西北工业大学07-08(一)理论力学
试题
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b答案
诚信保证
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西北工业大学考试试题(卷)
2007,2008学年 第 1 学期
开课学院 六院 课程 理论力学(上) 学时 40 考试日期 考试时间 小时 考试形式(闭)(B)卷
题号 一 二 三 四 五 六 七 总分
得分
考生班级 学 号 姓 名
一、 填空题(每题8分,共40分)。
o1. 如图所示,重为P=1000N的物块A放在倾角为的斜坡上,物块与斜坡间,,30
的静滑动摩擦系数,不计钢丝绳的重量,滑轮为均质轮,半径R,0.1m。f,0.2s
当加在滑轮上的力偶矩和时,系统静止,则物块A与M,40N,mM,60N,m12
斜坡间的摩擦力(大小方向)分别为(100N,沿斜面向上)和(100N,沿斜面向下)。
2. 已知:C点简支,均匀载荷q(N/m),长度a(m)角度θ ,梁的自重不计。则A
2处的约束力N=(),N=(),M=()。 qatan,/2qa/2qa/2AxAyA
注:1. 命题纸上一般不留答题位置,试题请用小四、宋体打印且不出框。
2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。 共5页 第1页
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3. 已知:F=N,F=80N,F=40N,F=110N,M=2000N?m。则力系合力的4021234
大小为(150N),与x轴的夹角为(180?),其作用线到原点O的距离(在图中标出)为(6mm)。
R
4. 已知:图示两种机构中,OO=a=200mm,杆OA的角速度ω=3 rad/s 。则图示1211
位置时杆OA的角速度为(2rad/s),A点的速度为(mm/s)。 40032
25. 点M在杆OA上按规律x=20+30t(其中,t以s计;x以mm计)运动,同时杆OA绕轴O以φ=2t rad的规律转动,如图所示。则 当t=1s时,点M的科氏加速度
2的大小为(240mm/s),方向为(垂直于OA斜向上)(并在图中标出)。
aC
第4题 第5题
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二、
计算题
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(20分)。
已知:力F,尺寸a ,各构件自重不计。求:铰链B以及AB杆上 A、D两处铰链的受力。
解:选择整体进行
分析
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,则有
N Ax M,0,C
即, N,0,N,2a,F,0,0BxBy
解得, N,0By
NBy
对DEF进行分析,其受力如图所示,杆受N Bx3个力的作用且平衡,则三力必交于一点,图中
N、N分别为N在x向和y向的分量,则由DxDyD
几何关系知 N,2NDxDy
F NDN E由平衡可得 M,0 NDy,E
N Dx N,a,F,a,0DyD F E
解得N,2F,N,F DxDy
NAy
A 对DEF进行分析,其受力如图所示,则有 N Ax
N’DyM,0,F,0,F,0 ,,,DxyD N’ DxN,a,N,a,0BxAx
' N即,N,N,N,0 DxByBxAx
'B N,N,N,0DyByAyN Bx
解得N,,F,N,,F, N,,F AxBxAy
所以,NAx,,F(向左),NAy,,F(向下),NBx,,F(向左),NBy,0, NDx,2F(向右), NDy,F(向上)
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三、计算题(20分)。
已知:图示铰接四边形机构,曲柄OA=OB =100mm,OO=AB ,杆OA绕轴O121211以匀角速度ω=2 rad/s转动。求:φ=60º时,杆CD的速度和加速度。
解:取固连在AB杆的坐标系为动系,C为
动点。AB杆的运动为牵连运动,C点相对于
AB杆的运动为相对运动,CD杆的运动为绝对
运动。由于AB、CD杆的运动为平动,可以用
A点、C点的运动分别代表AB、CD杆的运动。
速度分析:v为绝对速度,v为相对速度,CCA
v为牵连速度。v,v,v ACCAA
vC所以, v,v,cos,,,,OA,cos,CA1v Av CA, ,2,100,cos60,100mm/s,0.1m/s速度分析
a加速度分析:a为绝对速度,a为相对速CCCA
a A度,a为牵连速度。a,a,a ACCAA
2a 所以, CAa,a,sin,,,,OA,sin,CA1
加速度分析 22,,2,100,sin60,346.4mm/s 2,0.3464m/s
2所以CD杆的速度为0.1m/s,加速度为0.3464m/s,方向均向上。
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四、计算题(20分)。
下图所示的平面机构中,杆AB以不变的速度v沿水平方向运动,套筒B与杆AB的端点铰接,并套在绕O轴转动的杆OC上,可沿该杆滑动。已知AB和OE两平行线
oo间的垂直距离为b。求在图示位置(,,OD,BD)时,杆OC的角,,60,,30
速度和角加速度、滑块E的速度和加速度。
解:取固连在OC杆上坐标系为动系,套筒B为动点,v为绝对速度,绝对加速度为零。
x’ 1. 分析杆OC的角速度和角加速度
由速度合成定理 v,v,v re
则 v,v,sin,,,,OB,,,b/sin,eOCOC
vvvcos ,,,,r2
3v2y’ vsin/b ,,,,,OC4b
方向为顺时针方向.
a由加速速度合成定理 a,a,a,a rreC
a vetr其中牵连加速度由两部分组成,各加速度见右v
a 图中所示。根据OC杆的角速度可以判断aCv a Ceen和 a的方向,另外可以判断出a在x’方向上, enrOC杆角速度、角加速度分析 a在y’方向上,假设其正方向如图所示。由于et
滑块的加速度为零,所以
a a a,aDtEDne,Ca EDtv EDv 即 ,,OB,2,,va EEOCOCr
23vv333vv D2v/OB2 ,,,,,,,,,a DnOCOCr24b22b8b
方向为逆时针方向
E滑块速度、加速度分析 2. 分析滑块E的速度和加速度
根据OC杆的角速度和角加速度D点的速度v的大小和方向,方向如图所示 D
b3vb23v,,,vOD,,,,,,, DOCOC2sin,4b423,
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图中v为滑块E的绝对速度,v为E相对于D的相对速度,由速度合成定理 EED
v,v,v EDED
3v2vv1vvv/cos得,,vvsin ,,,,,,,,,,,EDEDE422243
可以得到D点的法向加速度a和切向加速度a的方向和大小以及E相对于D的法DnDt向相对加速度a的方向和大小,各加速度的方向见图所示。 EDn
22b9vb33v22,,aOD ,,,,,,,DnOCOC22sin,16b16b3
22b33vb3v,,aOD ,,,,,,,D,OCOC22sin,8b8b3
22bv1v22av/DEv/ ,,,,,EDnEDED2sin,16b16b假设E相对于D的法向相对加速度a的方向以及E的绝对加速度a方向如图所示。 EDtE由加速速度合成定理 a,a,a,a,a EDnDtEDnEDt由于E水平运动,所以在垂直方向上的加速度分量等于零
(a,a),sin,,(a,a),cos,EDnD,DnED,
23v解得 a,EDt24b
273va(aa)cos(aa)sin所以, ,,,,,,,,,EEDnD,DnED,24b