工程力學(xué)試題PowerPoint 演示文稿

1、1圖示結(jié)構(gòu)，試求桿件圖示結(jié)構(gòu)，試求桿件ABAB、CBCB的應(yīng)力。的應(yīng)力。已知已知 F F=20kN=20kN；斜桿；斜桿ABAB為直徑為直徑20mm20mm的圓截面桿，水平桿的圓截面桿，水平桿CBCB為為15151515的的方截面桿。方截面桿。作業(yè)作業(yè)3F FA AB BC C45451 12 22 ACAC為為505050505 5的等邊角鋼，的等邊角鋼，ABAB為為1010號(hào)槽鋼，號(hào)槽鋼，=120MPa=120MPa。確定許可載荷。確定許可載荷F F。作業(yè)43已知已知F F1 1=10kN=10kN；F F2 2=20kN=20kN； F F3 3=35kN=35kN；F F4 4=25k

2、N;=25kN;試畫試畫出圖示桿件的軸力圖。出圖示桿件的軸力圖。11F1F3F2F4ABCD2233作業(yè)54 傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸, ,已知轉(zhuǎn)速已知轉(zhuǎn)速 n=300r/min,n=300r/min,主動(dòng)輪主動(dòng)輪A A輸入功率輸入功率P PA A=45kW,=45kW,三個(gè)從動(dòng)輪輸出功率分別為三個(gè)從動(dòng)輪輸出功率分別為 P PB B=10kW,P=10kW,PC C=15kW,=15kW,P PD D=20kW.=20kW.試?yán)L軸的扭矩圖試?yán)L軸的扭矩圖. .作業(yè)65已知：已知：P P7.5kW, 7.5kW, n n=100r/min,=100r/min,最最大切應(yīng)力大切應(yīng)力不得超過不得超過40MPa,4

3、0MPa,空心圓軸空心圓軸的內(nèi)外直徑之比的內(nèi)外直徑之比 = 0.5 = 0.5。二軸長(zhǎng)。二軸長(zhǎng)度相同。度相同。作業(yè)76 傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為n=500r/min，主動(dòng)輪，主動(dòng)輪A A 輸入功率輸入功率P1=400kW，從動(dòng)輪，從動(dòng)輪C C，B B 分別輸出功率分別輸出功率P2=160kW，P3=240kW。已知。已知=70MPa，=1/m，G=80GPa。 (1)(1)試確定試確定AC AC 段的直徑段的直徑d d1 1 和和BC BC 段的直徑段的直徑d d2 2； (2)(2)若若AC AC 和和BC BC 兩段選同一直徑，試確定直徑兩段選同一直徑，試確定直徑d d； (3)(3)

4、主動(dòng)輪和從動(dòng)輪應(yīng)如何安排才比較合理主動(dòng)輪和從動(dòng)輪應(yīng)如何安排才比較合理? ?作業(yè)八1eMABC2eM3eM1d2d7作彎矩圖，尋找需要校核的截面作彎矩圖，尋找需要校核的截面ccttmax,max,要同時(shí)滿足要同時(shí)滿足分析：分析： 非對(duì)稱截面，要尋找中性軸位置非對(duì)稱截面，要尋找中性軸位置 T T型截面鑄鐵梁，截面尺寸如圖示。型截面鑄鐵梁，截面尺寸如圖示。試校核梁的強(qiáng)度。試校核梁的強(qiáng)度。 MPa,60,MPa30ct作業(yè)九8 已知拖架已知拖架D D處承受載荷處承受載荷F=10kNF=10kN。ABAB桿外徑桿外徑D=50mmD=50mm，內(nèi)徑內(nèi)徑d=40mmd=40mm，材料為，材料為Q235Q23

5、5鋼，鋼，E=200GPaE=200GPa， =100 =100，nnstst=3=3。校核校核ABAB桿的穩(wěn)定性。桿的穩(wěn)定性。1 作業(yè)十作業(yè)十9曲柄擺桿機(jī)構(gòu)已知已知：OA= r , , OO1=l圖示瞬時(shí)OAOO1 求求：擺桿O1B角速度1作業(yè)十一作業(yè)十一10已知：凸輪半徑 求：j =60o時(shí), 頂桿AB的加速度。ooavR,作業(yè)十二作業(yè)十二11作業(yè)十三作業(yè)十三 已知：曲柄連桿機(jī)構(gòu)OA=AB=l，取柄OA以勻 轉(zhuǎn)動(dòng)。 求：當(dāng)j =45時(shí), 滑塊B的速度及AB桿的角速度。12作業(yè)十四作業(yè)十四 質(zhì)量為M的大三角形柱體, 放于光滑水平面上, 斜面上另放一質(zhì)量為m的小三角形柱體,求小三角形柱體滑到底

6、時(shí),大三角形柱體的位移。13已知: 。求。 ; ; rPPPBA作業(yè)十五作業(yè)十五14作業(yè)作業(yè)3 3答案答案 圖示結(jié)構(gòu)，試求桿件圖示結(jié)構(gòu)，試求桿件ABAB、CBCB的的應(yīng)力。已知應(yīng)力。已知 F F=20kN=20kN；斜桿；斜桿ABAB為直為直徑徑20mm20mm的圓截面桿，水平桿的圓截面桿，水平桿CBCB為為15151515的方截面桿。的方截面桿。F FA AB BC C 0yFkN3 .281NF解：解：1 1、計(jì)算各桿件的軸力。、計(jì)算各桿件的軸力。（設(shè)斜桿為（設(shè)斜桿為1 1桿，水平桿為桿，水平桿為2 2桿）桿）用截面法取節(jié)點(diǎn)用截面法取節(jié)點(diǎn)B B為研究對(duì)象為研究對(duì)象kN202NF 0 xF4

7、545045cos21NNFF045sin1 FFN1 12 2F FB BF F1NF2NFxy454515kN3 .281NFkN202NF2 2、計(jì)算各桿件的應(yīng)力。、計(jì)算各桿件的應(yīng)力。MPa90Pa109010204103 .286623111AFNMPa89Pa1089101510206623222AFNF FA AB BC C45451 12 2F FB BF F1NF2NFxy454516作業(yè)作業(yè)4 4答案答案 ACAC為為505050505 5的等邊角鋼，的等邊角鋼，ABAB為為1010號(hào)槽鋼，號(hào)槽鋼，=120MPa=120MPa。確定許可載荷。確定許可載荷F F。FFFN2si

8、n/1解：解：1 1、計(jì)算軸力（設(shè)斜桿為、計(jì)算軸力（設(shè)斜桿為1 1桿，水平桿桿，水平桿為為2 2桿）用截面法取節(jié)點(diǎn)桿）用截面法取節(jié)點(diǎn)A A為研究對(duì)象為研究對(duì)象FFFNN3cos12 0yF 0 xF0cos21NNFF0sin1 FFN2 2、根據(jù)斜桿的強(qiáng)度，求許可載荷、根據(jù)斜桿的強(qiáng)度，求許可載荷 kN6 .57N106 .57108 . 4210120212134611AFA AF F1NF2NFxy查表得斜桿查表得斜桿ACAC的面積為的面積為A A1 1=2=24.8cm4.8cm2 2 1112NFFA17l2.7 2.7 失效、安全因數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算失效、安全因數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算FFFNN3co

9、s123 3、根據(jù)水平桿的強(qiáng)度，求許可載荷、根據(jù)水平桿的強(qiáng)度，求許可載荷 kN7 .176N107 .1761074.12210120732. 113134622AFA AF F1NF2NFxy查表得水平桿查表得水平桿ABAB的面積為的面積為A A2 2=2=212.74cm12.74cm2 2 2223NFFA4 4、許可載荷、許可載荷 kN6 .57176.7kNkN6 .57minminiFF18作業(yè)作業(yè)5 5答案答案已知已知F F1 1=10kN=10kN；F F2 2=20kN=20kN； F F3 3=35kN=35kN；F F4 4=25kN;=25kN;試畫試畫出圖示桿件的軸力

10、圖。出圖示桿件的軸力圖。11FN1F1解：解：1 1、計(jì)算各段的軸力。、計(jì)算各段的軸力。F1F3F2F4ABCD2233FN3F4FN2F1F2 0 xFkN1011 FFNABAB段段kN102010212FFFNBCBC段段122FFFN 0 xF 0 xFkN2543 FFNCDCD段段2 2、繪制軸力圖。、繪制軸力圖。kNNFx102510 19解解: :(1)(1)計(jì)算外力偶矩計(jì)算外力偶矩作業(yè)作業(yè)6 6答案答案 傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸, ,已知轉(zhuǎn)速已知轉(zhuǎn)速 n=300r/min,n=300r/min,主動(dòng)輪主動(dòng)輪A A輸入功率輸入功率P PA A=45kW,=45kW,三個(gè)從動(dòng)輪輸出功率分別為

11、三個(gè)從動(dòng)輪輸出功率分別為 P PB B=10kW,P=10kW,PC C=15kW,=15kW,P PD D=20kW.=20kW.試?yán)L軸的扭矩圖試?yán)L軸的扭矩圖. .9549/eMP n由公式由公式20(2)(2)計(jì)算扭矩計(jì)算扭矩(3) (3) 扭矩圖扭矩圖21已知：已知：P P7.5kW, 7.5kW, n n=100r/min,=100r/min,最最大切應(yīng)力大切應(yīng)力不得超過不得超過40MPa,40MPa,空心圓軸空心圓軸的內(nèi)外直徑之比的內(nèi)外直徑之比 = 0.5 = 0.5。二軸長(zhǎng)。二軸長(zhǎng)度相同。度相同。求求: : 實(shí)心軸的直徑實(shí)心軸的直徑d d1 1和空心軸的外和空心軸的外直徑直徑D D

12、2 2；確定二軸的重量之比。；確定二軸的重量之比。解：解： 首先由軸所傳遞的功率計(jì)算作用在軸上的扭矩首先由軸所傳遞的功率計(jì)算作用在軸上的扭矩實(shí)心軸實(shí)心軸31616 716 20 045m=45mm40 10.d作業(yè)七答案作業(yè)七答案7 595499549716 2N m100.xPMTnmax13111640MPaPTTWd22空心軸空心軸d20.5D2=23 mm324616 716 20 046m=46mm 1-40 10.Dmax234221640MPa1PTTWD確定實(shí)心軸與空心軸的重量之比確定實(shí)心軸與空心軸的重量之比長(zhǎng)度相同的情形下，二軸的重量之比即為橫截面面積之比：長(zhǎng)度相同的情形下，

13、二軸的重量之比即為橫截面面積之比：28. 15 . 01110461045122332222121DdAA 實(shí)心軸實(shí)心軸d d1 1=45 mm=45 mm空心軸空心軸D D2 246 mm46 mmd d2 223 mm23 mm23 傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為n=500r/min，主動(dòng)輪，主動(dòng)輪A A 輸入功率輸入功率P1=400kW，從動(dòng)輪，從動(dòng)輪C C，B B 分別輸出功率分別輸出功率P2=160kW，P3=240kW。已知。已知=70MPa，=1/m，G=80GPa。 (1)(1)試確定試確定AC AC 段的直徑段的直徑d d1 1 和和BC BC 段的直徑段的直徑d d2 2；

14、(2)(2)若若AC AC 和和BC BC 兩段選同一直徑，試確定直徑兩段選同一直徑，試確定直徑d d； (3)(3)主動(dòng)輪和從動(dòng)輪應(yīng)如何安排才比較合理主動(dòng)輪和從動(dòng)輪應(yīng)如何安排才比較合理? ?1eMABC2eM3eM1d2d1119549ePTMnmN764050040095492312404580N m400eTMT解：解：1.1.外力偶矩外力偶矩 作業(yè)八答案作業(yè)八答案24 2.2.扭矩圖扭矩圖 mm2 .82m102 .821070764016 1633631Td按剛度條件按剛度條件mm4 .86m104 .8611080180764032180323429421GTd3.3.直徑直徑d

15、d1 1的選取的選取 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件mN7640mN4580 mm4 .861d1eMABC2eM3eM1d2d 31max16dTjj1803241maxdGT25 按剛度條件按剛度條件4.4.直徑直徑d d2 2的選取的選取 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件1eMABC2eM3eM1d2dmN7640mN4580 mm3 .69m103 .6910704580161633632Tdmm76m107611080180458032180323429422GTdmm762d 5. 5.選同一直徑時(shí)選同一直徑時(shí)mm4 .861 dd26 6.6.將將主動(dòng)輪安裝在主動(dòng)輪安裝在兩從動(dòng)輪之間兩從動(dòng)輪之間1eM

16、ABC2eM3eM1d2dmN7640mN4580 2eMCBA1eM3eM1d2d受力合理受力合理mN3060 mN458027作彎矩圖，尋找需要校核的截面作彎矩圖，尋找需要校核的截面ccttmax,max,要同時(shí)滿足要同時(shí)滿足分析：分析： 非對(duì)稱截面，要尋找中性軸位置非對(duì)稱截面，要尋找中性軸位置 T T型截面鑄鐵梁，截面尺寸如圖示。型截面鑄鐵梁，截面尺寸如圖示。試校核梁的強(qiáng)度。試校核梁的強(qiáng)度。 MPa,60,MPa30ct作業(yè)九 答案28mm522012020808020120102080cy（2 2）求截面對(duì)中性軸）求截面對(duì)中性軸z z的慣性矩的慣性矩462323m1064. 72812

17、0201212020422080122080zI （1 1）求截面形心）求截面形心z1yz52解：解：29（4 4）B B截面校核截面校核 ttMPa2 .27Pa102 .271064. 710521046633max, ccMPa1 .46Pa101 .461064. 710881046633max,（3 3）作彎矩圖）作彎矩圖kN.m5 .2kN.m430（5 5）C C截面要不要校核？截面要不要校核？ ttMPa8 .28Pa108 .281064. 71088105 . 26633max,（4 4）B B截面校核截面校核（3 3）作彎矩圖）作彎矩圖 ttMPa2 .27max, cc

18、MPa1 .46max,kN.m5 .2kN.m4梁滿足強(qiáng)度要求梁滿足強(qiáng)度要求31解：解：CDCD梁梁0CM150030sin2000NFFkN6 .26NF得ABAB桿桿il1m732. 130cos5 . 1l 已知拖架已知拖架D D處承受載荷處承受載荷F=10kNF=10kN。ABAB桿外徑桿外徑D=50mmD=50mm，內(nèi)徑內(nèi)徑d=40mmd=40mm，材料為，材料為Q235Q235鋼，鋼，E=200GPaE=200GPa， =100 =100，nnstst=3=3。校核校核ABAB桿的穩(wěn)定性。桿的穩(wěn)定性。1 作業(yè)十答案作業(yè)十答案32kN6 .26NFABAB桿桿ilmm1646442

19、22244dDdDdDAIi131081610732. 11 得ABAB為大柔度桿為大柔度桿kN11822lEIFcrNcrFFn 342. 46 .26118stnABAB桿滿足穩(wěn)定性要求桿滿足穩(wěn)定性要求1m732. 130cos5 . 1l33解解：取OA桿上A點(diǎn)為動(dòng)點(diǎn)，擺桿O1B為動(dòng)系， 基座為靜系。絕對(duì)速度：va = r 方向 OA相對(duì)速度：vr = ? 方向/O1B牽連速度：ve = ? 方向O1B曲柄擺桿機(jī)構(gòu)已知已知：OA= r , , OO1=l圖示瞬時(shí)OAOO1 求求：擺桿O1B角速度1作業(yè)十一答案作業(yè)十一答案34222221111222222221,sin,sinlrrlrr

20、lrAOvAOvlrrvvlrreeaejj又（ ）由速度合成定理 va= vr+ ve 作出速度平行四邊形 如圖示。35解解：取桿上的A點(diǎn)為動(dòng)點(diǎn)， 動(dòng)系與凸輪固連。已知：凸輪半徑 求：j =60o時(shí), 頂桿AB的加速度。ooavR,請(qǐng)看動(dòng)畫作業(yè)十二答案作業(yè)十二答案36絕對(duì)速度va = ? , 方向AB ；相對(duì)速度vr = ? , 方向CA; 牽連速度ve=v0 , 方向 。 由速度合成定理,reavvv做出速度平行四邊形,如圖示。003260sinsinvvvvoerjj37j絕對(duì)加速度：aa=?, 方向AB，待求；相對(duì)加速度：ar =? 方向CA , 方向沿CA指向C；牽連加速度 ：ae=

21、a0 , 方向。Rvarnr/2因牽連運(yùn)動(dòng)為平動(dòng)牽連運(yùn)動(dòng)為平動(dòng)，故有nreaaaaarRvRvRvarnr34/)32(/ 20202其中38作加速度矢量圖如圖示，將上式投影到法線上，得nreaaaajjcossin60sin/ )3460cos( sin/ )cos(200Rvaaaanreajj整理得)38(33200RvaaaaAB注加速度矢量方程的投影是等式兩端的投影，與靜平衡方程的投影關(guān)系不同。jn39解：機(jī)構(gòu)中,OA作定軸轉(zhuǎn)動(dòng),AB作平面運(yùn) 動(dòng),滑塊B作平動(dòng)。 基點(diǎn)法（合成法） 研究 AB，以 A為基點(diǎn)，且方向如圖示。, lvA作業(yè)十三答案作業(yè)十三答案 已知：曲柄連桿機(jī)構(gòu)OA=AB=l，取柄OA以