《机械设计基础》模块一

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时间:2019-08-06

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1、模块一一、填空1、外力指作用在构件上的各种形式的载荷,包括重力、推力、拉力、转动力矩等。2、平衡指构件处于静止或匀速直线运动状态。3、力的三要素是指力的大小、方向和作用点。4、力偶矩的大小、转向和作用平面称为力偶的三要素。5、两构件相互作用时,它们之间的作用与反作用力必然等值、反向、共线,但分别作用于两个构件上。6、参照平面力系分类定义,可将各力作用线汇交于一点的空间力系称为空间汇交力系;将各力作用线相互平行的空间力系称为空间平行力系;将作用线在空间任意分布的一群力称为空间任意力系。二、选择1、如果

2、力R是F1、F2二力的合力,用矢量方程表示为R=F1+F2,则三力大小之间的关系为( D)。A.必有R=F1+F2;B.不可能有R=F1+F2;C.必有R>F1,R>F2;D可能有R

3、关于平面力系的主矢和主矩,以下表述中正确的是(A)A.主矢的大小、方向与简化中心无关;B.主矩的大小、转向一定与简化中心的选择有关;C.当平面力系对某点的主矩为零时,该力系向任何一点简化结果为一合力;D.当平面力系对某点的主矩不为零时,该力系向任一点简化的结果均不可能为一合力。5、下列表述中正确的是(D)A.任何平面力系都具有三个独立的平衡方程式;B.任何平面力系只能列出三个平衡方程式;C.在平面力系的平衡方程式的基本形式中,两个投影轴必须相互垂直;D.平面力系如果平衡,该力系在任意选取的投影轴上投

4、影的代数和必为零6、下列表述中不正确的是(B)A.力矩与力偶矩的量纲相同;B.力不能平衡力偶;C.一个力不能平衡一个力偶;D.力偶对任一点之矩等于其力偶矩,力偶中两个力对任一轴的投影代数和等于零。三、分析计算1、如图所示,三铰拱桥又左右两拱铰接而成,在BC作用一主动力。忽略各拱的自重,分别画出拱AC、BC的受力图。题1-3-1图解:(1)选AC拱为研究对象,画分离体,AC杆为二力杆。受力如图(2)选BC拱为研究对象,画出分析体,三力汇交原理。2、支架如图所示,由杆AB与AC组成,A、B、C处均为铰链

5、,在圆柱销A上悬挂重量为G的重物,试求杆AB与杆AC所受的力。题1-3-2图解:(1)取圆柱销为研究对象,画受力图;作用于圆柱销上有重力G,杆AB和AC的反力FAB和FAC;因杆AB和AC均为二力杆,指向暂假设如图示。圆柱销受力如图所示,显然这是一个平面汇交的平衡力系。(2)列平衡方程3、图示为一夹紧机构,杆AB和BC的长度相等,各杆自重忽略不计,A、B、C处为铰链连接。已知BD杆受压力F=3kN,h=200mm,l=1500mm。求压块C加于工件的压力。题1-3-3图解:(1)取DB杆为研究对象,

6、画受力图;列平衡方程;(2)取压块C杆为研究对象,画受力图;列平衡方程4、图示悬臂梁AB作用有集度为q=4kN/m的均布载荷及集中载荷F=5kN。已知α=25°,l=3m,求固定端A的约束反力。题1-3-4图解:(1)取梁AB为研究对象,画受力图;(2)列平衡方程可得:5、梯子AB靠在墙上,重200N,如图所示。梯子长为l,并与水平面交角θ=60°。已知接触面间的摩擦系数均为0.25。今有一重650N的人沿梯子上爬,问人所能达到的最高点C到A点的距离s应为多少?题1-3-5图解当人沿梯子向上,达到最

7、高点C时,梯子处于临界状态,梯子即将滑动,A点和B点同时达到最大静摩擦力,所以受力分析时以梯子AB为研究对象,加上A、B处的摩擦力,大小为Fmax,方向与A、B点运动趋势方向相反,再按平面任意力系的平衡方程求解。(1)以梯子为研究对象画受力图,如图所示(2)列平衡方程∑Fx=0,FNB-FsA=0①∑Fy=0,FNA+FsB-P-P1=0②∑MA(F)=0,-FNBlsinθ-FsBlcosθ+P·(l/2)cosθ+P1scosθ=0③其中:FsA=fsFNA④FsB=fsFNB⑤ 把数据f

8、s=0.25,P=200N,P1=650N代入,解得 s=0.456l6、如图所示,支柱AB下端为球形铰链,BC、BD为两绳索,F=7.2kN。不计支柱的自重,求柱及绳索受到的力。题1-3-6图解(1)取B铰为研究对象,画出其受力图。由图可知,立柱AB、绳索BC与BD对B铰的作用力及主动力F共同组成空间汇交力系而平衡。(2)按图中的坐标系列平衡方程,①,②,③由图中给定的尺寸可知:,,(3)求解未知量。将上面各三角函数值代入平衡方程①、②、③并联立求解,得立柱AB、绳

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