Question

工程力学中两根支撑杆支撑圆柱侧面之间距离怎样确定

就像两根筷子水平支撑一个圆柱侧面，筷子直接距离如何确定

Answer 1

不知道是不是这个《工程力学》习题选解力学教研室编著2006年11月1-1试画出以下各题中圆柱或圆盘的受力图。与其它物体接触处的摩擦力均略去。解：1-2试画出以下各题中AB杆的受力图。解：1-3试画出以下各题中AB梁的受力图。解：1-4试画出以下各题中指定物体的受力图。(a)拱ABCD；(b)半拱AB部分；(c)踏板AB；(d)杠杆AB；(e)方板ABCD；(f)节点B。解：1-5试画出以下各题中指定物体的受力图。(a)结点A，结点B；(b)圆柱A和B及整体；(c)半拱AB，半拱BC及整体；(d)杠杆AB，切刀CEF及整体；(e)秤杆AB，秤盘架BCD及整体。解：(a)(b)(c)(d)(e)2-2杆AC、BC在C处铰接，另一端均与墙面铰接，如图所示，F1和F2作用在销钉C上，F1=445N，F2=535N，不计杆重，试求两杆所受的力。解：(1)取节点C为研究对象，画受力图，注意AC、BC都为二力杆，(2)列平衡方程：AC与BC两杆均受拉。2-3水平力F作用在刚架的B点，如图所示。如不计刚架重量，试求支座A和D处的约束力。解：(1)取整体ABCD为研究对象，受力分析如图，画封闭的力三角形：(2)由力三角形得2-4在简支梁AB的中点C作用一个倾斜45o的力F，力的大小等于20KN，如图所示。若梁的自重不计，试求两支座的约束力。解：(1)研究AB，受力分析并画受力图：(2)画封闭的力三角形：相似关系：几何尺寸：求出约束反力：2-6如图所示结构由两弯杆ABC和DE构成。构件重量不计，图中的长度单位为cm。已知F=200N，试求支座A和E的约束力。解：(1)取DE为研究对象，DE为二力杆；FD=FE(2)取ABC为研究对象，受力分析并画受力图；画封闭的力三角形：2-7在四连杆机构ABCD的铰链B和C上分别作用有力F1和F2，机构在图示位置平衡。试求平衡时力F1和F2的大小之间的关系。解：（1）取铰链B为研究对象，AB、BC均为二力杆，画受力图和封闭力三角形；(2)取铰链C为研究对象，BC、CD均为二力杆，画受力图和封闭力三角形；由前二式可得：2-9三根不计重量的杆AB，AC，AD在A点用铰链连接，各杆与水平面的夹角分别为450，，450和600，如图所示。试求在与OD平行的力F作用下，各杆所受的力。已知F=0.6kN。解：(1)取整体为研究对象，受力分析，AB、AB、AD均为二力杆，画受力图，得到一个空间汇交力系；(2)列平衡方程：解得：AB、AC杆受拉，AD杆受压。3-1已知梁AB上作用一力偶，力偶矩为M，梁长为l，梁重不计。求在图a，b，c三种情况下，支座A和B的约束力解：(a)受力分析，画受力图；A、B处的约束力组成一个力偶；列平衡方程：(b)受力分析，画受力图；A、B处的约束力组成一个力偶；列平衡方程：(c)受力分析，画受力图；A、B处的约束力组成一个力偶；列平衡方程：3-2在题图所示结构中二曲杆自重不计，曲杆AB上作用有主动力偶，其力偶矩为M，试求A和C点处的约束力。解：(1)取BC为研究对象，受力分析，BC为二力杆，画受力图；(2)取AB为研究对象，受力分析，A、B的约束力组成一个力偶，画受力图；3-3齿轮箱的两个轴上作用的力偶如题图所示，它们的力偶矩的大小分别为M1=500Nm，M2=125Nm。求两螺栓处的铅垂约束力。图中长度单位为cm。解：(1)取整体为研究对象，受力分析，A、B的约束力组成一个力偶，画受力图；(2)列平衡方程：3-5四连杆机构在图示位置平衡。已知OA=60cm，BC=40cm，作用BC上的力偶的力偶矩大小为M2=1N.m，试求作用在OA上力偶的力偶矩大小M1和AB所受的力FAB所受的力。各杆重量不计。解：(1)研究BC杆，受力分析，画受力图：列平衡方程：(2)研究AB（二力杆），受力如图：可知：(3)研究OA杆，受力分析，画受力图：列平衡方程：3-7O1和O2圆盘与水平轴AB固连，O1盘垂直z轴，O2盘垂直x轴，盘面上分别作用力偶（F1，F’1），（F2，F’2）如题图所示。如两半径为r=20cm,F1=3N,F2=5N,AB=80cm,不计构件自重，试计算轴承A和B的约束力。解：(1)取整体为研究对象，受力分析，A、B处x方向和y方向的约束力分别组成力偶，画受力图。(2)列平衡方程：AB的约束力：3-8在图示结构中，各构件的自重都不计，在构件BC上作用一力偶矩为M的力偶，各尺寸如图。求支座A的约束力。解：(1)取BC为研究对象，受力分析，画受力图；(2)取DAC为研究对象，受力分析，画受力图；画封闭的力三角形；解得4-1试求题4-1图所示各梁支座的约束力。设力的单位为kN，力偶矩的单位为kNm，长度单位为m，分布载荷集度为kN/m。(提示：计算非均布载荷的投影和与力矩和时需应用积分)。解：(b)：(1)整体受力分析，画出受力图(平面任意力系)；(2)选坐标系Axy，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。(c)：(1)研究AB杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)；(2)选坐标系Axy，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。(e)：(1)研究CABD杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)；(2)选坐标系Axy，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。4-5AB梁一端砌在墙内，在自由端装有滑轮用以匀速吊起重物D，设重物的重量为G，又AB长为b，斜绳与铅垂线成角，求固定端的约束力。解：(1)研究AB杆(带滑轮)，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；约束力的方向如图所示。4-7练钢炉的送料机由跑车A和可移动的桥B组成。跑车可沿桥上的轨道运动，两轮间距离为2m，跑车与操作架、平臂OC以及料斗C相连，料斗每次装载物料重W=15kN，平臂长OC=5m。设跑车A，操作架D和所有附件总重为P。作用于操作架的轴线，问P至少应多大才能使料斗在满载时跑车不致翻倒？解：(1)研究跑车与操作架、平臂OC以及料斗C，受力分析，画出受力图(平面平行力系)；(2)选F点为矩心，列出平衡方程；(3)不翻倒的条件；4-13活动梯子置于光滑水平面上，并在铅垂面内，梯子两部分AC和AB各重为Q，重心在A点，彼此用铰链A和绳子DE连接。一人重为P立于F处，试求绳子DE的拉力和B、C两点的约束力。解：(1)：研究整体，受力分析，画出受力图(平面平行力系)；(2)选坐标系Bxy，列出平衡方程；(3)研究AB，受力分析，画出受力图(平面任意力系)；(4)选A点为矩心，列出平衡方程；4-15在齿条送料机构中杠杆AB=500mm，AC=100mm，齿条受到水平阻力FQ的作用。已知Q=5000N，各零件自重不计，试求移动齿条时在点B的作用力F是多少？解：(1)研究齿条和插瓜(二力杆)，受力分析，画出受力图(平面任意力系)；(2)选x轴为投影轴，列出平衡方程；(3)研究杠杆AB，受力分析，画出受力图(平面任意力系)；(4)选C点为矩心，列出平衡方程；4-16由AC和CD构成的复合梁通过铰链C连接，它的支承和受力如题4-16图所示。已知均布载荷集度q=10kN/m，力偶M=40kNm，a=2m，不计梁重，试求支座A、B、D的约束力和铰链C所受的力。解：(1)研究CD杆，受力分析，画出受力图(平面平行力系)；(2)选坐标系Cxy，列出平衡方程；(3)研究ABC杆，受力分析，画出受力图(平面平行力系)；(4)选坐标系Bxy，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。4-17刚架ABC和刚架CD通过铰链C连接，并与地面通过铰链A、B、D连接，如题4-17图所示，载荷如图，试求刚架的支座约束力(尺寸单位为m，力的单位为kN，载荷集度单位为kN/m)。解：(a)：(1)研究CD杆，它是二力杆，又根据D点的约束性质，可知：FC=FD=0；(2)研究整体，受力分析，画出受力图(平面任意力系)；(3)选坐标系Axy，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。(b)：(1)研究CD杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)；(2)选C点为矩心，列出平衡方程；(3)研究整体，受力分析，画出受力图(平面任意力系)；(4)选坐标系Bxy，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。4-18由杆AB、BC和CE组成的支架和滑轮E支持着物体。物体重12kN。D处亦为铰链连接，尺寸如题4-18图所示。试求固定铰链支座A和滚动铰链支座B的约束力以及杆BC所受的力。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Axy，列出平衡方程；(3)研究CE杆(带滑轮)，受力分析，画出受力图(平面任意力系)；(4)选D点为矩心，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。4-19起重构架如题4-19图所示，尺寸单位为mm。滑轮直径d=200mm，钢丝绳的倾斜部分平行于杆BE。吊起的载荷W=10kN，其它重量不计，求固定铰链支座A、B的约束力。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)；(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。4-20AB、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)；(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)；(5)选坐标系Axy，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。5-4一重量W=1000N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=3m，b=4m，h=5m，M=2000Nm，试求绳子的拉力和轴承A、B约束力。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120mm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200N，松边拉力为100N，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)。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。5-6某传动轴以A、B两轴承支承，圆柱直齿轮的节圆直径d=17.3cm，压力角=20o。在法兰盘上作用一力偶矩M=1030Nm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)；(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=100N，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，f’s=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？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；(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；(4)画封闭的力三角形，求力F；6-10重500N的物体A置于重400N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200N，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；(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；(4)比较F1和F2；物体A先滑动；(4)如果WB=200N，则WA+B=700N，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=？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min和f的几何关系；(3)得出角的范围；6-13如图所示，欲转动一置于V槽型中的棒料，需作用一力偶，力偶矩M=1500Ncm，已知棒料重G=400N，直径D=25cm。试求棒料与V型槽之间的摩擦因数fs。解：(1)研究棒料，当静滑动摩擦力达到最大时，画受力图(用全约束力表示)；(2)画封闭的力三角形，求全约束力；(3)取O为矩心，列平衡方程；(4)求摩擦因数；6-15砖夹的宽度为25cm，曲杆AGB与GCED在G点铰接。砖的重量为W，提砖的合力F作用在砖对称中心线上，尺寸如图所示。如砖夹与砖之间的摩擦因数fs=0.5，试问b应为多大才能把砖夹起(b是G点到砖块上所受正压力作用线的垂直距离)。解：(1)砖夹与砖之间的摩擦角：(2)由整体受力分析得：F=W(2)研究砖，受力分析，画受力图；(3)列y方向投影的平衡方程；(4)研究AGB杆，受力分析，画受力图；(5)取G为矩心，列平衡方程；6-18试求图示两平面图形形心C的位置。图中尺寸单位为mm。解:(a)(1)将T形分成上、下二个矩形S1、S2，形心为C1、C2；(2)在图示坐标系中，y轴是图形对称轴，则有：xC=0(3)二个矩形的面积和形心；(4)T形的形心；(b)(1)将L形分成左、右二个矩形S1、S2，形心为C1、C2；(3)二个矩形的面积和形心；(4)L形的形心；6-19试求图示平面图形形心位置。尺寸单位为mm。解：(a)(1)将图形看成大圆S1减去小圆S2，形心为C1和C2；(2)在图示坐标系中，x轴是图形对称轴，则有：yC=0(3)二个图形的面积和形心；(4)图形的形心；(b)(1)将图形看成大矩形S1减去小矩形S2，形心为C1和C2；(2)在图示坐标系中，y轴是图形对称轴，则有：xC=0(3)二个图形的面积和形心；(4)图形的形心；8-1试求图示各杆的轴力，并指出轴力的最大值。解：(a)(1)用截面法求内力，取1-1、2-2截面；(2)取1-1截面的左段；(3)取2-2截面的右段；(4)轴力最大值：(b)(1)求固定端的约束反力；(2)取1-1截面的左段；(3)取2-2截面的右段；(4)轴力最大值：(c)(1)用截面法求内力，取1-1、2-2、3-3截面；(2)取1-1截面的左段；(3)取2-2截面的左段；(4)取3-3截面的右段；(5)轴力最大值：(d)(1)用截面法求内力，取1-1、2-2截面；(2)取1-1截面的右段；(2)取2-2截面的右段；(5)轴力最大值：8-2试画出8-1所示各杆的轴力图。解：(a)(b)(c)(d)8-5图示阶梯形圆截面杆，承受轴向载荷F1=50kN与F2作用，AB与BC段的直径分别为d1=20mm和d2=30mm，如欲使AB与BC段横截面上的正应力相同，试求载荷F2之值。解：(1)用截面法求出1-1、2-2截面的轴力；(2)求1-1、2-2截面的正应力，利用正应力相同；8-6题8-5图所示圆截面杆，已知载荷F1=200kN，F2=100kN，AB段的直径d1=40mm，如欲使AB与BC段横截面上的正应力相同，试求BC段的直径。解：(1)用截面法求出1-1、2-2截面的轴力；(2)求1-1、2-2截面的正应力，利用正应力相同；8-7图示木杆，承受轴向载荷F=10kN作用，杆的横截面面积A=1000mm2，粘接面的方位角θ=450，试计算该截面上的正应力与切应力，并画出应力的方向。解：(1)斜截面的应力：(2)画出斜截面上的应力8-14图示桁架，杆1与杆2的横截面均为圆形，直径分别为d1=30mm与d2=20mm，两杆材料相同，许用应力[σ]=160MPa。该桁架在节点A处承受铅直方向的载荷F=80kN作用，试校核桁架的强度。解：(1)对节点A受力分析，求出AB和AC两杆所受的力；AB和BC皆为细长压杆，则有：(3)两杆同时达到临界压力值，F为最大值；由铰B的平衡得：15-9图示矩形截面压杆，有三种支持方式。杆长l＝300mm，截面宽度b＝20mm，高度h＝12mm，弹性模量E＝70GPa，λp＝50，λ0＝30，中柔度杆的临界应力公式为σcr＝382MPa–(2.18MPa)λ试计算它们的临界载荷，并进行比较。解：(a)(1)比较压杆弯曲平面的柔度：长度系数：μ=(2)压杆是大柔度杆，用欧拉公式计算临界力；b)(1)长度系数和失稳平面的柔度：(2)压杆仍是大柔度杆，用欧拉公式计算临界力；(c)(1)长度系数和失稳平面的柔度：(2)压杆是中柔度杆，选用经验公式计算临界三种情况的临界压力的大小排序：15-10图示压杆，截面有四种形式。但其面积均为A＝3.2×10mm2，试计算它们的临界载荷，并进行比较。材料的力学性质见上题。解：(a)(1)比较压杆弯曲平面的柔度：矩形截面的高与宽长度系数：μ=0.5(2)压杆是大柔度杆，用欧拉公式计算临界力：(b)(1)计算压杆的柔度：正方形的边长：长度系数：μ=0.5(2)压杆是大柔度杆，用欧拉公式计算临界力：(c)(1)计算压杆的柔度：圆截面的直径：长度系数：μ=0.5(2)压杆是大柔度杆，用欧拉公式计算临界力：(d)(1)计算压杆的柔度：空心圆截面的内径和外径：长度系数：μ=0.5(2)压杆是大柔度杆，用欧拉公式计算临界力；四种情况的临界压力的大小排序：15-12图示压杆，横截面为bh的矩形，试从稳定性方面考虑，确定h/b的最佳值。当压杆在x–z平面内失稳时，可取μy＝0.7。解：(1)在x–z平面内弯曲时的柔度；(2)在x–y平面内弯曲时的柔度；(3)考虑两个平面内弯曲的等稳定性；