文理工程力学I考试题解.ppt

1、1,工程力学(I),期末考试解答,2,一.单项选择题(每小题3分, 共21分),1. 一平面任意力系向O点简化后得到一力FR 和力矩为MO 的力偶,则该力系最后合成的结果是: ( 3 ) .,作用于O点的一个力; 作用在O点右边的一个力; 作用在O点左边的一个力; 合力偶.,2. 正方体的ABCD面上沿BD方向作用一力F, 则该力( 2 ) .,对x、y轴的矩相等; 对y、z轴的矩相等; 对x、y、z的矩全不相等; 对x、y、z的矩全相等.,3,3. 物块与水平面间的摩擦角m = 150 , 物块上作用有力P、Q, 且 P = Q, 若 = 300 , 则物块的状态为( 2 ) .,临界平衡状

2、态; 静止( 非临界平衡状态); 滑动状态; 无法确定.,4. 图示机构中, OA杆以匀角速度 绕O轴转动, 若选OA上的A点为动点, 动系固结在BC杆上, 则在图示瞬时, 动点的相对加速度ar 与牵连加速度ae 它们的方向是: ( 3 ) .,ar 铅垂向上, ae 向下; ar 铅垂向下, ae 向上; ar 水平向左, ae 向下; ar 水平向右, ae 向上 .,4,(5) 若刚体作瞬时平动, 则该瞬时刚体的角速度, 角加速度分别为 ( 3 ).,( 1) = 0 , = 0 ; ( 2 ) 0, = 0 ; ( 3 ) = 0, 0 ; ( 4 ) 0; 0.,(6) 一均质杆AB

3、, 长为L, 质量为m, 以匀角速度 绕O轴转动, 则杆对过O点的Z轴的动量矩LZ 的大小为( 2 ) .,(7)在上题图示, AB杆的动量大小为( 1 ) .,5,二. 判断题 (每小题3分, 共6分) (正确的打,不正确的打. ),1. 均质圆盘绕其质心作定轴转动时, 则系统的动量为零, 对转轴的动量矩也为零. ( ),2. 点作匀速运动时, 其加速度不等于零. ( ),三. 简单计算题 ( 每小题10分, 共30分),1. 在图示刚架中, 已知q = 4kN/m, F = 4kN, M = 8kN.m, 不计刚架自重, 求固定端A处的约束反力.,解: 取刚架分析,固定端处受力如图.,刚架

4、A处约束力方向如图示, 约束力偶与图示相反.,6,2. 在图示机构中, 已知O1AO2CO3D, 2O1A = O2C=O3D =2r, 为常数, 求三角板M点的速度和加速度, 并在图中画出其方向.,解: 图示结构中, O1A杆、O2B杆、O3D杆皆为定轴转动, AB杆和三角板CDM作平动.,M点速度加速度方向如图示.,7,3.均质杆长为2L, 直立在光滑的水平面上, 求它从铅垂位置无初速倒下时,端点A相对于图示坐标系的轨迹(方程).,解:,均质杆在运动过程中,始终有 质心 xc = 0,消去参数 可得:,于是可有杆端A点的坐标为,8,四. 组合结构如图示, 其中q = 5kN/m, P =

5、10kN, M = 20kN.m , 杆自重不计. 求杆1、2、3所受的力及固定端A处的约束力. (15分),解:,取BD梁分析受力平衡,取E铰链分析受力平衡,此处的F是什么啊？,9,对于整个结构, 解除A端约束及3号杆件, 作受力图,答: 结构中, 1、3号杆受拉, 大小分别为50kN和40kN, 2号杆受压, 大小为30kN.,A处约束力为: Fx = 40kN, Fy = 50kN, MA = 100kN.m , 其方向如图所示.,10,又解:,取BD梁分析受力平衡,取E铰链分析受力平衡,取AB梁(含B铰链)分析受力平衡,11,取AB梁(含B铰链)分析受力平衡,12,五. 构架的尺寸及其

6、上的载荷如图示. 已知q0 = 4kN/m, M = 10kN.m, 不计各杆自重, 求A、B、C处所受的力. (15分),解:,取DEG杆分析受力平衡,再取ABC杆分析受力平衡,13,对于ABC杆, A点受力为FAx = 12kN, MA = 28kN.m, 方向如图示, FAy = 5kN, 方向与图示相反. B、C 点受力分别为5kN、 kN , 方向如图示.,14,六. 直径为d = 8cm的滚子在水平面上只滚不滑. 杆BC = 30cm, 其B端与滚子的轮缘铰接, C端与滑块铰接. 已知图示位置时, 滚子的角速度为 = 10rad/s, OB与水平方向的夹角 = 300, = 600

7、 . 求此时刻BC杆的角速度和滑块C的速度. ( 13分),解:,滚子及BC杆都为平面运动, 滚子A点为其速度瞬时中心.,B点、C点速度方向如图示, O为BC杆的速度瞬心.,答: BC杆角速度为 方向为顺时针; 滑块C速度为120cm/s, 方向如图示.,15,七. 图示为内啮合齿轮机构, 由两个半径为r的小齿轮I、II 和半径为r3 = 4r的齿轮III组成, 齿轮I、II 的质量都是m, 对各自转轴的回转半径皆为 , 齿轮III的质量为m3 = 4m, 对转轴O3 的回转半径为3 = 4 . 在齿轮II上作用一常力偶其矩为M, 不计轴承摩擦, 各轮间无相对滑动. 求: (1) 当轮II 从静止转过 角时, 齿轮II 的角速度和角加速度; (2) 此时轮II和轮III之间的切向力F .,解:,