Details

Category: Учебно-методическая работа

Published: 13 May 2012

Курсовое задание по данной теме было предложено студентам в цикле заданий по основным темам курса «Теоретическая механика» [1]. Это задание создавалось под руководством И. М. Брызгалова.

Для каждого студента выдавалось персональное задание, в котором рассматривалась механическая система (механизм), имеющая две степени свободы.

Необходимо было определить в данном положении механизма скорости и ускорения точек звеньев и угловые скорости и ускорения звеньев механизма. Решение производилось аналитическим методом с иллюстрацией этого метода построением многоугольников скоростей и ускорений точек звеньев механизма.

Достоинством этого задания был тот факт, что в нем многовариантность создавалась многообразием схем механических систем, оригинальным заданием законов движения точек тел звеньев механизмов.

Студент при выполнении задания углублялся в суть решения, анализ метода решения задачи. Одновременно появилась необходимость совершенствовать систему курсовых заданий для студентов приборостроительных специальностей и для студентов вечернего факультета. Были подготовлены задания [2, 3], в которых также выдавались студентам персональные варианты задания.

Схемы механических систем (механизмов) не повторялись, системы имели одну степень.

В заданиях подробно разбирались решения типовых вариантов задания.

Далее было произведено некоторое упорядочение схем курсовых заданий и типов задач в курсовых заданиях [4, 5].

Для студентов вечернего факультета было предложено пособие доц., к.т.н. В. П. Трониной – заведующей секцией вечернего факультета на кафедре ТМ [6]. В этом пособии подробно изложены темы «Кинематика точки», «Простейшие движения твердого тела», «Плоское движение твердого тела». К каждой теме подобраны примеры, приведены решения задач, вопросы для самопроверки знаний и задачи для самостоятельного решения.

В работе [7] предложена курсовая работа для студентов-вечерников, состоящая из двух задач. В первой задаче исследуется плоское движение механизмов с одной степенью свободы, в второй – сложное движение точки.

В середине восьмидесятых годов прошлого века в связи с переходом (временным) на преподавание теоретической механики в два семестра были введены курсовые работы [8].

Варианты заданий курсовой работы имели тесную тематическую связь. Механическая система строилась как некоторая «машина», которая имеет привод, передаточный и исполнительный механизмы. Однако, в заданиях по темам студент имел схемы отдельных частей этой «машины». Необходимо только перенести исходные данные с предыдущего задания на последующее.

В теме «Простейшие движения твердого тела» рассматриваются механизмы типа редукторов, исполнительный механизм состоит из тел, совершающих плоское движение, переход от одного звена к другому или к другому механизму осуществляется с помощью соединений, в которых заложены задачи сложного движения точки.

В учебный процесс в 70-80-х годах прошлого столетия внедрялось использование ЭВМ в учебный процесс [9].

Кроме того, с введением нового цикла заданий в учебный процесс, более качественных и более емких, потребовалась учебная литература нового назначения. Эта литература должна была помочь студентам выполнить курсовое задание, разобраться в том, какие типовые схемы механических систем и задач встречаются в данной теме курса, освоить методы решения данного класса задач.

Идея создания пособий такого типа была решена кафедрой ТМ МВТУ еще в 1974 г. при издании первых пособий такого типа. Более совершенное пособие с учетом требований времени было написано преподавателями кафедры и вышло из печати в 1989 г. [10].

В пособии [10] даны также типовые простейшие примеры для самостоятельного решения студентом.

Литература

1. Курсовое задание по теоретической механике «Плоское движение твердого тела», каф. ТМ. И. М. Брызгалов, Я. А. Качмарчик, В. П. Печников, П. Г. Русанов. Изд. МВТУ, М. 1970.
2. Горина Т. И., Русанов П. Г. Кинематика плоского движения твердого тела. Задание по курсу «Теоретическая механика». Изд. МВТУ, М. 1974.
3. Тронина В. П., Виляевская Н. И., Ефремов Г. Ф. Задание для студентов вечернего отделения по курсу «Теоретическая механика», раздел «Кинематика». Изд. МВТУ, М. 1974.
4. Русанов П. Г., Северова Л. В., Болотникова Я. А. Методические указания к курсовой работе по разделу «Кинематика плоского движения твердого тела». Изд. МВТУ, М. 1979.
5. Горина Т. И., Назаренко Б. П., Русанов П. Г. Методические указания по выполнению курсовой работы по разделу «Кинематика плоского движения твердого тела». Изд. МВТУ, М. 1982.
6. Тронина В. П., Дронг В. И. Обучающая программа по разделу «Кинематика», ч. 1. Методические указания для студентов вечернего факультета по разделу «Кинематика» курса теоретической механики. Изд. МВТУ, М. 1985.
7. В. П. Тронина, Т. М. Тушева, Ю. Д. Плешаков. Курсовая работа по кинематике для вечернего факультета и методические указания по её выполнению. Изд. МВТУ. М. 1983.
8. Кинематика плоского движения твердого тела. Методические указания к курсовой работе по теоретической механике. Б. П. Назаренко, Л. В. Северова, Е. Н. Солохин, Ю. М. Степанчук. Изд. МГТУ, М. 1987.
9. Решение задач по курсу «Теоретическая механика с использованием ЭВМ». В. В. Дубинин, Г. М. Максимов, Б. П. Назаренко, П. Г. Русанов, Е .Н. Солохин, Ю. М. Степанчук. Изд. МГТУ, М. 1988.
10. Кинематика плоского движения твердого тела. В. В. Дубинин, Б. П. Назаренко, Л. В. Северова, Е. Н. Солохин, Ю. М. Степанчук. Изд. МГТУ, М. 1989.

Details

Category: Учебно-методическая работа

Published: 13 May 2012

Многие студенты, проходящие обучение на кафедре, участвуют в научных конференциях и выставках научно-технического творчества молодёжи. Их работы отмечены медалями, стипендиями Президента РФ и Правительства РФ.

Начиная свою научную работу под руководством преподавателей кафедры, студенты МГТУ им. Н.Э. Баумана выступают с докладами на кафедральных, университетских, Всероссийских и Международных научных конференциях, участвуют в выставках, публикуются в рецензируемых изданиях разного уровня. Лучшие из них могут поступить в аспирантуру кафедры.

.  

Развивается сотрудничество с музеем Н.Е. Жуковского в ЦАГИ.

С 2013 г. студенческие научные конференция проходят в форме расширенного выездного заседания кафедры в конференц-зале этого музея. В заседании и обсуждении научных докладов студентов и аспирантов участвуют профессора и преподаватели кафедры, а также научные сотрудники из институтов РАН. Директор музея В.Г. Каркашадзе радушно встречает гостей и знакомит  собравшихся с экспозицией музея.

На научной конференции «Студенческая научная весна -2014» в музее ЦАГИ имени профессора Н.Е. Жуковского

Традиции, заложенные Н.Е. Жуковским, основателем кафедры теоретической механики, продолжают поддерживаться и развиваться. К педагогической, методической, научной и общественной деятельности подключаются всё новые молодые преподаватели,  аспиранты и студенты, что является залогом дальнейшего успешного развития кафедры в современных условиях.

Details

Category: Учебно-методическая работа

Published: 13 May 2012

На кафедре существует богатая коллекция моделей механизмов и устройств для демонстрации законов механики, которая начала формироваться еще при Н.Е. Жуковском. Коллекция кабинета приборов постоянно обновляется, пополняясь приборами нового поколения и дизайна.

Кабинет приборов

По инициативе К.С. Колесникова на кафедре в 70‑х годах ХХ века была создана лаборатория теории колебаний с научно-учебными установками для исследования колебаний систем с сосредоточенными и распределенными параметрами. Результаты экспериментов, полученных на некоторых установках, использовались в диссертационных работах аспирантов и сотрудников кафедры.

Установки для демонстрации флаттера и динамического гашения колебаний

Аспиранты К.С. Колесникова, будущие доценты – М.М. Ильин, В.С. Курдин и Е.Н. Солохин
у созданных ими экспериментальных установок (1970-е годы)

Лаборатория

С 90-х годов ХХ века под руководством и при участии В.В. Дубинина стали разрабатываться и внедряться в учебный процесс автоматизированные лабораторные работы. Установки позволяют проводить эксперименты и обрабатывать их результаты на компьютере. В этом направлении активно работали В.В. Дубинин, В.В. Витушкин, Г.И. Дубровина, Б.П. Назаренко, а также доцент кафедры ИУ1 Ю.Н. Жигулёвцев.

Автоматизированные лабораторные установки

Details

Category: Учебно-методическая работа

Published: 13 May 2012

В задачах курсовых заданий на сложное движение точки применяются теоремы о сложении скоростей и ускорений, и студенты обучаются методам вычисления скоростей и ускорений точек с помощью этих теорем.

Условно задачи на сложное движение точки можно представить как задачи двух видов – «прямые» и «обратные». В прямых задачах по известному закону относительного движения точки и параметрам переносного движения требуется найти абсолютные скорость и ускорение точки. Эти задачи студенты, как правило, быстро воспринимают и умеют хорошо решать. К «обратным» можно отнести те задачи, в которых известна абсолютная траектория точки. Требуется найти кинематические характеристики, оставшиеся неизвестными в абсолютном, относительном или переносном движениях. Такие задачи вызывают у студентов много вопросов и решаются хуже, чем «прямые». Поэтому в заданиях для студентов долго преобладали «прямые» задачи.

Методика решения «прямых» задач с переносными вращательным и поступательным движениями изложена в учебном пособии «Решение задач по кинематике» Л. Г. Тихоновой и Т. И. Гориной (Изд. МВТУ, 1967)

В 1973 г. опубликовано учебное пособие по кинематике, содержащее варианты «прямых» и «обратных» задач сложного движения точки (Кинематика точки. Кинематика простейших движений твердого тела. Кинематика сложного движения точки. Авторы: В. К. Бочаров, Б. А. Бурмистров, К. И. Иванова, И. С. Козлов, В. П. Кутлер).

В «прямых» задачах использованы как традиционные в то время схемы с переносным вращательным движением (рис. 1) (см. «Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике под ред. А. А. Яблонского. – М.: Высшая школа, 1972), так и задачи с переносным плоским движением – их еще только две. В «обратных» задачах представлено несколько схем кулисных механизмов, обращенного эллиптического циркуля, а также задачи, которые показаны на рис. 2.

Кольцо М (материальная точка), надетое на стержень ОА, движется по траектории m – m в плоскости хОу, вращая стержень вокруг оси O(z). Заданы уравнения движения точки M x=x(t), y=y(t), задано ее начальное положение (при t=0). Требуется определить при t=t₁  угловые скорость и ускорение стержня ОА, а также относительные (по отношению к стержню) скорость и ускорение точки М. Методика решения такого вида задач (рис. 2), а также решение «прямых» задач содержатся в методических указаниях по выполнению этого задания (Е. С. Веселый, П. В. Занозин, Л. Е. Ефремова, Б. А. Бурмистров «Статика – кинематика», изд. МВТУ, 1974). В это же время изданы и методические указания для студентов вечернего факультета, содержащие исключительно «прямые» задачи с переносным вращательным движением с подробными пояснениями и примерами решения (1974 г. под ред. В. П Трониной, авторы – В. П. Тронина, Н. И. Виляевская, Г. Ф Ефремов; и в 1982 г. – с большим количеством новых вариантов – В. П. Тронина, Ю. Д. Плешаков, Г. М. Тушева).

В 1980 г. для студентов дневных факультетов издано методическое пособие, содержащее 36 вариантов курсового задания, каждый из которых состоял из «прямой» и «обратной» задач (П. В. Занозин, Н. Н. Пилюгина, Г. М. Тушева «Кинематика сложного движения точки». МВТУ).

Здесь из 72-х задач 11 включали звенья с плоским движением как в «прямых» (рис. 3), так и в «обратных» задачах (рис. 4).

По заказу министерства высшего образования СССР через НПО «Союз-вузприбор» в 1983 г. была издана обучающая программа по теме «Кинематика сложного движения точки» объемом в 80 кадров (авторы: З. И. Тихонова и Г. М. Тушева). Программа предназначалась для студентов технических вузов страны и содержала методику и примеры решения «прямых» и «обратных» задач.

Обобщением накопленного опыта по методике решения задач явились «Методические указания к выполнению курсовой работы и решению задач по теме «Кинематика сложного движения точки», изданные в 1985 г. под ред. К.С. Колесникова (авторы: Дубинин В. В., Занозин П. В., Солохин Е. Н., Орфаницкая Л. П.), изд. МВТУ. Здесь проведена четкая классификация задач, рассмотрены все случаи относительного и переносного движений, даны необходимые пояснения и многочисленные примеры: 36 решений и 16 задач для самостоятельных практических занятий.

Качественно новый подход к структуре вариантов задания по сложному движению точки содержится в методических указаниях, изданных в1987 г. (Кинематика плоского движения твердого тела. Кинематика сложного движения точки под ред. К. С. Колесникова. Авторы: В. В. Дубинин, Г. Ф. Ефремов, А. И. Пастухов. Изд. МВТУ).

Схема каждого из 32-х вариантов теперь представляет собой комплекс из двух задач – из «прямой» для точки М и «обратной» для точки D. В большинстве вариантов сначала решается «обратная» задача – при известном абсолютном движении точки D механизма получить угловые скорость и ускорение звена, несущего на себе подвижную точку М (рис. 5). Затем рассматривается «прямая» задача, в которой определяются абсолютные скорость и ускорение точки М, относительное движение которой задано. Часть задач (рис. 6) решается в любом порядке.

Для промежуточного контроля знаний студентов в 1990 г. составлены и тиражированы 32 варианта «прямых» и «обратных» задач экзаменационной сложности (Материалы для КСР по теме «Кинематика сложного движения точки», авторы М. М. Ильин и Г. М. Тушева).

В 1997 г. были подготовлены к изданию в редакции МГТУ материалы методических указаний и новой редакции вариантов курсовой работы по теме «Сложное движение точки». Авторы: Дубинин В. В., Гатауллина Г. И., Тушева Г. М. и Ремизов А. В. Работа содержит теперь 44 варианта комплексных задач с использованием самых разнообразных плоских и пространственных механизмов. Это дает возможность преподавателю, ведущему практические занятия в группах, выбрать для каждого студента наиболее подходящий вариант.

Больше половины схем вариантов – новые задачи. По-прежнему, для точки D решается «обратная» задача, а затем для точки М – «прямая» (рис. 7). Введены задачи «обратного» типа, в которых назначается подвижная система отсчета и требуется найти относительные скорость и ускорение точки D₍₂₎ (звено 2) относительно звена 1, с которым связана подвижная система отсчета.

Так, в планетарном механизме (рис. 8) кривошип 1, вращаясь вокруг оси О₁(z) неподвижной шестерни 3, приводит в движение шестеренку 2. Связав с кривошипом 1 подвижную систему отсчета хО₁у , нужно найти для точки D₍₂₎  шестерни 2 относительные скорость и ускорение. Для точки М, которая движется вдоль паза 4 на шестерне 2, задано относительное движение, требуется найти абсолютные скорость и ускорение.

Предусмотрено выполнение каждого варианта задания с помощью ЭВМ – для разных положений механизма можно в диапазоне времени 0 ≤t ≤ 1 с получить характеристики относительного, переносного и абсолютного движений точек М и D.

В 2001 г. подготовлены к печати в редакции МГТУ «Методические указания по выполнению задания и решению задач по теме «Кинематика сложного движения точки» – авторы: Дубинин В. В., Гатауллина Г. И., Тушева Г. М.

В последние годы на кафедре проводится работа по составлению задачника для подготовки студентов к олимпиадам по теоретической механике. В разделе «Сложное движение точки» систематизированы и разобраны наиболее интересные задачи прошедших олимпиад. В задачнике представлены и короткие задачи, которые, как известно, очень эффективно используются в учебных и контрольных целях (Тушева Г. М.). На рис. 9 в механизме шарнирного четырехзвенника кривошип 1 вращается с угловой скоростью w₁=w, O₁A=AB=l. Связав подвижную систему отсчета с кривошипом 1, найти для заданного положения механизма кориолисово ускорение точки В звена 2.

На рис. 10 круговой конус с прямым углом при вершине и радиусом основания, равным R, катится без скольжения по горизонтальной плоскости так, что скорость центра его основания v_c=v. По ободу основания конуса движется точка М со скоростью u. Найти величину кориолисова ускорения для заданного положения точки М.