Реферат на тему

Вид материала

Содержание

3.2 Порядок решения задач
3.3 Изготовление моделей к задачам
3.3.2 Модель к задаче 8.28
3.4 Себестоимость изготовления
4. Безопасные условия труда и противопожарные мероприятия при изготовлении учебных моделей
4.2 Противопожарные мероприятия
Библиографический список

Подобный материал:

Реферат на тему:

ИЗГОТОВЛЕНИЕ УЧЕБНЫХ МОДЕЛЕЙ ПО ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ

3.1 Теоретическая механика как учебный предмет

Теоретическая механика не только позволяет объяснить ряд важных явлений в окружающем мире, но и служит научным фундаментом для многих технических дисциплин. Ее методами и приемами пользуются при всех технических расчетах, связанных с проектированием различных сооружений и машин и их эксплуатацией.

Помимо важного образовательного значения, изучение теоретической механики играет огромную роль в развитии профессионального мышления будущего работника. Чем лучше и глубже будут усвоены студентами основные положения теоретической механики, тем легче будет для них переход к продуктивному изучению специальных технических дисциплин, необходимых для трудовой деятельности.

Для иллюстрации тех или иных теоретических положений и механических явлений при изучении курса теоретической механики приходится обращаться к различным механизмам и демонстрационным установкам. Решение задач по теоретической механике, объектами которых являются механизмы и машины, невозможно без минимума понимания их решающим. По крайней мере, такое понимание необходимо для осмысленного решения указанных задач. Часто учащийся не может решить задачу именно из-за непонимания механизма, которому посвящена задача. Поэтому изучение теории и решение таких задач требует предварительного ознакомления учащегося с различными моделями.

Традиционно учащимся предлагаются задания по теоретической механике из сборников задач. Одним из таких учебных пособий является «Сборник задач по теоретической механике» И.В. Мещерского. Этот сборник был первоначально составлен по мысли и под редакцией И.В. Мещерского группой преподавателей теоретической механики Санкт Петербургского политехнического института как пособие для преподавания механики в этом институте, постепенно получил самое широкое распространение, как в нашей стране, так и за её пределами. Начиная с 1914 года, когда вышло первое издание «Сборника», он переиздавался только в нашей стране не один десяток раз; первому печатному изданию предшествовало несколько литографированных изданий.

Одна из основных причин успеха и распространения «Сборника» заключается в том, что в нём подобраны задачи, имеющие конкретную форму, дающие возможность студентам приобрести необходимые для них навыки в применении общих теорем и методов к решению конкретных прикладных вопросов.

Составителями задач, помещённых в первом издании «Сборника» 1914 года были: Л.В. Ассур, Б.А. Бахметьев, И.И. Бентковский, А.А. Горев, К.М. Дубяга, А.М. Ларионов, И.В. Мещерский, В.Ф. Миткевич, Е.Л. Николаи, К.Э. Рерих, Д.Л. Тагеев, В.В. Таклинский, С.П. Тимошенко, А.И. Тудоровский, А.П. Фан-дер-Флит, А.К. Федерман, В.Д. Шатров и другие.

«Сборник» неоднократно перерабатывался и дополнялся.

На начальном этапе этой работы были выбраны две задачи, на наш взгляд, наиболее сложные в понимании для студентов. Это задачи под номерами 8.16 и 8.28 из первого отдела, второй главы, восьмого параграфа «Равновесие произвольной системы сил». Далее приведено решение этих задач.

3.2 Порядок решения задач

3.2.1 Задача 8.16. Эта задача [12 с. 80] имеет следующее условие:

С помощью ворота, схематически изображённого на чертеже (рисунок 5), осуществляется равномерный подъём груза Q = 100 Н. Радиус барабана R = 5 см. Длина рукоятки KD = 40 см; AD = 30 см; AC = 40 см; CB = 60 см. Верёвка сходит с барабана по касательной, наклонённой к горизонту под углом 60°. Определить давление P на рукоятку и реакции опор A и B при том положении ворота, когда рукоятка KD горизонтальна.

Рисунок 5. К задаче 8.16

Как и при решении любой другой задачи на статику, нужно, прежде всего, выяснить, какие силы действуют на рассматриваемые тела. Эти силы необходимо изобразить на чертеже (рисунок 6).

Рисунок 6. Силы и реакции в вороте

Далее необходимо составить уравнения равновесия. Для этого нужно приравнять суммы проекций всех сил на оси x, y и z, а также моменты сил относительно координатных осей – нулю.

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

Решаем систему уравнений.

Из выражения 5 имеем:

Из выражения 4 найдём:

Из выражения 6 получим:

Из выражения 1 найдём:

Из выражения 3 получим:

Ответ: P=12,5Н; Xa=–30Н; Za=–35,71Н; Xb=–20Н; Zb=–38,4Н.

Основные затруднения при решении таких задач возникают у обучающихся из-за того, что они не могут показать на чертеже (рисунок 5) плечо KC, которое всегда идёт от центра шкива. Поэтому при изготовлении модели важно было показать направление силы Q, её составляющие, а также указанное плечо.

3.2.2 Задача 8.28. Эта задача из сборника И. В. Мещерского [12 с.84] имеет следующее условие:

Определить усилия в шести опорных стержнях, поддерживающих квадратную плиту ABCD (рисунок 7), при действии горизонтальной силы P вдоль стороны AD. Размеры указаны на чертеже.

Рисунок 7. К задаче 8.28

Как и в задаче 8.16, сначала следует изучить чертёж, и проставить на нём реакции связей. Здесь рассматриваются условия равновесия плиты ABCD, при этом мысленно разрезаются стержни.

Рисунок 8. Силы и реакции в плите ABCD

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

cosα=sinα=

, тогда из выражения 1 имеем:

Из выражения 2 получим:

Из выражения 3 найдём:

Из выражения 4 получим:

Из выражения 5 найдём:

Из выражения 6 найдём:

Поскольку S6 = –S1, то согласно выражениям 3 и 4:

Ответ:

При решении этой задачи многие учащиеся не могут понять конструкцию, изображённую на рисунке 7, разложить силы на составляющие и определить моменты этих сил относительно координатных осей. Поэтому модель будет способствовать пониманию условия задачи студентами и правильному решению.

3.3 Изготовление моделей к задачам

3.3.1 Модель к задаче 8.16. При изготовлении модели сначала был сделан эскиз всего устройства. Было решено не придерживаться истинных размеров, данных в условии задачи, с целью придания компактности изделию.

По этой же причине стойку для подвешивания блока необходимо было выполнить съёмной. Две её детали были сделаны из фанеры толщиной 16 мм, а три перегородки из 8-миллиметровой фанеры. В стойке выпилены проёмы для облегчения конструкции и для улучшения обзорности. Вверху стойки просверлены сквозные отверстия под стальной стержень. Внизу каждой из опор просверлены по два глухих отверстия под штифты. Штифты имеют резьбу, при помощи которой они крепятся к подставке гайками М6. Стержень же никак не крепится к стойке, лишь шплинтуется с одной стороны. На него подвешивается крюк с блоком.

Для изготовления вала была использована труба диаметром 16 мм из Стали 20 (ГОСТ 8734-75). Соединение двух отрезков трубы выполнено неразъёмным; способом склеивания. Конец трубы загнут под углом 90 градусов и к нему припаяна стрелка из латунной ленты, обозначающая силу «P». К обеим частям прикреплены шайбы, которые являются ограничителями для предотвращения перемещения вала вдоль оси. Вал вращается в алюминиевых подшипниках скольжения, запрессованных в кронштейны. Последние выполнены из фанеры толщиной 16 мм и закреплены на подставке с помощью эпоксидного клея и шурупов. На кронштейнах закреплены при помощи гвоздей латунные стрелки, обозначающие реакции. К подставке, выполненной из фанеры толщиной 10 мм, приклеены ножки из 16-миллиметровой фанеры.

В качестве шкива было решено использовать магнитофонную катушку, которая была закреплена на валу приклеиванием. На катушку намотан капроновый шнур, конец которого привязан к грузу, отлитому из свинца в речном песке.

Стрелки, обозначающие силу «Q» с реакциями и плечом, выполнены из листовой латуни толщиной 0,25 мм марки Л63 (ГОСТ 931-90). Стрелки замком прикреплены к шине из оцинкованной стали толщиной 0,9 мм. Шина гвоздями прибита к подставке.

Подставка покрыта водной морилкой «Мокко» с последующим покрытием глянцевым алкидным лаком ПФ-157. Стойка и кронштейны покрыты лаком ПФ-157 с добавлением алюминиевой пудры.

3.3.2 Модель к задаче 8.28. В начале работы над моделью был сделан технический рисунок. Конструктивно были определены размеры стоек и квадратной плиты. Шарниры, показанные на рисунке 5, было решено заменить подставками в виде дисков из 16-миллиметровой фанеры. Стойки изготовлены из дюралюминиевой трубы марки Д1 (ГОСТ 18482-79) с наружным диаметром 20 мм. В трубки вбиты деревянные гвозди с клеем.

Стойки соединены между собой при помощи эпоксидного клея и винтов М3. Плита ABCD выполнена из фанеры толщиной 16 мм. Стойки прикреплены к плите при помощи шурупов.

Стрелки, показывающие силы, реакции и оси, сделаны из латунной ленты толщиной 0,25 мм марки Л63 (ГОСТ 931-90).

Подставки покрыты глянцевым алкидным лаком ПФ-157 с добавлением алюминиевой пудры. Квадратная плита покрыта водной морилкой «Мокко» с последующим покрытием лаком ПФ-157.

3.4 Себестоимость изготовления

Определяем себестоимость моделей, на изготовление которых потребовались следующие затраты:

а) расчёт материальных затрат:

- цена на материалы Ц1 = 832.2 руб.

б) работа на сверлильном станке 2А125:

Т – 1 ч;

Средняя стоимость за 1 кВтч равна 3,13 руб.

б) расчёт электроэнергии Ц2, который включает в себя:

Ц2 =

3,13,

где Р– мощность сверлильного станка 2А125 – 2,2 кВт;

Ц2 = (1·2,2)3,13 = 6,89 руб.

в) амортизационные отчисления: к ним относятся расходы на амортизацию инструмента, которые составляют 10% от стоимости инструмента (таблица 2).

Таблица 2. Стоимость и амортизация инструмента и оборудования

Наименование инструмента	Цена, руб.	Амортизация, руб.
1	2	3
Отвёртка плоская	35	3,5
Набор плашек	90	9
Набор свёрл	170	17
Набор напильников	180	18

Продолжение таблицы 2

1	2	3
Угольник металлический	45	4,5
Линейка металлическая	50	5
Штангенциркуль	350	35
Молоток	70	7
Сверлильный станок 2А125	35000	3500
Ножовка по металлу	120	12
Ножовка по дереву	140	14
Лобзик	90	9
Всего:	36340	3634

Полное списание инструмента производится через один год, значит амортизационные отчисления за один месяц будут составлять:

А1 = 3634/12 = 302,83 руб.

С учётом того, что в месяце 22 рабочих дня амортизационные отчисления за 1 день будут составлять:

А1 = 302,83/22 = 13,77 руб.

Так как принят 6 часовой рабочий день, получаем амортизационные отчисления за 1 час:

А1 = 13,77/6 = 2,3 руб.

В итоге, зная, что на изготовление двух моделей требуется 80 часов, получаем:

Ц3 = 2,3 · 80 = 184 руб.

Итого себестоимость изготовления двух учебных моделей составит:

832,2+6,89+184 = 1023,09 руб.

Расчет показал, что себестоимость изготовления двух моделей равна одной тысяче двадцати трём рублям девяти копейкам. Необходимо также учесть, что в себестоимость не вошли такие показатели, как: плата за аренду помещения, коммунальные услуги и налоги.

4. БЕЗОПАСНЫЕ УСЛОВИЯ ТРУДА И ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ УЧЕБНЫХ МОДЕЛЕЙ

4.1 Техника безопасности

Охрана труда – это система законодательных актов, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособность человека в процессе труда.

Несчастные случаи – ушибы, ранения и т. д. – называются производственным травматизмом, который чаще всего происходит по двум причинам: вследствие недостаточного освоения учащимися производственных навыков и отсутствия необходимого опыта в обращении с инструментом и оборудованием; из-за невыполнения правил безопасности труда и правил внутреннего распорядка.

При работе с электроинструментами следует применять индивидуальные средства защиты – резиновые перчатки, калоши и коврики, изолирующие подставки и т. п.

До начала работы необходимо:

надев спецодежду, проверить, чтобы у неё не было свисающих концов;
рукава надо застегнуть или закатать выше локтя;
подготовить рабочее место, заготовить и разложить в соответствующем порядке требуемые для работы инструменты;
обеспечить достаточную освещённость;
проверить исправность инструмента, правильность его заточки и доводки, а также исправность рабочего оборудования и его ограждения;
не следует превышать предельные нормы массы переносимых вручную грузов, установленные действующим законодательством об охране труда для мужчин, женщин, юношей и девушек.

Во время работы необходимо:

прочно зажимать в тисках деталь или заготовку, а во время установки или снятия её соблюдать осторожность, так как при падении деталь может нанести травму;
опилки с верстака или обрабатываемой детали удалять только щёткой;
не пользоваться при работах случайными подставками или неисправными приспособлениями;
при рубке металла учитывать, в какую сторону полетят отлетающие частицы, и установить с этой стороны защитную сетку;
работать в защитных очках;
не допускать загрязнения одежды керосином, бензином, маслом;

По окончании работы необходимо:

тщательно убрать рабочее место;
уложить инструмент, приспособления и материалы на соответствующие места;
во избежание самовозгорания промасленной ветоши и возникновения пожара убрать её в специальные металлические ящики с плотно закрывающейся крышкой.

4.2 Противопожарные мероприятия

Источниками пожара могут быть:

токи короткого замыкания, образующие электрическую дугу;
перегрев электрических сетей и электрооборудования;
теплота, образующаяся при трении дисков, подшипников, ременных передач;
искровые разряды статического электричества;
пламя;
лучистая энергия;
искры.

Температура вспышки - это наименьшая температура горючей жидкости, при которой создаётся смесь газов или паров с воздухом, способная воспламеняться и гореть кратковременно при поднесении открытого огня.

Температурой воспламенения называется наименьшая температура горючего вещества, при которой оно загорается от открытого источника воспламенения (пламени) и продолжает гореть после удаления этого источника. Основное предупредительное мероприятие против пожаров – это постоянное содержание в чистоте и порядке рабочего места, осторожное обращение с огнём, нагревательными приборами и легковоспламеняющимися веществами.

Простейшие противопожарные средства и инвентарь - ящики с песком и лопатами, кульки с песком, пожарный кран, насосы, огнетушители - должны быть всегда в наличии и исправны.

При возникновении пожара необходимо выключить все электроустановки, немедленно по телефону или специальным сигналом вызвать пожарную команду и принять меры к тушению пожара собственными силами с помощью имеющегося противопожарного оборудования и инвентаря.

К средствам пожаротушения относятся также вёдра и гидропульты для воды, различные покрывала (асбестовые одеяла, кошмы, брезенты).

При пожаре нельзя выбивать стёкла в окнах, так как это увеличивает приток воздуха, способствуя усилению огня. В случае пожара необходимо сохранять спокойствие. Дисциплина и организованность – основное условие успеха борьбы с пожаром.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Переход от традиционной парадигмы образования к личностно-ориентированной требует от высшей школы совершенствования подготовки специалиста, становления его как профессионала, глубоко знающего избранную специальность и легко ориентирующегося в новейших достижениях в области профессиональной деятельности.

Сегодня модели успешно применяются на занятиях во всех учебных заведениях. Как было отмечено в настоящей работе, учебные модели имеют самые разные формы.

Находят своё применение в образовании интерактивные 3-D модели, но пока они не получили широкого распространения по ряду причин, одна из которых – отсутствие необходимой материальной базы.

Тем не менее, материальные модели имеют одно большое преимущество перед виртуальными: их можно потрогать. Осязание играет основную роль в психической регуляции, контроле и коррекции рабочих движений рук. Осязание является одним из важнейших источников наших знаний о пространстве и механических свойствах предметов. Поэтому интерактивные 3-D модели ещё долго не смогут полностью заменить традиционные наглядные средства обучения.

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы получены следующие результаты:

изучена специальная литература по рассматриваемой теме;
разработан дизайн моделей, способствующий наилучшему постижению;
изучаемой темы по теоретической механике;
описана технология изготовления учебных моделей;
рассчитана себестоимость двух моделей.

Ещё больший образовательный эффект будут давать рассматриваемые средства обучения, если учащиеся самостоятельно будут с ними работать. В этом случае учебные модели становятся не только средством преподавания, но и средством учения.

Процесс изготовления моделей не только открывает возможности использования творческих способностей учащихся, но и пробуждает и развивает эти способности, развивает творческое мышление учащихся, способствует развитию их конструкторских способностей. Изготавливая лабораторное оборудование, учащиеся выполняют общественно полезную работу, так как создают материальные ценности и обогащают учебное заведение наглядными пособиями.

При изготовлении учебных моделей у обучающихся формируются ценностные качества личности: творческая инициатива, трудолюбие, ответственность и дисциплинированность, бережное отношение ко всем видам ресурсов, чувство коллективизма и товарищеской взаимопомощи.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Анциферов, Л.И. Самодельные приборы для физического практикума в средней школе [Текст]: пособие для учителя / Л.И. Анциферов. – М.: Просвещение, 1985. – 128 с.
Горячкин, Е.Н. Лабораторная техника и ремесленные приёмы [Текст] / Е.Н. Горячкин. – М.: Просвещение, 1969. – 472 с.
Гринбаум, М.И. Самодельные приборы по физике [Текст]: пособие для учителей / М.И. Гринбаум. – М.: Просвещение, 1972. – 200 с.
Жерехов, Г.И. Демонстрационный эксперимент по механике [Текст] / Г.И. Жерехов. – М.: Учпедгиз, 1961. – 244 с.
Клепников, Н.П. Анализ и планирование экспериментов методом максимума правдоподобия [Текст] / Н.П. Клепников. – М.: Наука, 1964. – 184 с.
Комский, Д.М. Изготовление демонстрационных приборов для популярных лекций на физико-технические темы [Текст] / Д.М. Комский. – М.: Просвещение, 1963. – 39 с.
Крошицкий, А.П. Техническое моделирование во внеклассной работе по физике [Текст] / А.П. Крошицкий. – Воронеж, 1962. – 16 с.
Крупицкий, Э.И. Слесарное дело [Текст]: Изд. 4-е, перераб. / Э.И. Крупицкий. – Минск: Высшая школа, 1976. – 288 с.
Куровский, Ф.М., Пивоваров, А.М. Модели в курсе теоретической механики [Текст] / Ф.М. Куровский, А.М. Пивоваров. – М.: Просвещение, 1960. – 247 с.
Менделевич, И. Р. Плотничные и столярные работы [Текст]: учебное пособие средних специальных учебных заведений / И.Р. Менделевич – М.: Стройиздат, 1950. – 184 с.
Меншутин, Н.Ф. Школьный кружок по изготовлению физических приборов [Текст] / Н.Ф. Меншутин. – М.: Учпедгиз, 1953. – 56 с.
Мещерский, И.В. Сборник задач по теоретической механике [Текст]: изд. 33 стереотипное / под ред. Н.В. Бутенина, А.И. Лурье, Д.Р. Меркина. – М.: Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1973. –448 с.
Осадчиев, В.Г. и др. Справочник молодого деревообработчика [Текст] – 3-е изд., перераб. и доп. / В.Г. Осадчиев. – М.: Высшая школа, 1967. – 320 с.
Пидкасистый, П.И. Педагогика [Текст]: учебное пособие / под ред. проф. П.И. Пидкасистого. – М.: Педагогическое общество России, 1998. – 640 с.
Седов, А.А. Связь преподавания физики с производственным обучением. Из опыта работы [Текст]: пособие для учителя / А.А. Седов. – М.: Учпедгиз, 1962. – 175 с.
Сидякин, В.Г. Техника физического эксперимента [Текст] / В.Г. Сидякин. – Киев: Издательство Киевского Университета, 1969. – 806 с.
Спицын, Л. Самодельные демонстрационные приборы по физике и технические модели [Текст] / Л. Спицин. – Барнаул: Алтайская правда, 1956. – 151 с.
Степанов, Б.А. Справочник плотника и столяра [Текст]: Учеб. пособие для нач. проф. образования. – М.: Академия, 2004. – 304 с.
Сулла, М.Б. Охрана труда [Текст]: Учеб. пособие для студентов пед. институтов / М.Б. Сулла. – М.: Просвещение, 1989. – 272 с.
Тепинкичиев, В.К., Красниченко, Л.В., Тихонов, А.А., Колев, Н.С. Металлорежущие станки [Текст]: учебное пособие для высших учебных заведений / В.К. Тепинкичиев и др. – М.: Машиностроение, 1972. – 464с.
Фомин, Е.В. Проектирование технологического процесса механической обработки деталей [Текст]: Программированное учебное пособие для высших учебных заведений. — 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986. – 448 с.
Хорошавин, С.А. Техника и технология демонстрационного эксперимента [Текст] / С.А. Хорошавин. – М.: Просвещение, 1978. – 174 с.
Internet resource: http//ru.wikipedia.org/wiki/Модель
Internet resource: http//ru.wikipedia.org/wiki/Дюралюминий
Internet resource: http//ru.wikipedia.org/wiki/Моделирование
Internet resource: http//ru.wikipedia.org/wiki/Pb
Internet resource: http//ru.wikipedia.org/wiki/Олово
Internet resource: http//ru.wikipedia.org/wiki/Латунь
Internet resource: http//ru.wikipedia.org/wiki/Древесина
Internet resource: http//ru.wikipedia.org/wiki/Сталь
Internet resource: http//festival.1september.ru/articles/419198/

Blog