Теория машиностроения. Физические основы машиностроения. Техническая физика

В учебном пособии представлены основные правила оформления чертежей деталей, сборочных чертежей и спецификаций, рассмотрены правила выполнения отдельных элементов чертежей.

Приведены типовые задания и примеры решения ряда задач, представляющих практический интерес. Дана оценка экономичности расхода энергии на базе расчета циклового КПД машин на установившихся и на переходных режимах.

Пособие предназначено для студентов специальностей 15100 «Техноло- гия машиностроения» и 190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство». Составлено в соответствии с требованиями Государственного образова- тельного стандарта и содержит основные теоретические положения, термины и определения по допускам и посадкам, материалы по расчету и применению до- пусков и посадок с учетом требований действующих стандартов «Единой системы конструкторской документации» и «Единой системы допусков и посадок». При- ведены примеры выполнения схем полей допусков и обозначения посадок, допус- ков и предельных отклонений на чертежах для гладких цилиндрических элемен- тов деталей, а также наиболее часто встречающихся типовых соединений деталей машин. Справочные материалы могут быть использованы при выполнении кур- совых и контрольных работ по дисциплинам «Метрология, стандартизация и сертификация», «Детали машин и основы конструирования», «Режущий инст- румент», «Металлорежущие станки», «Технологическая оснастка», «Проекти- рование и производство заготовок» и др. Печатается по решению методического совета Рязанского института (фи- лиала) Московского государственного открытого университета.

Представлены результаты экспериментально-аналитических исследований движения в цилиндроконическом бункере измельченной древесины, которая рассматривается как сыпучая среда с эффективной вязкостью, зависящей от физико-механических свойств частиц древесины (коэффициентов внутреннего и внешнего трения). Для описания движения частиц такого материала получены уравнения, аналогичные уравнениям Навье–Стокса, и необходимые для их решения граничные условия, учитывающие проскальзывание частиц на стенках бункера. Предложены универсальные граничные условия для вихревой функции и функции тока для частиц, движущихся вдоль вертикальных и наклонных стенок бункера, основанные на использовании физико-механических свойств измельченной древесины и ее продуктов. Это дает возможность аналитически описывать движение сыпучих сред в бункерах с одним центральным разгрузочным отверстием, что существенно снижает затраты на создание систем для транспортировки аналогичных сред в различных технологических процессах. Эксперименты проведены на моделях и реальных цилиндроконических бункерах пневмотранспортных систем с учетом критериев теории подобия, что позволило получить согласующиеся между собой данные, характеризующие влияние угла наклона конической части бункера, диаметра разгрузочного отверстия и физико-механических свойств среды на процесс гравитационного движения измельченной древесины и продуктов на ее основе. Предложены зависимости для расчета скорости проскальзывания древесных частиц на стенках бункера, а также изменения скорости частиц в сыпучей среде на оси бункера, на его входной и выходной границах. Результаты расчетов процессов, протекающих в бункере пневмотранспортной системы, полученные с использованием предложенных уравнений движения и универсального граничного условия для вихревой функции, и экспериментальные данные хорошо согласуются между собой, что позволяет проводить сравнительный анализ технико-экономической эффективности различных проектных решений.

Изложены основные положения метода перемещений, подробно рассмотрено применение этого метода к расчету плоских рам, приведены примеры расчета рам. Для студентов машиностроительных специальностей, изучающих дисциплины «Сопротивление материалов», «Строительная механика машин».

В методических указаниях содержатся описания четырех лабораторных работ, посвященных выбору и созданию моделей тепловых процессов лазерной обработки с применением аналитических методов расчета, установлению показателя технологической прочности сплавов при фазовых и структурных превращениях.

Учебное пособие для практических занятий по дисциплине «Надежность технических систем и техногенный риск» составлены на основании требований ФГОС ВО по направлению подготовки 20.03.01 «Техносферная безопасность (уровень бакалавриата) и др. нормативных документов, направлено на формирование профессиональных компетенций ПК-3, ПК-4, ПК-7.

В методических указаниях содержится описание порядка проведения лабораторных работ. Даны необходимые сведения по теории надежности и методам расчета на усталостную долговечность деталей машин. В первой работе рассматривается методика построения модели внезапного отказа деталей автомобиля с использованием программного комплекса ANSYS. Вторая работа посвящена методам расчета деталей машины на усталостную долговечность и методам схематизации случайных процессов.

Методические указания содержат оригинальные тексты, задания, направленные на закрепление лексико-грамматического материала, словарные блоки, включающие лексику, необходимую для понимания и перевода научно-технической литературы на английском языке.

Учебное пособие содержит 2 раздела: «Статика» и «Кинематика», в каждом из которых представлены наряду с классическим представлением теоретической механики положения, носящие прикладной характер и связаны непосредственно с механизацией сельскохозяйственного производства.

Методические указания составлены в соответствии с требованиями ФГОС ВО подготовки бакалавра по указанному направлению, учебным планом и рабочей программой дисциплины. В методических указаниях приведены основные теоретические сведения, расчетные формулы и справочная литература, необходимые для проведения структурного, кинематического и динамического анализа механизмов, и показан пример оформления расчетно-пояснительной записки к курсовой работе по теории механизмов и машин в соответствии с требованиями ЕСКД. Состав и содержание материала, помещенного в методических указаниях, учитывают специфику подготовки обучающихся по указанному направлению и будут способствовать закреплению и углублению знаний студентов по общим научным основам исследования и проектирования механизмов и машин, оформлению конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД и формированию у обучающихся профессиональных компетенций ПК-1, ПК-2, ПК-3.

В предлагаемом учебнике рассмотрены разделы: осевое растяжение-сжатие; сдвиг; кручение; изгиб; геометрические характеристики сечений; расчеты на прочность и основные теории прочности, понятие о статически определимых и статически неопределимых системах; энергетические методы расчета перемещений в стержневых системах; статически неопределимые системы; сложное сопротивление; продольный изгиб; динамические нагрузки; расчет на усталость; расчет тонкостенных сосудов.

В пособии приведены программы и основные этапы расчета курсового проекта в системе Mathcad по курсам «Основы проектирования машин» и «Теория механизмов и машин» в МГТУ им. Н.Э. Баумана. В комментариях к ним в краткой форме изложены основные положения расчетов динамики машин и проектирования кулачкового механизма. Содержание учебного пособия соответствует курсу лекций, читаемому в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

В учебном пособии представлены типовые задачи и решения некоторых из них по дисциплине «Теория механизмов и машин», охватывающие основные разделы по структуре, кинематическому синтезу и анализу механизмов, определению закона движения механизма, кинетостатике, а также по синтезу и анализу зубчатых, планетарных и кулачковых механизмов.

Методические указания к выполнению восьми лабораторных работ по дисциплине «Теория механизмов и механика машин» содержит краткие теоретические сведения, необходимые для понимания физической сущности тех разделов дисциплины, которые подкрепляются экспериментальными исследованиями, а также описания моделей и лабораторных установок, порядок проведения выполняемых работ и отчетности по ним.

Приведены математические модели механики деформирования оболочек - тонкостенных элементов аэрокосмических систем, на основании которых исследуется концентрация напряжений. Рассмотрены научные основы методов анализа математических моделей и обоснован выбор тех, которые соответствуют задаче исследования напряжений в местах концентрации с контролируемой погрешностью. Даны формулы решения дифференциальных уравнений математических моделей, эффективные алгоритмы методов исследования напряжений в тонкостенных элементах аэрокосмических систем, в местах их концентрации: краевые задачи приведены к начальным, напряжения определены решением задачи Коши мультипликативным методом по рекуррентным соотношениям.

Дано представление о круговых термодинамических процессах (циклах) и об обратимых и действительных (необратимых) циклах теплоэнергетических установок. Показано, в чем заключается недостаточность анализа эффективности циклов и установок, базирующегося только на 1-м законе термодинамики; описано, в чем состоит анализ эффективности установок, основанный на обоих - 1-м и 2-м - законах термодинамики (эксергетический анализ). Объяснены понятия эксергии и эксергетических потерь. Приведены примеры применения различных методов анализа эффективности: метода коэффициентов полезного действия при анализе теплосиловой установки, а также энтропийного и эксергетического методов во всех разобранных примерах.

Приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований процесса резания и изнашивания твердосплавных и алмазных резцов. Раскрыты признаки и количественные соотношения износа. Разработана расчетная модель скорости изнашивания резцов из твердого сплава и нитрида бора при обработке заготовок из конструкционных сталей. Приведены свойства кристаллов природных алмазов и особенности изнашивания резцов при обработке металлооптических поверхностей.

В кратком, но достаточном объеме изложены основные теоретические сведения важнейших разделов курса и приведены методические рекомендации по численному исследованию теоретических и эмпирических моделей технологических машин и оборудования с помощью пакетов программ Mathcad и Excel. Для организации самостоятельной работы и вычислительного практикума студентов издание комплектуется компакт-диском с MathCAD-программами для решения задач численного моделирования.