307
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Мыльников В.В.
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным и практическим занятиям (включая
рекомендации по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Динамика и прочность машин»
для обучающихся по направлению подготовки 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника,
профиль «Промышленная теплоэнергетика»
Нижний Новгород ННГАСУ
2016
1
УДК 69.002.5
Мыльников В.В. Динамика и прочность машин [Электронный ресурс]: учеб. - метод. пос. / В. В. Мыльников; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород : ННГАСУ, 2016. – с. 11. 1 электрон. опт. диск (CD-RW).
В учебно-методическом пособии приведены общие сведения, понятия, определения, характеристики, используемые в механике, напряженно-деформированного состояния деталей конструкций и механических характеристик материалов. Экспериментальные данные по механическим характеристикам металлов и сплавов. Рассмотрены основные понятия теории упругости, методы расчета на статическую прочность деталей машин и конструкций, основы теории пластичности и ползучести, основы вибродиагностики.
Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лекционным и практическим занятиям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) по направлению подготовки 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника, профиль «Промышленная теплоэнергетика».
© Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, 2016
|
2 |
|
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Введение........................................................................................................................................................................... |
4 |
|
1 |
Рекомендации обучающимся по подготовке к лекциям..................................................... |
5 |
2 |
План проведения практических занятий........................................................................................ |
6 |
3 |
Общие рекомендации по организации самостоятельной работы................................ |
5 |
4 |
Вопросы для подготовки к экзамену................................................................................................. |
7 |
Библиографический список................................................................................................................................ |
9 |
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.