西南交大-第二学期-高升专-工程力学C主观题33页

1工程力学C主观题作业第一次作业三、主观题(共16道小题)36.试作下列各杆件的受力图。答：37.1-4试作下面物体系中各指定物体的受力图：（a）圆柱体O、杆AB及整体；（b）吊钩G、钢梁、构件；（c）折杆ABC、圆柱体O及整体；（d）杆AB及整体；（e）棘轮O、棘爪AB；（f）梁AB、DE和滚柱C。答：38.图示三铰刚架由AB和BC两部分组成，A、C为固定铰支座，B为中间铰。试求支座A、C和铰链B的约束力。设刚架的自重及摩擦均可不计。答：39.压路的碾子O重P=20kN，半径R=400mm。试求碾子越过高度d=80mm的石块时，所需最小的水平拉力Fmin。设石块不动。答：Fmin=15kN40.构架ABCD在A点受力F=1kN作用。杆AB和CD在C点用铰链连接，B、D两点处均为固定铰支座。如不计杆重及摩擦，试求杆CD所受的力和支座B的约束2力。答：41.梁AB如图所示，作用在跨度中点C的力F=20kN。试求图示两种情况下支座A和B的约束力。梁重及摩擦均可不计。答：42.如图a所示，重量为P=5kN的球悬挂在绳上，且和光滑的墙壁接触，绳和墙的夹角为30º。试求绳和墙对球的约束力。（4）根据平衡条件列平衡方程。可先求出各力在x、y轴上的投影，如表2-1中所示，于是43.重P=1kN的球放在与水平成30º角的光滑斜面上，并用与斜面平行的绳AB系住（图2-15a）。试求绳AB受到的拉力及球对斜面的压力。344.答：45.答：46.已知AB梁上作用一矩为Me的力偶，梁长为l，梁重及摩擦均不计。试求在图示四种情况下支座A、B的约束力。4答：47.汽锤在锻打工件时，由于工件偏置使锤头受力偏心而发生偏斜，它将在导轨DA和BE上产生很大的压力，从而加速导轨的磨损并影响锻件的精度。已知锻打力F=1000kN，偏心距e=20mm，锤头高度h=200mm，试求锻锤给两侧导轨的压力。答：48.机构OABO1，在图示位置平衡。已知OA=400mm，O1B=600mm，作用在OA上的力偶的力偶矩之大小∣Me1∣=1N·m。试求力偶矩Me2的大小和杆AB所受的力。各杆的重量及各处摩擦均不计。答：49.图中，如作用于扳手上的力F=200N，l=0.40m，a=60º，试计算力对O点之矩。50.试用合力矩定理计算图中力对O点之矩。551.图a所示梁AB受矩为Me=300N·m的力偶作用。试求支座A、B的约束力。第二次作业三、主观题(共17道小题)20.压路的碾子O重P=20kN，半径R=400mm。试求碾子越过高度=80mm的石块时，所需最小的水平拉力Fmin。设石块不动。答：Fmin=15kN21.简易起重机用钢丝绳吊起重P=2kN的物体。起重机由杆AB、AC及滑轮A、D组成，不计杆及滑轮的自重。试求平衡时杆AB、AC所受的力（忽略滑轮尺寸）。答：FAB=-0.414kN（压），FAC=-3.146kN（压）22.在简支梁AB上，作用有力F=50kN，试求支座A和B的约束力。不计梁重及摩擦力。6答：23.试求图中各力在坐标轴上的投影。已知：F1=F2=F4=10kN，F3=F5=15kN，F6=20kN，各力方向如图所示。解：应用教材中公式（2-3）得F1x=F1=10kN，F1y=0，F2x=0，F2y=F2=10kNF3x=F3cos30º=15×0.866kN=12.99kNF3y=F3sin30º=15×0.5kN=7.50kNF4x=F4sin30º=10×0.5kN=5kNF4y=-F4cos30º=-10×0.866kN=-8.66kNF5x=F5cos60º=15×0.5kN=7.50kNF5y=-F5sin60º=-15×0.866kN=-12.99kNF6x=-F6sin30º=-20×0.5kN=-10kNF6y=-F6cos30º=-20×0.866kN=-17.3kN24.在图示结构中，A、B、C处均为光滑铰接。已知F=400N，杆重不计，尺寸如图所示。试求C点处的约束力。答：FCx=880N(→)，FCy=480N(↓)25.左端A固定而右端B自由的悬臂梁AB，自重不计，承受集度为q（N/m）的满布均匀荷载，并在自由端受集中荷载作用。梁的长度为l。试求固定端A处的约束力。答：FAx=0，FAy=ql+F(↑)，MA=ql2+Fl26.试分别求图中两根外伸梁其支座处的约束力。梁重及摩擦均不计。7答：27.试分别求图示两个构架上A、B处所受到的约束力。不计构件自重及各处的摩擦。图b中C处为铰链。答：28.图a示一起重机，A、B、C处均为光滑铰链，水平梁AB的重量P=4kN，荷载F=10kN，有关尺寸如图所示，BC杆自重不计。试求杆BC所受的拉力和铰链A给杆AB的约束力。答：（1）根据题意，选AB为研究对象。829.图a所示梁AB，其A端为固定铰链支座，B端为活动铰链支座。梁的跨度为l=4a，梁的左半部分作用有集度为q的均布荷载，在D截面处有矩为Me的力偶作用。梁的自重及各处摩擦均不计。试求A和B处的支座约束力。答：30.一汽车起重机，车身重P1，转盘重P2，起重机吊臂重P3，如图所示。试求当吊臂在汽车纵向对称面内时，不至于使汽车翻倒的最大起重量Pmax。931.试判别图示桁架中哪些杆其内力等于零，即所谓“零杆”。你能否总结出判别零杆的规律？答：（a）DE，EF，FG，BG(b)BC，AC32.自重P=1.0kN的物块置于水平支承面上，受倾斜力F1=0.5kN作用，并分别如图a、b中所示。物块与水平支承面之间的静摩擦因数fs=0.40，动摩擦因数fd=0.30，问在图中两种情况下物块是否滑动？并求出摩擦力。10由于保持平衡所需的摩擦力F=0.433kNFmax=0.5kN,因此物块保持平衡，没有滑动。值得注意的是，此时的摩擦力F=0.433kN是由平衡方程确定的，而不是Fmax=0.5kN。只有在临界平衡状态，摩擦力才等于最大静摩擦力Fmax。33.图示物块A置于斜面上，斜面倾角q=30°,物块自重P=350N，在物块上加一水平力FT=100N,物块与斜面间的静摩擦因数fs=0.35,动摩擦因数fd=0.25。试问物块是否平衡？并求出摩擦力的大小和方向。答：34.如图所示，长方体上作用了五个力，其中，F1=100N,F2=150N,F3=500N,F4=200N,F5=220N,各力方向如图中所示。且a=5m,b=4m,c=3m。试求各力在坐标轴上的投影.1135.1236.答：F1x=130.0N，F1y=–75N，F1z=260.0N，F2x=100.0N，F2y=119.0N，F2z=156.0N第三次作业三、主观题(共24道小题)22.曲柄连杆机构的活塞上作用有力F=400N。如不计摩擦和所有构件的重量，问在曲柄OA上应加多大的力偶矩Me方能使机构在图示位置平衡？答：23.试求图示各杆1-1和2-2横截面上的轴力，并作轴力图。13答：24.试求图示等直杆横截面1-1，2-2和3-3上的轴力，并作轴力图。若横截面面积，试求各横截面上的应力。1425.试求图示阶梯状直杆横截面1-1，2-2和3-3上的轴力，并作轴力图。若横截面面积，并求各横截面上的应力。26.简易起重设备的计算简图如图所示。已知斜杆AB用两根不等边角钢组成，钢的许用应力。试问在提起重量为的重物时，斜杆AB是否满足强度条件？27.图a所示为左端固定而右端自由的轴向受力杆件。试求Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ横截面上的轴力，并作轴力图。1528.一横截面为正方形的砖柱分上下两段，其受力情况、各段长度及横截面尺寸如图a所示。已知F=50kN，试求荷载引起的最大工作应力。16解：首先作柱的轴力图如图b所示。由于此柱上下两段的横截面尺寸不同，故不能应用公式（7-3）计算柱的最大工作应力，必须利用公式（7-2）求出每段柱的横截面上的正应力，然后进行比较以确定全柱的最大工作应力。Ⅰ、Ⅱ两段柱（图a）横截面上的正应力分别为29.一横截面为矩形的钢制阶梯状直杆，其受力情况及各段长度如图a所示。AD段和DB段的横截面面积为BC段横截面面积的两倍。矩形截面的高度与宽度之比h/b=1.4，材料的许用应力、=160MPa。试选择各段杆的横截面尺寸h和b。解：首先作杆的轴力图如图b所示。此杆为变截面杆，最大工作应力不一定出现在轴力最大的AD段横截面上。由于DB段的横截面面积与AD段相同，而轴力较小，故其工作应力一定小于AD段的。于是只需分别对AD段和BC段进行计算。对于AD段，按强度条件要求其横截面面积AI为1730.有一三角架如图所示，其斜杆由两根80×80×7等边角钢组成，横杆由两根10号槽钢组成，材料均为Q235钢，许用应力=120MPa。试求许用荷载[F]。31.图a所示为一阶梯形钢杆，AB段和BC段的横截面面积为A1=A2=500mm2，CD段的横截面面积为A3=200mm2。已知钢的弹性模量E=2.0×105MPa。试求杆的纵向变形Δl。图中长度单位为mm。18解：此杆的轴力图如图b所示。由于各段杆的轴力和横截面面积不尽相同，故须分段利用拉压胡克定律求各段杆的纵向变形，它们的代数和才是整个杆的纵向变形Δl。32.试作图示各杆的轴力图，并分别指出最大拉力和最大压力的值及其所在的横截面（或这类横截面所在的区段）。答：(a)AB段：30kN(拉)，BC段：0,CD段：-20kN(压)；(b)AB段：10kN(拉)，BC段：-10kN(压)，CD段：20kN(拉)；(c)AB段：0，BC段：10kN(拉)，CD段：15kN(拉)33.试判定图示杆系是静定的，还是超静定的；若是超静定的，试确定其超静定次数，并写出求解杆系内力所需的位移相容条件（不必具体求出内力）。图中的水平杆是刚性杆，各杆的自重均不计。19答：1次超静定34.35.（1）最大切应力及两端截面间的相对扭转角；（2）图示截面上A，B，C三点处切应力的数值及方向；（3）C点处的切应变。36.（1）最大切应力；（2）截面A相对于截面C的扭转角。203738.21答：39.一传动轴的计算简图如图a所示，作用于其上的外力偶之矩的大小分别是：MA=2kN·m，MB=3.5kN·m，MC=1kN·m，MD=0.5kN·m，转向如图。试作该传动轴的扭矩图。22答：40.一实心圆截面传动轴，其直径d=40mm，所传递的功率为30kW，转速n=1400r/min。该轴由45号钢制成，许用切应力=40MPa，切变模量G=8×104MPa，单位长度杆的许用扭转角=1/m。试校核此轴的强度和刚度。答：解：首先计算扭转力偶矩M。41.传动轴如图a所示，其转速n=300r/min，主动轮A输入的功率P1=500kW；若不计轴承摩擦所耗的功率，三个从动轮B、C、D输出的功率分别为P2=150kW，P3=150kW，P4=200kW。该轴是用45号钢制成的空心圆截面杆，其内外直径之比a=1/2。材料的许用切应力[t]=40MPa，其切变模量G=8×104MPa。单位长度杆的许用扭转角=0.3º/m。试作轴的扭矩图，并按强度条件和刚度条件选择轴的直径。23答：42.试作图示各杆的扭矩图，并指出最大扭矩的值及其所在的横截面（或这些横截面所在的区段）。答：(a)Tmax=Me；(b)Tmax=2Me，在CD段；(c)Tmax=–3kN·m，在DE段43.直径50mm的钢圆轴，其横截面上的扭矩T=1.5kN·m，试求横截面上的最大切应力。答：44.空心钢圆轴的外直径D=80mm，内直径d=62.5mm，外力偶之矩Me=10N·m。已知钢的切变模量G=8×104MPa。①试作横截面上切应力的分布图；②试求最大切应力和单位长度扭转角。答：45.圆轴的直径d=50mm，转速为120r/min。若该轴横截面上的最大切应力等于60MPa，试问所传递的功率是多少？答：PkW=18.5kW第四次作业三、主观题(共15道小题)2415.一根等直杆受力如图所示。已知杆的横截面面积A和材料的弹性模量E。试作轴力图，并求杆端点D的位移。16.试求图示各梁中指定截面上的剪力和弯矩