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文档简介

1、江苏开放丸学JIANGSU OPEMUNIVERSJJY形成性考核作业专业名称机电一体化技术课程代码110035课程名称 机械设计基础(专)学号姓名班级评阅教师第1次作业共4次作业江苏开放大学作业内容:1三力汇交于一点的力系一定是平衡力系这句话对吗?你是如何理解三力平衡汇交定理的。【解答】 1、不对。 原因:三力汇交一点是平面汇交力系的必要条件,但不是充分条件,就是所平面三力 汇交力系,若平衡,则三力必须汇交一点,但三力汇交一点不一定平衡。2工程中常见的约束类型有哪些?各有什么特点? 【解答】常见约束有: 柔性约束由绳索、 链条、 皮带等所形成的约束称为柔性约束。 柔性约束只承受拉力, 不承受

2、压力。 方向:约束反力作用与连接点,方向沿着绳索等背离约束物体。 光滑面约束两个相互接触的物体, 摩擦不计, 这种光滑表面所构成的约束称为光滑面约束。 方向: 总 是沿着接触表面的公法线指向受力物体(法线方向运动受到限制) 。 铰链约束 由铰链构成的约束,称为铰链约束。铰链约束限制物体在X、Y 方向运动,转动方向运动不受限制。a. 中间铰链约束 中间铰链约束结构,中间铰链约束反力一个力,一般约束力方向不确定,约束反力方向 可分解为两个相互垂直的分力Fnx和Fny表示。b. 固定铰链约束 固定铰链约束结构, 两个构件中有一个固定, 称为支座, 所以这种约束又称为固定铰支 座约束。 一般固定铰链约

3、束的约束力方向不确定时, 约束反力可分解为两个相互垂直的 分力Fnx和Fny表示。c. 活动铰链约束 活动铰链约束结构,支座可以移动,这种约束只限制一个方向的移动。约束反力方向 为作用在铰链中心,并垂直于支撑面,指向一方。 固定端约束 固定端约束又称为插入端支座,是工程中较为常见的一种约束。固定端约束限制了被约 束构件沿任何方向的移动和转动,所以在固定端A处约束反力有约束反力Fnx和Yny及约束反力偶 MA。3平面任意力系的简化结果是什么?通过对简化结果的分析可以得到什么结论? 【解答】力系简化是指用一个最简单的力或力系代替复杂的力系,简化的目的是推出力系的平衡条件和平衡方程式。平面任意力系的

4、简化结果是一个主失和主矩。可得平面任意力系的平衡条件是主失和主矩均为零:FR 0,M o 0即:nFRxFix0,FRYnFiY0i1i1MoMiMo(FJ 0i 1i 1由此可得平面一般力系的平衡方程为:nFix1nFx0FiY1nFy0Mo(Fi)1Mo(F)4.简述提高梁抗弯强度和刚度的措施。【解答】一、提高梁抗弯强度主要措施:1. 选择合理的截面形状所说合理的截面形状,就是用最少的材料获得最大的抗弯截面模量的截面。一般情况下,抗弯截面模量与截面高度的平方成正比,因此,在横截面积不变的前 提下,将较多材料配置在远离中性轴的部位,便可获取较大的抗弯截面模量,从而降低 梁内的最大弯曲正应力。

5、而另一方面,由于弯曲正应力沿截面高度呈直线分布,当离中 性轴最远处的正应力达到许用应力时,中性轴附近各点处的正应力仍很小,而且离中性 轴较近的区域所承担的弯矩很小。所以,将较多材料配置于远离中性轴的部位,也会提 高材料的利用率。在设计梁的合理截面时,还应考虑材料自身特性。对抗拉强度与抗压强度相同的塑性材 料,宜采用关于中性轴对称的截面,如图(1)所示。图(1)图(2)而对于抗压强度高于抗拉强度的脆性材料,则最好采用截面形心偏于受拉一侧的截面形 状,以使截面上的最大压应力大于最大拉应力。如图(2)所示。2. 采用变截面梁或等强度梁一般情况下,梁内不同截面的弯矩不同,在设计等截面梁时,我们针对最大

6、弯矩所在截 面进行设计,这样,除最大弯矩所在截面外,其余截面上的最大弯曲正应力均小于或远 远小于材料的许用应力,即材料强度均未得到充分利用。鉴于此,为了减轻构件重量并 节省材料,工程上,常常根据弯矩沿梁轴的变化情况,将梁设计为变截面梁。弯矩较大 处,采用较大的截面;弯矩较小处,采用较小的截面。从强度角度考虑,理想的变截面梁应使所有截面上的最大弯曲正应力均相等,且趋近材 料的许用应力,此种梁称为 等强度梁。_* ,&-=一 N li_图(3)图所示的阶梯轴为近似的等强度梁,图(4)所示梁,则为等高等强度梁。等强度梁虽然是一种理想的构件,但加工制造时有一定的难度,因此,工程实际中,常常 将弯曲构件设计为近似等强度梁。3. 改善梁的受力状况合理安排梁的约束及加载方式,可以降低梁内的最大弯矩,从而减小梁内最大弯曲正应73xrrriiTSZ_ ?飞尸力,这是提高梁强度的另一措施。图(5)如图(5) ( a)所示简支梁,在均布载荷作用下,梁内最大弯矩为ql审8。若将两端铰支座各向内移动0.21(图(5) ( b),则最大弯矩为2ql /40 ,为前者的1/5。又如,图(6)所示简支梁,将集中载荷P

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