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理论力学习题集

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1-1、画出下列每个标注字符的物体(不包含销钉与支座)的受力图与系统整体受力图。题图中未画重力的各物体自重不计,所有接触处均为光滑接触。(整体受力图在原图上画)

2-1、物体重P=20kN,用绳子挂在支架的滑轮B上,绳子的另一端接在铰车

D上,如图所示。转动铰车,物体便能升起。设滑轮的大小、AB与CB杆自

重及磨擦略去不计,A、B、C三处均为铰链连接。当物体处于平衡状态时,

试求拉杆AB和支杆CB处受的力。

2-2、图示结构中,各构件的自重略去不计。在构件AB上作用一力偶

矩为M的力偶,求支座A和C的约束力。

2-3、直角弯杆ABCD与直杆DE及EC铰接如图,作用在杆DE上力偶的力偶矩M=40kN.m,不计各杆自重,不考虑摩擦,尺寸如图,求支座A,B处的约束力及杆EC的受力。

3-1、图示平面任意力系中F1=402N,F2=80N,F3=40N, F4=110N,M=200N.mm。各力作用位置如图所示。求:(1)力系向点O简化的结果;(2)力系的合力的大小、方向及合力作用线方程。

3-2、无重水平梁的支承和载荷如图(b)所示。已知力F、力偶矩为

M的力偶和强度为q的均布载荷。求支座A和B处的约束力。

3-3、图示水平梁AB由铰链A和杆BC所支持。在梁上D处用销子安装半径为r=0.1m的滑轮。有一跨过滑轮的绳子,其一端水平地系于墙上,另一端悬挂有重P=1800N的重物,如AD=0.2m,BD=0.4m, =45°,且不计梁、杆、滑轮和绳的重量。求铰链A和杆BC对梁的约束力。

3-4、如图所示,组合梁由AC和DC两段铰接构成,起重机放在梁上。已知起重机重P1=50kN,重心在铅垂线上EC,起重载荷P2=10kN。如不计梁重,求支座A,B和D三处的约束力。

3-6、由AC和CD构成的组合梁通过铰链C连接。它的支承和受力如图所示。已知均布载荷强度q=10kN/m,力偶矩M=40 kN·m,不计梁重。求支座A,B,D的约束力和铰链C处所受的力。

4-1、图示构架中,物体重1200N,由细绳跨过滑轮E而水平系于墙上,尺寸如图,不计杆和滑轮的重量。求支承A和B处的约束力,以及杆BC的内力F BC。

4-2、图示结构由直角弯杆DAB与直杆BC及CD铰接而成,并在A处与B处用固定绞支座和可动绞支座固定。杆DC受均布载荷q的作用,杆BC受矩为M=qa2的力偶作用。不计各杆自重。求铰链D所受的力。

4-3、构架尺寸如图所示(尺寸单位为m),不计各杆自重,载荷F=60kN。求A,E铰链的约束力及杆BD,BC的内力。

4-4、桁架受力如图所示,已知F1=10kN,F2=F3=20kN。试求桁架4,5,7,10各杆的内力。

5-1、水平圆盘的半径为r,外缘C处作用有已知力F。力F位于铅垂平面内,且与C处圆盘切线夹角为60°,其他尺寸如图所示。求力F 对x , y , z轴之矩。

5-2、使水涡轮转动的力偶矩为M z= 1200N.m。在锥齿轮B处受到的力分解为三个分力:切向力F t,轴向力F a和径向力F r。这些力的比例为F t:F a:F r=1:0.32:0.17。已知水涡轮连同轴和锥齿轮的总重为P=12kN,其作用线沿轴Cz,锥齿轮的平均半径OB=0.6m,其余尺寸如图所示。求止推轴承C和轴承A 的约束力。

5-3、图示六杆支撑一水平板,在板角处受铅直力F作用,设板和杆自重不计,求各杆的内力。

5-4、工字钢截面尺寸如图所示,求此截面的几何中心。

6-1、尖劈顶重装置如图所示。在块B上受力P的作用。A与B块间的摩擦因数为f s(其他有滚珠处表示光滑)。如不计A和B块的重量,求使系统保持平衡的力F的值。

6-2、图示摇杆滑道机构中的滑块M同时在固定的圆弧槽BC和摇杆OA的滑道中滑动。如弧BC的半径为R,摇杆OA的轴O在弧BC的圆周上,摇杆绕O轴以等角速度ω转动,当运动开始时,摇杆在水平位置,分别用直角坐标法和自然法给出点M的运动方程,并求其速度和加速度。

6-3、已知搅拌机的主动齿轮O1以n=950r/min的转速转动。搅拌ABC用销钉A、B与齿轮O2 ,O3相连,如图所示。且AB=O2O3,O3A=O2B=0.25m,各齿轮齿数为z1=20,z2=50,z3=50。求搅杆端点C的速度和轨迹。

6-4、图示曲柄CB以等角速度ω0 绕C轴转动,其转动方程为?=ω0 t。滑块B带动摇杆OA绕轴O转动。设OC=h,CB=r。求摇杆的转动方程。

7-1、图示车床主轴的转速n=30r/min,工件的直径d=40mm。如车刀横向走刀速度为v=10mm/s,求车刀相对工件的相对速度。

7-2、在图(a)和(b)所示的两种机构中,已知O1O2=a=200mm,ω1 = 3rad/s。求图示位置时杆O2A的角速度。

7-3、图示平底顶杆凸轮机构,顶杆AB可沿导槽上下移动,偏心圆盘绕轴O转动,轴O位于顶杆轴线上,工作时顶杆的平底始终接触凸轮表面,该凸轮半径为R,偏心距OC=e,凸轮绕轴O转动的角速度为ω,OC与水平线成夹角?。求当? =0o时,顶杆的速度。

7-4、图示铰接四边形机构中,O1A=O2B=100mm,又O1O2 =AB,杆O1A以等角速度ω=2rad/s绕轴O1转动,杆AB上有一套筒C,此套筒与CD相铰接。机构的各部件都在同一铅直面内,求当?=60o时,杆CD的速度和加速度。

8-1、如图所示,曲柄OA长0.4m,以等角速度ω=0.5rad/s绕O轴逆时针转向转动。由于曲柄的A端推动水平板B,而使滑杆C沿铅直方向上升。求当曲柄与水平线间的夹角θ =30o时,滑杆C的速度和加速度。

8-2、图示偏心轮摇杆机构中,摇杆O1A借助弹簧压在半径为R的偏心轮C上。偏心轮C绕轴O往复摆动,从而带动摇杆绕轴O1摆动。设OC⊥OO1时,轮C的角速度为ω,角加速度为零,θ=60o。求此摇杆O1A的角速度ω1和角加速度α1。

8-3、图示直角曲杆OBC绕O轴转动,使套在其上的小环M沿固定直杆OA滑动,已知:OB=0.1m,OB 与BC垂直,曲杆的角速度ω=0.5 rad/s,角加速度为零,求当? =60o时,小环M的速度和加速度。

8-4、图示椭圆规尺AB由曲柄OC带动,曲柄以角速度ω0绕O轴匀速转动。如OC=BC=AC=r,并取C 为基点,求椭圆规尺AB的平面运动方程。

8-5、如图所示,在筛动机构中,筛子的摆动是由曲柄连杆机构所带动,已知曲柄OA的转速n OA =40r/min,OA=0.3m,当筛子BC运动到与点O在同一水平线上时,∠BAO=90°。求此瞬时筛子BC 的速度。

9-1、图示四连杆机构中,连杆AB上固连一块三角板ABD。机构由曲柄O1A带动。已知:曲柄的角速度ω O1A=2rad/s; 曲柄O1A= 0.1m,水平距离O1O2=0.05m,AD=0.05m,当O1A⊥O1O2时,AB平行于O1O2,且AD与O1A在同一直线上,角? =30°。求三角板ABD的角速度和点D的速度。

9-2、图示机构中,已知:OA=BD=DE=0.1m,EF=0.13m, 曲柄OA的角速度ω=4rad/s。在图示位置时,曲柄OA与水平线OB垂直;且B、D和F在同一铅直线上,又DE垂直于EF。求杆EF的角速度和点F的速度。

9-3、图示机构中,曲柄OA长为r,绕O轴以等角速度ωο 转动,AB=6r,BC=3r, 求图示位置时,滑块C的速度和加速度。

9-4、图示直角刚性杆,AC=CB=0.5m。设在图示瞬间,两端滑块沿水平与铅垂轴的加速度如图,大小分别为a A=1m/s2,a B=3m/s2, 求此时直角杆的角速度和角加速度。

10-1、曲柄OA以加速度ω =2rad/s绕O轴转动,并带动等边三角板ABC作平面运动。板上点B与杆O1B铰接,点C与套管铰接,而套管可在绕轴O2转动的杆O2D上滑动,如图所示,已知OA=AB= O2C=1m,当OA水平、AB与O2D铅直、O1B与BC在同一直线上时,求杆O2D的角速度。

10-2、平面机构的曲柄OA长为2l ,以匀角速度ω0绕O轴转动。在图示位置时,AB=BO,并且∠OAD=90o。求此时套筒D相对于杆BC的速度和加速度。

10-3、在图示离心浇注装置中,电动机带动支承轮A,B作同向转动,管模放在两轮上靠摩擦传动而旋转。使铁水浇入后均匀地紧贴管模的内壁而自动成型,从而得到质量密实的管形铸件。如已知管模内径D=400mm,试求管模的最低转速n。

水平抛出,如图所示,空气阻力可视为与速度的一次方成正比,10-4、物体由高度h处以速度v

即F=-kmv,其中m为物体的质量,v为物体的速度,k为常系数。求物体的运动方程和轨迹。

11-1、图示水平面上放一均质三棱柱A,在其斜面上又放一块均质三棱柱B。两三棱柱的横截面均为直角三角形。三棱柱A的质量m A为三棱柱B质量m B的三倍,其尺寸如图所示。设各处磨擦不计,初始时系统静止。求当三棱柱B沿三棱柱A滑下接触到水平面时,三棱柱A移动的距离。

11-2、图示椭圆规尺AB的质量为2m1,曲柄OC的质量为m1,而滑块A和B的质量均为m2 。已知:OC=AC=CB=l;曲柄和尺的质心分别在其中点上;曲柄绕O轴转动的角速度 为常量。当开始时,曲柄水平向右,求此时质点系的动量。

11-3、图示曲柄滑杆机构中,曲柄以等角速度 绕O轴转动。开始时,曲柄OA水平向右。已知:曲柄的质量为m1,滑块A的质量为m2 ,滑杆的质量为m3 ,曲柄的质心在OA的中点,OA=l;滑杆的质心在点C。求:(1)机构质量中心的运动方程;(2)作用在轴O的最大水平约束力。

11-4、水流以速度v0=2m/s流入固定水道,速度方向与水平面成90o角,如图所示。水流进口截面积为0.02m2,出口速度v1=4m/s,它与水平面成30o角。求水作用在水道壁上的水平和铅直的附加压力。

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