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答案来源:www.ybaotk.com一、图示平面机构,已知滑块A沿水平滑道滑动的速度为 常矢量,通过长度为l的连杆带动半径为R的圆盘在水平地面上作纯滚动,试求图示瞬时圆盘中心 O点的速度和加速度。
二、在处于同一铅垂平面内的图示系统中,半径为r的细半圆环沿径向与一可沿铅垂滑道滑动的细长直杆DE焊接成一体,长度为 的细长直杆OA绕轴O转动,通过其A端与圆环外侧接触,从而带动杆DE运动。当杆OA与水平线夹角为60° 时,其角速度为 ,角加速度为 ,转向都为顺时针,此时A和圆心B的连线与铅垂线的夹角为60° ,试求该瞬时杆DE的速度和加速度。
解:(1)运动分析:
动点:杆OA上的点A;动系:与半圆环固连。
(2)速度分析: 如图(a)所示
大小 ? ?
方向
由几何关系得到 (铅垂向上)
(方向如图)
(3)加速度分析:如图(b)所示
大小 ? ?
方向
沿 方向投影得到
(铅垂向上)
三、在图示平面结构中,杆OA、AB的长度都为l1 = 2l,杆DE的长度为 ,杆AB与DE在它们的中点以光滑销钉相连,杆DE的D端与杆OA光滑接触。系统所受载荷如图所示,且 ,M = 2ql 2,不计各构件自重和铰链O、A、B处摩擦,试求固定铰支座O、B对系统的约束力。
解:三角形分布载荷的合力为 ,其合力作用位置距点C的距离为 ,如图(a)所示。
(1) 整体:受力分析如图(a)所示
: ( )
: ( )
(2) 杆DCE:受力分析如图(b)所示
:
(方向如图)
(3) 杆OA:受力分析如图(c)所示
:
( )
(4) 整体:受力分析如图(a)所示
: ( )
四、图示系统处于同一铅垂平面内,已知均质细直杆OA的质量为m1 = 6m,长度为l1 = 6r;均质细直杆AB的质量为m2 = 3m,长度为l2 = 5r,滑块B的质量不计,弹簧的刚度系数为 ,原长为3r,系统于图示位置(O、B处于同一水平线上)无初速释放,试求杆OA转至水平向左位置时杆OA的角速度(不计摩擦)。
解:
(1) 运动分析:
当杆OA处于水平位置时,如图(a)所示
, 杆AB为瞬时平移, ,则
(2) 系统的动能:
初始时刻系统的动能为 ,末了时刻系统的动能为
(3) 外力对系统所作的功:
杆OA的重力所作的功
杆AB的重力所作的功
弹簧力所作的功
则系统在运动过程中外力所作的功为
(4) 利用动能定理的积分形式,求杆OA的角速度 :
根据动能定理的积分形式有
(顺时针)
五、图示系统处于同一铅垂平面内,均质细长直杆OA的质量为m,长度为l = 2r,可绕光滑轴O转动,其A端与一质量为m、半径为r的均质圆盘的盘缘光滑铰接,圆盘可沿光滑水平地面运动。若系统于图示位置无初速释放,试求释放瞬时:(1)两刚体的角加速度;(2)地面对圆盘的约束力。
解:
(1) 运动学分析:如图(a)所示
杆OA: ( ), ( )
圆盘B:因为圆盘B在初始瞬时是瞬时静止,所以利用点A和点B的加速度方向,可确定点P*为圆盘B的加速度瞬心,如图(a)所示。
(1)
(2) 受力分析及惯性力系的分析:如图(b)所示
(3) 达朗贝尔原理:
整体:如图(b)所示
:
(2)
圆盘B:如图(c)所示
:
(3)
联立式(1)、(2)、(3) 求解得到
(顺时针), (逆时针), ( )
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