномерного нагрева стержня и стержневой системы. Неравномерный нагрев. Оценка показателей огнестойкости элементов конструкций. Расчет безмоментных оболочек вращения. Поведение несущих конструкций при пожаре. Ползучесть металлических элементов в условиях пожара. Ползучесть металлов. Предел ползучести и предел длительной ползучести. Простейшие теории ползучести. Установившееся ползучесть. Температурные зависимости. Ползучесть элементов конструкций при различных видах деформации. Оценка фактических пределов огнестойкости несущих элементов конструкций. Прочность при кинематических и динамических нагружениях. Усталость. Понятие об усталостном разрешении. Кривая усталости и предел выносливости. Расчеты на прочность при циклических напряжениях. Удар. Динамические расчеты элементов конструкций на прочность. | |
| Раздел IV. Детали машин и основы конструирования | ||
| Введение. Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин | Цели, задачи и содержание курса. Взаимосвязь его с другими предметами общетехнического и технологического цикла. Детали машин и её значение в современном развитии машиностроения. Роль учёных и новаторов всоздании и развитии науки о деталях машин. Основные требования к машинам, узлам и деталям. Основные критерии работоспособности и расчёта деталей машин. | |
| Заклёпочные соединения | Соединения деталей машин: подвижные и неподвижные, разъёмные и неразъёмные. Заклёпочные соединения. Достоинства и недостатки, область применения заклёпочных соединений. Классификация за клёпочных соединений. Расчёт прочности заклёпочных соединений на растяжение, смятие и срез, определение их геометрических параметров. Материалы, применяемые для заклёпок. Типы заклёпок. Образование заклёпочного шва. | |
| Сварные, паянные и клеевые соединения | Сварные соединения. Достоинства и недостатки, область применения сварных соединений. Методы образования сварного шва. Классификация сварных соединений. Расчёт прочности сварных соединений и определение их геометрических параметров. Паянные и клеевые соединения. Достоинства и недостатки, область применения паянных и клеевых соединений. Способы образования паянных и клеевых соединений. Классификация паянных и клеевых соединений. | |
| Соединения с натягом | Соединения с натягом. Область применения, достоинства и недостатки соединений с натягом. Методы образования соединений с натягом. Условие неподвижности деталей в соединении с натягом. Расчёт прочности соединений с натягом и определение их геометрических параметров. | |
| Резьбовые соединения | Резьбовые соединения. Достоинства и недостатки, область применения резьбовых соединений. Классификация резьб. Способы стопорения. Расчёт прочности болтовых соединений и определение их геометрических параметров | |
| Штифтовые и клеммовые соединения | Штифтовые соединения. Область применения штифтовых соединений. Типы штифтов и материалы, применяемые для них. Клеммовые соединения. Достоинства и недостатки, область применения клеммовых соединений. Типы клеммовых соединений. Расчёт клеммовых соединений и определение их геометрических параметров. | |
| Шпоночные и шлицевые соединения | Шпоночные соединения. Достоинства и недостатки, область применения шпоночных соединений. Классификация шпоночных соединений. Типы шпонок. Расчёт прочности шпоночных соединений и определение их геометрических параметров. Шлицевые соединения. Достоинства и недостатки, область применения шлицевых соединений. Классификация шлицевых соединений. Виды шлицев. Способы центрирования. Расчёт прочности шлицевых соединений и определение их геометрических параметров. | |
| Редукторы и механические передачи | Редукторы. Классификация редукторов. Область применения редукторов. Мультипликаторы, коробки скоростей и мотор-редукторы. Выбор типа редуктора. Смазка и охлаждение редукторов. Техническая характеристика редукторов. Кинематический и тепловой расчёт редукторов. Механические передачи. Классификация механических передач. Область применения механических передач. Классификация звеньев механических передач. Требования, предъявляемые к механическим передачам. | |
| Фрикционные передачи и вариаторы | Фрикционные передачи и вариаторы. Достоинства и недостатки, область применения фрикционных передач и вариаторов. Классификация фрикционных передач и вариаторов. Виды разрушений рабочих поверхностей фрикционных катков. Материалы фрикционных катков. Требования, предъявляемые к материалам фрикционных катков | |
| Ременные передачи | Ремённые передачи. Достоинства и недостатки, область применения ременных передач. Типы ремённых передач. Натяжные устройства ременных передач. Ремни и шкивы. Материалы, применяемые для ремней ишкивов. Расчет плоскоременных и клиноременных передач, определение их геометрических параметров | |
| Цепные передачи | Цепные передачи. Достоинства и недостатки, область применения цепной передачи. Классификация цепей. Конструкции цепей и звёздочек. Износ и срок службы цепи. Расчет цепных передач и определение их геометрических параметров. | |
| Зубчатые и червячные передачи | Зубчатые передачи. Достоинства и недостатки, область применения зубчатых передач. Классификация зубчатых передач. Основные элементы и параметры эвольвентного зацепления. Цилиндрические зубчатые передачи. Разновидности, конструктивные особенности и область применения цилиндрических зубчатых передач. Виды разрушения зубьев. Расчёт цилиндрических зубчатых передач и определение их геометрических параметров. Конические зубчатые передачи. Разновидности, конструктивные особенности и область применения конических зубчатых передач. Особенности регулирования зацепления. Расчет конических зубчатых передач и определение их геометрических параметров. Червячные передачи. Конструктивные особенности и область применения червячных передач. Особенности регулирования зацепления. Расчет червячных передач и определение их геометрических параметров. | |
| Планетарные и волновые передачи | Планетарные передачи. Достоинства и недостатки, область применения планетарных передач. Конструктивные особенности планетарных передач. Волновые передачи. Достоинства и недостатки, область применения волновых передач. Конструктивные особенности волновых передач. | |
| Передачи Новикова, винт-гайка и глобо-идные | Передачи с зацеплением Новикова. Достоинства и недостатки, область применения и конструктивные особенности передач Новикова. Передачи винт-гайка. Достоинства и недостатки, область применения и конструктивные особенности передач винт-гайка. Глобоидныё передачи. Достоинства и недостатки, область применения и конструктивные особенности глобоидных передач. | |
| Оси и валы | Оси. Классификация осей. Область применения. Форма выбора осей. Расчет прочности осей и определение их геометрических параметров. Валы. Область применения. Конструктивные особенности валов. Классификация валов. Форма выбора валов. Расчет валов и определение их геометрических параметров. | |
| Подшипники качения и скольжения | Подшипники качения. Достоинства и недостатки, область применения. Конструктивные особенности подшипников качения. Классификация подшипников качения. Подшипниковые узлы. Смазка подшипников качения. Расчёт подшипников качения. Подшипники скольжения. Достоинства и недостатки, область применения и конструктивные особенности подшипников скольжения. Расчёт подшипников скольжения. | |
| Муфты | Муфты. Область применения и конструктивные особенности муфт. Классификация муфт. Расчет и подбор муфт. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
