 ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«РЯЗАНСКИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»
Методические рекомендации
по проведению лабораторных работ по дисциплине «Техническая механика»
г. Рязань, 2016.
Одобрена Составлена в соответствии
методической комиссией с Федеральным
______________________ государственным образова-
______________________ тельным стандартом по
Протокол №_____ специальности/профессии
от «____»___________20__г. _______________________
_______________________
Председатель МК: Серова Г.Д. (_________)
Разработчик: Федотова Н.И. ( )
В методических рекомендациях, по проведению лабораторных работ, четко поставлены: цель работы, порядок выполнения; введены алгоритмы расчета, наглядные изображения деталей, передач и узлов в соответствии с государственными и отраслевыми стандартами.
Методические рекомендации предназначены для студентов специальностей: 23.02.03 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта», 23.02.04 «Техническая эксплуатация подъёмно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования», 08.02.08 «Монтаж и эксплуатация оборудования и систем газоснабжения»
СОДЕРЖАНИЕ стр.
Введение…………………………………………………………….. 3
Лабораторная работа №1. Испытание стального образца на растяжение 4
(материал-сталь, Ст. 3 ГОСТ 380-94).
Лабораторная работа №2. Испытание на сжатие пластичных и хрупких 11
материалов.
Лабораторная работа №3.Испытание на срез стального и деревянного 16
образцов.
Лабораторная работа №4.Испытание консольной балки на косой изгиб. 19
Лабораторная работа №5.Изучение геометрических параметров 24
зубчатых колес.
Лабораторная работа №6. Изучение конструкции цилиндрического 29
редуктора
Лабораторно-практическая работа №7. Подбор конических 33
роликоподшипников для вала - шестерни косозубой передачи.
Лабораторная работа №8.Изучение конструкции конического редуктора. 36
Лабораторная работа №9.Изучение конструкции червячного редуктора. 40
ВВЕДЕНИЕ
Лабораторные работы по дисциплине «Техническая механика» способствуют лучшему усвоению изучаемого теоретического материала, развивают у студентов навыки в обращении со сборочными узлами, технической документацией, в проведении расчетов и составлении отчетности по выполненным работам.
Для проведения лабораторных работ группа делится на две подгруппы. Форма проведения лабораторных работ может быть фронтальная, комплексная и комбинированная.
При фронтальной форме подгруппа делится на бригады (по два-три студента в каждой), которые после изучения студентами соответствующих тем программы выполняют одновременно одну и ту же лабораторную работу. При комплексной форме все бригады подгруппы выполняют разные лабораторные работы. При комбинированной форме одна часть подгруппы выполняет лабораторные работы фронтально, а другая комплексно.
Лабораторные занятия предусматривают усвоение студентами необходимых навыков работы со сборочными узлами, нормативными документами, конструкторско-технологической документацией, со справочной литературой и другими источниками в сфере профессиональной деятельности.
При подборе заданий для лабораторных работ учтена особенность будущей квалификации студента. В пособии даны алгоритмы расчета узлов общего назначения.
После выполнения лабораторной работы и собеседования по ней с преподавателем учащемуся выставляется зачет.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
ИСПЫТАНИЕ СТАЛЬНОГО ОБРАЗЦА НА РАСТЯЖЕНИЕ
(материал-сталь, Ст. 3 ГОСТ 380-94).
1.Цель работы: испытание образца на растяжение.
Образцы для испытаний на растяжение чаще всего делают цилиндрической формы с головками на концах для закрепления их в захватах машины (рис.1).
Рис.1
Перед установкой образца в испытательную машину, производится измерение диаметра и длины его рабочей части. Диаметр рабочей части измеряется по двум взаимно перпендикулярным направлениям в трех сечениях. Точность измерения диаметра 0,1 мм. Затем образец устанавливается в захваты испытательной машины. После проверки готовности машины к испытанию ее включают и растягивают образец до разрушения. В процессе испытания ведется наблюдение за поведением образца.
Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали представлена на рис.2.
 .
Рис.2
Эта диаграмма имеет следующие характерные точки.
Точка А соответствует пределу пропорциональности.
Пределом пропорциональности называется то наибольшее напряжение, до которого деформации растут пропорционально нагрузке, т.е. справедлив закон Гука (для стали Ст3 σпц=200МПа).
σпц = 
Точка А практически соответствует и другому пределу, который называется приделом упругости.
Пределом упругости называется то наибольшее напряжение, до которого деформации практически остаются упругими.
σуп =
где Fуп – нагрузка, соответствующая точке А.
Точка С соответствует приделу текучести.
Пределом текучести называется такое напряжение, при котором в образце появляется заметное удлинение без увеличения нагрузки
( для стали Ст3 σт=240МПа).
 =
Предел текучести является основной механической характеристикой при оценке прочности пластичных материалов.
Точка В соответствует временному сопротивлению или пределу прочности.
Временным сопротивлением называется условное напряжение, равное отношению максимальной силы, которую выдерживает образец, к первоначальной площади его поперечного сечения
(для стали Ст3 σв=400МПа).
 =
Точка D соответствует напряжению, возникающему в образце в момент разрыва во всех поперечных сечениях, кроме сечений шейки.
Точка M соответствует напряжению, возникающему в наименьшем поперечном сечении шейки в момент разрыва. Это напряжение можно назвать - напряжением разрыва.
С помощью диаграммы растяжения в координатах (ε,σ) определяем модуль упругости первого рода:
E=σ/ε=AKµσ/(OKµε)=(µσ/µε) tg α,
Где µσ - масштаб напряжений; µε – масштаб относительных удлинений; α – угол, который составляет с осью абсцисс прямая линия диаграммы до предела пропорциональности.
Для большинства углеродистых сталей предел пропорциональности можно приблизительно считать равным половине временного сопротивления.
Деформация образца за пределом упругости состоит из упругой и остаточной, причем упругая часть деформации подчиняется закону Гука и за пределом пропорциональности ( см. рис. 2). Если нагрузку снять, то образец укоротится в соответствии с прямой TF диаграммы. При повторном нагружении того же образца его деформация будет соответствовать диаграмме FTBD. Таким
образом, при повторном растяжении образца, ранее нагруженного выше предела упругости, механические свойства материала меняются, а именно: повышается прочность (предел упругости и пропорциональности) и уменьшается пластичность. Это явление называется наклепом.
Степень пластичности материала может быть охарактеризована ( в процентах) остаточным относительным удлинением δ и остаточным относительным сужением Ψ шейки образца после разрыва:
δ=[(ιp-ιo)/ ιo]100%;
Ψ=[(Ao-Aш)/Ao]100%.
Где ιo – первоначальная длина образца; ιp – длина образца после разрыва;
Ао – первоначальная площадь поперечного сечения образца;
Аш – площадь наименьшего поперечного сечения шейки образца после разрыва.
1.1.Порядок выполнения работы:
-ознакомиться с техническими характеристиками испытательной универсальной машиной ИР 5082-100 (рис.3);
-обмерить с помощью штангенциркуля длину и диаметр рабочей части образца записать данные в таблицу 1;
-зарисовать эскиз образца, указав размеры его рабочей части;
-заложить образец в захваты машины, и проверить готовность машины к испытанию;
-включить машину и следить за состоянием испытуемого образца;
-записать усилия, соответствующие характерным точкам диаграммы растяжения;
-после разрушения образца выключить машину, снять диаграмму растяжения;
-замерить длину рабочей части и диаметр шейки после испытания и записать данные в таблицу1;
-вычислить характеристики прочности и пластичность материала образца и указать их размерность.
Испытательная универсальная машина ИР 5082-100
Универсальные испытательные машины серии ИР 5082 (рис. 3) предназначены для определения механических свойств различных образцов конструкционных материалов (металлы, сплавы, пластмассы, резины и др.) и изделий (пружины, трубы и т.п.) при испытаниях на растяжение, сжатие, изгиб и др. в пределах технических возможностей машины,. Машины серии ИР 5082 обеспечивают регистрацию изменения нагрузки и удлинения и выдачу информации о результатах испытаний на цифровой дисплей пульта управления.
Рис. 3
Технические характеристики
Предельные нагрузки измерения: 100кН.
Погрешность измерения нагрузки:≤ ± 1
( в диапазоне начиная с 0.02 от верхнего предела измерения);
Режим работы измерителя силы: - растяжение/сжатие;
Разрешающая способность измерения перемещения активного захвата: -0,001мм.
Скорость перемещения траверсы:
0,05 - 500 мм/мин или 0,1 - 1000 мм/мин;
Наибольший ход подвижной траверсы
(без захватов и приспособлений): не менее 1075 мм
Таблица1.
Размеры образца
|
До испытания
|
После испытания
|
Расчетная длина, мм
|
ll
|
ll
|
Диаметр, мм
|
d1
|
d1
|
Площадь поперечного сечения, мм
|
A
|
Aш
|
Объем расчетной части образца, мм
|
V
|
|
ЭСКИЗ ОБРАЗЦА
до испытания после испытания
1.2.Обработка опытных данных:
Материал-сталь Ст.3 ГОСТ 380-94
1.Предел пропорциональности:
 =  =_________________________________
2. Предел текучести:
==_____________________________________
3. Временное сопротивление растяжению (предел прочности):
==_____________________________________
4. Истинное напряжение в месте разрыва:
 = /А=_____________________________________
5. Абсолютное остаточное удлинение образца:
Δl= =____________________________________
6. Относительное остаточное удлинение образца:
 = 100 Δl / l =_________________________________
7. Абсолютное остаточное сужение площади поперечного сечения:
ΔА = А -  =___________________________________
8. Относительное остаточное сужение площади поперечного сечения:
Ψ=100 ΔА / А=____________________________________
9. Полная работа, затраченная на разрыв образца:
U =  = __________________________
10. Удельная работа:
 _________________________________________
1.4. Результаты испытания (приложить диаграмму):
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ИСПЫТАНИЕ НА СЖАТИЕ ПЛАСТИЧНЫХ И ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ
Цель работы:
1. Определить механические характеристики материалов: для пластичных – предел пропорциональности, для хрупких – временное сопротивление.
2. Сравнить поведение пластичных и хрупких материалов при испытании на сжатие.
Испытания на сжатие распространены гораздо меньше, чем испытания на растяжение. Как правило, испытанию на сжатие подвергают такие материалы, как дерево, чугун, бетон и некоторые другие хрупкие материалы, которые лучше сопротивляются сжатию, чем растяжению и применяются для изготовления элементов конструкций, работающих на сжатие.
Рассмотрим особенности поведения пластичных и хрупких материалов при испытаниях на сжатие.
Для испытаний на сжатие применяют образцы либо цилиндрической формы, либо в форме кубика. При испытании металлов (сталь, бронза, дюраль, чугун и др.) применяются образцы цилиндрической формы, причем во избежание искривления высота h цилиндрического образца не должна превышать двух-трех диаметров d.
Образцы в форме кубика применяются при испытании бетона, камня, дерева и т.д.
1. Сжатие пластичных материалов.
На рис.1 приведена диаграмма сжатия образца из малоуглеродистой стали. В начале диаграммы так же, как при растяжении, имеется прямолинейный участок OА, выражающий пропорциональную зависимость между нагрузкой и деформацией (закон Гука). Точка А диаграммы соответствует пределу пропорциональности при сжатии
 = 
где А – начальная площадь поперечного сечения образца.
После перехода через предел пропорциональности наблюдается более быстрый рост деформаций, причем от точки В диаграммы деформации растут без увеличения нагрузки – материал течет. Точка В диаграммы соответствует пределу текучести при сжатии
 =
При нагрузке FT, соответствующей пределу текучести, образец получает заметные остаточные деформации, которые выражаются в его укорочении и увеличении поперечного сечения. Вследствие сил трения между торцами образца и опорными поверхностями испытательной машины образец принимает бочкообразную форму (рис.2).
 
Для дальнейшей деформации образца необходимо увеличивать нагрузку – кривая на диаграмме сжатия (рис.1) идет резко вверх. Образец расплющивается в тонкий диск (рис 2) , не обнаруживая признаков разрушения. Поэтому временное сопротивление при сжатии пластичных материалов не определяется.
При сжатии пластичных материалов так же имеет место явление наклепа.
У пластичных материалов пределы пропорциональности и пределы текучести при испытании на растяжение и сжатие практически одинаковы.
|
