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

ФБТ БИ 1курс / мищерский 1975

.pdf
Скачиваний:
64
Добавлен:
10.04.2018
Размер:
16.15 Mб
Скачать

23.51 (483). Полагая в задаче 23.49, что конус вращается вокруг своей оси равноускоренно с угловым ускорением е, определить величину абсолютного ускорения w точки М в момент t = 2 сек при следующих данных: а = 30°, а — 18 см, vr = 3 см/сек, е = 0,5сек~*, в момент £= 0 угловая скорость со равна нулю.

Ответ: w = 15

см/сек*.

 

 

 

 

23.52 (484). Река шириной

1 км

течет с

юга на север

со ско-

ростью

5 км/час.

Определить

кориолисово

ускорение wc

частиц

воды,

находящихся

на 60° северной

широты. Определить

затем,

у какого берега вода выше и насколько, если известно, что поверх-

ность воды должна быть перпендику-

 

 

 

 

лярна

к направлению вектора, составлен-

 

 

 

 

ного

из ускорения силы

тяжести

g

и

 

 

 

 

вектора, равного и противоположного ко-

 

 

 

 

риолисову ускорению.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: Кориолисово ускорение wc

=

 

 

 

 

= 0,0175 см/сек* и направлено к

западу.

К задаче 23.52.

Вода выше у правого берега на 1,782

 

см.

 

 

 

 

 

23.53 (485). Магистраль

южных

железных

дорог

к

северу от

"Мелитополя идет прямо по меридиану. Тепловоз

движется со ско-

ростью

г)= 90 км/час на север; широта места

<j> =

47°. Найти корио-

лисово

ускорение

тепловоза.

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: wc =

0,266 см/сек*.

 

 

 

 

 

 

 

23.54 (486). По железнодорожному

пути, проложенному по парал-

лели

северной широты, движется тепловоз со скоростью

xv = 20 м/сек

с запада на восток. Найти кориолисово ускорение wc

тепловоза.

Ответ: ta>c == 0,291 см/сек*.

 

 

 

 

 

 

 

23.55. Определить кориолисово ускорение точек

Mi,

M% M3, Mt.

колеса

электровоза, движущегося

по меридиану, в

момент пересече-

ния экватора. Скорость центра колеса электровоза

•г>0=144 км/час.

Ответ: Для точек

7Wt

и Мг

wc

= 0;

 

 

 

 

 

 

для точек

Мг и Mi

wc

=

0,581 см/сек*.

 

 

К задаче 23 56.

23.56 (487). Река Нева течет с востока на запад по параллели 60° северной широты со скоростью tv = 4 км/час. Определить сумму проекций на касательную ВС к соответствующему меридиану тех

181

составляющих

ускорений частиц

воды,

которые зависят

от скорости

течения. Радиус Земли /?= 64 - 10в м.

 

 

 

 

 

 

Ответ: wBc = 1396- 1(ГВ см/сек\

 

 

 

 

 

 

23.57 (488). Река Нева течет

с востока на запад по параллели 60°

северной широты со скоростью vr = 4 км/час.

Найти составляющие

абсолютного ускорения

частицы

воды.

Радиус

Земли /?== 64 • 10е м.

Ответ: we

=

1692 • 1(Г3 см/сек*;

wr

386 • 1(Г7 см/сек*;

 

 

wc

=

1616-КГ5 см/сек*.

 

 

 

 

 

 

 

23.58 (489). Найти абсолютное

ускорение

шаров

центробежного

регулятора

Уатта, если

он вращается

вокруг своей вертикальной оси,

имея в данный момент угловую

скорость

<D =

IC/2 сек'1

при угловом

ускорении

s =

1 сек'г,

угловая

скорость

расхождения

шаров coj =

= it/2 сек'1

при угловом ускорении

ei = 0,4 сек~*. Длина

рукояток

шаров /= 50 см, расстояние между

осями их

привеса

2 е = 1 0 см,

угол раствора регулятора в рассматриваемый

момент 2а =

90°. Раз-

мерами

шаров

пренебречь, принимая

шары за точки. (См. чертеж

к задаче

22.14.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: а; =

293,7 см/сек*.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23.59 (490). Найти абсолютное

ускорение

шаров

центробежного

регулятора Уатта, если после изменения нагрузки машины регулятор

начал вращаться

с угловой

скоростью

ш— % сек'1,

причем

шары

продолжают опускаться в данный момент со скоростью vr =

100 см/сек

и касательным ускорением wrx=

10 см/сек*. Угол раствора

регулятора

 

 

2а = 60°; длина

рукояток

шаров / = 5 0 см;

 

 

расстоянием между их осями привеса можно

 

о,

пренебречь.

Шары

принять

за

точки. (См.

 

 

чертеж

к задаче

22.14.)

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: w = 671 см/сек*.

 

 

 

 

 

 

23.60 (491). Воздушная трапеция ABCD

 

 

совершает

качания

вокруг

горизонтальной

 

 

оси

OiOi

по

закону <р =

<ро sin iot. Гимнаст,

 

 

выполняющий упражнение на перекладине АВ,

 

 

вращается

вокруг нее с относительной

угло-

к задаче 23 60.

 

вой скоростью (в=

const;

по условию

дано:

 

 

BC = AD = l. Определить

абсолютное

уско-

рение точки М на подошве гимнаста, отстоящей от перекладины АВ

на

расстоянии а в момент t =

n/u> сек.

 

 

 

 

 

В начальный момент гимнаст был расположен

вертикально, голо-

вой

вверх;

трапеция ABCD

также занимала

вертикальное

нижнее

положение.

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

wM = ш2 [cpg {I— я)—я(2<Ро-Ь *)]

и

направлено

верти-

кально

вверх, если выражение

в скобках

положительно.

 

 

23.61. Точка движется по радиусу диска согласно уравнению

Tz=aekt,

где a, k — постоянные величины. Диск

вращается

вокруг

оси, перпендикулярной к

его плоскости

и проходящей через

центр,

согласно уравнению <р =

kt. Определить

абсолютную скорость, абсо-

лютное

ускорение, касательное

и нормальное ускорения точки.

182

Ответ: v = akektV2;

(n=

 

 

 

 

 

23.62. Точка М движется по поверхности

Земли; курс

движения k

(угол между

направлением

на север и скоростью v

точки относи-

тельно Земли), широта места в данный момент равна ср.

Определить

восточную

wcx,

северную

wcy и

вертикальную

wcz

составляющие

кориолисова

ускорения

точки.

 

 

 

 

 

Ответ: wcx

= —2г>со cos k sin cp;

wcy = 2гчо sin k sin cp;

 

wCz = 2va sin k cos ер,

где

со — угловая скорость

вращения Земли.

23.63.

В

условиях

предыдущей задачи

определить

величину и

направление горизонтальной составляющей кориолисова ускорения точки М.

Ответ: wcli = 2va> sin tp;

горизонтальная составляющая

перпенди-

кулярна к скорости v точки

М относительно

Земли и

направлена

влево от нее в северном

полушарии

и вправо

в южном полушарии.

23.64. Высота точки М над поверхностью Земли равна h, широта

места ф. Определить восточную wex, северную wey

и вертикальную wez

составляющие переносного

ускорения

точки, обусловленного враще-

нием

Земли (R — ее

радиус, ю—угловая скорость).

Ответ: wex=0;

wey—(R + h) ш2 sin opcoscp;

 

wez = — (R + h) w2

cos2 ф.

23.65. Восточная,

северная и вертикальная проекции скорости

точки

М относительно Земли

соответственно равны VE, V^ И vh.

Определить проекции относительного ускорения точки на координат-

ные

оси х,

у,

z (ось

х направлена

на

восток, ось у —на

север,

ось

z — по

вертикали),

если высота

ее

над

поверхностью

Земли

в данный момент равна А, а широта места

ф (R

и со— радиус и угло-

вая

скорость

Земли).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VpVN

vFVh

 

 

 

Ответ: wrx

= vB щ ^ t g <p +

 

- ;

 

 

 

 

 

 

 

VE

 

 

 

 

 

23.66. В

условиях предыдущей

задачи

определить составляющие

абсолютного ускорения точки М, движущейся вблизи Земли.

 

Ответ: wx

= i>B--^~tg(p + -~jr-2

(vNsin<p-vh cosф)со;

 

 

 

 

+

(R + h) со2 sin ф cos ф -f- 2vEa

sin ф;

V2p-\-l>\i

ГЛАВА VIII

СЛОЖНОЕ ДВИЖЕНИЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА

§24. Сложение плоских движений тела

24.1(580). Кривошип III соединяет оси Ог и О2 двух зубчатых колес / и //, причем зацепление может быть или внешнее, или внутреннее, как указано на чертеже; колесо / остается неподвижным, а

кривошип 111вращается вокруг оси Оу с угловой скоростью с%

К задаче 24.1.

Зная радиусы колес тх и г2, вычислить для колеса II его абсолютную угловую скорость и>ч и его относительную угловую скорость u)23 по отношению к кривошипу.

Ответ: Внешнее зацепление:

Внутреннее зацепление:

г, — г»

Знак минус указывает на то, что соответствующие тела вращаются в противоположные стороны.

24.2 (581). Найти относительную и абсолютную угловые скорости зубчатого колеса // радиуса г, катящегося по неподвижному зубчатому колесу / с тем же радиусом и приводящегося в движе-

184

ние кривошипом III, вращающимся вокруг оси неподвижного колеса О с угловой скоростью (оо; движение кривошипа ОА принять за переносное.

Ответ: (0о<» = о)0: (о2 = 2соп.

Кзадаче 24.2.

24.3(582). Зацепление, приводящее в быстрое вращение точильный камень, устроено следующим образом: стержень IV посредством

особой ручки приводится во вращение вокруг оси О1 с угловой скоростью ю4; на конце стержня О2 находится палец, на который свободно надето колесо // радиуса га. При вращении ручки палец заставляет колесо // катиться без скольжения по наружному неподвижному кругу III радиуса г3. При этом, благодаря трению, колесо

//вращает без скольжения колесо / радиуса гь свободно насаженное на ось Ох и неизменно связанное с осью точила.

По данному радиусу г3 наружной неподвижной обоймы найти такое значение гь чтобы было со14=12, т. е. чтобы точило вращалось в 12 раз быстрее приводящей его в движение ручки.

Ответ: гг = ут г3.

24.4 (583). Найти число оборотов в минуту шестерни с числом зубцов z3 = 25, если кривошип ОА вращается вокруг оси О неподвижной шестерни (с числом зубцов zo = 6O) с угловой скоростью, соответствующей яо = 30 об/мин, и несет на себе ось двойной ше« стерни с числами зубцов z1 = 40, z2 = 50.

Ответ: п3—п0[1—— | = — 60 об/мин (в отношении знака минус см. ответ к задаче 24.1).

Z2=5ff

4

К задаче 24.4.

К задаче 24.5.

24.6 (584). В эпициклическом механизме, применяемом в конных приводах молотилок, водило ОА и колесо / радиуса тх насажены

185

на вал О свободно; ось О{ колеса // укреплена на водиле, а колесо

///радиуса г3 может свободно вращаться вокруг оси О. Определить угловую скорость ш^ колеса /, если водилу ОА со-

общена угловая скорость о>0, а колесу /// от другого двигателя (тоже конного) сообщена угловая скорость о>а противоположного направления.

 

Ответ:

w1=

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24.6 (585). Редуктор скоростей состоит из трех зубчатых колес.

Первое колесо (число

зубцов

z1 = 20)

насажено

на ведущий'вал /,

делающий

л1 = 4500

об/'мин,

второе

(22 = 25)

свободно насажено

на

ось, жестко связанную с ведомым валом

//, третье колесо (z3 =70)

с внутренним зацеплением

неподвижно.

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти число оборотов в минуту ведомого вала и бегающего

колеса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: Я//=1000

об/мин; Л а = — 1800

об/мин.

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

3-

 

 

 

z2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•г _

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•^—V/

 

 

zг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

з-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•г

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К

задаче24.6.

 

 

 

К

задаче24.7.

 

 

 

 

К

задаче24.8.

 

24.7

(586).

 

Ведущий

 

вал / редуктора

делает

пг

= 1200

об/мин.

 

Найти число оборотов в минуту

ведомого вала //, если непод-

вижное зубчатое

колесо с внутренним зацеплением имеет 2^ = 180 зуб-

цов,

бегающие

шестеренки, спаренные

между* собой, имеют гг = 60

и 23 = 40

зубцов, шестеренка, закрепленная на ведомом

валу, имеет

zt—80

зубцов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: я//=3000

об/мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24.8

(587). Редуктор

скоростей состоит

из неподвижной шесте-

ренки радиуса

 

^ = 4 0

см,

двух

бегающих

шестеренок

радиусов

г 8 = 2 0

см

и

г3

= 30

см,

спаренных

между

собой, и шестеренки с

внутренним зацеплением

радиуса

г 4 = 9 0

см,

сидящей

на

ведомом

валу. Ведущий вал и кривошип, несущий оси бегающих шестеренок, делают я/=1800 об/мин.

Найти число оборотов в минуту ведомого вала.

Ответ: пи = 3000 об/мин.

24.9. Редуктор скоростей с планетарной передачей состоит из неподвижного солнечного колеса 1, жестко связанного с валом /, рамки, свободно вращающейся вокруг осей / и // с угловойско-

ростью

Q, двух шестеренок 2 и 3, жестко

связанных между

собой

и

свободно

насаженных на ось EF, вращающуюся вместе с рамкой,

и

ведомой

шестерни 4, жестко связанной с валом //.

 

 

Определить

отношение угловой скорости

вала // к угловой ско-

рости

рамки,

если шестеренки имеют следующее число

зубцов:

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

1

z\

 

Ответ:

— •• 2500•

 

:

Z3

Е!_! —

4"

Х/ША

•/

1

* V////S —

 

z\

К задаче 24.9.

К задаче 24 10.

24.10 (588). Найти угловую скорость

со// ведомого вала редук-

тора с дифференциальной передачей, если

ведущий вал с кривоши-

пом, несущим на себе передаточные шестеренки, спаренные между

собой,

вращается

с угловой скоростью

 

со/=120

сек'1.

Колесо

/ вращается с

 

угловой

скоростью

 

со!= 1 8 0

сек'1 и

 

имеет

число

зубцов

 

zy = 80; бегающие

 

колеса

имеют числа

зубцов:

z2=20,

 

3

= 40, а колесо, сидящее на ведомом

 

ралу,

имеет

24 = 60

зубцов. Колесо /

 

и

ведущий

вал

вращаются

в одном

 

направлении.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: соя= 280

сек'1.

 

 

 

24.11

(589). Редуктор

скоростей с

 

дифференциальной

передачей

состоит

 

из

четырех

зубчатых

колес, из кото-

 

рых первое —с

внутренним

зацепле-

 

нием— Делает

160

Об/'MUH

И имеет

Кзадаче 24 П.

^

= 70

зубцов;

второе

и

третье спа-

 

рены

между

собой

 

и сидят

на оси, вращающейся вокруг осиведу-

щего

вала /

вместе

с

последним, делая

«/=1200 об/мин; числа

187

зубцов: г

г

= 20, 2г3

= 30; четвертое—с

внутренним зацеплением — имеет

z 4 = 8 0

зубцов

и заклинено

на ведомом

валу.

 

 

 

 

 

 

 

Найти

число

оборотов в минуту ведомого вала,

если вал

/ и

колесо / вращаются в противоположных направлениях.

 

 

 

Ответ: пп

— Ь85 об/мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24.12

(590). Редуктор

скоростей имеет неподвижную шестеренку /,

спаренные

 

между

собой

подвижные шестеренки 2 а

3 с

внутрен-

 

г~2

 

 

 

ним зацеплением и шестерню 4, заклинен-

 

 

 

 

ную на ведомом

валу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти число оборотов в минуту ведо-

 

 

 

 

 

 

 

 

мого вала, если числа зубцов равны 21=30,

 

 

 

 

 

 

 

 

2f2

= 80,

 

z3 = 70,

24

= 20;

ведущий

вал

 

 

 

 

 

 

 

 

вращается с угловой скоростью, соответ-

 

 

 

 

з-

-/

 

ствующей

и/=1200

об/мин.

 

 

 

улу. /\

 

 

 

 

Ответ: пц =—375

об/мин.

 

 

 

 

 

 

#

 

 

 

24.13 (591). В блоке системы «Три-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

плекс»

на

валу

а а жестко

насажен

 

 

 

 

 

 

 

цепной

блок

А;

на тот же

Бал

свободно

 

К

задаче 24.12.

 

 

 

насажена

втулка

Ъ с

 

подъемной

цепью и

 

 

 

 

 

 

 

 

грузом, наглухо соединенная с рукояткой В.

На

каждый

палец рукоятки

свободно

насажены

две

шестерни // и

///,

спаренные

между собой,

шестерни

// сцеплены

с

шестерней

/,

заклиненной

на валу а а,

шестеренки

/// сцеплены

с

неподвижным

зубчатым

 

колесом

IV.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определить

отношение

угловых

скоростей

вращения вала а а

и втулки

Ь, если

числа зубцов колес /, //,

/// и IV

соответственно

равны: гг—\2,

z2

= 28, z3 =

14, z4

= 54*

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: -^-=10.

O)

•R

•В

•а

Кзадаче 24 13.

24.14(592). В цилиндрическом дифференциале зубчатое колесо

радиуса R свободно

насажено на вал

/ — / и несет

на себе

шестер-

ни

радиусов

гг и г3,

спаренные друг с другом. Колесо R приводится

в

движение

шестеренкой радиуса г0.

Шестеренки

радиусов

г2 и г3

188

зацепляются с

шестеренками

радиусов гх и

г4, заклиненными соот-

ветственно

на

валах / — / и //, из которых

последний выполнен в

виде втулки.

 

 

 

 

 

 

Найти

угловую

скорость

вала

//, если известны

угловые скоро-

сти вращения пх и

п0 валов

/ — /

и О —О,

причем

эти валы вра-

щаются в

одну

сторону.

 

 

 

 

Ответ: Л 2

(

 

 

 

 

 

24.15 (593).

В планетарном приводе картофелекопателя централь-

ная шестеренка

а,

совершающая поступательное прямолинейное рав-

номерное движение вместе со своей осью, соединена при помощи

паразитных шестеренок b с подвижными шестеренками

с,

к втулкам

которых

прикреплены крылья d; оси

шестеренок Ъ

и с

насажены

на водило

S, вращающееся вокруг оси центральной

шестеренки а

с угловой

скоростью еоо.

 

 

 

Определить абсолютную угловую

скорость шестеренок, а также

характер движения крыльев, если радиусы всех шестеренок одинаковы. Ответ: а> = 0; крылья Совершают поступательное циклоидальное движение вместе с

центрами шестеренок с.

К задаче 24.16.

24.16 (594). Кривошип ОА с противовесом В вращается с угловой скоростью (во = const вокруг оси О неподвижной шестеренки и несет на конце А ось другой шестеренки того же размера, соединенной с цепью.

Определить угловую скорость и угловое ускорение подвижной

шестеренки,

а также

скорость и ускорение

произвольной

ее

 

точки

М, если длина кривошипа ОА = 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: © = 0, е = 0 —шестеренка

совершает

круговое

поступа-

тельное движение

вместе

с центром A;

vM=vA

= l&,

wM — wA

= l(al.

' 24.17 (595). В эпициклической передаче ведущая

шестерня

ради-

уса R вращается

против

часовой стрелки

с

угловой

скоростью <оо

и угловым

ускорением

е0, кривошип

длиной

3R

вращается

вокруг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

189

ее оси по часовой

стрелке

с той же

угловой

скоростью

и тем же

угловым ускорением.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти

скорость

и ускорение

точки М ведомой

шестерни ради-

уса R, лежащей

на конце

диаметра,

перпендикулярного

в данный

 

 

 

 

 

 

момент к кривошипу.

 

Ш0У

 

 

 

 

 

 

Ответ: у —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= R V10 (eg +О—

 

 

 

 

 

 

 

 

12«Jet.

 

 

 

 

 

 

 

§

25.

Сложение

 

 

 

 

 

 

 

пространственных

 

 

 

 

 

 

 

движений тела

 

К задаче 24.17.

 

 

 

25.1 (611). Даны два кониче-

 

 

 

ских зубчатых колеса, оси которых

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

неподвижны,

а

соответственные

углы равны а и р . Первое колесо вращается с угловой

скоростью <«,.

Определить

угловую скорость

со8

второго

колеса

и

вычислить

ее в том

случае,

когда а =

30°,

|3=

60°, щ =

\0

об/мин.

 

sin-S-

Ответ: wi = wl — = 5,16 об/мин. sin-—

25.2 (612). Карусель представляет круглую площадку АВ, которая вращается вокруг оси ОС, проходящей через ее центр D, делая б об/мин, а ось ОС вращается в том же направлении вокруг вертикали ОЕ и делает 10 об/мин. Угол между осями а = 20°, диаме1р площадки АВ равен 10 м, расстояние OD равно 2 м.

К задаче

К задаче 25 2.

 

Определить

скорость v точки В

в тот момент» когда

она зани-

мает самое низкое положение.

 

 

Ответ: г»=

8,77 м/сек.

 

 

25.3 (613).

Шаровая дробилка состоит из полого шара

// (в ко-

тором находятся шары и вещество, подвергающееся дроблению), сидящего на оси CD, на которой заклинено коническое зубчатое колесо Е радиуса г. Ось CD сидит в подшипниках в раме /, составляющей одно целое с осью АВ и приводящейся во вращение при

190