Диссертация (972026), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

Понятие твёрдого тела.2. Движения твёрдого тела ( поступательное и вращательное).3. Угловая координата, угловая скорость и угловое ускорение.4.Кинематикавращательногодвижениятвёрдоготелавокругнеподвижной оси.5. Момент силы.6. Момент инерции.7. Основной закон динамики вращательного движения твёрдого телавокруг неподвижной оси.8. Момент импульса твёрдого тела. Теорема об изменении моментаимпульса.

Закон сохранения момента импульса для вращательного движениятвёрдого тела.9. Кинетическая энергия вращающегося твёрдого тела.10. Гироскоп.После изучения этой темы студенты должны знать основные понятия,законы физики и физический смысл понятий (это должно осуществлятьсяпутем сравнения поступательного и вращательного движений) (Таблица…)Таблица 7.Сравнение поступательного и вращательного движения твёрдого телаПоступательное движениеПеремещение: sСкорость: v Ускорение:dsdtВращательное движениеУгол поворота: Угловая скорость:  Угловое ускорение:88ddtdv d 2 sadt dt 2d d 2  2dtdtСила:Момент силы:FM  [r  F ] M  F.r.sinМасса:Момент инерции:mI   r 2 dm , I   mi ri 2 , I  I c  md 2iтеорема ШтейнераОсновной закон динамики: Основной(Второй закон Ньютона)закондинамикивращательногодвиженияF  maM  IИмпульс:Импульс, момент импульса:p  mvL  I  , M  [r  p]Второй закон Ньютона в Теорема об изменении момента импульса:импульсной форме:FM IdpdtdLdtЗакон сохранения импульса: Закон сохранения момента импульса:внешнFk 0   pi  constkiРабота:Mk 0   Li  constkiРабота:dA  F d sКинетическая энергия:W внешнmv 22dA  M .dКинетическая энергия:W I 22Анализ межпредметных связей и предшествующей подготовки студентовпозволил определить содержание курса по выбору «Физические основывращательного движения твёрдого тела в технологии машиностроения» Нижепредставлено содержание этого спецкурса.891.

Понятие твёрдого тела.Примеры твёрдых тел в технологиимашиностроения.2. Движения твёрдого тела (поступательное и вращательное). Примерыпоступательных и вращательных движений при обработке металла.3. Угловая координата, угловая скорость и угловое ускорение.Физические основы работы передаточного механизма.

Определение угловыхскоростей и угловых ускорений некоторых видов оборудования и деталей,используемых в машиностроении.4.Кинематикавращательногодвижениянеподвижной оси. Физические основытвёрдоготелавокругработы передаточного механизма.Определение траектории движения, координаты, скорости и ускорениявершины резца при резьбовом точении.5. Момент силы. Момент силы в передаточном механизме.

Разложениесилы резания при точении на токарном станке.6. Момент инерции. Значение момента инерции при вращении твёрдоготела в механических станках. Определение моментов инерции деталей станков.7. Основной закон динамики вращательного движения твёрдого телавокруг неподвижной оси.

Исследование динамики вращательного движениянекоторых видов оборудования и деталей в машиностроении.8. Момент импульса твёрдого тела. Закон сохранения момента импульсадля вращательного движения твёрдого тела.9. Кинетическая энергия вращающегося твёрдого тела. Определениеэнергии вращательного движения оборудования и деталей. Определениемомента инерции колеса и сил трения в поворотной оси.3.2. Содержание и методы обучения на лекционных занятияхспецкурса «Физические основы вращательного движения твёрдоготела в технологии машиностроения»Рассмотрим содержание некоторых лекционных занятий в соответствии сразработанной рабочей программой, в которой выделены инвариантный и90варьируемый компоненты, определяющие содержание и контрольные вопросыдля проверки усвоения студентами лекционного материала.Кроме вопросов, которые иллюстрируют теоретический материал,излагаемыйпреподавателемналекции,намиразработанасистемапрофессионально направленных вопросов и заданий, применение которой приобучениипозволитпрофессииональнойосуществитьподготовкойсвязьизучаемогостудентов.Этизаданияматериаласпредлагаютсястудентам для обдумывания и выполнения в качестве домашней работы, аобсуждаются или на практических групповых занятиях, или во времяиндивидуальныхконсультатций.К некоторым заданиямпреподавательобращается при чтении лекций.

Все эти задания представляют собой единуюсистему и составлены таким образом, что требуют от студентов различнойумственной деятельности. Однако в связи с тем, что эти задания носятпрофессионально направленный характер и связаны с применением физическихпонятий и законов, они рассчитаны в основном на продуктивную деятельность;задания, требующие воспроизведения знаний, в предлагаемую систему невходят. Некоторые задания требуют привести примеры, иллюстрирующие тоили иное физическое понятие. Некоторые задания требуют от студентовсоотнесенияизученныхдеятельностиилипонятийпредполагаютсобъектамианализихпрофессиональнойтехнологическогопроцессаиприменение физических знаний для его объяснения; в других заданияхстудентам предлагается найти связь между физическими величинами,характеризующими машиностроительные объекты, и их движение.После отбора содержания лекционного курса для студентов инженерныхспециальностей с учетом общих и специфических целей обучения возникаетнеобходимостьучетафакторов,представляющихсобойсовременныетенденции развития инженерного образования и интеграцию материала ссодержанием общетехнических и специальных дисциплин на основе принципаединства фундаментальности и профессиональной направленности обучения.Рассмотрим некоторые конкретные примеры91Приобсуждениипонятиярезецтвёрдого тела можно привести такиепримеры, как сверло, резец, фрез,шлифовальный круг, шпиндель станкаи т.д.заготовкаЭто конкретные примерыРис.1терминов, используемых в технологииРис.2машиностроения.При введении понятия поступательного и вращательного движениятвёрдого тела можно привести следующий пример: в работе токарного станкапродольное перемещение резца, снимающего стружку по заготовке, называетсяпоступательным, а движение заготовки с патроном – вращательное (рис.

1).При фрезеровании движение резца является вращательным, а движениезаготовки - поступательным (рис. 2). При обточке резьбы резец находится впокое, а деталь совершает вращательно-поступательное движение.При точении вершина резца перемещается по заготовке на расстояние ∆rза промежуток времени ∆t (рис.3), средняя скорость поступательного движениярезца vср rr dr, lim v , ускорениеt t 0 t dtрезцаv dvt 0 tdta  limdrВершина резцаРис.3При вращательном движении твёдого тела вокруг неподвижной оси всеточки твердого тела имеют одинаковую угловую скорость и угловое ускорение.Например, при пазовой обточке за промежуток ∆t вершина резца перемещаетсяпо окружности на длину дуги ∆s (угол поворота ∆φ ) (рис. 4), угловая скорость92заготовкиопределяетсяформулой:   limt 0векторугловой dtdtdsdφ,ωβскоростиопределяется по правилуправой руки.Угловое ускорение Рис.11Рис.

4 d 2заготовки:   lim,t 0 tdtпри ускоренном вращении векторы ω и β сонаправлены, а если вращениезамедленное, то направления векторов ω и β противоположны. На рисунке 4изображены вектор угловой скорости и вектор углового ускорения заготовкипри ускоренном вращении.При формировании понятия момента силы можно рассмотреть состудентами принцип работы передаточного механизма станка.На рис.5 приведена схема передаточного механизма.Двигатель гательПередаточныймеханизмРабочие частиРис.5ωωРис. 5бРис.

5аПри зубчатой, ременной илиvцепной передаче (рис. 5а) связь междуугловыми скоростями и радиусами двух валов выражается следующимсоотношением: 1 R22 R1Передаточное отношение: i12 1 R22 R193При зубчатой передаче: i12  1 R2 Z 22 R1 Z1Где Z1 – количество зубьев первой шестерни, Z2 - количество зубьеввторой шестерни.При реечной прямозубой передаче (рис.5.б), связь между линейной иугловой скоростью: v = R.ωF2При ременной передаче натяжение вT1двусторонних ремнях различное (F2 > F1),момент силы, действующей на цилиндр,F1будет выражаться формулой: M = (F2–F1)Рис. 6R. В этом случае цилиндр вращается в томже направлении под действием силы F2(рис.6). При зубчатой передаче ведущаяFшестерня действует с касательной силойна ведомую шестерню, моменты сил,действующих на цилиндр и шестернинаправленыпротивоположныестороны(рис.

7).Рис. 7При наклонной зубчатой передаче сила, которая действует на шестернюFn, разложится на 3 составляющие: касательная сила Ft, осевая сила Fa ицентростремительная сила Fr. Компонент силы Ft создаёт вращающий моментдля шестерни (Рис.8).Ещё одним примером являетсяFnFrточение на токарном станке, приFaкотором возникают силы резания.FtВ процессе резки металла, дляотделения стружки необходима сила.Силу,возникающуювпроцессерезки металла и воздействующую наРис.

8резец (режущая сила), обозначим F.94F*Режущая сила возникает изза деформации и трения.Приобработкенатокарных станках различаютдвадвижения:вращательноеглавное-движениезаготовки вокруг центра осиивспомогательное-Схема движения стружкисоставляющие силы резания приобработке.Рис.9.и резца,токарнойперемещение (подача) резцавместе с суппортом S, что представлено на рис.9, гдеF - результирующая сила резания;Fx - сила резания по оси X от продольной подачи;Fy - сила резания по оси У от поперечной подачи;Fz - сила резания по оси Z от вращения заготовки-вала.Результирующаясиларезаниярассчитываетсяпоформуле:F  FX  F y  FX и, соответственно, F  FX2  FY2  FX2Прирезаниивозникают деформации исоответственносилыупругих деформаций Fуд исилыпластическихдеформаций Fпд. Эти силы,наряду с силами трения Fтрдействуют на резец – напереднюю и заднюю егостороны (рис.10)Fд1 = Fуд1 + Fпд1Fд2 = Fуд2 + Fпд2Рис.10.

Характеристики

Список файлов диссертации