平面任意力系习题

第三章
习题3-1．求图示平面力系的合成结果，长度单位为m。

解：(1) 取O点为简化中心，求平面力系的主矢：
求平面力系对O点的主矩：
(2) 合成结果：平面力系的主矢为零，主矩不为零，力系的合成结果是一个合力偶，大小是260Nm，转向是逆时针。

习题3－2．求下列各图中平行分布力的合力和对于A点之矩。

解：(1) 平行力系对A点的矩是：
取B点为简化中心，平行力系的主矢是：
平行力系对B点的主矩是：
向B点简化的结果是一个力R B和一个力偶M B，且：
如图所示；
将R B向下平移一段距离d，使满足：
最后简化为一个力R，大小等于R B。

其几何意义是：R的大小等于载荷分布的矩形面积，作用点通过矩形的形心。

(2) 取A点为简化中心，平行力系的主矢是：
平行力系对A点的主矩是：
向A点简化的结果是一个力R A和一个力偶M A，且：
如图所示；
将R A向右平移一段距离d，使满足：
最后简化为一个力R，大小等于R A。

其几何意义是：R的大小等于载荷分布的三角形面积，作用点通过三角形的形心。

习题3－3．求下列各梁和刚架的支座反力，长度单位为m。

解：(1) 研究AB杆，受力分析，画受力图：
列平衡方程：
解方程组：
反力的实际方向如图示。

校核：
结果正确。

(2) 研究AB杆，受力分析，将线性分布的载荷简化成一个集中力，画受力图：
列平衡方程：
解方程组：
反力的实际方向如图示。

校核：
结果正确。

(3) 研究ABC，受力分析，将均布的载荷简化成一个集中力，画受力图：
列平衡方程：
解方程组：
反力的实际方向如图示。

校核：
结果正确。

习题3－4．重物悬挂如图，已知G=1.8kN，其他重量不计；求铰链A的约束反力和杆BC所受的力。

解：(1) 研究整体，受力分析（BC是二力杆），画受力图：
列平衡方程：
解方程组：
反力的实际方向如图示。

习题3－5．图示钻井架，G=177kN，铅垂荷载P=1350kN，风荷载q=1.5kN/m，水平力F=50kN；求支座A的约束反力和撑杆CD所受的力。

解：(1) 研究整体，受力分析（CD是二力杆），画受力图：
列平衡方程：
解方程组：
反力的实际方向如图示。

习题3－6．圆柱O重G=1000N放在斜面上用撑架支承如图；不计架重，求铰链A、B、C处反力。

解：(1) 研究圆柱，受力分析，画受力图：
由力三角形得：
(2) 研究AB杆，受力分析（注意BC为二力杆），画受力图：
图中的几何关系是：
(3) 列平衡方程
(4) 解方程组：
反力实际方向如图示；
(5) 研究BC杆，是二力杆，画受力图：
由图知：
习题3－7．静定多跨梁的荷载及尺寸如图所示，长度单位为m；求支座反力和中间铰处压力。

解：(1) 研究BC杆，受力分析，画受力图：
列平衡方程：
解方程组：
研究BC杆，受力分析，画受力图：
列平衡方程：
解方程组：
(2) 研究CD杆，受力分析，画受力图：
列平衡方程：
解方程组：
研究AC杆，受力分析，画受力图：
列平衡方程：
解方程组：
(3) 研究BC杆，受力分析，画受力图：
列平衡方程：
解方程组：
研究铰B，受力分析，画受力图：
列平衡方程：
解方程：
研究AB杆，受力分析，画受力图：
列平衡方程：
解方程组：
习题3－8．组合结构的荷载及尺寸如图所示，长度单位为m；求支座反力和各链杆的内力。

解：(1) 研究整体，受力分析（注意1杆是二力杆），画受力图：
列平衡方程：
解方程组：
(2) 研究1杆（二力杆），受力分析，画受力图：
由图得：
(3) 研究铰C，受力分析，画受力图：
由力三角形得：
杆1和杆3受压，杆2受拉。

习题3－9．图示破碎机传动机构，活动颚板AB=60cm，设破碎时对颚板作用力垂直于AB方向的分力P=1kN，AH=40cm，BC=CD=60cm，
OE=10cm；求图示位置时电机对杆OE作用的转矩M。

解：(1) 研究AB杆，受力分析（注意BC是二力杆），画受力图：
列平衡方程：
(2) 研究铰C，受力分析（注意BC、CD、CE均是二力杆），画受力图：
由力三角形：
其中：
(3) 研究OE，受力分析，画受力图：
列平衡方程：
习题3－10．图示液压升降装置，由平台和两个联动机构所组成，联动机构上的液压缸承受相等的力（图中只画了一副联动机构和一个液压缸）。

连杆EDB和CG长均为2a，杆端装有滚轮B和C，杆AD铰结于
EDB的中点。

举起重量W的一半由图示机构承受。

设W=9800N，
a=0.7m，l=3.2m，求当θ=60o时保持平衡所需的液压缸的推力，并
说明所得的结果与距离d无关。

解：(1) 研究ABC部分，受力分析（注意AC是二力杆），画受力图：
列平衡方程：
解方程组：
(2) 研究滚轮C，受力分析（注意BC、CG是二力杆），画受力图：
由力三角形得：
(3) 研究平台和联动机构，受力分析（注意CG、DH为二力杆），画受力图：
列平衡方程：
解方程得：
可见结果与d无关；
由几何关系知：。