大学《工程力学》课后习题解答.docx
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1、1-1试画出以下各题中圆柱或圆盘的受力图,与其它物体接触处的摩擦力均略去。1-2试画出以下各题中48杆的受力图。(a)(b)(c)A1-3试画出以下各题中AB梁的受力图。解:B1-4试画出以下各题中指定物体的受力图。(a)拱ABCD;(b)半拱AB部分;(c)踏板AB;(d)杠杆AB;(e)方板ABCD;节点B。解:FdFb(c)(d)1-5试画出以下各题中指定物体的受力图。(a)结点4结点B;(b)圆柱/和B及整体;(c)半拱48,半拱8c及整体;(d)杠杆48,切刀CE尸及整体;(e)秤杆/从秤盘架8CO及整体。FaW(b)2-2杆/C、8c在C处较接,另一端均与墙面较接,如图所示,孔和6
2、作用在销钉C上,尸i=445 N,&=535 N,不计杆重,试求两杆所受的力。解:(1)取节点C为研究对象,画受力图,注意/C、BC都为二力杆,(2)列平衡方程:4=0尸金1+乃cSin60-居=0Z 死=0-与 C-Bccos60=0Fac =207 N Fbc=64NAC与BC两杆均受拉。2-3水平力/作用在刚架的8点,如图所示。如不计刚架重量,试求支座/和。处的约束力。解:(1)取整体48C。为研究对象,受力分析如图,画封闭的力三角形:Fd(2)由力三角形得2=丝=2=铝=乙BC AB AC 21 V51 J5:.Fn =-F F4= F =A2FD 2 A 22-4在简支梁ZB的中点C
3、作用一个倾斜45的力尸,力的大小等于20KN,如图所示。若梁的自重不计,试求两支座的约束力。B解:(1)研究48,受力分析并画受力图:E 一.(2)画封闭的力三角形:相似关系:,/ ACDE Mde2=丝=&CD CE ED几何尺寸:一 1 一 1 一 CE =-BD = -CD面=后商=指乐咛而求出约束反力:Fb =CE =xF=-x20 = 10 kNCDF.= xF= x 20=10.4CD 2CEa =45-arctan=18.4CD2-6如图所示结构由两弯杆/BC和OE构成。构件重量不计,图中的长度单位为cm。已知 F=200N,试求支座/和E的约束力。解:(1)取OE为研究对象,O
4、E为二力杆:&(2)取48c为研究对象,受力分析并画受力图;画封闭的力三角形:Pa=Pd=Pe =;产*(=166.7可2-7在四连杆机构ABCD的钱链B和C匕分别作用有力F,和F2,机构在图示位置平衡。试求平衡时力产I和尸2的大小之间的关系。解:(1)取佼链5为研究对象,AB、8c均为二力杆,画受力图和封闭力三角形;Fbc = eF(2)取钱链C为研究对象,BC、CD均为二力杆,画受力图和封闭力三角形:F=Bcos30=*耳由前二式可得:6:.F=-F2=0.6F2 or K=1.63月2-9三根不计重量的杆AC,/在4点用钱链连接,各杆与水平面的夹角分别为450,45和60,如图所示。试求
5、在与OD平行的力尸作用F,各杆所受的力。已知f=0.6 kN。解:(1)取整体为研究对象,受力分析,/夙/a 4。均为二力杆,画受力图,得到一个空间汇交力系;(2)列平衡方程:匕=0 FACx cos 450- Fab x cos 450=0Fy=0 F-Fad cos 600=0F.=0F.n sin 60- F.r sin 45- F4R sin450=0一,3lxHl*D解得:F,n =2F =1.2kNF,r = F4R = F4=0.735 kNAD/ICo 4,4AB、4c杆受拉,4。杆受压。C三种情3-1已知梁48上作用一力偶,力偶矩为梁长为/,梁重不计。求在图a, b,况下,支
6、座4和3的约束力(b)画受力图;/、8处的约束力组成个力偶;M解:(a)受力分析,列平衡方程:2河=0 FBxl-M = O =y(b)受力分析,画受力图;A. 8处的约束力组成一个力偶;列平衡方程:ZM = O FbxI-M = O Fb =y(c)受力分析,画受力图:A、8处的约束力组成一个力偶:列平衡方程:I cos。ZM =0 FbxIx cos 0-M =0 Fb =I cos 03-2在题图所示结构中二曲杆自重不计,曲杆48上作用有主动力偶,其力偶矩为试求 A和C点处的约束力。解:画受力图;(2)取48为研究对象,受力分析,A.8的约束力组成一个力偶,画受力图;yM=0Fbx(3o
7、 + g)-4/=0Fb =-=0.35422j2a a=7=0.354a3-3齿轮箱的两个轴上作用的力偶如题图所示,它们的力偶矩的大小分别为M=500 Nm, M2=25 Nm.求两螺栓处的铅垂约束力。图中长度单位为cm。解:(1)取整体为研究对象,受力分析,/、8的约束力组成一个力偶,画受力图;(2)列平衡方程:凶=0 FBxl-Mx + M2=0&=M ;“2=0goi25=750 N:.F*= Fr =750 N AD3-5四连杆机构在图示位置平衡。已知OA=60cm, BC=40cm,作用BC上的力偶的力偶矩大小为M2=lN.m,试求作用在OA上力偶的力偶矩大小Mi和AB所受的力Fa
8、b。各杆重量不计。解:(1)研究8c杆,受力分析,画受力图:列平衡方程:知=0&X前sin30-%=0p =!=5 NB 8Csin300.4 x sin 30(2)研究ZB (二力杆),受力如图:可知:E =凡=居=5 N(3)研究。/杆,受力分析,画受力图:TaMi列平衡方程:ZM=O -FaxOA + M,=0:.Af j = x OA =5 x 0.6=3 Ntn3-7 Oi和。2圆盘与水平轴Z8固连,Q盘垂直z轴,Q盘垂直x轴,盘面上分别作用力偶(尸I,尸1),(尸2,/2)如题图所示。如两半径为尸20cm,Q=3N,&=5N/8=80cm,不计构件自重,试计算轴承X和8的约束力。解
9、:(1)取整体为研究对象,受力分析,A,8处x方向和y方向的约束力分别组成力偶,画受力图。(2)列平衡方程:EM-。-尸氏*血+6*2厂=0口2rB 2x20x5F.=-=2.5 N F. Fr.=2.5 N AB 80 b.弧=0-FBxxAB + Flx2r =0AB的约束力:F”= J(.+(/J = J(L5+(2.5)2=85 nFr=F,=&5 N D43-8在图示结构中,各构件的自重都不计,在构件8c上作用一力偶矩为M的力偶,各尺寸如图。求支座4的约束力。解:(1)取8c为研究对象,受力分析,画受力图;R - Fbm=0-Fcxl + M = O Fc =一(2)取。4c为研究对
10、象,受力分析,画受力图:画封闭的力三角形;解得FdFccos 454-1试求题41图所示各梁支座的约束力。设力的单位为kN,力偶矩的单位为kN.m,长度单位为m,分布载荷集度为kN/mo (提示:计算非均布载荷的投影和与力矩和时需应用积分)。0.8(b)204=20rrmM=8D0.8卜。.8 卜 0.8 卜 0.8(e)解:(b):(1)整体受力分析,画出受力图(平面任意力系);(2)选坐标系4个,列出平衡方程:2代=。:-4+04=0仁二0.4 kNZM/(尸)=0:-2x0.8+0.5xl.6+0.4x0.7+ Ffix2=0Fb =0.26 kNZ 4=0:,-2+0.5+ Fb=0,
11、=1.24 kN约束力的方向如图所示。(c):(1)研究48杆,受力分析,画出受力图(平面任意力系);(2)选坐标系列出平衡方程;Z%(f)=0:-%x3-3+f2 x x x =0FAy =0.33 kN4=0:入,-2xdt +居cos30=0Fb =4.24 kN2尼=:尸厮3=4=2.12 kN约束力的方向如图所示。(e):(1)研究C48O杆,受力分析,画出受力图(平面任意力系):(2)选坐标系Zxy,列出平衡方程;Xg=:心=式尸)=0: f 20x公xx +8+稣 x 1.6-20x2.4=0弓=21 kNXK,=0:20x 心+/力+招-20=0%=15 kN约束力的方向如图所
12、示。4-548梁一端砌在墙内,在自由端装有滑轮用以匀速吊起堇物。,设重物的重量为G,又长为6,斜绳与铅垂线成a角,求固定端的约束力。bD解:(1)研究杆(带滑轮),受力分析,画出受力图(平面任意力系);x(2)选坐标系的,列出平衡方程;Z 工二:-/jGsina = O= GsinaYr =0: Fa -G-Gcosa =0FAy = G(l + cosa)gM(尸)=0: MA-Ftvxb + GxR-GxR = QM A = G(1+ cosa)b约束力的方向如图所示。4-7练钢炉的送料机由跑车A和可移动的桥B组成。跑车可沿桥上的轨道运动,两轮间距离为2 m,跑车与操作架、平臂OC以及料斗
13、C相连,料斗每次装载物料重晔15 kN,平臂长OC=5m。设跑车儿操作架。和所有附件总重为尸。作用于操作架的轴线,问尸至少应多大才能使料斗在满载时跑车不致翻倒?Im 1m解:(1)研究跑车与操作架、平臂OC以及料斗C,受力分析,画出受力图(平面平行力系):1 m Im(2)选/点为矩心,列出平衡方程;(产)=0:-外 x2+ Pxl-%x4=0Ff =-2W2(3)不翻倒的条件;仁。P 4JF =60 kN4-13活动梯子置于光滑水平面上,并在铅垂面内,梯子两部分/C和4B各重为0,重心在1点,彼此用锐链4和绳子OE连接。一人重为尸立于尸处,试求绳子OE的拉力和8、 C两点的约束力。解:(1)
14、:研究整体,受力分析,画出受力图(平面平行力系);(2)选坐标系瓯,列出平衡方程;I3/2Mb(F)=0:-Qx -cosa-。xcosa - Px(2/-a)cosa +及 x2/coscr =0Z4=0: FB + Fc-2Q-P = o(3)研究18,受力分析,画出受力图(平面任意力系);(4)选4点为矩心,列出平衡方程;(尸)=0:-Fb xlcosa + Qxcosa + Fd x/r =0l cos a2h4-15在齿条送料机构中杠杆/B=500 mm,/C=100 mm,齿条受到水平阻力&的作用。已知Q=5000 N,各零件自重不计,试求移动齿条时在点B的作用力F是多少?解:(1
15、)研究齿条和插瓜(二力杆),受力分析,画出受力图(平面任意力系):(2)选x轴为投影轴,列出平衡方程;X 工=0:-OS30+纥=0F,=5773.5 NA(3)研究杠杆48,受力分析,画出受力图(平面任意力系);(4)选C点为矩心,列出平衡方程;(尸)=0: F4xsinl5x/lC-FxBC =0F =373.6 N4-16由AC和8构成的复合梁通过钱链C连接,它的支承和受力如题4-16图所示。已知均布载荷集度q=10 kN/m,力偶M=40 kN-m, a=2 m,不计梁重,试求支座/、B、D 的约束力和较链C所受的力。解:(1)研究CC杆,受力分析,画出受力图(平面平行力系);(2)选
16、坐标系C9,列出平衡方程;Afc(F)=0:1x公xx +M -& x2a =0耳=5 kNX4=。: Fc-qxdx-FD=0屋=25 kN(3)研究为8c杆,受力分析,画出受力图(平面平行力系);(4)选坐标系Bxy,列出平衡方程;Afs(F)= O: FAxa -qxdxxx-Fcxa = OF =35 kNAZ%=0:-FA-qxdx + FB-Fc = OF;=80kN 约束力的方向如图所示。4-17刚架48c和刚架C通过较链C连接,并与地面通过较链4、B、。连接,如题4-17图所示,载荷如图,试求刚架的支座约束力(尺寸单位为m,力的单位为kN,载荷集度单位为kN/m)o解:(a):
17、(1)研究CD杆,它是二力杆,又根据。点的约束性质,可知:FuFdG:(3)选坐标系/孙,列出平衡方程;2Z=0:-七+100=0B =100 kNAx工4/片(尸)=0:-100x6- jgxdtxx + fx6=0Fb =120 kNZ 弓=0:-FAy-qxdx + FB=0乃,=80 kN约束力的方向如图所示。(b):(1)研究CD杆,受力分析,画出受力图(平面任意力系);(2)选C点为矩心,列出平衡方程;Z(尸)=0:-qx公xx +& x3=07=15 kN(3)研究整体,受力分析,画出受力图(平面任意力系);(4)选坐标系如y,列出平衡方程;%=。:以-50=0%=50kN2%(
18、尸)=0:_%x6-jxdrxx +/x34-50x3=0%=25 kNZ=0:%-”公-尸8+5=。尸s =10 kN约束力的方向如图所示。4-18山杆48、8c和CE组成的支架和滑轮E支持着物体。物体市:12 kN。处亦为钱链连接,尺寸如题4-18图所示。试求固定被链支座A和滚动较链支座B的约束力以及杆8c所受的力。解:(1)研究整体,受力分析,画出受力图(平面任意力系);(2)选坐标系工孙,列出平衡方程;2巴=:以-%=%=12 kNZS(尸)=0:耳 x 4-吟(1.5- r)+% x (2+ r)=0Fb =10.5 kNZ苒=0:4+产武匠=0%,= L5 kN(3)研究C杆(带滑
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