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理论力学习题集讲解

-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)-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。

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。

1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。

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。

-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。

s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。

1 2 3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ϕ=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。

-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。

-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ϕ。

求当ϕ =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ϕ=60º时,杆CD的速度和加速度。

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ϕ =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。

-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ϕ =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, 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。

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=1m/s2,a B=3m/s2, 求此时直角杆的角速度和角加速度。

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。

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。

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。

于杆OA的点A。

在图a中圆盘与杆OA焊接在一起;在图b中,圆盘与杆OA在点A铰接,且相对杆OA以角速度ωr逆时针方向转动;在图c中,圆盘相对杆OA以角速度ωr顺时针方向转动。

已知ω0= ωr =4rad/s,计算在此三种情况下,圆盘对轴O的动量矩。

12-2、一半径为R、质量为m1的均质圆盘,可绕通过其中心O的铅直轴无摩擦地旋转,如图所示,一质量为m2的人在盘上由点B按规律s=1/2at2沿半径为r的圆周行走。

开始时,圆盘和人静止。

求圆盘的角速度和角加速度。

12-3、如图所示两轮的半径各为R1和R2,其质量各为m1和m2 ,两轮以胶带相连接,各绕两平行的固定轴转动。

如在第一个带轮上作用矩为M的主动力偶,在第二个带轮上作用矩为M′的阻力偶。

带轮可视为均质圆盘,胶带与轮间无滑动,胶带质量略去不计。

求第一个带轮的角加速度。

12-4、重物A质量为m1,系在绳子上,绳子跨过不计质量的固定滑轮D,并绕在鼓轮B上,如图所示。

由于重物下降,带动了轮C,使它沿水平轨道只滚不滑。

设鼓轮半径为r,轮C的半径为R,两者固连在一起,总质量为m2,对于其水平轴O的回转半径为 。

求重物A的加速度。

12-5、均质圆柱体A的质量为m,在外圆上绕以细绳,绳的一端B固定不动,如图所示。

当BC铅垂时圆柱下降,其初速度为零。

求当圆柱体的轴心降落了高度h时轴心的速度和绳子的张力。

13-1、均质圆柱体A和B的质量均为m,半径为r,一绳缠在绕固定轴O转动的圆柱A上,绳的另一端绕在圆柱B上,直线绳段铅垂,如图所示。

摩擦不计。

求:(1)圆柱体B下落时质心的加速度;(2)若在圆柱体A上作用一逆时针转向,矩为M的力偶,试问在什么条件下圆柱体B的质心加速度将向上。

13-2、如图所示,用跨过滑轮的绳子牵引质量为2kg的滑块A沿倾角为30°的光滑斜槽运动。

设绳子拉力F=20N。

计算滑块由位置A到位置B时,重力与拉力F所作的总功。

13-3、自动弹射器如图放置,弹簧在未受力时的长度为200 mm,恰好等于筒长。

欲使弹簧改变10mm,需力2N。

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