思考題參考答案項(xiàng)目一答案-1

PAGEPAGE32PAGEPAGE33第一篇工程力學(xué)項(xiàng)目一靜力學(xué)課題一構(gòu)件的受力分析、畫(huà)受力圖練習(xí)題1．如圖1-19所示為一懸臂吊車(chē)簡(jiǎn)圖，圖中A處為固定支座鉸鏈，BC為繩索，橫梁AB的自重忽略不計(jì)，在D點(diǎn)起吊重量為的貨物，試對(duì)橫梁AB和繩索BC進(jìn)行受力分析并畫(huà)出其受力圖。圖1-19懸臂吊車(chē)受力分析答案：（1）以橫梁AB為研究對(duì)象，A處為固定約束，約束反力大小及方向不能由約束本身的性質(zhì)確定，需要根據(jù)被約束體的具體受力情況確定，采用互相垂直的兩個(gè)約束分力失、來(lái)表示；重物在D點(diǎn)對(duì)橫梁施加鉛直向下的作用力P；繩索在B點(diǎn)施加柔性約束，只能是拉力，且作用在與物體的連接點(diǎn)上，作用線(xiàn)沿著繩索背離被約束物體，用TB表示，受力圖如圖1-1（a）所示，根據(jù)平面力系三力匯交定理，則受力圖如圖（b）所示。（2）以繩索為研究對(duì)象，根據(jù)作用和反作用定律，繩索在B處受到的力TB′與繩索對(duì)橫梁在B處施加的拉力TB為一對(duì)作用與反作用力，大小相等，方向相反，作用線(xiàn)共線(xiàn)；繩索為一二力體，根據(jù)二力平衡公理，墻體對(duì)繩索的約束力TC必然與在B點(diǎn)受到的力TB大小相等、方向相反，兵作用在同一條直線(xiàn)上，因此，其受力圖如圖1-1（b）所示。圖1-1球體的受力圖2．如圖1-20所示，一勻質(zhì)桿件自身重量為，靠在墻面上的A、B、C點(diǎn)，試分析其平衡狀態(tài)下的受力情況，并畫(huà)出其受力圖。圖1-20桿件受力分析1.以桿件為研究對(duì)象：（1）桿件在其重心處受到地心引力G的作用，方向鉛直向下；（2）桿件在A點(diǎn)受到的約束為光滑面支撐，阻止桿件水平向左的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，支撐力為,方向垂直于墻面向右；（3）桿件在B點(diǎn)受到的約束為光滑面支撐，阻止桿件因地球引力鉛直向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，支撐力為,方向垂直于墻面向上；（4）桿件在C點(diǎn)受到的約束為光滑面支撐，阻止桿件因地球引力鉛直向右下方的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，支撐力為,方向垂直于墻面向上。桿件的受力圖如圖1-2所示。圖1-2課題二平面匯交力系練習(xí)題1．圓柱形容器擱在兩個(gè)滾子A、B上，A、B處于同一水平線(xiàn)，已知容器重G=30kN,半徑R=500mm，滾子半徑r=50mm，兩滾子中心l=750mm，求滾子A、B所受的壓力。答案：圓柱形容器及滾子的受力圖如圖1-3（a）所示，其中′、′容器受到的支撐力，采用解析法建立容器的靜力平衡方程：其中：解得：′=′=20.52kN滾子受到的壓力、與容器受到的支撐力′、′為一對(duì)作用力與反作用力，因此：==20.52kN。圖1-32．簡(jiǎn)易起重機(jī)如下圖所示。B、C為鉸鏈支座。鋼絲繩的一端纏繞在卷?yè)P(yáng)機(jī)D上，另一端繞過(guò)滑輪A將重為W=20kN的重物勻速吊起。桿件AB、AC及鋼絲繩的自重不計(jì)，各處的摩擦不計(jì)。試求桿件AB、AC所受的力。答案：（1）桿件AB、AC均為二力件，因此，其作用線(xiàn)沿桿件方向，假設(shè)方向如圖1-4（a）所示。（2）重物受到繩索的拉力TD，為了使其勻速上升，則有TD=W=20kN；（2）滑輪的受力如圖1-4（b）所示，其中FAx、FAy為銷(xiāo)子對(duì)滑輪的約束反力；采用解析法建立平衡方程有：則有：（3）以連接AB、AC桿件和滑輪的銷(xiāo)子為研究對(duì)象，其受力圖如圖（c）所示，其中TBA'=TBA，TC'=TC，F(xiàn)Ax'=FAx，F(xiàn)Ay'=FAy，采用解析法建立平衡方程如下：解得：=19.54kN；TBA=5.24kN，方向均與假設(shè)方向一致。圖1-4

課題三平面力偶系練習(xí)題1．分析如圖1-35所示的桿件對(duì)直徑為50mm的球體的壓力，其中F=5kN，圖中所注尺寸單位均為mm。答案：（1）桿件為研究對(duì)象，根據(jù)合力矩定理及力矩平衡條件，解得：N=5.1kN，作用線(xiàn)沿垂直于桿件方向向上。圖1-52．如圖1-36所示，在一群鉆床上水平放置一個(gè)工件,在工件上同時(shí)鉆四個(gè)等直徑的孔,每個(gè)鉆頭的力偶矩為20N?m，求工件的總切削力偶矩以及A、B端的水平反力、?圖1-36群鉆加工時(shí)的切削力偶及水平約束反力答案：以工件為研究對(duì)象，列出力偶平衡方程并求解。將已知條件：====20N?m，代入上面的平衡方程，得到：解得：，、為正，說(shuō)明假設(shè)方向正確。課題四平面任意力系練習(xí)題1．如圖1-43所示桿件AB、BC，A端采用固定端約束，C端采用活動(dòng)支座約束。已知：，，α=45°，試求桿件在A、B、C三處的約束反力。圖1-43組合桿件受力分析答案：以BC桿為研究對(duì)象，受力圖如圖1-6（a）所示，建立平衡方程如下：解得：以AB桿為研究對(duì)象，受力圖如圖1-6（b）所示，其中NBx=NBx′，NBy=NBy′，建立平衡方程如下：解得：其中、、、MA為負(fù)值，表示力的方向與假設(shè)方向相反；其余為正值，表示與假設(shè)方向一致。（a）（b）圖1-62．如圖1-44所示，梁AB左側(cè)體采用固定鉸鏈支座連接，右側(cè)與桿件BC連接，且BC桿與梁AB的夾角α=60°，滑輪裝在梁AB的D點(diǎn)處；繩子一端連在墻上，然后繞過(guò)滑輪，另一端懸掛有重物G=1kN，不計(jì)滑輪及桿件的自重。求支座A處的約束反力以及BC桿所受的力。圖1-44平面任意力系受力分析答案：（1）以滑輪為研究對(duì)象，受力圖如圖1-7（a）所示，建立平衡方程如下：解得：（2）BC桿為二力桿，其受力圖如圖（b）所示。（3）以梁AB為研究對(duì)象，受力圖如圖1-7（c）所示，其中，TB與TB′為一對(duì)作用力與反作用力，有TB=TB′，建立平衡方程如下：解得：==?0.58kN=?0.71kN=1.5kN其中、為負(fù)值，表示力的方向與假設(shè)方向相反。圖1-7滑輪力系求解課題五空間力系練習(xí)題如圖1-51所示車(chē)床主軸系統(tǒng)，左端D處為帶輪，直徑D1=200mm，受到的拉力為上邊，下邊，中間C處為齒輪，直徑D2=100mm，嚙合力與鉛垂線(xiàn)的夾角a=20°，齒輪兩端為軸承約束，試求齒輪嚙合力及軸承A、B的約束力、。圖1-51車(chē)床主軸系統(tǒng)答案：以主軸為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，軸承A、B的約束反力NA、NB，建立空間直角坐標(biāo)系Ｏx(chóng)yz，x為軸線(xiàn)，z軸鉛直，由于外力皆在yOz平面，因此其約束兩分力為y、z方向，用NAy、NAz和NBy、NBz；主軸帶輪處受到拉力FT、Ft，為計(jì)算方便，將其移至軸心即等效于、與M（）、M（）；主軸在在齒輪C處受到嚙合，為計(jì)算方便，將其移至軸心即等效于與M（），此外，在軸承支座A、B處受到約束反力、，主軸受力圖如圖1-8所示，作用線(xiàn)平移前的右視圖如圖1-9（a）所示，作用線(xiàn)平移至軸心處后右視圖如圖1-9（b）所示。圖1-8圖1-9圖1-10根