工程力学习题答案

ABW600CDE8003004-19 起重构架如题4-19图所示，尺寸单位为mm。滑轮直径d=200 mm，钢丝绳的倾斜部分平行于杆BE。吊起的载荷W=10 kN，其它重量不计，求固定铰链支座A、B的约束力。ABW600CDE800300FB yFBxFA yFAxWxy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Bxy，列出平衡方程；(3) 研究ACD杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)；ACDFA yFAxFD yFDxFC(4) 选D点为矩心，列出平衡方程；(5) 将FAy代入到前面的平衡方程；约束力的方向如图所示。ABCDEFF45o4-20 AB、AC、DE三杆连接如题4-20图所示。DE杆上有一插销F套在AC杆的导槽内。求在水平杆DE的E端有一铅垂力F作用时，AB杆上所受的力。设AD=DB，DF=FE，BC=DE，所有杆重均不计。解：(1) 整体受力分析，根据三力平衡汇交定理，可知B点的约束力一定沿着BC方向；(2) 研究DFE杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)；DEFFD yFDx45oBFF(3) 分别选F点和B点为矩心，列出平衡方程；(4) 研究ADB杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)；ABDFD yFDxFA yFAxFBxy(5) 选坐标系Axy，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。ABCDEMxyzabh5-4 一重量W=1000 N的匀质薄板用止推轴承A、径向轴承B和绳索CE支持在水平面上，可以绕水平轴AB转动，今在板上作用一力偶，其力偶矩为M，并设薄板平衡。已知a=3 m，b=4 m，h=5 m，M=2000 Nm，试求绳子的拉力和轴承A、B约束力。ABCDEMxyzabhFA yFAxFAzFBzFB yFCW解：(1) 研究匀质薄板，受力分析，画出受力图(空间任意力系)；(2) 选坐标系Axyz，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。5-5 作用于半径为120 mm的齿轮上的啮合力F推动皮带绕水平轴AB作匀速转动。已知皮带紧边拉力为200 N，松边拉力为100 N，尺寸如题5-5图所示。试求力F的大小以及轴承A、B的约束力。(尺寸单位mm)。ABCDF100100150160200N100N20oABCDF100100150160200N100N20oFA yFAxFB yFBxxyz解: (1) 研究整体，受力分析，画出受力图(空间任意力系)；(2) 选坐标系Axyz，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。ABCD11.220o22xyzdFEMzxME20oF5-6 某传动轴以A、B两轴承支承，圆柱直齿轮的节圆直径d=17.3 cm，压力角a=20o。在法兰盘上作用一力偶矩M=1030 Nm的力偶，如轮轴自重和摩擦不计，求传动轴匀速转动时的啮合力F及A、B轴承的约束力(图中尺寸单位为cm)。解: (1) 研究整体，受力分析，画出受力图(空间任意力系)；ABCD11.220o22xyzdFEMzxME20oFFB zFAxFA zFBxFA zFB zFAxFBx(2) 选坐标系Axyz，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。6-9 已知物体重W=100 N，斜面倾角为30o(题6-9图a，tan30o=0.577)，物块与斜面间摩擦因数为fs=0.38，fs=0.37，求物块与斜面间的摩擦力？并问物体在斜面上是静止、下滑还是上滑？如果使物块沿斜面向上运动，求施加于物块并与斜面平行的力F至少应为多大？W(a)aW(b)aF解：(1) 确定摩擦角，并和主动力合力作用线与接触面法向夹角相比较；Waajf(2) 判断物体的状态，求摩擦力：物体下滑，物体与斜面的动滑动摩擦力为(3) 物体有向上滑动趋势，且静滑动摩擦力达到最大时，全约束力与接触面法向夹角等于摩擦角；WaFajfFRWFFRa+jfa(4) 画封闭的力三角形，求力F；F30oABC6-10 重500 N的物体A置于重400 N的物体B上，B又置于水平面C上如题图所示。已知fAB=0.3，fBC=0.2，今在A上作用一与水平面成30o的力F。问当F力逐渐加大时，是A先动呢？还是A、B一起滑动？如果B物体重为200 N，情况又如何？解：(1) 确定A、B和B、C间的摩擦角：(2) 当A、B间的静滑动摩擦力达到最大时，画物体A的受力图和封闭力三角形；F130oAFR1WAjf1WAFR1F130ojf1(3) 当B、C间的静滑动摩擦力达到最大时，画物体A与B的受力图和封闭力三角形；F230oABCWA+BFR2jf230oWA+BFR2jf2F2(4) 比较F1和F2；物体A先滑动；(4) 如果WB=200 N，则WA+B=700 N，再求F2；物体A和B一起滑动；6-11 均质梯长为l，重为P，B端靠在光滑铅直墙上，如图所示，已知梯与地面的静摩擦因数fsA，求平衡时q=？PABCqlPABCqminlDjfjfFRFB解：(1) 研究AB杆，当A点静滑动摩擦力达到最大时，画受力图(A点约束力用全约束力表示)；由三力平衡汇交定理可知，P、FB、FR三力汇交在D点；(2) 找出qmin和j f的几何关系；(3) 得出q角的范围；