过程装备第一章复习

《过程装备基础》试题库答案第1章第一种模式（一）填空题（1）A类难度1．二力杆是指杆两端两个力沿此二力作用点的连线作用构件。

2．对所研究物体的位移起限制作用的周围物体称为约束。

3．约束作用于被约束物体的力称为约束反力。

4．光滑面约束产生的约束反力的方向沿接触面的公法线并指向被约束物体。

5．两个力偶矩的值和转动方向完全相同，则称这两个力偶为等效力偶。

6．平面汇交力系是指物体上各力的作用线在同一平面内并且相交于一点的力。

7．平面一般力系的平衡条件是力系的合力等于零。

8．力偶是指两个大小相等、方向相反、作用线平行但不重合的力组成的力系。

9．生产实践中遇到的构件，大致可分为三类：即：杆件、平板、壳体。

10．柔性约束产生的约束反力的方向是使柔索被拉直的方向。

（2）B类难度1．柔性约束的特点是只限制被约束物体使柔索被拉直方向的位移，其约束反力只能是拉力。

2．固定铰链约束的特点是限制被约束物体的移动，不限制其转动。

3．固定端约束的特点是物体的移动和转动全部被限制。

4．解除约束是指把要研究的物体从约束它的其他物体中分离出来，其他物体对分离体的约束用约束反力来表示。

5．刚体是指在任何情况下，其大小和形状始终保持不变的物体。

6．力偶等效的条件是力偶矩彼此相等。

7．力在坐标轴上的投影是指从力F的始端Ａ和末端B分别向x轴作垂线，得垂足a和b，线段ab就是力F在x轴上的投影。

（二）判断题（1）A类难度1．力偶与力矩一样都使物体产生转动，但力偶与矩心无关。

（A）A 正确B 错误2．力偶可以用力来平衡。

（B ）A 正确B 错误3．可动铰链的约束垂直向上指向被约束物体。

（A ）A 正确B 错误4．固定端约束限制物体的移动不限制物体的转动（B）A 正确B 错误5．力偶与力矩的作用是完全相同的（B）A 正确B 错误6．光滑铰链约束与光滑面约束本质是一样的。

（A）A 正确B 错误7．受力图是反映物体受约束反力的图（B）A 正确B 错误（2）B类难度1．柔性物体的受力和二力杆的受力是完全一样的。

（B）A 正确B 错误2．固定铰链的约束反力的方向是不确定的。

（A）A 正确B 错误3．可动铰链的约束与光滑面本质是一样的。

（A）A 正确B 错误4．固定端约束与铰链约束不同的是固定端约束限制物体的转动。

（A）A 正确B 错误5．力在坐标轴上的投影是标量，只反映力的大小。

（B）A 正确B 错误第二种模式（一）简要回答下列问题：1．二力杆须满足什么条件？要点：杆两端作用的两个力沿此二力作用点的连线。

2．什么叫约束？约束反力如何确定？要点：对非自由体的位移起限制作用的周围物体称为约束。

约束作用于被约束物体的力称为约束反力，约束反力的方向总是与约束所阻碍的物体的运动或运动趋势的方向相反，约束反力的作用点就在约束与被约束物体的接触点。

3．铰链约束和固定端约束的区别是什么？要点：铰链约束只限制移动不限制转动，而固定端约束即限制移动又限制物体的转动。

4．力偶与力矩是否一样？为什么？要点：不一样。

力矩是力对平面内某一点的矩，力偶的作用与位置无关。

5．平面汇交力系的合成结果是什么？要点：可以合成为一个合力6．平面平行力系是否都可以合成为一个合力？要点：平面平行力系不能合成为一个合力，因为平面平行力系是平面一般力系，合成后会产生力偶矩，不能合成为一个合力。

7．什么是力偶？力偶能否合成为一个合力？力偶能否被一个单独的力来平衡？要点：两个大小相等、方向相反、作用线平行但不重合的力组成的力系，称为力偶。

力偶是一种特殊的力系，它不能合成为—个力，故在任何情况下都不能与一个力等效，也不能与一个力相平衡，力偶只能与力偶相平衡。

力偶对物体只能产生转动效应，而没有移动效应。

8．力矩和力偶矩有什么相同？有什么不同？要点：相同：力矩和力偶矩都会使物体产生转动效应，不同：力矩是力对平面内某一点的矩，力偶的作用与位置无关。

9．力偶具有什么性质？两个力偶等效的条件是什么？要点：力偶具有如下两个重要性质：（l）力偶可以在其作用平面内任意移转，而不改变它对刚体的作用效果。

（2）只要保持力偶矩不变，可以同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长短而不改变力偶对刚体的作用效果。

力偶等效的条件是力偶矩彼此相等。

10．平面力偶系的合成结果是什么？要点：平面力偶系的合成结果是作用在平面内的一个合力偶。

11．什么叫力在坐标轴上的投影？为什么说力的投影可以表示力的大小和方向？要点：力在坐标轴上的投影是指从力F 的始端Ａ和末端B 分别向x 轴作垂线，得垂足a 和b ，线段ab 就是力F 在x 轴上的投影。

线段ab 的长短可以表示分力的大小，线段从a 到b 沿X 轴的正负可以表示方向。

12． 平面一般力系向平面内一点简化的结果是什么？要点：可以得到一个原力系等效的平面汇交力系和平面力偶系。

（二）画图题1． 画出BC 杆件的受力图。

2． 以AB 杆作为分离体并标出主动力和约束反力。

AA第三种模式 （一）计算题1． 图示一管道支架ABC ，A 、B 、C 处均为理想的铰链约束。

已知两管道的重量均为G=4.5kN ，图中尺寸单位均为mm 。

试求管架中梁AB 和杆BC 所受的力。

解：（1） 画受力图G G（2）求解约束反力∑=0xF 045cos =+ BC AX N N （1） ∑=0yF045sin 2=++-AY BC N N G （2）∑=0AM0112045sin 1120400=⨯+-- BC N G G )(64.8112045sin 5.411205.4400kN N BC =⨯⨯+⨯=)(89.245sin 2kN N G N BC Ay =-=))((11.62264.845cos 与假设方向相反kN N N BC AX =⨯-=-= 2． 某塔侧操作平台梁AB 上，作用着分布力q=0.7kN/m.横梁AB 及撑杆CD 的尺寸如图所示，求撑杆CD 所受的力。

解：（1）取横梁ADB 为研究对象，画出其受力图如下：（2）求解约束反力BC AXN AYAX N AYNDC∑=0xF 030cos =+-CD AX N N （1） ∑=0yF030sin )5.01(=+++-AY CD N N q （2）∑=0A M 0130sin 25.01)5.01(=⨯+++- CD N q )(575.1130sin 2/)5.01(7.02kN N CD=⨯+=)(5.26230sin )5.01(700N N N BC AY =-+=)(364.122575.130cos kN N N BC AX =⨯==3． 图示支架ABC 由均质等长杆AB 和BC 组成，杆重为G 。

试求A 、B 、C 处的约束反力。

解：（1）根据题意，画受力图如下：（a ） （b ）其中，图（a ）为取整个支架ABC 作为研究对象的受力图，而图（b ）为取支架AB 作为研究对象的受力图。

（2）设两均质杆的长度为l ，取整个支架ABC 作为研究对象，则有：∑=0xF 0=-CX AX N N （1）由方程（1）解得 CX AX N N =∑=0yF02=+-CY AY N G N （2）∑=0AMAX NNNAY NNX B NAY NCYNCX0)45cos 45cos ()45cos 245cos (45cos 2=+⋅++⋅-⋅- l l N ll G l G CY （3）由方程（3）解得 G N CY = 代入方程（2）得 G N AY = （3）取AB 杆为研究对象：∑=0BM 045sin 45cos 45cos 2=+- l N l N lG AX AY 02=+-l N Gl lG AX22G l lGGl N AX =-=∑=0xF0=-BX AX N N2GN N BX AX == ∑=0yF0=--BY AY N G N0=BY N4． 压榨机如图所示，杆AB 、BC 自重不计，A 、B 、C 处均视为铰链连接，油泵压力P=3kN ，方向为水平，l 3=20mm ，l=150mm ，试求滑块施于工件的压力。

解：（1）取B 点为研究对象如图 ：∑=0xF 0sin sin =++-ααBC AB N N P （1）∑=0yF0c o s c o s =+ααBC AB N N （2） 由方程（2）解得 BC AB N N = 代入方程（1）得PN BCN AB)(35.1120215020322sin 22232232233kN l l l P l l l P P N N BCAB =⨯+=+=+===α（2）取C 点为研究对象，画出其受力图如下：∑=0xF 0s i n=-αBC CX N N （3） ∑=0yF0c o s =-αBC CY N N （4） 由方程（3）解得 )(5.122sin 22333223kN Pl l l l l l P N N BC CX ==+⋅+==α 由方程（4）解得)(25.1122cos 32233223kN l pll l l l l l P N N BC CY ==+⋅+==α 5． 如图所示，均质杆OA 一端用铰链固定O 点，在距O 点为OB=b 处，挂有重为G 的一物体，杆借右端的重物K 在水平位置保持平衡。

设杆的单位长度重量为γ，滑轮是光滑的，问杆长l 应等于多少才能使重物K 的重量为最小？ 解：（1）取杆OBA 为研究对象，画出其受力图如下：（2）根据力的平衡方程求)(l K ：∑=0OM 02=+⋅--Kl ll Gb γ l l Gb K 2γ+=（3）求)(l K 的最小极值：N BC N CX N CYKY A NOYGA22l Gb K -='γ令0='K ，则 022=-lGbγ得： γGbl 2=故)(l K 在γGbl 2=处取得最小极值。

6． 梯子由AB 与AC 两部分在A 处用铰链连接而成，下部用水平软绳连接，如图所示。

在AC 上作用有一垂直力P 。

如不计梯子自重，假设地面是光滑的，当P=600N ，α=75°，h=3m ，a=2m 时，求绳的拉力的大小。

解：（1）取整体为研究对象，画出其受力图如图1（a ）所示。

B NC N（a ）整体受力分析图 （b ）取AC 为研究对象的受力图图1 梯子的受力分析图∑=0BM0c o s )2(c o s 2=--⋅ααa l P l N C 于是，得： la l P l a l P N C 2)2(cos 2cos )2(-=-=αα （1）（2）取AC 为研究对象 ，画出其受力分析图如图1（b ）所示。

∑=0AM0c o s )(c o s =---Th a l P l N C ααN N N NBC则： ααcos cos )2(l a l P Th N C -+=（2）根据两式（1）、（2）相等，可以求得：ααc o sc o s)2(2)2(l a l P Th l a l P -+=-N h Pa T 76.513275cos 26002cos =⨯⨯== α7． 用三轴钻床在水平工件上钻孔时，每个钻头对工件施加一个力偶，如图所示。