化工设备机械基础习题解答

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点的RA力线与水平轴夹角为600,如图(b)所示,这样就得到了板AB的受力图。但是会立刻发现,在板AB所受到的三个力中,没有一个是已知力,即使根据汇交力系平衡条件式,列出两个平衡方程式,仍然解不出这三个未知力,于是问题转到了先要设法在三个未知力中解决一个,注意到圆球的重力G是个已知力,圆球是在两个光滑面约束反力NE和N’D以及重力G三力作用下处于平衡,利用该圆球的平衡条件?Y?0 就可算得AB对圆球的约束反力N‘D,即

?NDsin30o?G?0ND?G??2Gosin30ND与ND?是一对作用与反作用力,所以ND变为已知。于是再利用板AB的

平衡条件

由?Y?0得RAsin60o?NDsin30o?0G2?Gosin603由?X?0得得RA??RAcos30o?NDcos30o?T?03212T?2G?G?G2323

5. 试对以下四种现象予以解释:

1.在桌面上平放一圆盘,通过圆盘质心O施加一水力F,图1-25(a)所示, 圆盘向右平移

2.若力F施加于圆盘的边缘,图1-25(b)所示,则圆盘在向右平移的同时, 还会发生绕质心O的顺时针转动;

3.如果圆盘中心开孔并套在一根竖立的固定轴上,图1-25(c)所示,

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则圆盘仅产生绕固定轴的转动;

4.如果作用在圆盘上的是力偶,那么不管圆盘有无固定轴,它只发生

纯转动。 AA' F

FOAO'(b)图1-25FAO(a)O'A'A'(c)解: 1. 因力F过质心,所以只平移不旋转,图1-25(a)所示;

2. 力F平移至质心,平移后的F'使圆盘 平移,所得的附加力偶(F,F’)使圆盘转动,图1-26所示

3. 作用在A点的力F平移至B点时,[图1-27(a) (b)所示],得到的力F’ 被固定轴作用在圆盘上的约束反力N 所平衡,而附加力偶m使 圆盘绕固定轴转动,可见使圆盘转动的是力偶而不是力。由于轴以力N阻止了圆盘右移,所以轴上受到了 圆盘作用给 它的水平力N’[图1-27(c),(d)],力N’的数值与作用在圆盘上的主动力F相等;

4.由于作用在圆盘上的是力偶,所以圆盘只可能转动不可能平移。

F

AmF'B(a)(b)F'BNCmN''(c)(d)图 1-276. 图1-29[7]是一升降操作台,其自重(力)G1=10kN,工作载荷F=4kN,在C点处和操作台相连接的软索绕过滑轮E,末端挂有重力(量)为G的平衡重物,装在台边上的A、B两滚轮能使工作台沿轨道上下滚动。试 求软索的拉力和作

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用在A、B两轮上的反力(不计摩擦力)。

解:取操作台为分离体,绘出其受力图(b),

这一力系共有三个未知力,他们是绳索 张力T,作用在A轮上 的约束反力NA,作

用在B轮上的约束反力RB,由于在垂直 方向上只有一个未知量(T的大小),所 以先列出力在y轴上的投影方程

1.2mE1.5mG1FG0 得 Y ?由? 0 T ? F ? 1 ? AC得 N?1.2?10?1.5?4?18kNB

1?NB?1.2G1?1.5F?0最后由 X ? 0 N ? N ? 0 G

?BA 得

(a)NA??NB??18kN(负值说明NA的实际指向与图示相反)y1m

T?F?G1?4?10?14kNF ) ?再列力矩平衡方程由 ? M C ( 0 B

TNANB(b)FG1xAC7. 图1-30[7]示一压力机,摇杆AOB绕固定轴O转动,水平连杆BC垂直于OB, 第 7 页

若作用力P=200N,a=arctan0.2,OA=1m,OB=10cm 求物体M受到的压力。

解[2] 水平连杆BC为二力杆,摇杆AOB受力P作

用时,销钉B作用给BC杆水平拉力TBC可根据摇杆AOB的平衡条件求出 得

??P?OA?TBC?OB(TBC图中未画)?200?100?TBC?10?TBC?TBC?200NME2aPBOACD由图1-30(a)可见,CB,CE,CD均系二力杆, 他们都套在销钉C上,如果以销钉C为研究对象, 画出销钉受力图[图1-30(c)],需要先应用汇交 力系的平衡条件求出CE杆压销钉的力RE。再

'将RE的反作用力RE的垂直分量求出。

'由于a角并未直接给出角度,RE?cos?( 即物体受到的压力)

也不能一步解出数值,所以这个例题用汇交力 系方法求解,不如改用下述方法简便。取CE,

CD连同销钉C和销钉E为研究对象(或称分离体),在画该分离体受力图时[图1-30(b)]虽然

根据CE杆为二力杆的条件,可以判定作用在销钉E上的压力的指 向,但是却将该力用两个分量 REX和REY来表示,即有意的将一个汇交力系转化为一般力系。因为题目只要求解出物体M受多大压力,即只需求出REY 。所以,在图1-30(b)所示的一般力系中,REX和RD 两个未知力不必解出。由此可以取这两个力的力线交点F作为矩心,只需利用 的条件,便可解出REY

?MF(P)?0

TBC?b?REy?2btan?REy?2tan??2?0.2?5000N T 第 8 页 2000BC

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