《工程力学》第三章平面一般力系试卷 答案

《工程力学》第三章平面一般力系试卷

一、单项选择题

1.(2 分)A

2.(2 分)B

3.(2 分)D

4.(2 分)C

5.(2 分)D

6.(2 分)B

7.(2 分)C

8.(2 分)B

9.(2 分)C

10.(2 分)C

二、判断题

11.(2 分)错误

12.(2 分)正确

13.(2 分)正确

14.(2 分)正确

15.(2 分)错误

16.(2 分)错误

17.(2 分)错误

18.(2 分)错误

19.(2 分)错误

20.(2 分)正确

三、填空题

21.答案：相互垂直；均为零；任意点；代数和也等于零(4 分)

22.答案：平面平行(1 分)

23.答案：二个；两个(2 分)

24.答案：A．B．C三点不在同一直线上(1 分)

25.答案：未知力；未知力(2 分)

四、简答题

26.(10 分)由F R=F1+F2+ … +F n可知:

平面汇交力系简化结果为一合力,此合力的作用线通过简化中心O,其大小和方向决定于原力系中各力的矢量和。

27.(10 分)不能在杆的B点加上一个力使它平衡。还须加上一个力偶才能使它平衡。

五、计算题

28.(10 分)解题方法分析:取杠杆AOB为研究对象, 由于已知杠杆B端对阀门的作用力为400N, 所以阀门对杠杆B处的反作用力N B也是400N。受力图和坐标建立如图所示,所求未知力为F、R OX、R OY。

列平衡方程

∑F X=0:R0X-F sin(α-β)=0(1)

∑F Y=0:-R0Y+N B+F cos(α-β)=0(2)

∑m0(F)=0:F·cosα×500-N B×300=0(3)

由式(3)得F===277.13(N)

由式(1)得R0X=P sin(α-β)=277.13×sin10°

=48.12(N)

由式(2)得R0Y=N B+P cos(α-β) =400+277.13×cos10°

=400+272.9=672.9(N)

另解:

(1) 凸轮对滚子A的压力P应沿着凸轮与滚子接触点的公法线方向。

(2)本题也可以将支座O的约束力R0X和R0Y合成为R0,然后用三力平衡汇交定理求解,但几何关系复杂,不如用平衡方程解题方便。

(3)本题与教材习题2.13类似,可进行对比。

29.(10 分)(1)取起落架主支撑杆AD(包括轮子)为研究对象。画受力图、坐标建立如图所示。主支撑杆所受已知力F N=30(kN),铰链A为固定铰链,约束反力为R Ax、R Ay。铰链B也是固定铰链,但由于斜杆BC是二力杆(假设受压力),受力图如图所示,所以铰链B的约束力反力R B方向已知(与水平方向夹角为30°)。这是平面一般力系平衡问题。

(2)列平衡方程

由∑F x=0:R Ax-R B·cos30°=0(1)

∑F y=0: -R Ay-R B·sin30+F N=0(2)

∑M A(F)=0:F N·25-R B·60·sin30°=0(3)

(3)解方程

由式(3)得

R B=·F N=25(kN)

将R B代入式(1),得

R Ax=25×=21.65(kN)

将R B代入式(2),得

R Ay=F N-R B sin30°=30-25×0.5=17.5(kN)

讨论:

力矩平衡方程的矩心可以选择在研究对象物体以外,即矩心可以选在力系作用平面上的任

意点。本题也可以选未知力R AX、R B二力交点C为矩心,列力矩平衡方程,未出R AY,以取代式(2)。由∑M C(F)=0:R AY·60-F N·(60-25)= 0 解得:R AY= 17.5(KN)

此法也可以验算答案是否正确.

六、绘图题

30.(10 分)