Техническая механика

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Филиал в г. Ишиме

УТВЕРЖДАЮ

Директор филиала

______________ //

20.11.2014

ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для студентов специальности

050501.65 Профессиональное обучение

(Производство товаров широкого потребления)

очной формы обучения

ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ

от 20.11.2014

Содержание: УМК по дисциплине Техническая механика

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для специалистов направления подготовки 050201.65 Профессиональное обучение (Производство товаров широкого потребления) заочной формы обучения

Автор(-ы):

Должность	ФИО	Дата согласования	Результат согласования	Примечание
Заведующий кафедрой		16.10.2014	Рекомендовано к электронному изданию	Протокол заседания кафедры от 16.10.2015 № 2
Председатель УМС филиала ТюмГУ в г. Ишиме		11.11.2014	Согласовано	Протокол заседания УМС от 11.11.2015 № 3
Начальник ОИБО		20.11.2014	Согласовано

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Филиал в г. Ишиме

Кафедра физико-математических дисциплин и профессионально-технологического образования

ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для студентов специальности

050501.65 Профессиональное обучение

(Производство товаров широкого потребления)

очной формы обучения

Тюменский государственный университет

2014

УМК по дисциплине Техническая механика

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для специалистов направления подготовки 050501.65 Профессиональное обучение (Производство товаров широкого потребления) очной формы обучения. Тюмень, 2014.

Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрОП ВО по направлению подготовки.

Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ: Техническая механика [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www. utmn. ru, раздел «Образовательная деятельность», свободный.

Рекомендовано к изданию кафедрой физико-математических дисциплин и профессионально-технологического образования.

Утверждено директором филиала ТюмГУ в г. Ишиме.

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР , к. п.н., доцент

Ф. И.О., ученая степень, звание заведующего кафедрой

© Тюменский государственный университет, филиал в г. Ишиме, 2014.

© , 2014.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО "Ишимский государственный педагогический институт им. "

УТВЕРЖДАЮ
Проректор по УР
"		"		20		г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Техническая механика»

ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ

050501 «Профессиональное обучение (производство товаров широкого потребления)»

Квалификация (степень) выпускника	Педагог профессионального обучения

Ишим

2011

Утверждено на заседании кафедры

Утверждено на заседании Совета

Теории и методики преподавания физики, технологии и предпринимательства

факультета технологии и предпринимательства

Протокол №

от

201

г.

Протокол №

от

201

г.

Зав. кафедрой

Председатель Совета

I. Рабочая программа

1. Введение

Техническая механика является комплексной дисциплиной, включающей в себя, в зависимости от учебного учреждения различные разделы. В нашем случае – это теоретическая механика и сопротивление материалов.

Теоретическая механика – наука об общих законах механического движения и равновесия материальных тел.

Она играет важную роль в инженерной подготовке учителя профессионального образования. Во-первых, наряду с математикой и физикой, механика имеет огромное общеобразовательное значение; изучение этой дисциплины способствует формированию у студентов диалектико-материалистического мировоззрения, развивает их логическое мышление и осознанное понимание законов природы, воспитывает навыки естественно-научного подхода к проблемам практики.

Во-вторых, теоретическая механика является научной базой современной техники. На основе принципов и теорем теоретической механики решаются насущные технические задачи, осуществляется проектирование различных механизмов.

Кроме того, важнейшим условием для подготовки учителя профессионального образования является глубокое знание основ фундаментальных наук, позволяющих решать практические задачи при выполнении творческих заданий в проектных и конструкторских расчетах для объектов учебного, бытового и производственного назначения.

2.  Цели и задачи преподавания и изучения теоретической механики.

Целью преподавания технической механики является:

-  изучение основных законов механического движения и равновесия материальных тел;

-  освоение ряда методов решения задач механики, которые используются в различных технических расчетах.

- развитие инженерного мышления и формирования у студентов систематизированных знаний и практических навыков устанавливать, какой материал рационально применить для того или иного элемента конструкции, какую форму и размеры придать его поперечному сечению для обеспечения надежной работы при минимальных затратах материала.

Задачи курса:

1.  Познакомить студентов с основными группами сил на плоскости и в пространстве, а также с условиями их равновесия.

2.  Дать понятие о кинематике точки и абсолютно твердого тела, познакомить с основными видами движения твердого тела, параметрами этого движения.

3.  Познакомить студентов с основными законами динамики.

  4. Сформировать у студентов фундамент общеинженерных знаний, необходимых для освоения методов расчета типовых деталей машин на прочность, жесткость и устойчивость под действием статических и динамических нагрузок, за счет выбора более экономичных профилей проката и других конструкционных материалов;

  5. Сформировать знания о способах определения напряжений и деформаций в зависимости от вида напряженно-деформированного состояния;

  6. Научить выполнять расчеты на прочность и жесткость при растяжении, срезе, кручении, поперечном и продольном изгибе конструкций и узлов машин, применяемых в современных технологиях;

  7. Развить навыки работы на лабораторном и исследовательском оборудовании.

4.  Требования к уровню освоения дисциплины.

4. 1. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

После окончания изучения курса «Техническая механика» студент должен знать:

·  условия равновесия тел под действием приложенных сил;

·  методы нахождения основных кинематических характеристик движения материальных (твердых) тел;

·  основные законы динамики;

·  общие теоремы и принципы динамики;

·  механические свойства материалов и реальные значения прочных характеристик для широкого круга материалов (сталь, чугун, алюминиевые сплавы, резина, бетон, пластмассы и т. п.);

·  простейшие виды деформаций: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение, изгиб, использовать эти понятия при ознакомлении с процессами гибки и правки металла, резки и рубки, опиливания, сверления, точения, фрезерования;

·  основные расчетные зависимости при растяжении, сжатии, сдвиге, кручении, изгибе и рациональные формы поперечных сечений при этих деформациях;

·  общий метод решения задач на определение линейных и угловых перемещений стержней, валов и балок.

4. 2. Требования к уровню подготовки для освоения дисциплины.

Студент должен уметь:

·  упрощать произвольную плоскую систему сил;

·  решать задачи на равновесие тел и находить реакции связи и другие неизвестные параметры;

·  анализировать движение твердых тел и находить их кинематические характеристики;

·  решать задачи по определению движения тела (механической системы) в связи с действующими на это тело (систему) силами;

·  освоить выводы и законы теоретической механики в целях последующего их применения при изучении курсов сопротивления материалов, теории машин и механизмов, деталей машин;

·  определять механические характеристики некоторых машиностроительных материалов;

·  определять внешние силы, действующие на элемент конструкции (собственный вес, реакции опор, давление жидкости, силы контакта со стороны других тел, силы инерции);

·  составлять расчетные схемы объектов труда и технических устройств с учетом отклонений от реальной работы конструкций;

·  определять внутренние силы и напряжения при деформациях: растяжении, сжатии, кручении, сдвиге, изгибе;

·  вычислять геометрические характеристики плоских сечений (площадь, осевой и полярный моменты инерции и моменты сопротивления);

·  выполнять проверочный и проектный расчеты, определять допускаемую нагрузку при растяжении (сжатии), сдвиге, кручении, изгибе.

5.  Требования к организации курса.

  Объем дисциплины и виды учебной работы.

Таблица 1

Вид учебной деятельности	Всего часов	Распределение по семестрам в часах
Семестр
IV	V	VI
Общая трудоемкость дисциплины	160
Аудиторные занятия	80	42	28	10
Лекции (Л)	40	20	20
Практические занятия (ПЗ)		22	8
Лабораторные занятия				10
Самостоятельная работа (СРС)	80
Вид итогового контроля: зачет/экзамен		Зачет	Экзамен	зачет

Таблица 2

Отделение заочного обучения (3,5 л. о.)

Вид учебной деятельности	Всего часов	Распределение по семестрам в часах
Семестр
IV	V
Общая трудоемкость дисциплины	160
Аудиторные занятия	24	24
Лекции (Л)	12	12
Практические занятия (ПЗ)	12	12
Контрольная работа			Защита
Самостоятельная работа (СРС)	136	136
Вид итогового контроля: зачет/экзамен			Экзамен

6.  Содержание дисциплины

6.1. Содержание разделов дисциплины, виды и объем занятий.

Таблица 3

№	Наименование разделов и тем	Объем в часах по видам работ
Всего	Л	ПЗ	ЛР	СРС
1	Предмет теоретической механики. Основные исторические этапы развития. Понятия и определения.	1,5	0,5	0	0	1
2	Статика. Аксиомы статики. Связи и реакции связей.	3,5	1,5	0	0	3
3	Системы сил на плоскости.	7	2	3	0	2
4	Фермы. Метод сечений, метод Риттера.	6,5	1	1,5	0	4
5	Системы сил в пространстве.	7,5	1,5	3	0	3
6	Центр тяжести.	4,5	0,5	1	0	3
7	Трение	4,5	0,5	1	0	3
8	Кинематика. Предмет и задачи раздела	2,5	0,5	0	0	2
9	Кинематика точки. Способы задания движения.	6	2	2	0	2
10	Кинематика твердого тела. Поступательное и вращательное движение.	6,5	1,5	2	0	3
11	Сложное движение точки.	8,5	2	2,5	0	4
12	Плоское движение твердого тела.	8	2	2	0	4
13	Сферическое движение твердого тела	5	1	0	0	4
14	Задачи динамики. Законы классической механики.	5	1	0	0	4
15	Динамика точки. Общие теоремы динамики точки.	7,5	1,5	2	0	4
16	Динамика механической системы.	7	1	2	0	4
17	Введение. Основные понятия и определения	1,5	0,5	0	0	1
18	Деформация растяжения-сжатия. Расчеты на прочность при растяжении-сжатии	8	2	2	2	2
19	Сложное напряженное состояние	4	1		0	3
20	Сдвиг. Практические расчеты на срез и смятие	4,5	1,5	1	2	2
21	Геометрические характеристики плоских сечений	7	2		2	3
22	Кручение. Расчеты на прочность и жесткость при кручении	6,5	2,5	2		2
23	Изгиб. Определение внутренних силовых факторов при изгибе	11	3	2	2	4
24	Продольный изгиб	6	2	1		3
25	Теории прочности	5,5	1,5			4
26	Сложное сопротивление	8	2		2	4
27	Прочность при переменных нагрузках	6	2			4
			40	30	10	80
	Всего часов	160

Таблица 4

Отделение заочного обучения (3,5 л. о.)

№	Наименование разделов и тем	Объем в часах по видам работ
Всего	Л	ПЗ	СРС
1	Предмет теоретической механики. Основные исторические этапы развития. Понятия и определения.	2,5	0,5		2
2	Статика. Аксиомы статики. Связи и реакции связей.	3,5	0,5		3
3	Системы сил на плоскости.	9	1	2	6
4	Фермы. Метод сечений, метод Риттера.	6,5	0,5		6
5	Системы сил в пространстве.	7	1	1	5
6	Центр тяжести.	6	0		6
7	Трение	6	0		6
8	Кинематика. Предмет и задачи раздела	2,5	0,5		2
9	Кинематика точки. Способы задания движения.	5,5	0,5	1	4
10	Кинематика твердого тела. Поступательное и вращательное движение.	6,5	0,5	1	5
11	Сложное движение точки.	8	1	1	6
12	Плоское движение твердого тела.	7	1		6
13	Сферическое движение твердого тела	7	1		6
14	Задачи динамики. Законы классической механики.	6	0		6
15	Динамика точки. Общие теоремы динамики точки.	6	0		6
16	Динамика механической системы.	6,5	0,5		6
17	Введение. Основные понятия и определения	2,5	0,5		2
18	Деформация растяжения-сжатия. Расчеты на прочность при растяжении-сжатии	6,5	0,5	2	4
19	Сложное напряженное состояние	5,5	0,5		5
20	Сдвиг. Практические расчеты на срез и смятие	4,5	0,5		4
21	Геометрические характеристики плоских сечений	6,5	0,5		6
22	Кручение. Расчеты на прочность и жесткость при кручении	7	1	2	4
23	Изгиб. Определение внутренних силовых факторов при изгибе	9	1	2	6
24	Продольный изгиб	6	0		6
25	Теории прочности	6	0		6
26	Сложное сопротивление	6	0		6
27	Прочность при переменных нагрузках	6	0		6
			12	12	136
	Всего часов	160

6.2. Содержание разделов дисциплины.

1.  Введение.

Механическое движение как одна из форм движения материи. Предмет механики. Связь механики с другими дисциплинами. Основные понятия и разделы курса.

2.  Статика. Основные понятия.

Предмет статики. Основные понятия: абсолютно твердое тело, сила, равнодействующая. Аксиомы статики. Связи и реакции связей. Основные типы связей. Гладкая опорная поверхность, цилиндрический шарнир, сферический шарнир, невесомый стержень, жесткая заделка.

3.  Система сил на плоскости.

Система сходящихся сил. Геометрическое и аналитическое условия равновесия.

Теория пар сил. Свойства пар сил. Теорема о параллельном переносе силы. Система сил произвольно расположенных на плоскости (плоская система сил). Главный вектор и главный момент. Условия равновесия плоской системы сил. Теорема Вариньона.

4.  Система сил в пространстве.

Система сил произвольно расположенных в пространстве (пространственная система сил). Момент силы относительно оси. Аналитические условия равновесия пространственной системы сил. Теорема Вариньона о моменте равнодействующей относительно оси.

5.  Центр тяжести.

Центр системы параллельных сил. Центр тяжести твердого тела. Формулы для определения координат центра тяжести. Центры тяжести треугольника, кругового сектора, дуги окружности, цилиндра, призмы. Способы определения центров тяжести плоских фигур сложной формы.

6.  Трение.

Трение качения и трение скольжения. Угол и конус трения. Условия равновесия при наличии трения.

7.  Кинематика. Основные понятия.

Предмет кинематики. Система отсчета. Задачи кинематики.

8.  Кинематика точки.

Траектория точки, скорость и ускорение. Способы задания движения точки: естественный и координатный. Определение скорости и ускорения точки при естественном и координатном способах задания движения. Частные случаи движения точки.

9.  Кинематика твердого тела.

Поступательное движение твердого тела. Теорема о проекциях скоростей точек тела. Теорема о траекториях, скоростях и ускорениях точек твердого тела при поступательном движении.

Вращательное движение. Угловая скорость и угловое ускорение. Скорость и ускорение точек тела при вращательном движении.

10. Сложное движение точки

Сложное движение точки. Абсолютное, относительное и переносное движение точки. Абсолютные, относительные и переносные скорости и ускорения. Теорема о сложении скоростей. Теорема Кориолиса о сложении ускорений.

11.  Плоское движение тела.

Уравнения движения плоской фигуры. Разложение плоского движения на поступательное и вращательное. Мгновенный центр скоростей. Мгновенный центр ускорений.

12.  Сферическое движение твердого тела.

Углы Эйлера. Уравнения движения твердого тела вокруг неподвижной точки. Мгновенная ось вращения. Определение скоростей и ускорений точек твердого тела, имеющего одну неподвижную точку.

13.  Динамика.

Предмет динамики. Основные понятия: масса, материальная точка, механическая система. Законы классической динамики. Инерциальная система отсчета. Задачи динамики.

14.  Динамика точки.

Дифференциальные уравнения движения точки. Две основные задачи динамики материальной точки.

Несвободное и относительное движение точки.

Теорема о движении центра масс. Теорема об изменении количества движения. Теорема об изменении момента количества движения. Теорема об изменении кинетической энергии.

15.  Динамика твердого тела.

Дифференциальные уравнения поступательного и вращательного движения твердого тела.

16.  Кинетостатика.

Принцип Даламбера. Сила инерции материальной точки. Приведение сил инерции точек твердого тела к центру. Определение динамических реакций.

17. Введение.

Предмет, содержание, задачи курса. Допущения и гипотезы, принимаемые в куре сопромата. Классификация тел, расчетная схема. Деформации. Внутренние силы. Метод сечений. Полное, нормальное и касательное напряжения.

18. Деформация растяжения (сжатия).

Понятие о деформации растяжения (сжатия). Продольные силы и нормальные напряжения. Эпюры продольных сил и нормальных напряжений. Продольные и поперечные деформации. Перемещения поперечных сечений бруса.

Экспериментальное изучение механических свойств материалов. Диаграмма растяжения (сжатия) пластичных и хрупких материалов.

Допускаемые напряжения. Коэффициент запаса прочности. Основные факторы, влияющие на коэффициент запаса прочности. Виды расчетов на прочность: проверочный, проектный, расчет на грузоподъемность.

19.  Сложное напряженное состояние.

Понятие напряженного состояния в точке. Виды напряженного состояния. Закон парности касательных напряжений. Главные напряжения и главные площадки. Экспериментальные напряжения.

20.  Сдвиг.

Понятие о деформации чистого сдвига. Поперечная сила. Деформация и напряжение при сдвиге. Закон Гука при сдвиге. Примеры практических расчетов заклепочных и сварных соединений.

21.  Геометрические характеристики плоских сечений.

Статические моменты. Осевые моменты инерции. Определение координат центра тяжести. Главные оси и главные моменты инерции.

22.  Кручение.

Основные понятия (пара сил, момент, крутящий момент). Эпюры крутящих моментов. Напряжения и перемещения при кручении прямого бруса круглого поперечного сечения. Напряжения и их распределение по площади поперечного сечения. Условие прочности при кручении. Расчет на прочность и жесткость валов.

23.  Изгиб.

Общее понятие о деформации изгиба. Типы опор балок. Опорные реакции. Внутренние усилия. Правило знаков для изгибающих моментов и поперечных сил. Зависимость между изгибающим моментом, поперечной силой и интенсивностью распределенной нагрузки. Построение эпюр изгибающих моментов и поперечных сил.

Определение нормальных напряжений. Условия прочности по нормальным напряжениям. Концентрация напряжений при изгибе. Перемещения при изгибе. Определение перемещений.

24.  Понятие об устойчивости и критической силе.

Устойчивые и неустойчивые формы равновесия. Критическая сила.

Формула Эйлера для критической силы и пределы ее применимости. Влияние способа закрепления концов стержня на критическую силу. Расчет сжатых стержней на устойчивость.

25.  Теории прочности.

Назначение теорий прочности. Теория наибольших касательных напряжений. Энергетическая теория прочности. Теория прочности Мора. Выбор теорий прочности.

26.  Сложное сопротивление.

Общий метод определения деформаций и напряжений при сложном сопротивлении. Косой изгиб. Изгиб с кручением брусьев круглого поперечного сечения. Расчеты на прочность валов.

27.  Прочность при переменных нагрузках.

Основные понятия об усталости материалов, предел выносливости. Факторы, влияющие на предел выносливости материалов. Расчет на усталость.

7.  Учебно-методическое обеспечение дисциплины.

7.1. Основная литература

Основная: 1 Грабовский, физики/ – С-Пб.:Лань, 2008. – http:///doc41508733_260033087 2. Трофимова, физики / . – М.: Академия, 2006. – 20 экз.

Эл ресурс 20 экз.

7.2. Дополнительная литература.

Дополнительная: 1. Ермакова, задач по молекулярной физике и термодинамике [Текст] : для физ.-мат. фак. пед. вузов / . - Ишим : Изд-во ИГПИ им. , 2007. - 112 с. 2. Журавлева, задачи по общей физике [Текст] : учеб. пособие / ; , . - Ишим : Изд-во ИГПИ им. , 2011. - 96 с.

30 экз. 2 экз.

8.  Материально-техническое обеспечение дисциплины.

Специализированный класс № 2, корпус № 3. Демонстрационные установки, электронный курс лекций.