Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

stat04

.pdf
Скачиваний:
48
Добавлен:
05.06.2015
Размер:
1.86 Mб
Скачать

31

ЗАДАНИЕ С-4

Равновесие тела под действием произвольной пространственной системы сил

Определить в зависимости от варианта задачи реакции в подпятнике или шаровом шарнире A, подшипнике B, в заделке O, усилия в стержнях, а также силу P или натяжение нити (всего шесть неизвестных). Схемы конструкций приведены на рис.20-24, а необходимые данные - в таблице 4 (α - угол между силой P1 и плоскостью xy).

Таблица 4.

№№

a,

b,

c,

P1,

P2 ,

q,

M ,

α,o

β,o

γ ,o

п/п

m

м

м

Н

Н

Н/м

×

 

 

 

 

 

 

 

 

Н м

 

 

 

1

0,6

1,0

0,5

50

30

20

100

60

-

-

2

0,2

1,2

0,8

40

50

10

50

30

15

-

3

0,5

1,0

1,0

60

40

15

20

45

-

-

4

0,4

1,2

0,6

20

40

-

60

30

30

45

5

0,7

1,0

-

40

30

-

45

60

30

-

6

0,9

1,3

0,8

50

-

10

40

45

30

-

7

0,2

1,0

0,6

30

50

20

100

30

30

-

8

0,8

0,6

0,4

80

40

15

80

45

30

-

9

0,5

1,0

0,6

50

40

10

30

30

15

-

10

0,6

1,1

0,5

30

60

30

80

60

30

-

11

0,4

1,0

0,6

20

50

20

100

30

15

-

12

0,8

1,2

1,0

60

80

15

40

60

45

-

13

0,5

0,8

-

50

40

-

30

-

30

-

14

0,4

1,0

-

60

-

10

50

30

45

-

15

0,6

0,9

0,2

30

10

-

60

45

60

-

16

0,2

1,0

0,4

40

14

20

70

30

15

-

17

0,6

0,8

0,5

80

-

30

40

45

30

-

18

0,5

0,8

0,6

60

15

40

100

60

30

-

19

0,3

0,6

0,5

50

60

-

60

45

30

-

20

0,4

0,5

0,6

40

30

-

50

30

30

-

21

0,5

0,8

0,4

50

100

15

50

45

15

-

22

0,4

-

1,6

40

-

-

60

30

15

-

23

0,3

0,5

1,8

-

-

20

40

45

15

-

24

0,5

0,6

0.8

50

-

-

80

30

15

-

25

0,4

0,5

2,0

60

50

-

40

45

60

15

26

0,5

0,8

1,2

50

40

20

60

60

15

-

27

0,3

0,7

1,0

80

30

30

50

45

15

-

28

0,3

0,8

1,2

30

50

10

40

30

15

-

29

0,2

0,6

1,0

50

40

15

50

45

30

-

30

0,3

0,6

1,0

40

50

20

30

60

15

-

32

Рис. 20

33

Рис. 21

34

Рис. 22

35

Рис. 23

36

Рис. 24

37

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

Дано: пластинка ABCD, P1=10 Н, Р2=20 Н, М=50 Нм, α=600, β=300, γ=450, a=1 м, b=0,8 м. Сила Р1 лежит в плоскости xBz. Нить прикреплена в точке D пластинки и точке E, лежащей в плоскости ZBY (рис.25.а).

Определить реакции в шаровом шарнире A, подшипнике B и натяжение нити в точке D.

Рис. 25

38

РЕШЕНИЕ

Выбираем правую систему координат с началом в точке B. Освобождаемся от связей и заменяем их действие реакциями. В точке A реакции шарового шар-

нира раскладываем на три составляющих X A , YA , Z A . В точке B реакцию ци- линдрического шарнира раскладываем на две составляющие в плоскости xBz ( X B , ZB ). В точке D нити Т направлена вдоль ED к точке крепления. Рассмот-

рим равновесие сил, приложенных к пластинке. Система сил, приложенная к пластинке, произвольная. Среди них имеется шесть неизвестных (XA, YA, ZA, XB, ZB и T). Для определения неизвестных составим шесть уравнений равновесия:

åFkx = 0,

k

åFky = 0,

k

åFkz = 0,

k

åmx (Fx )= 0,

k

åmy (Fk )= 0,

k

åmz (Fk )= 0.

k

При решении задач воспользуемся двойным проектированием силы T. Cначала найдем модуль проекции этой силы на плоскость xBy и модуль проекции на ось z.

 

Txy

 

= Txy = T ×cosα,

Tz

= Tz = T ×sinα.

 

 

Так как проекция силы на плоскость есть величина векторная, то можно найти модули ее проекций на оси координат x и y

Tx = Tx = Txy ×sin β = T ×cosα ×sin β,

Ty = Ty = Txy ×cos β = T ×cosα ×cos β.

Таким образом момент силы T относительно всех осей Bx, By, Bz имеют вид:

mx (T )= Tz ×a = T ×sinα ×a,

my (T )= -Ty ×b = -T ×sinα ×b,

mz (T )= Tx ×a -Ty ×b = T ×cosα ×sin β ×a -T ×cosα ×cos β ×b.

39

Составим уравнение равновесия:

åFkx = 0; k

åFky = 0; k

åFkz = 0; k

åmx (Fk )= 0;

k

åmy (Fk )= 0;

k

åmz (Fk )= 0;

k

X B + X A - P1 × cosγ - T × cosα × sin β = 0,

(1)

YA - T × cosα × cos β = 0,

(2)

Z A + ZB + P1 × sinγ - P2 + T × sinα = 0,

(3)

- P

×

a

+ Z

A

× a + T × sinα × a = 0,

(4)

 

2

2

 

 

 

 

 

 

- P

× sinγ × b

+ P

×

b

- T × sinα × b = 0,

(5)

 

1

 

 

 

 

2

2

 

 

M - X A × a - T × cosα × cos β × b + T × cosα × sin β × a = 0. (6)

Решая систему уравнений (1)- (6), определим:

из (5)

T =

 

 

1

 

 

×

é

P2

- P ×sinγ

ù = 35(H ),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sinα

 

ê

 

 

1

ú

 

 

 

 

ë 2

 

û

из (6)

X A

=

 

M

 

-

b

×T ×cosα ×cos β + T ×cosα ×sin β = 46,7(H ),

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

из (4)

ZA

=

P2

 

-T ×sinα = -20,1(H ),

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

из (2)

YA = T ×cosα ×cos β =15,0(H ),

из (3)

ZB = P2 - P1 ×sinγ - ZA -T ×sinα = 3(H ),

из (1)

X B = P1 ×cosγ + T ×cosα ×sin β - X A = -48,45(H ),

40

ЗАДАНИЕ С-5

Равновесие тел с учетом сил трения

Определить, при каких значениях силы F возможно равновесие конструк- ции, если коэффициент трения скольжения между тормозной колодкой и ка- сающимся с ней телом равен f. Шириной колодки пренебречь, считая контакт точечным. Определить также реакции опор O, A, B, C, D, соответствующие предельному состоянию равновесия конструкции. Трением в шарнирах и опо- рах пренебречь. Схемы вариантов приведены на рис.26-30, а необходимые дан- ные - в таблице 5.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5

№№ п/п

Р, кН

Q, кН

a, м

b, м

l, м

α, 0

f

 

1

0,1

0,4

0,5

0,7

0,03

45

0,10

 

2

0,2

0,6

0,6

0,4

30

0,20

 

3

0,3

0,8

0,8

0,2

0,06

60

0,25

 

4

0,4

0,5

0,4

0,5

0,08

30

0,15

 

5

0,5

0,9

0,3

0,7

0,04

60

0,10

 

6

0,6

1,0

0,2

0,6

45

0,25

 

7

0,4

1,2

0,7

0,2

0,06

30

0,20

 

8

0,3

1,4

0,8

0,4

60

0,15

 

9

0,5

1,6

0,5

0,3

45

0,20

 

10

0,3

1,2

0,6

0,3

0,08

30

0,25

 

11

0,1

0,4

0,5

0,7

0,03

45

0,10

 

12

0,2

0,6

0,6

0,4

30

0,20

 

13

0,3

0,8

0,8

0,2

60

0,25

 

14

0,4

0,5

0,4

0,5

0,08

30

0,15

 

15

0,5

0,9

0,3

0,7

60

0,10

 

16

0,6

1,0

0,2

0,6

0,05

45

0,25

 

17

0,4

1,2

0,7

0,2

0,9

30

0,20

 

18

0,3

1,4

0,8

0,4

0,02

60

0,15

 

19

0,5

1,6

0,5

0,3

0,08

45

0,20

 

20

0,3

1,2

0,6

0,3

30

0,25

 

21

0,1

0,4

0,5

0,7

0,03

0,10

 

22

0,2

0,6

0,6

0,4

0,04

0,20

 

23

0,3

0,8

0,8

0,2

0,06

45

0,25

 

24

0,4

0,5

0,4

0,5

0,08

30

0,15

 

25

0,5

0,9

0,3

0,7

0,04

30

0,10

 

26

0,6

1,0

0,2

0,6

0,05

60

0,25

 

27

0,4

1,2

0,7

0,2

0,06

45

0,20

 

28

0,3

1,4

0,8

0,4

0,02

30

0,15

 

29

0,5

1,6

0,5

0,3

0,08

60

0,20

 

30

0,3

1,2

0,6

0,3

0,08

45

0,25