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【篇一:
机械设计作业三答案】
一、选择题(每题2分,共20分)
1.直棒ab的a端用铰链固定于墙上,重心c处用细绳连在墙上d处,如图所示,则棒a端受到铰链作用力的方向是(a)(a)沿棒通过a点(b)通过a点竖直向上(c)过a点垂直于棒(d)过a点水平方向2.关于合力与分力,下列说法正确的是(c)(a)合力的大小一定大于每个分力的大小(b)合力的大小至少大于其中的一个分力
(c)合力的大小可以比两个分力都大,也可以比两个分力都小(d)合力不可能与其中的一个分力相等
3.重100n的物体,静止在粗糙水平面上,物体与水平面间的滑动摩擦系数为0.2,当物体受到一个大小为10n,方向水平向右的力作用时,水平面对物体的摩擦力大小和方向是(a)(a)10n,水平向左(b)10n,水平向右(c)20n,水平向左(d)20n,水平向右
4.若作用在a点的两个大小不等的力f1和f2,沿同一直线但方向相反。
则其合力可以表示为(c)。
a
、
f1
?
f2;b、f2?
f1;c、f1?
f2。
5.杆oa和物块m的重力均为p,杆与物块间有摩擦,物块与地面间光滑,当水平力f增大而物块仍然保持平衡时,则杆对物块m的正压力(c)
a、由小变大b、由大变小c、不变d、无法确定6.“二力平衡公理”和“力的可传性原理”只适用于(d)a、任何物体;b、固体;c、弹性体;d、刚体。
7.关于平面力系的主矢和主矩,以下表述中正确的是(d).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。
8.下述不同力系分别作用于刚体,彼此等效的是(a)(d表示两力作用线间的距离)
a、(a)(b)b、(b)(c)c、(c)(d)d、(d)(a)
9.平面任意力系独立平衡方程的个数为(c)a、1个b、2个c、3个d、6个
a、d1=1.414d2b、d1=0.704d2c、d1=d2d、d1=2d
二、填空题(每题2分,共20分)
1、力偶对任意点之矩等于力偶矩,力偶没有合力,力偶只能用力偶来平衡。
力偶中的两个力在任一坐标轴上的投影的代数和等于零。
2、我们把构件抵抗破坏的能力称为强度;把构件抵抗变形的能力称为刚度。
3、构件在外力作用下,内力在截面上分布的集度称为应力。
轴向拉、压时,由于应力与横截面垂直,故称为拉应力。
4、试验证明:
在杆内应力不超过某一限度时,杆的轴向变形与轴力和杆长成正比,而与杆的横截面面积成反比。
5、构件工作时,由外载荷引起的应力称为工作应力。
为保证构件能够正常工作,必须使工作应力在许用应力以下。
6、构件在剪切时的受力特点是构件受到一对大小相等、方向相反、作用线平行且相距很近的外力。
变形特点是在这两力作用线间的截面发生相对错移。
7、圆轴扭转变形时,受到的载荷是外力偶,其作用平面与轴的轴线垂直,圆轴扭转时的内力称为扭矩。
8、根据约束特点对支座简化,梁可分为简支梁、外伸梁和悬臂梁三类。
9、扭转变形的大小,可以用两个横截面间绕轴线的转角来度量,称为扭转角,单位是弧度。
10、梁弯曲时,横截面上的内力一般包括剪力和弯矩两个分量,其中对梁的强度影响较大的是弯矩。
若截面上只有弯矩则称为纯弯曲。
三、判断题(每题2分,共20分)
10.轴向拉(压)时,杆件的内力必与杆件的轴线重合。
(√)
四、简答题(每题5分,共20分)
1.图示一v带传动,小带轮为主动轮,转向为顺时针。
a、c和b、d分别是v带绕入点和绕出点。
试问:
1)在哪个点上带速大于带轮圆周速度?
2)在哪个点上带速等于带轮圆周速度?
3)在哪个点上带速小于带轮圆周速度?
(4分)解:
1)d点上带速大于带轮圆周速度(1分)2)a、c点上带速等于带轮圆周速度(2分)3)b点上带速小于带轮圆周速度(1分)
2.联接螺纹既满足?
?
?
v的自锁条件,为什么还要加防松装置?
试举出两种常用防松原理的防松装置。
(4分)
答:
螺纹联接的自锁作用只有在静载荷下才是可靠的,在振动和变载荷下,会产生自动松脱的现象,因此需采用防松装置。
(2分)
例:
(1)摩擦防松,用弹簧垫圈。
2)机械防松,用开口销与六角开槽螺母。
(2分)3.根据受载轴可分为哪几类,各受什么载荷?
(3分)答:
心轴:
只承受弯矩,不传递扭矩;(1分)传动轴:
只传递扭矩,不承受弯矩;(1分)转轴:
既承受弯矩,又传递扭矩(1分)
4、简述非液体摩擦径向滑动轴承校核计算的主要内容?
(5分)答:
(1)验算压强:
滑动轴承压强p≤许用压强[p];(2分)验算pv值:
pv≤[pv];(2分)验算轴径圆周速度v:
v≤[v]。
(1分)
五、分析计算题(共20分)
1.(4分)重500n的木箱放在水平地面上,木箱与地面间的最大静摩擦力为210n,木箱从原地移动后只要施加200n的水平推力,就可使木箱做匀速直线运动,求:
(1)要使木箱从原地移动至少要施加多大水平推力?
(2)木箱与地面间的滑动摩擦因数。
解.
(1)要推动,f大于最大静摩擦力,f至少为210n
(2)匀速f=f=200n,f=?
n=?
g,?
=0.4
2、(16分)一轴由两个圆锥滚子轴承支承,f1?
3000n,f2?
1800n,a?
100mm,b?
200mm,求两轴承的当量动载荷(fp=1)。
fr1?
f1?
fr2?
3000?
2000?
1000nfd1?
0.3fr1?
0.3*1000?
300nfd2?
0.3fr2?
0.3*2000?
600n
fd1?
300n?
fd2?
f2?
600?
1800?
2400n轴有向左窜动的趋势,轴承1压紧,轴承2放松fa2?
fd2?
600n
fa1?
fa2?
f2?
600?
1800?
2400nfa12400
?
?
2.4?
e?
0.32fr11000
?
x?
0.4,y?
1.9
p1?
fp(xfr1?
yfa1)?
1*(0.4*1000?
1.9*2400)?
4960nfa2600
?
?
0.3?
e?
0.32fr22000
?
x?
1,y?
0
p2?
fp(xfr2?
yfa2)?
1*(1*2000?
0)?
2000n每步1分。
【篇二:
习题解答[第九章]】
的抗拉刚度ea为常数,试计算杆的应变能。
解:
v?
?
?
l0
fn(x)dx2ea
2
?
?
l0
q?
xdx2ea
22
?
q
2
2ea
?
l
3
3
?
ql
23
6ea
题9-1图
9-2试计算题9-2图所示各杆的应变能。
题9-1a解:
v?
?
?
fn(x)dx
ab
2
2ea1
l0
?
?
l
fn(x)dx2ea2fdx2e?
2a
2
2
bc
?
?
fdx2ea
2
?
3fl4ea
2
?
?
2l
题9-2a图
题9-2b.解:
求支座反力:
由?
m
a
?
0,m?
fb?
l?
0得fb?
得fa?
?
mlml
ml
由?
fy?
0,
x,cb段,m(x)?
l
x
弯矩方程:
ac段,m(x)?
?
题9-2b图
2
l
v?
?
?
?
l02
m(x)dx2ei?
ml18ei
2
?
(
m
?
?
30
l2ei
x)dx
?
2
2l
(
ml
x)dx2ei
2
?
30
9ml162ei
题9-2c解:
题9-2c图
v?
?
2
?
l03
m(x)ds2ei(3?
8?
1)
2
?
?
?
2
[fr(1?
cos?
)]
2ei
2
?
rd?
?
fr2ei
23?
?
?
?
(1?
2cos?
?
12
?
12
cos2?
)d?
?
frei
9-3计算题9-3图所示受扭圆轴所储存的应变能,图中d2=1.5d1。
解:
由于ip1?
?
d1
32
4
、ip2?
?
d2
32
4
?
81?
d1512
4
题9-3图
v?
?
m
l
2x
?
2x
(x)dx
p
2gi(32
?
?
m
l1
2x
(x)dx
p1
2x
2gi)?
?
?
m
l2
2x
(x)dx
p2
2gi
?
m
2x
2g
?
l
2ip1
(
1
?
1ip2
)
?
ml4g
?
d1
4
?
51281?
d1
4
776ml81?
d1g
4
9-4试用互等定理求题9-4图所示结构跨度中点c的挠度,设ei=常数。
题9-4a解:
设力f为第一组力,设想在c处作用一单位力f0,作为第二组。
在f0作用下d处的位移分别为:
f0l
2
△1?
?
b?
a?
16ei
?
a?
al
2
16ei
则第一组力f在第二组力f0=1作用下引起的位
题9-4a图
移△1下作的功=第二组力f0在第一组力作用下引起的位移△c下作的功。
即:
f0△c=f△1
fal
2
△c=
16ei
(方向向上)
题9-4b解:
用叠加原理
第1组力第2组力
题9-4b图
分别计算△q和△f
(1)计算△q和△f△1=
17q0l
4
384ei
则第一组力在第二组力q0=1作用下引起的位移△1下做的功=第二组力在第一组力作用下引起的位移下做的功。
即:
ql?
?
1?
q0l?
?
q
?
q?
q?
1q0
?
?
17l
4
384ei
(2)计算△f:
由于?
2?
?
5fl
3
5fl
3
48ei
则:
?
f?
?
48ei
由叠加原理,?
c?
?
q?
?
f?
?
17l
4
384ei
?
5fl
3
48ei
(向下)
9-5试求题9-5图所示各梁截面b的挠度和转角。
设ei=常数
题9-5a图
题9-5a解:
(1)在b点附加力f,并建立如图坐标系,在q和f作用下:
bc段:
m1?
?
fx1,
?
m1?
f
12
?
?
x1
ca段:
m
2
?
?
fx2?
q(x2?
l?
a),
2
?
m?
f
12
2
?
?
x2.
则?
b?
?
v?
?
f
;
?
?
l?
a0
?
fx1
ei
?
(?
x1)dx1?
?
ll?
a
?
fx2?
q(x2?
l?
a)ei
2
?
(?
x2)dx2
?
q2eiq
?
?
x
ll?
a
l
32
?
2(l?
a)x2?
(l?
a)x2dx2
2(l?
a)x
3
3l
22
?
?
x4
?
?
2ei?
4
?
?
qa
3
?
l?
a
?
l?
a
(l?
a)x
2
22
l
?
?
l?
a?
?
24ei
(4l?
a)(向下)
(2)在b点附加一力偶m则在q和m共同作用下。
各段力矩为
bc:
m1?
?
m,
12
?
m1?
m
?
?
1
ca:
m
2
?
?
m?
q(x2?
l?
a),
12
?
m1?
m
?
?
1
?
b?
?
v?
?
m
3
?
?
l?
a0
?
mei
(?
1)dx1?
?
ll?
a
?
m?
q(x2?
l?
a)ei
2
(?
1)dx2
?
qa
6ei
(顺时针)
在b点加一单位力如图b)所示,则:
ad段:
m1=0,mdc段:
m2=-f(x2-cb
l2
?
01=
14
02
x1
),m
l2
=?
14
x2fl2
段:
m?
?
f(x3?
x34
54
)?
f(x3?
l)?
?
m03?
?
?
(x3?
l)?
x3?
5l4
则
题9-5b图
l
0?
(?
1
△b=?
20
4ei
x1)
dx1?
?
ll2
f(x2?
l
ei
)?
1x2
dx2?
5l
?
fl(x3?
2ei
54
l)
3
?
4l
?
f4eifl
3
x23
3
l
?
l2
f8ei
x22
2
l
5l
5l
?
l2
f4ei
x3
2l
4
?
5fl8ei
2
4
x3
l
?
24ei
(向下)
(2)求?
b
在b点加一单位力偶如图c)所示,则:
ad段:
m1=0,m
=?
01
x1l
dc段:
m2=?
f(x2?
cb段:
m=?
fl
l2
),m
02
=?
x2l
2
m
12l)?
(?
03
=?
1
5l
则:
?
b?
0?
?
l
l
2
?
f?
(x2?
ei
x2l
?
fl
2
)dx2?
?
4l
2(?
1)dx?
11fl(顺时针)
3
ei48ei
9-6题9-6图所示刚架,各杆的ei相等,试求:
(a)图a截面a的转角和截面d的垂直位移;(b)图b截面a的转角和截面d的水平位移;(c)图c截面a的转角、水平和垂直位移。
题9-6a图
题9-6a解:
采用图乘法,在a截面处加一顺时针方向的单位力偶m0=1,分别画出在m和
m0各自单独作用下的弯矩图所示。
【篇三:
化工机械基础(第二版)第一篇部分习题解答】
起吊设备时为避免碰到栏杆,施一水平力p,设备重g=30kn,求水平力p及绳子拉力t。
解:
(1)为研究对象,画受力图。
(2)选坐标轴,列平衡方程。
p
?
f?
f
xy
?
0tsin30?
?
p?
0?
0tcos30?
?
g?
0
(a)(b)
由式(b)得,t?
代入式(a),得
g30
?
?
34.64kn()
cos30?
0.866
p?
tsin30?
?
34.64?
0.5?
17.32kn(10)
6.梯子由ab与ac两部分在a处用铰链联结而成,下部用水平软绳连接如图放在光滑面上。
在ac上作用有一垂直力p。
如不计梯子自重,当p=600n,a=75℃,h=3m,a=2m时,求绳的拉力的大小。
1
`nb
(1)
取整体为研究对象,列平衡方程
c
nb
na
?
m
nb?
c
(f)?
0pacos?
?
nb2lcos?
?
0
pa2l
(2)取ab杆为研究对象、
?
m
a
(f)?
0pacos?
?
nb2lcos?
?
0
th?
nblcos?
?
0
t?
nblcos?
palcos?
pacos?
600?
2?
cos75?
?
?
?
?
?
51.76nh2lh2h2?
3
答:
?
?
因?
?
[?
]?
128mpa
2
np60000?
?
?
100mpaab?
60?
10
故强度足够。
?
f
x
?
0fbccos?
?
fab?
0
(1)?
0fbcsin?
?
p?
0
(2)
cos?
?
?
f
y
由已知条件
sin?
?
由式(2
代入
(1)式,得
f(3)求ab杆的横截面尺寸
p
aab?
aab?
nab20000?
?
143mm2[?
]ab140
?
4d?
14mm
d2?
143mm2
(4)求bc杆的横截面尺寸
abc?
nbc44721
?
?
894mm2[?
]bc50
abc?
a2?
894mm2
a?
30mm
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--
3
17(b)试列出图示各梁的弯矩方程,并画弯矩图,求出mmax解:
(1)求支座反力
?
m
na?
b
(f)?
0nal?
pa?
0
pa
l
?
f
y
?
0nb?
na?
p?
0
pap(l?
a)?
ll
na
nb
nb?
p?
(2)写弯矩方程式
取a点为原点
ab段:
m1?
?
nax1?
?
pa
x1l
(0?
x1?
l)
pa
bc段:
m2?
?
p(l?
a?
x2)(3)求特征点弯矩
ma=0mc=0mb=-pa(4)画弯矩图
(5)求最大弯矩
(l?
x1?
l?
a)
mmax?
pa
17(g)试列出图示各梁的弯矩方程,并画弯矩图,求出mmax解:
取b为原点,向左为x轴正向
1
m?
ql2?
qx2
2
(0?
x?
l)
ql2
ma?
mb?
q2l
2
画弯矩图如右
ql2
mmax?
ql2
17(m)试列出图示各梁的弯矩方程,并画弯矩图,求出mmax解:
(1)求支座反力
?
m
nc?
b
(f)?
02qa2?
qa2?
2nca?
0
qa
2
?
f
y
?
0nb?
nc?
2qa?
0
4
nb?
3qa
2
(2)写弯矩方程式取a点为原点ac段:
m1?
qa2
(0?
x1?
a)
(a?
x2?
3a)
2qx2q32
bc段:
m2?
nb(3a?
x2)?
(3a?
x2)?
qax2?
2(3)求特征点弯矩
m2qa
2
a?
qamc?
mb?
0(4)画弯矩图
(5)求最大弯矩
由高数知,最大弯矩在x=1.5a处
mmax
?
9qa28
22
5