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...wd......wd......wd...1-5力F沿正六面體的對(duì)頂線AB作用,F(xiàn)=100N,求F在ON上的投影。解:ON方向單位矢量1-8試求附圖所示的力F對(duì)A點(diǎn)的矩,=0.2m,=0.5m,F(xiàn)=300N。B解:力F作用點(diǎn)BB,1-9試求附圖所示繩子張力FT對(duì)A點(diǎn)及對(duì)B點(diǎn)的矩。FT=10kN,l=2m,R=0.5m,α=30°。解:1-11鋼纜AB的張力FT=10kN。寫出該張力FT對(duì)x、y、z軸的矩及該力對(duì)O點(diǎn)的矩〔大小和方向〕。解:〔1〕〔2〕對(duì)軸的矩〔位置矢量〕,〔3〕對(duì)點(diǎn)的矩1-13工人啟閉閘門時(shí),為了省力,常常用一根桿子插入手輪中,并在桿的一端C施力,以轉(zhuǎn)動(dòng)手輪。設(shè)手輪直徑阿AB=0.6m,桿長(zhǎng)l=1.2m,在C端用FC=100N的力能將閘門開(kāi)啟,假設(shè)不借用桿子而直接在手輪A、B處施加力偶〔F,F(xiàn)′〕,問(wèn)F至少應(yīng)為多大才能開(kāi)啟閘門?解:由得2-1一鋼構(gòu)造節(jié)點(diǎn),在沿、、的方向受到三個(gè)力的作用,=1kN,=1.41kN,=2kN,試求這三個(gè)力的合力。解:合力大小合力方向2-2計(jì)算圖中、、三個(gè)力分別在x、y、z軸上的投影并求合力。=2kN,=1kN,=3kN。解:,,,,,,合力大小合力方向,,2-4沿正六面體的三棱邊作用著三個(gè)力,在平面內(nèi)作用一個(gè)力偶。F1=20N,F(xiàn)2=30N,F(xiàn)3=50N,M=1N·m。求力偶與三個(gè)力合成的結(jié)果。解:將F3分成兩個(gè)大小分別為20N和30N的力,并分別與F1和F2構(gòu)成力偶M1、M2那么從而三個(gè)力偶合成為一個(gè)合力偶,大小為2-9平板OABD上作用空間平行力系如以下列圖,問(wèn)x、y應(yīng)等于多少才能使該力系合力作用線過(guò)板中心C。解:過(guò)板中心C的合力大小為30kN,方向向下對(duì)x軸利用合力矩定理對(duì)y軸利用合力矩定理xyz2-10一力系由四個(gè)力組成。=60N,=400N,=500N,=200N,試將該力系向A點(diǎn)簡(jiǎn)化(圖中長(zhǎng)度單位為mm)。xyz解:,,,,2-15擋土墻自重=400kN,土壓力=320kN,水壓力=176kN,求這些力向底面中心簡(jiǎn)化的結(jié)果;如能簡(jiǎn)化為一合力,試求出合力作用線的位置。圖中長(zhǎng)度單位為m。FRFRFR'xαMO,主矩合力作用線位置:Fα2-18在剛架的、兩點(diǎn)分別作用、兩力,==10kN。欲以過(guò)C點(diǎn)的一個(gè)力代替、,求F的大小、方向及、間的距離。Fα解:即為求兩力合力,F(xiàn)的大?。悍较?,由于,故兩力向B點(diǎn)簡(jiǎn)化時(shí)主矩那么即C點(diǎn)位于B點(diǎn)左方2.31m。2-21一圓板上鉆了半徑為的三個(gè)圓孔,其位置如圖。為使重心仍在圓板中心處,須在半徑為的圓周線上再鉆一個(gè)孔,試確定該孔的位置及孔的半徑。解:設(shè)孔心位置與x軸夾角θ,半徑r1那么有即聯(lián)立求解得xy45oC2-24一懸臂圈梁,其軸線為=4m的圓弧。梁上作用著垂直勻布荷載,xy45oC解:合力大小,鉛直向下。作用線位置在圓弧的形心處即平分軸上距離圓心處3-1作以下指定物體的示力圖。物體重量除圖上已注明者外,均略去不計(jì)。假設(shè)接觸處都是光滑的。FFNAFNBFAyFAxFBFNAFNBFFOyFOxFBFAyFAxFTBFAyFAxFBFTEFByFBxFCyFFTEFByFBxFCyFCxFAxFAyFBFDFAxFAyFBFDFAFFAFBFFAFCyFCxFDACFFAyFAxFBFCyFCxABFFCy'FCx'FAFTEW輪CFDFDFCy'FCx'CDFBFEFCy'FCx'BC4-1三鉸拱受鉛直力作用,如拱的重量不計(jì),求、處支座反力。FAFAFB推薦用解析法如下4-3=10kN,桿、及滑輪重均不計(jì),試用作圖法求桿、對(duì)輪的約束力。解:C輪受力如圖,F(xiàn)A與FB合力作用線過(guò)兩繩約束力交點(diǎn),即三力匯交平衡FAFAFBFF4-8圖示構(gòu)造上作用一水平力,試求、、三處的支座反力。FAFAFCFEFGAB局部受力圖FAFACFBBCD局部受力圖FEFHFEFHFDFBFCFDDEH局部受力圖4-9、、三連桿支承一重物如以下列圖。=10kN,=4m,=3m,且在同一水平面內(nèi),試求三連桿所受的力。FBFDFBFDFC4-13滑道搖桿機(jī)構(gòu)受兩力偶作用,在圖示位置平衡。==0.2m,=200N·m,求另一力偶矩及兩處的約束力〔摩擦不計(jì)〕。OAM1FOFAFOFO1解:OAOAM1FOFAFOFO1整體力偶系平衡FAxFAyFAzFBzFBxFCE4-17有一均質(zhì)等厚的板,重200N,角用球鉸,另一角用鉸鏈與墻壁相連,再用一索維持于水平位置。假設(shè)∠=∠=30°,試求索內(nèi)的拉力及、兩處的反力〔注意:鉸鏈FAxFAyFAzFBzFBxFCE解:板受空間力系平衡3-19矩形板固定在一柱子上,柱子下端固定。板上作用兩集中力、和集度為的分布力。=2kN,=4kN,q=400N/m。求固定端O的約束力。解:板受空間力系平衡FFOxFOyFOzMOxMOyMOz4-24曲桿用球鉸及連桿、、支承如圖,在其上作用兩個(gè)力、。力與x軸平行,鉛直向下。=300N,=600N。求所有的約束力。FAyFAyFAxFEDFAzFCIFGH,,,,,,,,4-26外伸梁受集中力及力偶〔,′〕的作用。=2kN,力偶矩=1.5kN·m,求支座、的反力。解:外伸梁ABC受平面力系平衡FBFBFAxFAyFRxFRymA4-31懸臂剛架受力如圖。=4kN/m,=5kN,=4kN,求固定端FRxFRymA解:,,,,,F(xiàn)BDFBCFAC4-35將水箱的支承簡(jiǎn)化如圖示。水箱與水共重=320kN,側(cè)面的風(fēng)壓力=20FBDFBCFAC解:4-40三鉸拱式組合屋架如以下列圖,=5kN/m,求鉸處的約束力及拉桿所受的力。圖中長(zhǎng)度單位為m。解:剛架受平面力系平衡FAxFB根據(jù)對(duì)稱FAxFBFAyAC受平面力系平衡FAyACACFAxFAyFABFCxFCy4-44水平梁由、二局部組成,端插入墻內(nèi),端擱在輥軸支座上,C處用鉸連接,受、作用。=4kN,=6kN·m,求、兩處的反力。FAx解:聯(lián)合梁受平面力系平衡FAx先分析附屬局部CBMAFAyFMAFAyFB再分析整體FBFCyFCxFBFCyFCx4-45鋼架和梁,支承與荷載如以下列圖。=5kN,=200N/m,=300N/m,求支座、的反力。圖中長(zhǎng)度單位為m。FDFFDFDC對(duì)CD桿:,F(xiàn)AxFFAxFAyFBFD,,4-49一組合構(gòu)造、尺寸及荷載如以下列圖,求桿1、2、3所受的力。圖中長(zhǎng)度單位為m。FAx解:對(duì)整體:FAxFBFAyFBFAyFAxFAxFAyF3FCxFCy對(duì)AC連同1、2桿對(duì)節(jié)點(diǎn)EF2F2F3F15-1試用節(jié)點(diǎn)法計(jì)算圖示桁架各桿內(nèi)力。60o6060o60o60o60oABCED4kN4kN2m2mFBFAyFAx-4.622.312.31-2.31-4.6200對(duì)節(jié)點(diǎn)A對(duì)節(jié)點(diǎn)D由對(duì)稱性,各桿內(nèi)力如圖〔單位kN〕。FAyFAyAFADFAC4kNDFADFDEFDC5-4〔C〕試計(jì)算圖示桁架指定桿件的內(nèi)力。圖中長(zhǎng)度單位為m,力的單位為kN。6040260402315m5m5m5m5mⅠⅠFBBA000C先判斷零桿如圖。?、?Ⅰ截面右半局部5-8桿系鉸接如以下列圖,沿桿3與桿5分別作用著力FP1與FP2,試求各桿內(nèi)力。aaa12aaa123465FP2FP1315m005-21板長(zhǎng),、兩端分別擱在傾角=50°,=30°的兩斜面上。板端與斜面之間的摩擦角=25°。欲使物塊M放在板上而板保持水平不動(dòng),試求物塊放置的范圍。板重不計(jì)。解:〔1〕物塊M靠左邊時(shí),A端有向下滑的趨勢(shì),B端有向上滑的趨勢(shì)。極限狀態(tài)下板的受力如圖,根據(jù)三力匯交平衡,物塊M重心過(guò)C點(diǎn),25o2525o25oxminC而〔2〕物塊M靠右邊時(shí),A端有向上滑的趨勢(shì),B端有向下滑的趨勢(shì)。極限狀態(tài)下板的受力如圖,25o2525o25oxmaxC那么而5-22攀登電線桿的腳套鉤如圖。設(shè)電線桿直徑=300mm,腳作用力到電線桿中心的距離=250mm。假設(shè)套鉤與電線桿之間摩擦因數(shù)=0.3,求工人操作時(shí),為了安全,套鉤、間的鉛直距離b的最大值為多少。FBFAFNAFBFAFNAFNB,那么,,5-25用尖劈頂起重物的裝置如以下列圖。重物與尖劈間的摩擦因數(shù)為,其他有圓輥處為光滑接觸,尖劈頂角為,且>被頂舉的重量設(shè)為。試求:〔1〕頂舉重物上升所需的值;〔2〕頂住重物使不下降所需的值。WFWFN1F1FN1F1F對(duì)重物而WFN2F2WFN2F2FN2F2F得〔2〕重物下降,重物和尖劈受力如圖對(duì)重物,而對(duì)尖劈,得FNFFCxFCyFD5-26起重機(jī)的夾子(尺寸如圖示),要把重物夾起,必須利用重物與夾子之間的摩擦力。設(shè)夾子對(duì)重物的壓力的合力作用于點(diǎn)相距150mm處的、FNFFCxFCyFD解:整體看,顯然F=WWBAWBAFNFNFF對(duì)半邊夾子BD,顯然FD=F=W從而5-27均質(zhì)桿長(zhǎng)4m,重500N;輪重300N,與桿及水平面接觸處的摩擦因數(shù)分別為=0.4,=0.2。設(shè)滾動(dòng)摩擦不計(jì),求拉動(dòng)圓輪所需的的最小值。解:對(duì)均質(zhì)桿,,對(duì)輪,F(xiàn)NAFFNAFAFNBFB圓輪運(yùn)動(dòng)有三種情形:平動(dòng)、繞A點(diǎn)滾動(dòng)、繞B點(diǎn)滾動(dòng)1.平動(dòng),A、B點(diǎn)均到達(dá)極限狀態(tài)OCOCAFOxFOy500NFNAFA2.繞A點(diǎn)滾動(dòng),B點(diǎn)到達(dá)極限狀態(tài),3.繞B點(diǎn)滾動(dòng),A點(diǎn)到達(dá)極限狀態(tài),故,F(xiàn)T的最小值為。5-29一個(gè)半徑為300mm、重為3kN的滾子放在水平面上。在過(guò)滾子重心而垂直于滾子軸線的平面內(nèi)加一力,恰足以使?jié)L子滾動(dòng)。假設(shè)滾動(dòng)摩擦因數(shù)δ=5mm,求的大小。δFδFAFNAWAA6-5半圓形凸輪以勻速v=10mm/s沿水平方向向左運(yùn)動(dòng),活塞桿AB長(zhǎng)l,沿鉛直方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)開(kāi)場(chǎng)時(shí),活塞桿A端在凸輪的最高點(diǎn)上。如凸輪的半徑R=80mm,求活塞B的運(yùn)動(dòng)方程和速度方程。yxyx凸輪O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程那么活塞A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程故活塞桿B運(yùn)動(dòng)方程活塞桿B速度方程y6-7滑道連桿機(jī)構(gòu)如以下列圖,曲柄長(zhǎng),按規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)〔以rad計(jì),以s計(jì)〕,ω為一常量。求滑道上B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程、速度及加速度方程。y解:建設(shè)坐標(biāo)系如圖B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程B點(diǎn)的速度方程B點(diǎn)的加速度方程6-9點(diǎn)M以勻速率u在直管OA內(nèi)運(yùn)動(dòng),直管OA又按規(guī)律繞O轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)t=0時(shí),M在O點(diǎn),求其在任一瞬時(shí)的速度及加速度的大小。解:M點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程那么M點(diǎn)的速度M點(diǎn)的加速度6-18搖桿滑道機(jī)構(gòu)如以下列圖,滑塊M同時(shí)在固定圓弧槽BC中和在搖桿OA的滑道中滑動(dòng)。BC弧的半徑為R,搖桿OA的轉(zhuǎn)軸在BC弧所在的圓周上。搖桿繞O軸以勻角速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)開(kāi)場(chǎng)時(shí),搖桿在水平位置。試分別用直角坐標(biāo)法和自然法求滑塊M的運(yùn)動(dòng)方程,并求其速度及加速度。解:(1)直角坐標(biāo)法運(yùn)動(dòng)方程Rs+速度Rs+加速度(2)自然法運(yùn)動(dòng)方程速度大小,方向?yàn)锽C弧M點(diǎn)切向加速度6-19某點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程為,長(zhǎng)度以mm計(jì),時(shí)間以s計(jì),求它的速度、切向加速度與法向加速度。解:速度大小切向加速度;法向加速度vOaO6-31揉茶機(jī)的揉桶由三個(gè)曲柄支持,曲柄的支座A,B,C與支軸a,b,c都恰成等邊三角形,如以下列圖。三個(gè)曲柄長(zhǎng)度相等,均為l=150mm,并以一樣的轉(zhuǎn)速nvOaO解:因?yàn)锳、B、C和a、b、c均為等邊三角形,且Aa=Bb=Cc,所以各曲柄始終保持平行,故揉茶桶作曲線平動(dòng)。6-32刨床上的曲柄連桿機(jī)構(gòu)如題2-4附圖所示,曲柄OA以勻角速ω0繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng),其轉(zhuǎn)動(dòng)方程為φ=ω0t?;瑝KA帶動(dòng)搖桿O1B繞軸O1轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)OO1=a,OA=r。求搖桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方程。解:由幾何關(guān)系得到從而搖桿O的轉(zhuǎn)動(dòng)方程6-38輪Ⅰ,Ⅱ,半徑分別為r1=150mm,r2=200mm,鉸連于桿AB兩端。兩輪在半徑R=450mm的曲面上運(yùn)動(dòng),在圖示瞬時(shí),A點(diǎn)的加速度aA=1200mm/s2,aA與OA成60°角。試求:〔1〕AB桿的角速度與角加速度;〔2〕B點(diǎn)的加速度。解:運(yùn)動(dòng)過(guò)程中AB桿各點(diǎn)到O點(diǎn)距離不變,故AB桿繞O點(diǎn)定軸轉(zhuǎn)動(dòng)?!?〕A點(diǎn)加速度分解到切向和法向,那么其切向加速度和法向加速度分別為,〔2〕B點(diǎn)切向加速度和法向加速度分別為,6-40剛體以勻角速作定軸轉(zhuǎn)動(dòng),沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸的單位矢,體內(nèi)一點(diǎn)M點(diǎn)在某瞬時(shí)的位置矢〔長(zhǎng)度以mm計(jì)〕。試求該瞬時(shí)點(diǎn)M的速度與加速度。解:mm/smm/s27-5三角形凸輪沿水平方向運(yùn)動(dòng),其斜邊與水平線成α角。桿AB的A端擱置在斜面上,另一端活塞B在氣缸內(nèi)滑動(dòng),如某瞬時(shí)凸輪以速度v向右運(yùn)動(dòng),求活塞B的速度。解:動(dòng)點(diǎn)A,靜系為地球,動(dòng)系為三角形凸輪絕對(duì)運(yùn)動(dòng):上下直線相對(duì)運(yùn)動(dòng):沿三角形凸輪斜直線vevAvevAvr點(diǎn)A速度合成如圖,7-8搖桿滑道機(jī)構(gòu)的曲柄OA長(zhǎng)l,以勻角速度ω0繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在題3-7附圖所示位置OA⊥OO1,AB=2l,求該瞬時(shí)BC桿的速度。解:〔分析〕BC桿平動(dòng),求BC桿的速度就得研究B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)vBvrBveBvAvBvrBveBvAvrAveAveB可以通過(guò)O1D桿的運(yùn)動(dòng)求得而O1D桿的運(yùn)動(dòng)根據(jù)A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)分析動(dòng)點(diǎn)A,靜系為地球,動(dòng)系為O1D,速度合成圖,而從而故7-9一外形為半圓弧的凸輪A,半徑r=300mm,沿水平方向向右作勻加速運(yùn)動(dòng),其加速度aA=800mm/s2。凸輪推動(dòng)直桿BC沿鉛直導(dǎo)槽上下運(yùn)動(dòng)。設(shè)在圖所示瞬時(shí),vA=600mm/s,求桿BC的速度及加速度。解:動(dòng)點(diǎn)B,靜系為地球,動(dòng)系為凸輪A絕對(duì)運(yùn)動(dòng):上下直線;相對(duì)運(yùn)動(dòng):沿凸輪A圓周運(yùn)動(dòng)牽連運(yùn)動(dòng):凸輪A直線平動(dòng)點(diǎn)B速度合成如圖vevvevrvBaeartaBarnB牽連運(yùn)動(dòng)為平動(dòng),點(diǎn)B加速度合成如圖向OB方向投影,即7-10鉸接四邊形機(jī)構(gòu)中的O1A=O2B=100mm,O1O2=AB,桿O1A以等角速度ω=2rad/s繞O1軸轉(zhuǎn)動(dòng)。AB桿上有一套筒C,此筒與CD桿相鉸接,機(jī)構(gòu)各部件都在同一鉛直面內(nèi)。求當(dāng)φ=60°時(shí)CD桿的速度和加速度。解:動(dòng)點(diǎn)C,靜系為地球,動(dòng)系為四邊形機(jī)構(gòu)AB桿絕對(duì)運(yùn)動(dòng):上下直線;相對(duì)運(yùn)動(dòng):沿四邊形機(jī)構(gòu)AB桿直線araenaCaaraenaCaetCvevrvC點(diǎn)C速度合成如圖牽連運(yùn)動(dòng)為曲線平動(dòng),點(diǎn)C加速度合成如圖,向CD方向投影,得vevvevrvA60oaeaAtartaeaAtartaAnAarn60o60o60o絕對(duì)運(yùn)動(dòng):圓周;相對(duì)運(yùn)動(dòng):圓周;牽連運(yùn)動(dòng):平動(dòng)點(diǎn)A速度合成如圖牽連運(yùn)動(dòng)為平動(dòng),點(diǎn)A加速度合成如圖,即,向方向投影,得,即7-16大圓環(huán)固定不動(dòng),其半徑R=0.5m,小圓環(huán)M套在桿AB及大圓環(huán)上如以下列圖。當(dāng)θ=30°時(shí),AB桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=2rad/s,角加速度α=2rad/s2,試求該瞬時(shí):〔1〕M沿大圓環(huán)滑動(dòng)的速度;〔2〕M沿AB桿滑動(dòng)的速度;〔3〕M的絕對(duì)加速度。aMnaetaraMnaetaraenMaMtvevrvM60oac絕對(duì)運(yùn)動(dòng):圓周;相對(duì)運(yùn)動(dòng):直線;牽連運(yùn)動(dòng):定軸轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)M速度合成如圖(1);(2)(3),即,,,向方向投影,得,故7-17曲柄OA,長(zhǎng)為2r,繞固定軸O轉(zhuǎn)動(dòng);圓盤半徑為r,繞A軸轉(zhuǎn)動(dòng),r=100mm,在圖示位置,曲柄OA的角速度ω1=4rad/s,角加速度α1=3rad/s2,圓盤相對(duì)于OA的角速度ω2=6rad/s,角加速度α2=4rad/s2。求圓盤上M點(diǎn)和N點(diǎn)的絕對(duì)速度和絕對(duì)加速度。vevrvMvevrvMvevrvNαaetarnaenacartαaetartaenarnacyx絕對(duì)運(yùn)動(dòng):未知;相對(duì)運(yùn)動(dòng):圓周;牽連運(yùn)動(dòng):定軸轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)M、N速度合成如圖點(diǎn)M:點(diǎn)N:點(diǎn)M、N加速度合成如圖點(diǎn)M:,即,,,,,點(diǎn)N:,即,,,,7-18在圖示機(jī)構(gòu)中,AA′=BB′=r=0.25mm,且AB=A′B′;連桿AA′以勻角速度ω=2rad/s繞A′轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)θ=60°時(shí),槽桿CE位置鉛直。求此時(shí)CE的角速度及角加速度。vDvevrvDvevr絕對(duì)運(yùn)動(dòng):曲線;相對(duì)運(yùn)動(dòng):直線;aenaenaetaracaD點(diǎn)D速度合成如圖,點(diǎn)D加速度合成如圖,即,,向x方向投影,7-21板ABCD繞z軸以ω=0.5t〔其中ω以rad/s計(jì),t以s計(jì)〕的規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng),小球M在半徑*#r=100mm的圓弧槽內(nèi)相對(duì)于板按規(guī)律s=503πt〔s以mm計(jì),t以s計(jì)〕運(yùn)動(dòng),求t=2s時(shí),小球M的速度與加速度。解:t=2s時(shí),s=100π/3,,φρφφρφρvrartarnaen垂直紙面向里,故小球M的速度牽連運(yùn)動(dòng)為定軸轉(zhuǎn)動(dòng),垂直紙面向里〔加速轉(zhuǎn)動(dòng)〕,垂直紙面向外故8-2半徑為r的齒輪由曲柄OA帶動(dòng),沿半徑為R的固定齒輪滾動(dòng)。如曲柄OA以勻角加速度α繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng),且當(dāng)運(yùn)動(dòng)開(kāi)場(chǎng)時(shí),角速度ω0=0,轉(zhuǎn)角φ=0,求動(dòng)齒輪以中心A為基點(diǎn)的平面運(yùn)動(dòng)方程。φφ'解:A為基點(diǎn),φφ'故,而,故8-6兩剛體M,N用鉸C連結(jié),作平面平行運(yùn)動(dòng)。AC=BC=600mm,在圖示位置vA=200mm/s,vB=100mm/s,方向如以下列圖。試求C點(diǎn)的速度。vC解:根據(jù)速度投影定理,vC垂直BCvC8-9圖示一曲柄機(jī)構(gòu),曲柄OA可繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)桿AC在套管B內(nèi)滑動(dòng),套管B及與其剛連的BD桿又可繞通過(guò)B鉸而與圖示平面垂直的水平軸運(yùn)動(dòng)。:OA=BD=300mm,OB=400mm,當(dāng)OA轉(zhuǎn)至鉛直位置時(shí),其角速度ω0=2rad/s,試求D點(diǎn)的速度。解:AC作平面運(yùn)動(dòng),、速度方位如圖IvAvBIvAvBvDφ8-10圖示一傳動(dòng)機(jī)構(gòu),當(dāng)OA往復(fù)搖擺時(shí)可使圓輪繞O1軸轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)OA=150mm,O1B=100mm,在圖示位置,ω=2rad/s,試求圓輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。vBvA解:,AB作平面運(yùn)動(dòng),、速度方位如圖vBvA根據(jù)速度投影定理8-11在瓦特行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中,桿O1A繞O1軸轉(zhuǎn)動(dòng),并借桿AB帶動(dòng)曲柄OB,而曲柄OB活動(dòng)地裝置在O軸上。在O軸上裝有齒輪Ⅰ;齒輪Ⅱ的軸安裝在桿AB的B端。:r1=r2=300mm,O1A=750mm,AB=1500mm,又桿O1A的角速度ωO1=6rad/s,求當(dāng)α=60°與β=90°時(shí),曲柄OB及輪Ⅰ的角速度。IvAvBv解:,ABIvAvBv由于、速度方位如圖那么AB連同齒輪Ⅱ速度瞬心IK8-15題4-15附圖所示為一靜定剛架,設(shè)G支座向下沉陷一微小距離,求各局部的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的位置及H與G點(diǎn)微小位移之間的關(guān)系。K解:AHD繞D定軸轉(zhuǎn)動(dòng);ABE速度瞬心K;BFC與CG速度瞬心F。顯然有8-21圖為一機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖,輪的轉(zhuǎn)速為一常量n=60r/min,在圖示位置OA∥BC,AC⊥BC,求齒板最下一點(diǎn)D的速度和加速度。解:AB瞬時(shí)平動(dòng)aAaBAnaAaBAnaBAtaAaBtaBn,由于,而,,y方向投影,,x方向投影,,,,vBvA8-23四連桿機(jī)構(gòu)OABO1中,OO1=OA=O1B=100mm,OA以勻角速度ω=2rad/s轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)φ=90°時(shí),O1B與OO1在一直線上,求這時(shí):〔1〕AB及O1vBvA解:AB平面運(yùn)動(dòng),O為速度瞬心〔1〕,,〔2〕A為基點(diǎn),,aBnaBAnaBAtaaBnaBAnaBAtaAaBt向OA投影,,8-24如附圖所示,輪O在水平面上滾動(dòng)而不滑動(dòng),輪心以勻速v0=0.2m/s運(yùn)動(dòng)。輪緣上固連銷釘B,此銷釘在搖桿O1A的槽內(nèi)游動(dòng),并帶動(dòng)搖桿繞O1軸轉(zhuǎn)動(dòng)。:輪的半徑R=0.5m,在圖示位置時(shí),AO1是輪的切線,搖桿與水平面間的交角為60°。求搖桿在該瞬時(shí)的角速度和角加速度。解:對(duì)于銷釘B,其絕對(duì)運(yùn)動(dòng),但是其對(duì)于搖桿O1A的相對(duì)運(yùn)動(dòng)清楚,而搖桿O1A作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)vBvBvevr根據(jù)合成運(yùn)動(dòng)aetaaetaraenac所以這里;〔輪心勻速〕;向OB方向投影:得到,9-9篩粉機(jī)如以下列圖。曲柄OA以勻角速ω轉(zhuǎn)動(dòng),OA=AB=l,石料與篩盤間的摩擦因數(shù)為f,為使碎石料在篩盤中來(lái)回運(yùn)動(dòng)。求曲柄OA的角速度至少應(yīng)多大llOωBAlDCvAvBIABaBaAaBAnaBAtφφφ解:為使碎石料在篩盤中來(lái)回運(yùn)動(dòng),滿足,即,從而,其中,而故向AB方向投影:得從而即9-11小球從光滑半圓柱的頂點(diǎn)A無(wú)初速地下滑,求小球脫離半圓柱時(shí)的位置角。解:小球受力分析如圖FNFNmg由于,mg那么別離變量即,積分,故,即小球脫離半圓柱時(shí),,,,9-13質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)場(chǎng)做直線運(yùn)動(dòng),作用于質(zhì)點(diǎn)上的力F隨時(shí)間按圖示規(guī)律變化,a、b均為常數(shù)。求質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程。解:為時(shí)間的函數(shù)。質(zhì)點(diǎn)從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)場(chǎng)做直線運(yùn)動(dòng)abFabFt從而積分一次再積分一次9-14質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)M自高度H以速度v0水平拋出,空氣阻力為R=-kmv,其中k為常數(shù)。求該質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程和軌跡。HMHMyxv0v初始條件得初始條件得軌跡:9-22單擺長(zhǎng)l,擺錘重W,支點(diǎn)B具有水平的勻加速度a。如將擺在θ=0處釋放,試將擺繩的張力F表示為θ的函數(shù)。WBWBlaθFFIe〔2〕以支點(diǎn)為參考系,建設(shè)非慣性坐標(biāo)系下運(yùn)動(dòng)微分方程其中,,,從而由〔1〕式兩邊積分代入〔2〕式得10-2電動(dòng)機(jī)重,放在光滑的水平根基上,另有一均質(zhì)桿,長(zhǎng)2l,重,一端與電動(dòng)機(jī)的機(jī)軸相固結(jié),并與機(jī)軸的軸線垂直,另一端那么剛連于重的物體。設(shè)機(jī)軸的角速度為ω(ω為常量),開(kāi)場(chǎng)時(shí)桿處于鉛直位置,整個(gè)系統(tǒng)靜止。試求電動(dòng)機(jī)的水平運(yùn)動(dòng)。W1FNW1FNW2W3xx水平方向不受力,且開(kāi)場(chǎng)時(shí)靜止,那么系統(tǒng)vC=0取電動(dòng)機(jī)初始位置為坐標(biāo)原點(diǎn),xC1=0,t時(shí)刻位置為x那么故10-6長(zhǎng)2l的均質(zhì)桿AB,其一端B擱置在光滑水平面上,并與水平成角,求當(dāng)桿倒下時(shí),A點(diǎn)之軌跡方程。yy解:AB受力分析如圖yy水平方向不受力,且開(kāi)場(chǎng)時(shí)靜止,那么系統(tǒng)vC=0(1)取y軸過(guò)質(zhì)心,t時(shí)刻位置xFNW,那么xFNW〔2〕取y軸過(guò)B點(diǎn)初始位置,xC1=,t時(shí)刻位置,那么10-16兩小車A、B的質(zhì)量各為600kg、800kg,在水平軌道上分別以勻速,運(yùn)動(dòng)。一質(zhì)量為40kg的重物C以俯角30°、速度落入A車內(nèi),A車與B車相碰后緊接在一起運(yùn)動(dòng)。試求兩車共同的速度。設(shè)摩擦不計(jì)。解:重物C落入A車內(nèi)與A車一起運(yùn)動(dòng),水平方向動(dòng)量守恒A車與B車相碰后緊接在一起運(yùn)動(dòng),水平方向動(dòng)量守恒從而10-19一固定水道,其截面積逐漸改變,并對(duì)稱于圖平面。水流入水道的速度,垂直于水平面;水流出水道的速度,與水平成30°角,水道進(jìn)口處的截面積等于0.02m2,求由于水的流動(dòng)而產(chǎn)生的對(duì)水道的附加水平壓力。解:由動(dòng)量改變等于力的沖積,得,即故10-24壓實(shí)土壤的振動(dòng)器,由兩個(gè)一樣的偏心塊和機(jī)座組成。機(jī)座重W,每個(gè)偏心塊重P,偏心距e,兩偏心塊以一樣的勻角速ω反向轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)兩偏心塊的位置對(duì)稱于y軸。試求振動(dòng)器在圖示位置時(shí)對(duì)土壤的壓力。WFNPWFNPP11-5均質(zhì)桿長(zhǎng),重,端附近一重的小球〔小球可看作質(zhì)點(diǎn)〕,桿上點(diǎn)邊一彈簧常數(shù)為的彈簧,使桿在水平位置保持平衡。設(shè)給小球一微小初位移,而,試求桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。解:桿在水平位置,彈簧力,彈簧伸長(zhǎng)小球一微小初位移,彈簧伸長(zhǎng)故任意位置彈簧力從而令,,,那么11-8一卷?yè)P(yáng)機(jī)如以下列圖。輪B、C半徑分別為R、r,對(duì)水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J1、J2,物體A重W。設(shè)在輪C上作用一常力矩M,試求物體A上升的加速度。解:對(duì)輪C,,即FT1FT2對(duì)輪B,F(xiàn)T1FT2對(duì)物體A,輪B、C切向加速度一樣等于物體A加速度,〔5個(gè)方程5個(gè)未知量〕11-10一半徑為r、重為W1的均質(zhì)水平圓形轉(zhuǎn)臺(tái),可繞通過(guò)中心O并垂直于臺(tái)面的鉛直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。重W2的物塊A,按規(guī)律s=at2沿臺(tái)的邊緣運(yùn)動(dòng)。開(kāi)場(chǎng)時(shí),圓臺(tái)是靜止的。求物塊運(yùn)動(dòng)以后,圓臺(tái)在任一瞬時(shí)的角速度與角加速度。解:,動(dòng)量矩守恒,初始時(shí)刻動(dòng)量矩為零,那么故11-17柱體A和B的重量均為W,半徑均為r。一繩繞于可繞固定軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱A上,繩的另一端繞在圓柱B上。求B下落時(shí)質(zhì)心的加速度。摩擦不計(jì)。WFWFNFTaCαBWΑADaDB物體,,A物體,〔4個(gè)未知量〕D點(diǎn)速度,即,該關(guān)系始終成立,對(duì)時(shí)間求導(dǎo)數(shù)從而,mgFNFvCω11-19一半徑為r的均質(zhì)圓輪,在半徑為RmgFNFvCω解:受力分析+運(yùn)動(dòng)分析相對(duì)質(zhì)心動(dòng)量矩定理質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理〔切向〕聯(lián)合上式得即當(dāng)φ很小時(shí),寫成t=0時(shí),,解得WFN11-20一半徑為r的均質(zhì)圓輪,在半徑為R的圓弧面上只滾動(dòng)而不滑動(dòng)。初瞬時(shí),而=0。求圓弧面作用在圓輪上的法向反力(表示為θ的函數(shù))。WFN解:受力分析+運(yùn)動(dòng)分析質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理〔法向〕從而對(duì)接觸點(diǎn)用動(dòng)量矩定理〔速度瞬心〕即因?yàn)?,故,,從?2-7帶式推土機(jī)前進(jìn)速度為v。車架總重W1,兩條履帶各重W2,四輪各重W3,半徑為R,其慣性半徑為ρ。試求整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)能。解:設(shè)履帶質(zhì)量均勻分布,其質(zhì)心位置相對(duì)于推土機(jī)架之不變的,所以vC履=v,而履帶上任一點(diǎn)相對(duì)其質(zhì)心的速度大小,那么:整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)能為:12-24桿AC和BC各重P,長(zhǎng)均為l,在C處用絞鏈連接,放在光滑的水平面上如以下列圖。設(shè)C點(diǎn)的初始高度為h,兩桿由靜止開(kāi)場(chǎng)下落,求絞鏈C到達(dá)地面時(shí)的速度。設(shè)兩桿下落時(shí),兩桿軸線保持在鉛直平面內(nèi)。解:第一時(shí)刻系統(tǒng)動(dòng)能第二時(shí)刻系統(tǒng)動(dòng)能:AC和BC運(yùn)動(dòng)一樣,考察AC,絞鏈C到達(dá)地面時(shí),A為速度瞬心,故,其間外力做功動(dòng)能定理,那么從而12-27重物A重P,連在一根無(wú)重量的、不能伸長(zhǎng)的繩子上,繩子繞過(guò)固定滑輪D并繞在鼓輪B上。由于重物下降,帶動(dòng)輪C沿水平軌道滾動(dòng)而不滑動(dòng)。鼓輪B的半徑為r,輪的半徑為R,兩者固連在一起,總重量為W,對(duì)于水平軸O的慣性半徑等于ρ。求重物A加速度。輪D的質(zhì)量不計(jì)。解:第一時(shí)刻系統(tǒng)動(dòng)能,重物下降h后其速度v,那么第二時(shí)刻系統(tǒng)動(dòng)能其間外力做功動(dòng)能定理,那么那么兩邊對(duì)時(shí)間求導(dǎo)數(shù),從而12-28在圖所示系統(tǒng)中,均質(zhì)桿OA、AB各長(zhǎng)l,質(zhì)量均為m1;均質(zhì)圓輪的半徑為r,質(zhì)量為m2。當(dāng)θ=60°時(shí),系統(tǒng)由靜止開(kāi)場(chǎng)運(yùn)動(dòng),求當(dāng)θ=30°時(shí)輪心的速度。設(shè)輪在水平面上只滾動(dòng)不滑動(dòng)。解:第一時(shí)刻系統(tǒng)動(dòng)能,當(dāng)θ=30°時(shí)輪心的速度v,那么,輪的角速度,OA、AB角速度均為vvAvvA第二時(shí)刻系統(tǒng)動(dòng)能其間外力做功動(dòng)能定理,那么從而12-33如圖,正方形均質(zhì)板的質(zhì)量為40kg,在鉛直面內(nèi)以三根軟繩拉住,板的邊長(zhǎng)b=100mm,試求:(1)當(dāng)軟繩FG被剪斷后,木板開(kāi)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的加速度以及AD和BE兩繩的張力;(2)當(dāng)AD和BE兩繩位于鉛直位置時(shí),板中心C的加速度和兩繩的張力。WFAWFAFBanat其運(yùn)動(dòng)微分方程為這里,=0,且開(kāi)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí),,求得FBFA,,F(xiàn)BFA〔2〕其運(yùn)動(dòng)微分方程為atanWatanW,這里,=0,求得利用動(dòng)能定理求出質(zhì)心C速度,從而計(jì)算其加速度開(kāi)場(chǎng)位置靜止T1=0,運(yùn)動(dòng)至鉛直位置,期間所有力做功為故有,從而故從而12-38如圖,均質(zhì)細(xì)桿OA可繞水平軸O轉(zhuǎn)動(dòng),另一端有一均質(zhì)圓盤,圓盤可繞A在鉛直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。桿OA長(zhǎng)為l,質(zhì)量為m1;圓盤半徑為R,質(zhì)量為m2。摩擦不計(jì),初始時(shí)桿OA水平,桿和圓
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