- •Оглавление
- •Глава 5. Пространственная система сил 45
- •Глава 18. Механические свойства 173
- •Глава 19. Расчет несущей способности 178
- •Глава 20. Устойчивость сжатых 204
- •Предисловие
- •Раздел 1 основы расчета абсолютно твердого тела как модели механического объекта
- •Глава 1. Основные положения статики
- •1.1. Общие сведения
- •1.2. Аксиомы статики
- •1.3. Связи и их реакции
- •Некоторые разновидности связей и правила определения их реакций
- •Глава 2. Плоская система сходящихся сил
- •2.1. Сложение плоской системы сходящихся сил. Геометрическое условие равновесия
- •2.2. Определение равнодействующей системы сходящихся сил методом проекций. Аналитическое условие равновесия
- •Глава 3. Теория пар сил на плоскости
- •3.1. Пара сил. Эквивалентность пар сил
- •3.2. Сложение пар сил. Условие равновесия пар
- •3.3. Момент пары относительно точки
- •Глава 4. Плоская система произвольно расположенных сил (пспрс)
- •4.1. Приведение силы к точке
- •4.2. Приведение к точке плоской системы произвольно расположенных сил
- •4.3. Теорема Вариньона
- •4.4. Уравнения равновесия и их различные формы
- •Частные случаи решения уравнений равновесия
- •4.5. Балочные системы. Разновидности опор и виды нагрузок
- •4.6. Реальные связи. Трение скольжения и его законы
- •Основные законы трения
- •Глава 5. Пространственная система сил
- •5.1. Сложение пространственной системы сходящихся сил. Условие равновесия
- •5.2. Момент силы относительно оси
- •5.3. Пространственная система произвольно расположенных сил. Условие равновесия
- •Глава 6. Кинематика точки
- •6.1. Основные понятия кинематики
- •6.2. Способы задания движения точки
- •6.3. Определение скорости точки при естественном способе задания ее движения
- •6.4. Определение ускорения точки при естественном способе задания ее движения
- •6.5. Частные случаи движения точки
- •Равномерное движение точки по окружности
- •Глава 7. Простейшие движения твердого тела
- •7.1. Поступательное движение
- •7.2. Вращательное движение. Угловая скорость, угловое ускорение
- •7.3. Частные случаи вращательного движения
- •7.4. Скорости и ускорения различных точек вращающегося тела
- •7.5. Способы передачи вращательного движения
- •Глава 8. Сложное движение
- •8.1. Сложное движение точки
- •8.2. Плоскопараллельное движение тела
- •8.3. Определение скорости любой точки тела при плоскопараллельном движении
- •Глава 9. Движение несвободной материальной точки
- •9.1. Основные понятия и аксиомы динамики
- •9.2. Свободная и несвободная точки
- •9.3. Силы инерции
- •9.4. Принцип Даламбера
- •Глава 10. Работа и мощность
- •10.1. Работа постоянной силы при прямолинейном перемещении
- •10.2. Работа равнодействующей силы
- •10.3. Работа переменной силы на криволинейном пути
- •10.4. Мощность
- •10.5. Механический коэффициент полезного действия
- •10.6. Работа сил на наклонной плоскости
- •10.7. Работа и мощность при вращательном движении тел
- •10.8. Трение качения. Работа при качении тел
- •Глава 11. Общие теоремы динамики
- •11.1. Импульс силы. Количество движения. Кинетическая энергия
- •11.2. Теорема об изменении количества движения точки
- •11.3. Теорема об изменении кинетической энергии точки
- •11.4. Понятие о механической системе
- •11.5. Основное уравнение динамики вращающегося тела
- •11.6. Кинетическая энергия тела. Кинетический момент
- •Раздел 2
- •12.2. Классификация кинематических пар. Кинематические цепи
- •Кинематические цепи
- •12.3. Структурный синтез и анализ механизмов
- •12.4. Конструктивно-функциональная классификация механизмов
- •12.5. Передаточное отношение
- •Глава 13. Основы расчета и проектирования механизмов
- •13.1. Общие сведения о передачах.
- •Основные виды зубчатых передач
- •13.2. Общие сведения о методах изготовления зубчатых колес
- •13.3. Кинематика зубчатых механизмов с неподвижными осями вращения
- •13.4. Кинематика зубчатых механизмов с подвижными осями вращения
- •Глава 14. Основы кинематического анализа механизмов
- •14.1. Задачи и методы кинематического анализа механизмов. Масштабные коэффициенты
- •Масштабные коэффициенты
- •14.2. Построение положений рычажных механизмов методом засечек
- •14.3. Определение скоростей и ускорений рычажных механизмов методом планов
- •Глава 15. Методические указания к решению задач
- •15.1. Кинематика зубчатых механизмов
- •С неподвижными осями вращения
- •15.2. Кинематика зубчатых механизмов с подвижными осями вращения
- •Решение
- •Раздел 3
- •16.2. Напряжение как мера внутренних сил
- •Глава 17. Напряженно-деформированное
- •17.2. Однородное растяжение бруса как пример реализации одноосного напряженного состояния материала
- •17.3. Продольная и поперечная деформации. Закон Гука. Модуль упругости. Коэффициент Пуассона
- •17.4. Частный случай плоского напряженного состояния – чистый сдвиг. Закон Гука при сдвиге
- •Глава 18. Механические свойства конструкционных материалов
- •18.1. Экспериментальные исследования механических свойств
- •При проведении стандартных испытаний на растяжение
- •18.2. Условие прочности, коэффициент запаса прочности, допускаемые напряжения
- •Глава 19. Расчет несущей способности
- •19.2. Особенности расчета статически неопределимых стержневых систем
- •19.3. Напряженно-деформированное состояние при прямом поперечном изгибе
- •19.4. Условия прочности при прямом поперечном изгибе
- •19.5. Расчеты на жесткость при изгибе
- •19.6. Кручение вала (стержня) круглого поперечного сечения
- •19.7. Расчеты на прочность и жесткость при кручении
- •19.8. Условие прочности вала при совместном действии крутящего и изгибающего моментов
- •Глава 20. Устойчивость сжатых элементов Конструкций
- •20.1. Понятие о критической силе для сжатого стержня.
- •Формула Эйлера
- •20.2. Критическое напряжение. Пределы применимости формулы Эйлера
- •Раздел 4
- •21.2. Особенности геометрии косозубых, шевронных и конических передач
- •21.3. Особенности геометрии конических колес
- •21.4. Усилия в зацеплении зубчатых передач
- •21.5. Материалы и термообработка для зубчатых колес
- •21.6. Расчеты зубьев на сопротивление усталости по изгибным и контактным напряжениям
- •Глава 22. Червячные передачи
- •22.1. Общие сведения. Геометрические и кинематические особенности червячных передач
- •22.2. Усилия в зацеплении. Расчет зубьев колес. Тепловой расчет червячных передач
- •Глава 23. Ременные передачи
- •23.1. Общие сведения. Ремни. Шкивы
- •23.2. Скольжение ремня
- •23.3. Усилия и напряжения в ремнях. Тяговая способность и кпд передачи
- •Глава 24. Цепные передачи
- •24.1. Общие сведения. Цепи. Материалы
- •24.2. Усилия в элементах передачи. Расчет передачи
- •Глава 25. Несущие детали и опоРныЕ устройства механизмов
- •25.1. Валы и оси. Классификация.
- •Расчет на прочность. Материалы
- •25.2. Опоры валов и осей. Классификация подшипников
- •25.3. Динамическая грузоподъемность подшипников качения. Выбор подшипников и определение их ресурса
- •25.4. Муфты механических приводов. Общие сведения и классификация
- •25.5. Муфты общего назначения. Особенности расчета
- •25.6. Предохранительные муфты
- •Глава 26. Соединения деталей и уЗлОв машин
- •26.1. Сварные соединения. Общие сведения и характеристика. Изображения и обозначения на чертежах швов сварных соединений
- •26.2. Расчет на прочность и проектирование сварных соединений при постоянных нагрузках
- •26.3. Соединения пайкой и склеиванием
- •26.4. Соединения типа «вал–ступица». Общая характеристика и особенности расчета
- •26.4.1. Шпоночные соединения
- •26.4.2. Шлицевые соединения
- •26.4.3. Профильные соединения
- •26.4.4. Штифтовые соединения
- •26.5. Резьбовые соединения
- •26.5.1. Крепежные детали и стопорящие устройства
- •26.5.2. Резьба и ее параметры
- •26.5.3. Силовые зависимости в резьбовом соединении
- •26.5.4. Самоторможение и коэффициент полезного действия винтовой пары
- •26.5.5. Расчет резьбовых соединений на прочность
- •26.5.6. Расчет резьбовых соединений при переменном режиме нагружения
- •Литература
- •Приложение сортамент прокатной стали п1. Сталь горячекатаная. Балки двутавровые. Гост 8239–89.
- •П2.Сталь горячекатаная. Швеллер. Гост 8240–89
- •П3. Сталь горячекатаная. Уголки равнополочные: гост 8509–86
- •П4. Сталь горячекатаная. Уголки неравнополоные: гост 8510–86
Министерство образования Республики Беларусь
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Детали машин, подъемно-транспортные машины
и механизмы»
В.Л. Николаенко
МЕХАНИКА
Учебно-методическое пособие для студентов
немашиностроительных специальностей вузов
Рекомендовано учебно-методическим объединением
высших учебных заведений Республики Беларусь
по образованию в области энергетики
Минск
БНТУ
2011
УДК [621.01:531.8] (075.8)
ББК 34.41я7
Н 63
Рецензенты:
В.А. Балицкий, О.Г. Девойно
Н 63 |
Николаенко, В.Л. Механика: учебно-методическое пособие для студентов немашиностроительных специальностей вузов / В.Л. Николаенко. – Минск: БНТУ, 2011. – 294 с.
ISBN 978-985-525-430-1. |
Издание предназначено для студентов, изучающих курс механики. В нем представлены основные положения дисциплин «Теоретическая механика», «Сопротивление материалов», «Теория механизмов и машин», «Детали машин».
УДК [621.01:531.8] (075.8)
ББК 34.41я7
ISBN 978-985-525-430-1 |
© Николаенко В.Л., 2011 © БНТУ, 2011 |
Оглавление
ПРЕДИСЛОВИЕ 13
РАЗДЕЛ 1 14
ОСНОВЫ РАСЧЕТА АБСОЛЮТНО ТВЕРДОГО ТЕЛА КАК МОДЕЛИ МЕХАНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА 14
Глава 1. Основные положения статики 14
1.1. Общие сведения 14
1.2. Аксиомы статики 15
1.3. Связи и их реакции 18
Глава 2. Плоская система сходящихся сил 22
2.1. Сложение плоской системы сходящихся сил. 22
Геометрическое условие равновесия 22
2.2. Определение равнодействующей системы сходящихся сил методом проекций. Аналитическое условие равновесия 24
Глава 3. Теория пар сил на плоскости 26
3.1. Пара сил. Эквивалентность пар сил 26
3.2. Сложение пар сил. Условие равновесия пар 29
3.3. Момент пары относительно точки 30
Глава 4. Плоская система 31
произвольно расположенных сил (ПСПРС) 31
4.1. Приведение силы к точке 31
4.2. Приведение к точке плоской системы 32
произвольно расположенных сил 32
4.3. Теорема Вариньона 36
4.4. Уравнения равновесия и их различные формы 37
4.5. Балочные системы. 40
Разновидности опор и виды нагрузок 40
Рис. 4.10. Балочные системы 41
41
Рис. 4.11. Сосредоточенные силы 41
42
Рис. 4.12. Равномерно распределенная нагрузка 42
4.6. Реальные связи. Трение скольжения и его законы 42
42
Рис. 4.13. Идеальная связь 42
43
Рис. 4.14. Реальная связь 43
Глава 5. Пространственная система сил 45
5.1. Сложение пространственной системы сходящихся сил. Условие равновесия 45
5.2. Момент силы относительно оси 47
5.3. Пространственная система 50
произвольно расположенных сил. Условие равновесия 50
ГЛАВА 6. КИНЕМАТИКА ТОЧКИ 51
6.1. Основные понятия кинематики 51
6.2. Способы задания движения точки 56
6.3. Определение скорости точки 58
при естественном способе задания ее движения 58
6.4. Определение ускорения точки 59
при естественном способе задания ее движения 59
6.5. Частные случаи движения точки 61
Глава 7. Простейшие движения твердого тела 65
7.1. Поступательное движение 65
7.2. Вращательное движение. 69
Угловая скорость, угловое ускорение 69
7.3. Частные случаи вращательного движения 71
7.4. Скорости и ускорения различных точек 75
вращающегося тела 75
7.5. Способы передачи вращательного движения 78
Глава 8. Сложное движение 79
8.1. Сложное движение точки 79
8.2. Плоскопараллельное движение тела 83
8.3. Определение скорости любой точки тела 85
при плоскопараллельном движении 85
Глава 9. Движение несвободной 88
материальной точки 88
9.1. Основные понятия и аксиомы динамики 88
9.2. Свободная и несвободная точки 91
9.3. Силы инерции 92
9.4. Принцип Даламбера 94
Глава 10. Работа и мощность 94
10.2. Работа равнодействующей силы 97
10.3. Работа переменной силы на криволинейном пути 99
10.4. Мощность 100
10.5. Механический коэффициент полезного действия 100
10.6. Работа сил на наклонной плоскости 102
10.7. Работа и мощность при вращательном движении тел 104
10.8. Трение качения. Работа при качении тел 106
Глава 11. Общие теоремы динамики 107
11.1. Импульс силы. Количество движения. 107
Кинетическая энергия 107
11.2. Теорема об изменении количества движения точки 108
11.3. Теорема об изменении кинетической энергии точки 109
11.4. Понятие о механической системе 109
11.5. Основное уравнение динамики вращающегося тела 111
11.6. Кинетическая энергия тела. Кинетический момент 114
РАЗДЕЛ 2 116
ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ 116
И ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМОВ 116
Глава 12. Структура механизмов 116
12.1. Основные понятия 116
12.2. Классификация кинематических пар. 117
Кинематические цепи 117
12.3. Структурный синтез и анализ механизмов 119
12.4. Конструктивно-функциональная 122
классификация механизмов 122
12.5. Передаточное отношение 124
Глава 13. Основы расчета 125
и проектирования механизмов 125
13.1. Общие сведения о передачах. 125
Основные виды зубчатых передач 125
13.2. Общие сведения о методах изготовления зубчатых колес 128
13.3. Кинематика зубчатых механизмов 130
с неподвижными осями вращения 130
13.4. Кинематика зубчатых механизмов 132
с подвижными осями вращения 132
Глава 14. Основы кинематического 135
анализа механизмов 135
14.1. Задачи и методы кинематического анализа механизмов. Масштабные коэффициенты 135
14.2. Построение положений рычажных механизмов 136
методом засечек 136
14.3. Определение скоростей и ускорений 137
рычажных механизмов методом планов 137
Глава 15. Методические указания 141
к решению задач 141
15.1. Кинематика зубчатых механизмов 141
с неподвижными осями вращения 141
15.2. Кинематика зубчатых механизмов 146
с подвижными осями вращения 146
РАЗДЕЛ 3 157
ОСНОВЫ РАСЧЕТОВ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ 157
Глава 16. Напряженно-деформированное 157
СОСТОЯНИЕ детали 157
16.1. Метод сечений 157
16.2. Напряжение как мера внутренних сил 159
Глава 17. Напряженно-деформированное 162
состояние элементарного объема материала 162
17.1. Напряженное состояние в точке. 162
Закон парности касательных напряжений. 162
Главные площадки и главные напряжения. 162
Классификация напряженных состояний 162
17.2. Однородное растяжение бруса как пример реализации 166
одноосного напряженного состояния материала 166
17.3. Продольная и поперечная деформации. Закон Гука. 168
Модуль упругости. Коэффициент Пуассона 168
17.4. Частный случай плоского напряженного состояния – 171
чистый сдвиг. Закон Гука при сдвиге 171