Аркуша А. И., Фролов М. И.
82 Техническая механика: Учебник для машиностроит. спец. техникумов.— М.: Высш. шк., 1983.— 447 с., ил.
В пер.: 1 р.
В учебнике изложен учебный материал по программе «Техническая механика» для машиностроительных специальностей техникумов. Он может использоваться также в группах учащихся немашииостроительных специальностей, связанных с эксплуатацией промышленного оборудования.
Применение основных законов, теорем, уравнении, расчетных формул иллюстрируется решениями примеров с использованием единиц СИ. 105000000—429
ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемый учебник «Техническая механика» содержит три раздела: «Теоретическая механик», «Сопротивление материалов» и «Детали машин». При изложении учебного материала авторы стремились раскрыть физический смысл рассматриваемых законов, теорем, расчетных формул и по возможности иллюстрировать их применение примерами решения задач, а также примерами расчета элементов конструкций и основных видов передач.
Учебник написан в соответствии с действующими Государственными стандартами СССР, утвержденными до 1982 г., в частности со стандартами на термины, определения, обозначения, расчет геометрии, расчет на прочность зубчатых цилиндрических передач, редукторы общего назначения, ременные передачи, подшипники качения, зубчатые (шлицевые) соединения, механические муфты. Решение всех примеров, все расчеты в учебнике и вывод расчетных формул в разделе «Детали машин» выполнены в соответствии с требованиями ГОСТ 8. 417—81 «Единицы физических единиц». Разделы первый и второй учебника написаны А. И. Аркушей при участии Е. Н. Дубейковского, которому принадлежат § 2.31 и глава 9. Третий раздел написан М. И. Фроловым. Авторы выражают искреннюю благодарность В. Н. Загребельному, М. Г. Пинскому, Е. А. Шороху, Т. М. Штемпель, Л. А. Цейтлину, Е. С. Сав-вушкину и Е. Н. Дубейковскому, замечания и советы которых во многом помогли авторам при работе над рукописью.
Авторы обращаются с просьбой к преподавателям и учащимся техникумов направлять свои критические замечания и пожелания в адрес издательства или Научно-методического кабинета по среднему специальному образованию Минвуза СССР (111024, Москва,
3-я Кабельная ул., 1).
Авторы
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ..............I...».,..,.... 3
Введение.............................. 4
Раздел первый ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
Статика Глава 1. Основные положения статики ....,,.,,..... 6
§ 1.1. Общие сведения...................... 6
§ 1.2. Аксиомы статики..................... 8
§ 1.3. Связи и их реакции..................... 12
Глава 2. Плоская система сходящихся сил.....,...... 16
§ 1.4. Сложение двух сил, приложенных к точке тела....... 19
§ 1.5. Сложение плоской системы сходящихся сил. Геометрическое
условие равновесия .................... 19
§ 1.6. Определение равнодействующей системы сходящихся сил методом проекций. Аналитическое условие равновесия..... 22
Глава 3. Теория пар сил на плоскости.............. 27
§ 1.7. Пара сил........ »............... 27
§ 1.8. Эквивалентность пар сил................. 29
§ 1.9. Сложение пар сил. Условие равновесия пар....... . 31
\ § 1.10. Момент силы относительно точки............. 33
Глава 4. Плоская система произвольно расположенных сил ... 34
§1.11. Приведение силы к точке.............., . 34
§1.12. Приведение к точке плоской системы произвольно расположенных сил.......,................ 35
§1.13, Теорема Варииьона................... 39
§1.14. Частные случаи приведения плоской системы сил к точке.
Условие равновесия.............,..... 41
§ 1.15. Уравнения равновесия и их различные формы....... 43
§ 1.16. Балочные системы. Разновидности опор и виды нагрузок 45
§1.17. Реальные связи. Трение скольжения и его законы..... 50
Глава 5. Пространственная система сил.............. 55
§ 1.18. Сложение пространственной системы сходящихся сил. Условие равновесия...................... 55
§ 1.19. Момент силы относительно оси.............. 60
. § 1.20. Произвольная пространственная система сил, Условие равновесия......................... 63
Глава 6. Центр тяжести.................... 67
§ 1.21. Центр параллельных сил................. 67
§ 1.22. Центр тяжести тела..................... 69
§1.23. Определение координат центра тяжести плоских и пространственных фигур..................... . 72
§ 1.24. Устойчивость равновесия.................. 77
Кинематика
Глава 7. Кинематика точки.................... 81
§ 1.25. Основные понятия кинематики............... 81
§ 1.26. Способы задания движения точки............. 85
§ 1.27. Определение скорости точки при естественном способе задания ее движения ...................... 87
443
§ 1.28. Определение ускорения точки при естественном способе
ния ее движения..................
§ 1.29. Частные случаи движения точки. Кинематические графвщй
§ 1.30. Определение скорости и ускорения точки при координатном еле- ;
собе задания ее движения............... ; ."*
Глава 8. Простейшие движения твердого тела......., . . .
§1.31. Поступательное движение................ ', ;
§ 1.32. Вращательное движение. Угловая скорость; угловое ускорение
§1.33. Частные случаи вращательного движения.......
§1.34. Скорости и ускорения различных' точек вращающегося тела §1.35. Способы передачи вращательного движения ..»..-.
Глава 9. Сложное движение................. ... '•. lljjg
§ 1.36. Сложное движение точки............... ..-.• -Jljjl
§1.37. Плоскопараллельное движение тела..........., lfi$;
§ 1.38. Определение скорости любой точки тела......... :пв?
§ 1.39. Мгновенный центр скоростей............... lip;
§ 1.40. Сложение двух вращательных движений......... . 11{Ж
§1.41. Понятие о планетарных передачах. Формула Виллиса . . . 121
Динамика . , . : ' *..';
Глава 10. Движение несвободной материальной точки ....... 135
§ 1.42. Основные понятия и аксиомы........,....,.' 12§"is
§ 1.43. Свободная и несвободная точки............ . . 12^;.'
§1.44. Силы инерции...................... -126
§1.45. Принцип Даламбера................... 128J
Глава 11. Работа и мощность................... 129:
§1.46. Работа постоянной силы на прямолинейном перемещении' 1519
§1.47. Работа равнодействующей силы.......'....... 130
§ 1.48. Работа переменной силы на криволинейном пути ...... 13IV
§1.49. Мощность......................... Ш
§ 1.50. Механический коэффициент полезного действия......," )3S
§1.51. Работа сил на наклонной плоскости......;..'.,, 135
§1.52. Работа и мощность при вращательном движении тел .... 137 §1.53. Трение качения. Работа при качении тел......... 138
Глава 12. Общие теоремы динамики................ 140
§ 1.54. Импульс силы. Количество движения. Кинетическая энергия " 140 §1.55. Теорема об изменении количества движения точки .... 141; § 1.56. Теорема об изменении кинетической энергии точки .... 142
§ 1.57. Понятие о механической системе............. 143
§ 1.58. Основное уравнение динамики вращающегося тела ..... 144
. § 1.59. Моменты инерции некоторых тел........... . *. 146
§ 1.60. Кинетическая энергия тела. "Кинетический момент. . . . 148
Раздел второй СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ
Глава 1. Основные положения.................. 150
§2.1. Задачи сопротивления материалов.............. 150
§ 2.2. Классификация нагрузок................. . 152
§2.3. Основные допущения.................... 153
§2,4. Метод сечений. Виды нагружений............. 155
§2.5. Напряжения....................... 157
Глава 2. Растяжение и сжатие..............,'... }5в
§ 2.6. Нормальные силы и напряжения в поперечном-сечении-бруса JOT
§ 2.7. Перемещения и деформации. Закон Гука .......... {%
§ 2.8. Напряженное состояние при одноосном растяжении . , . ." "H»V § 2.9. Статические испытания материалов. Основные механические ха-
рактеристики................,....•• {то '
§2.10. Расчеты на прочность............•....'.•.. '*у*
§2.11. Статически неопределимые системы . . ......... ••> 11Л
444
F
Глава 3.. Практические расчеты на срез и смятие ......... 177
§2.12. Основные расчетные предпосылки и формулы ....... 177
§2.13. Примеры расчета................• . . . • 179
Глава 4. Кручение......................... 180
§2.14. Чистый сдвиг. Закон Гука при сдвиге .......... 180
§2.15. Крутящий момент. Построение эпюр............. 182
§2.16. Кручение круглого прямого бруса. Основные предпосылки
и формулы..............,......... 183
§2.17. Расчеты на прочность и жесткость............ . 187
§2.18. Цилиндрические .пружины растяжения и сжатия...... 189
Глава 5. Геометрические характеристики плоских сечений .... 192
§2.19. Моменты инерции сечений................ 192
§ 2.20. Понятие о главных центральных моментах инерции .... 194
§2.21. Осевые моменты инерции простейших сечений ....... 196
.Глава 6. Изгиб прямого бруса................. . 201
§2.22. Прямой изгиб чистый и поперечный............ 201
§2.23. Построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов 203
§2.24. Основные расчетные предпосылки и формулы при изгибе 211
§2.25. Расчеты на прочность .. . ................., 214
§2.26. Касательные напряжения при поперечном изгибе...... 219
§2.27. Понятие о линейных и угловых перемещениях при изгибе 221
§ 2.28. Интеграл Мора...................... 223
§2.29. Правило Верещагина . ,................. 224
§2.30. Расчеты на жесткость................... 228
§2.31. Основы расчета статически неопределимых балок ..... 229
Глава 7. Косой изгиб. Изгиб бруса с растяжением (сжатием) ... 231
§2.32. Косой изгиб....................... 231
. §2.33. Расчеты бруса большой жесткости при изгибе с растяжением
(сжатием).........,.............., 234
.Глава 8.. Гипотезы прочности................... 235
§ 2.34. Понятие о напряженном состоянии в точке упругого тела , . 235
§2.35. Гипотезы прочности и их назначение........... 238
§2.36. Расчеты бруса круглого поперечного сечения при изгибе с кручением ....................,..... 240
Глава 9.. Расчет ла усталость.................... 243
§2.37. Основные понятия об усталости.....,..,,.... 243
§ 2.38. Основные характеристики цикла............. 244
§2.39. Предел выносливости....... ,.....,..... 246
§2.40. Факторы, влияющие на предел выносливости....... 247
§2.41. Диаграмма предельных амплитуд цикла......... 249
§2.42. Определение коэффициента безопасности.......... 250
Глава 10. Устойчивость сжатых стержней............. 251
§2.43. Устойчивость упругого равновесия. Критическая сила ... 251
§2.44. Формула Эйлера...................... 252
§2.45. Критическое напряжение. Пределы применимости формулы
Эйлера .... с...................... 254
Раздел третий ДЕТАЛИ МАШИН
Г л а в а 1. Основные положения.................. 257
' §3.1. Общие сведения ...................... 257
§3.2.-Понятия о надежности машин............... 259
§ 3.3/ Критерии работоспособности и расчета деталей машин .... 260
/* §3.4. Допуски и посадки, шероховатость поверхностей и технологичность деталей машин................... 264
Г л а в а 2. Неразъемные соединения................. 268
§3.51. Сварные соединения..................... 268
§3;6, Клеевые соединения.................... 272
§3.7. Соединения с натягом................... 273
445
Глава 3. Резьбовые соединения..........,
§ 3.8. Резьбы...........
§ 3.9. Конструктивные формы резьбовых соединений
§3.10. Надежность резьбового соединения
§3.11. Стопорение резьбовых соединений
§3.12. Расчет на прочность при постоянной нагрузке ..
§3.13. Расчет одиночного болта при переменной нагрузке
§3.14. Материалы и допускаемые напряжения.....
Глава 4. Шпоночные и шлицевые соединения............
§3.15. Шпоночные соединения . . . . '.............. 295
§ 3.16. Шлицевые соединения . . .'....., ,....... » . 2S?
Глава 5. Основные понятия о передачах ............. 300
§3.17. Назначение передач.................... Збв
§3.18. Кинематические и силовые соотношения в передачах .... ЗОД
Глава 6. Фрикционные задачи..........,....... л ""
§3.19. Общие сведения.................... ../
§3.20. Нерегулируемые фрикционные передачи , , ,...... ./
§3.21. Вариаторы................,,.,.,,,
Глава 7. Ременные передачи ,..........,,,....,
§ 3.22. Общие сведения.....,................
§ 3.23. Детали ременных передач ................. 310
§3.24. Геометрические зависимости................. $Ё$'
§3.25. Силы и напряжения в ветвях ремня. Силы, действующие на
валы............................ 316
§3.26. Скольжение ремня и передаточное число .......... 318
§ 3.27. Расчет ременных передач ................. 389
§ 3.28. Передачи зубчатым ремнем ................ 326
Глава 8. Зубчатые передачи .................... 3S9
§3.29. Общие сведения ...................... 329
§3.30. Основы теории зубчатого зацепления ........... 331
§3.31. Зацепление двух эвольвентных колес ........... 334
§ 3.32. Зацепление зубчатого колеса с рейкой ........... 336
§3.33. Краткие сведения об изготовлении зубчатых колес ...... 337
§ 3.34. Понятие о зубчатых колесах со смещением ......... 339
§3.35. Материалы и конструкции зубчатых колес ......... 311
§3.36. Цилиндрические зубчатые передачи............ 344
§3.37. Виды разрушения зубьев и критерии работоспособности зубчатых передач ............ ........... 348
§3.38. Расчет на прочность цилиндрических зубчатых передач . . . 359 § 3.39. Основные параметры, расчетные коэффициенты и допускаемые
напряжения......................... 354
§3.40. Конические зубчатые передачи .............. 360
§3.41. Планетарные зубчатые передачи .............. 368
§ 3.42. Волновые зубчатые передачи................ 370
§ 3.43. Понятие о зубчатых передачах с зацеплением Новикова ... 372
Глава 9. Передача винт — гайка ........*....,... 373
§3.44. Общие сведения . ,.................... '373
§3.45. Расчет передачи винт — гайка .............. 375
Глава 10. Червячные передачи .. ................. 377
§3.46. Общие сведения ...................... 377
§3.47. Основные параметры и передаточное число......... 980
§ 3.48. Особенности рабочего процесса и к. п. д. червячной передачи деЗ
§3.49. Силы в зацеплении .................... 384
§3.50. Материалы червячной пары . ............... 385
§3.51. Виды разрушения зубьев червячных колес......'/»'>. . 386
§ 3.52. Расчет на прочность и тепловой расчет червячных передач . . 387
Глава 11. Цепные передачи.................... 392
§3.53. Общие сведения........,..........•• 392
§3.54. Детали цепных передач и смазка цепи .......... 392
§3.55. Основные параметры, кинематика и геометрия ....... 395
§ 3.56. Силы в ветвях цепи. Силы, действующие на валы ...... 397
446
§3.57. Расчет цепной передачи.................. 398
Глава 12. Валы и оси...................... 400
§3.58. Общие сведения...................... 400
§3.59. Расчет валов.........'............... 402
§3.60. Расчет осей.......... ,.............. 408
Глава 13. Подшипники скольжения................ 408
§3.61. Общие сведения...................... 408
§3.62. Конструкции, материал и смазка............. 409
§3.63. Виды разрушения и критерии работоспособности подшипников скольжения.........,....,,..,... 413
' §3.64. Расчет подшипников скольжения......^....... 413
§3.65. Понятие о работе подшипников скольжения в условиях жидкостной смазки...................... 414
§3.66. Подшипники скольжения без смазки............ 415
Глава 14. Подшипники качения................. . 416
§3.67. Общие сведения...................... 416
* §3.68. Основные типы подшипников качения.......... 418
? §3.69. Условные обозначения подшипников качения ....... 420
's § 3.70. Особенности рабочего процесса подшипников качения . . . 421 - §3.71. Виды разрушения и критерии работоспособности подшипников
' ' качения .. ............. ............ 423
1 §3.72. Основы расчета на долговечность ............. 423
§3.73. Подбор подшипников качения................ . 424
§3.74. Краткие сведения об опорах подшипников качения..... 430
§3.75. Смазка и уплотнения.......,........... 431
f лава 15. Муфты......................... 432
§3.76. Общие сведения..................... 432
V1 §3.77. Нерасцепляемые муфты.................. 433
§3.78. Управляемые муфты................... 436
", §3-79. Самодействующие муфты.......,.......... 438
' приложение............................ 440
OIHCOK литеоатуоы......................... 442