【最新整理，下载后即可编辑】 3-3在图示刚架中，已知kN/m 3 = m q，2 6 = F kN，m kN 10? = M，不计刚架自重。求固定端A处的约束力。 m kN 12 kN 6 0? = = = A Ay Ax M F F， ， 3-4杆AB及其两端滚子的整体重心在G点，滚子搁置在倾斜的光滑刚性平面上，如图所示。对于给定的θ角，试求平衡时的β角。 A θ 3 l G β G θ B B F A R F3 2l O 解：解法一：AB为三力汇交平衡，如图所示ΔAOG中 β sin l AO=，θ-? = ∠90 AOG，β-? = ∠90 OAG，β θ+ = ∠AGO 由正弦定理： ) 90 sin( 3 ) sin( sin θ β θ β - ? = + l l， ) cos 3 1 ) sin( sin θ β θ β = + l 即β θ β θ θ βsin cos cos sin cos sin 3+ = 即θ βtan tan 2= ) tan 2 1 arctan(θ β= 解法二：： = ∑ x F，0 sin R = -θ G F A（1） = ∑ y F，0 cos R = -θ G F B（2）
)(=∑F A M ，0 sin )sin(3 R =++-β βθl F l G B （3） 解（1）、（2）、（3）联立，得 )tan 2 1 arctan(θβ= 3-5 由AC 和CD 构成的组合梁通过铰链C 连接。支承和受力如图所示。已知均布载荷强度kN/m 10=q ，力偶矩m kN 40?=M ，不计梁重。 kN 15kN 5kN 40kN 15===-=D C B A F F F F ；；； 解：取CD 段为研究对象，受力如图所示。 0)(=∑F C M ，024=--q M F D ；kN 15=D F 取图整体为研究对象，受力如图所示。 0)(=∑F A M ，01682=--+q M F F D B ；kN 40=B F 0=∑y F ，04=+-+D B Ay F q F F ；kN 15-=Ay F 0=∑x F ，0=Ax F 3-6如图所示，组合梁由AC 和DC 两段铰接构成，起重机放在梁上。已知起重机重P1 = 50kN ，重心在铅直线EC 上，起重载荷P2 = 10kN 。如不计梁重，求支座A 、B 和D 三处的约束反力。
2.7 Couples 1. Definition: Two parallel, noncollinear forces that are equal in magnitude and opposite in direction are known as a couple. 2. Moment of a couple about a point： (a). Scalar calculation M O = F(a+d) –F(a) = Fd Characteristics: · A couple has no resultant force (ΣF = 0). · The moment of a couple is the same about any point in the plane of the couple. (b). Vector calculation The moment of the couple about point O is given by: M O= r OA ×F + r OB × (–F) = (r OA – r OB) × F = r BA × F Conclusion: · The moment of a couple is the same about every point. · So, the moment of a couple is a free vector. · But the moment of a force about a point is a fixed vector！ 3. Equivalent couples： The following four operations can be performed on a couple to produce its equivalent couples. (a) Changing the magnitude F of each force and the perpendicular distance d while keeping the product Fd constant; (b) Rotating the couple in its plane; (c) Moving the couple to a parallel position in its plane; (d) Moving the couple to a parallel plane. 4. The addition and resolution of couples (1) The addition of couples (a) By the usual rule of vector addition. (b) Bing free vectors, concurrency is not required. (c) To minimize the possibility of confusion, we use M to denote moment of forces and reserve C for couples. (2) The resolution of couples The resolution of couples is the same as the resolution of moments of forces. For example, the moment of a couple about an axis AB can be written as M AB= C·λ Sample Problem 2.7 For the couple shown in the figure, determine (1) the corresponding couple-vector and (2) the moment of the couple about the axis GH. Solution: (1) The magnitude of the couple is: C = Fd = 100 × 0.6 = 60 kN·m The sense of the couple is counterclockwise. Let λ be the unit vector along the direction of the couple. Then it can be written as λ = (3j + 4k)/5 Therefore the couple-vector is C = Cλ = 60λ = 36j + 48k kN·m
8-5 杆OA 长l ，由推杆推动而在图面内绕点O 转动，如图所示。假定推杆的速度为υ，其弯头高为a 。试求杆端A 的速度的大小（表示为由推杆至点O 的距离x 的函数）。 题8－5图 【知识要点】 点得速度合成定理和刚体的定轴转动。 【解题分析】 动点：曲杆上B ，动系：杆OA 绝对运动：直线运动 相对运动：直线运动 牵连运动：定轴转动 【解答】 取OA 杆为动系，曲杆上的点B 为动点 v a = v e +v r 大小： √ ？ ？ 方向： √ √ √ v a = v 2 22222cos :a x va a x v a x va v v v e e e a +=+=+==ωθη 8-10 平底顶杆凸轮机构如图所示，顶杆AB 可沿导轨上下移动，偏心圆盘绕轴O 转动，轴O 位于顶杆轴线上。工作时顶杆的平底始终接触凸轮表面。该凸轮半径为R ，偏心距OC ＝e ，凸轮绕轴O 转动的角速度为ω，OC 与水平线成夹角?。求当?＝0°时，顶杆的速度。 【知识要点】 点的速度合成定理 【解题分析】 动点：点C ，动系：顶杆AB 绝对运动：圆周运动 相对运动：直线运动 牵连运动：平行移动
题8－10图 【解答】 取轮心C 为动点，由速度合成定理有 v a = v e +v r 大小： √ ？ ？ 方向： √ √ √ 解得： v a = v e , v r =0, v e =v a =ωe 8-17 图示铰接四边形机构中，O 1A ＝O 2B ＝100mm ，又O 1 O 2＝AB ，杆O 1A 以等角速度ω ＝2rad/s 绕O 1轴转动。杆AB 上有一套筒C ，此筒与杆CD 相铰接。机构的各部件都在同一铅直面内。求当?=60°时，杆CD 的速度和加速度。 题8－17图 【知识要点】 点的运动速度和加速度合成定理 【解题分析】 动点：套筒C,动系：杆AB 绝对运动：直线运动 相对运动：直线运动 牵连运动：平行移动 【解答】 取C 点为动点，杆AB 为动系 （1）速度 v a =v e + v r , v e = v A = A O 1?ω s m v v e a /1.060cos 0=?= (2) 加速度 a a = a e +a r ,A O a a n A n e 12?==ω 20/35.030cos s m a a n e a =?=
[习题3--4] 已知挡土墙自重kN W400 =，土压力 kN F320 =，水压力kN F P 176 =，如图3-26所示。求 这些力向底面中心O简化的结果；如能简化为一合力， 试求出合力作用线的位置。图中长度单位为m。 解: (1) 求主矢量 ) ( 134 . 69 40 cos 320 176 40 cos0 0kN F F F P Rx - = - = - = ) ( 692 . 605 40 sin 320 400 40 sin0 0kN F W F Ry - = - - = - - = ) ( 625 . 609 ) 692 . 605 ( ) 134 . 69 (2 2 2 2kN F F F Ry Rx R = - + - = + = R F与水平面之间的夹角: " ' 018 29 83 134 . 69 692 . 605 arctan arctan= - - = = Rx Ry F F α (2) 求主矩 ) ( 321 . 296 ) 60 cos 3 3( 40 sin 320 60 sin 3 40 cos 320 2 176 8.0 4000 0m kN M O ? = - ? - ? + ? - ? = (3)把主矢量与主矩合成一个力 ) ( 486 .0 625 . 609 321 . 296 m F M d R O= = = ) ( 498 .0 5. 83 sin 486 .0 sin0 m d x= = = α [习题3－9] 求图示刚架支座A、B的反力，已知：图（a）中，M＝2.5ｋＮ·ｍ，
m 5. F ＝5ｋＮ；图（ｂ）中，ｑ＝１ｋＮ／ｍ，F ＝3ｋＮ。 解：图（a ） （1）以刚架ABCD 为研究对象，画出其受力图如图所示。 （2）因为AC 平衡，所以 ① 0)(=∑i A F M 0254 5.2532=??-??++?F F M R B 085.75.22=-++B R )(1kN R B = ② 0=∑ix F 053 =?-F R Ax )(35 3 5kN R Ax =?=
哈工大理论力学（I）第7版部分习题答案 1-2 两个老师都有布置的题目 2-3?2-6?2-14?2-?20?2-30?6-2?6-4?7-9??7-10?7-17?7-21?8-5?8-8?8-1 6?8-24?10-4? 10-6?11-5?11-15?10-3 以下题为老师布置必做题目 1-1（i,j）, 1-2(e,k) 2-3, 2-6, 2-14，2-20, 2-30 6-2, 6-4 7-9, 7-10, 7-17, 7-21, 7-26 8-5, 8-8(瞬心后留), 8-16, 8-24 10-3, 10-4 10-6 11-5, 11-15 12-10, 12-15, 综4，15，16，18 13-11，13-15，13-16 6-2 图6-2示为把工件送入干燥炉内的机构，叉杆OA= m在铅垂面内转动，杆AB= m，A端为铰链，B端有放置工件的框架。在机构运动时，工件的速度恒为m/s，杆AB始终铅垂。 设运动开始时，角0=?。求运动过程中角?与时间的关系，以及点B的轨迹方程。 10-3 如图所示水平面上放1 均质三棱柱A，在其斜面上又放1 均质三棱柱B。两三棱柱的横截面均为直角三角形。三棱柱 A 的质量为mA三棱柱 B 质量mB的 3 倍，其尺寸如图所示。设各处摩擦不计，初始时系统静止。求当三棱柱 B 沿三棱柱 A 滑下接触到水平面时，三棱柱 A 移动的距离。 11-4 解取A、B 两三棱柱组成 1 质点系为研究对象，把坐标轴Ox 固连于水平面上，O 在 棱柱 A 左下角的初始位置。由于在水平方向无外力作用，且开始时系统处于静止，故系统 质心位置在水平方向守恒。设A、B 两棱柱质心初始位置（如图b 所示）在x 方向坐标 分别为 当棱柱 B 接触水平面时，如图c所示。两棱柱质心坐标分别为 系统初始时质心坐标 棱柱 B 接触水平面时系统质心坐标 因并注意到得 10-4 如图所示，均质杆AB，长l，直立在光滑的水平面上。 求它从铅直位无 初速地倒下时，端点A相对图b所示坐标系的轨迹。 解取均质杆AB 为研究对象，建立图11-6b 所示坐标系Oxy， 原点O与杆AB 运动初始时的点 B 重合，因为杆只受铅垂方向的
第一章静力学基础 一、是非题 1．力有两种作用效果，即力可以使物体的运动状态发生变化，也可以使物体发生变形。 （） 2．在理论力学中只研究力的外效应。（） 3．两端用光滑铰链连接的构件是二力构件。（）4．作用在一个刚体上的任意两个力成平衡的必要与充分条件是：两个力的作用线相同，大小相等，方向相反。（）5．作用于刚体的力可沿其作用线移动而不改变其对刚体的运动效应。（） 6．三力平衡定理指出：三力汇交于一点，则这三个力必然互相平衡。（） 7．平面汇交力系平衡时，力多边形各力应首尾相接，但在作图时力的顺序可以不同。 （）8．约束力的方向总是与约束所能阻止的被约束物体的运动方向一致的。（） 二、选择题 1．若作用在A点的两个大小不等的力 1和2，沿同一直线但方向相反。则 其合力可以表示为。 ①1－2； ②2－1； ③1＋2； 2．作用在一个刚体上的两个力A、B，满足A=－B的条件，则该二力可能是 。 ①作用力和反作用力或一对平衡的力；②一对平衡的力或一个力偶。 ③一对平衡的力或一个力和一个力偶；④作用力和反作用力或一个力偶。 3．三力平衡定理是。 ①共面不平行的三个力互相平衡必汇交于一点； ②共面三力若平衡，必汇交于一点； ③三力汇交于一点，则这三个力必互相平衡。 4．已知F 1、F 2、F 3、F4为作用于刚体上的平面共点力系，其力矢 关系如图所示为平行四边形，由此。 ①力系可合成为一个力偶； ②力系可合成为一个力； ③力系简化为一个力和一个力偶； ④力系的合力为零，力系平衡。 5．在下述原理、法则、定理中，只适用于刚体的有。 ①二力平衡原理；②力的平行四边形法则； ③加减平衡力系原理；④力的可传性原理； ⑤作用与反作用定理。 三、填空题
教案 2012 ～2013学年第一学期 学院(系、部) 机电工程学院 课程名称理论力学（Theoretic Mechanics）授课班级 11级本科机械设计（1）&（2）班主讲教师 李昌德 职称专职教师（校评副教授） 使用教材高等教育出版社：《Engineering Mechanics:statics》Tenth Edition Compiled by : R. C. Hibbeler 机电工程学院
课 程 概 况 课程 名称 理论力学-静力学篇 （双语教学课程） 课程编号 总计： 48 学时 讲课： 44 学 时 实验： 4 学 时 上机： 0 学时 学 分 3 类别 必修课（√） 选修课（ ） 理论课（√） 实验课（√ ） 任课 教师 李 昌 德 职 称 专职教师（校评 副 教 授） 授课 对象 授课班级：11级统招本科机械设计（1）&（2）班 共 2个班 基本 教材 和主 要参 考资 料 1、授课基本教材(Text Book)： 高等教育出版社：《Engineering Mechanics:statics 》 Tenth Edition Compiled by : R. C. Hibbeler 2、主要参考资料(Reference Materials)： △Engineering Mechanics - Statics, A. Bedford, W. Fowler . McGraw-Hill Publishing Company;2001 △ Shames, I. H. and Pitarres, J. M., Introduction to Solid Mechanics, Third Edition, Prentice Hall, 2000. △ https://www.doczj.com/doc/5c8439467.html,; https://www.doczj.com/doc/5c8439467.html,/what.htm 教学 目的 要求 1、 针对16周48学时的理论力学-静力学篇（双语教学课程）的教学计划，谨规划选择性的着重于讲授课程的第一部分静力学篇（Statics ）;其中专业内容包括：1)General Principles; 2)Force Vector; 3)Equilibrium of a Particle; 4)Force System Resultants; 5)Equilibrium of a rigid body; 6)Structural Analysis; 7)Internal Force; 8)Friction; 9)Center of Gravity and Centroid;10) Moments of Inertia; 11)Virtual work …等专题，规划逐课时44学时依序讲授工程力学-静力 学篇，各项有关的科技论述与专业英语词汇，同时，训练学生以此课文内 容，作为专业英语的阅读能力培养及实际学习与应用，并尽量配合其他机 械（设计、制造）及其自动化之工程系列的专业课程实施系统性、启发式 教学；另安排4学时的实验课，使学生能够循序渐进的去了解、熟悉、掌 握有关机械工程设计&制造基础原文课程的精髓所在，期能藉此为学生日后 出国深造或考研进修实施奠基，且同步学习&研析、查阅&参考国外所出版
第三章习题 ( 3.1;3.6;3.7;3.9;3.10;3.12;3.13;3.20;3.21,3.22) 3.1 半径为r 的光滑半球形碗，固定在水平面上。一均质棒斜靠在碗缘，一 端在碗内，一端则在碗外，在碗内的长度为c ，试证棒的全长为 () c r c 2224- 3.1解 如题3.1.1图。 A G θ图 题1.3.1y x o 2N 1 N B θ θ θ 均质棒受到碗的弹力分别为1N ，,2N 棒自身重力为G 。棒与水平方向的夹角为 θ。设棒的长度为l 。 由于棒处于平衡状态，所以棒沿x 轴和y 轴的和外力为零。沿过A 点且与z 轴平行的合力矩为0。即： 0sin 2cos 2 1 =-=∑θθN N F x ① 0cos 2sin 2 1 =-+=∑G N N F y θθ② 0cos 22=-=∑θl G c N M i ③ 由①②③式得：
()θ θ2 2 cos 1cos 22-=c l ④ 又由于 ,cos 2c r =θ 即 r c 2cos = θ⑤ 将⑤代入④得： ()c r c l 2224-= 3.6 把分子看作相互间距离不变的质点组，试决定以下两 种情况下分子的中心主转动惯量： ()a 二原子分子。它们的质量是1m ，2m ，距离是l 。 ()b 形状为等腰三角形的三原子分子，三角形的高是h ， 底边的长度为a 。底边上两个原子的质量为1m ，顶点上的为 2m 。
? C x y h a 1 m 2 m 1 m 第3.6（b)题图 3.6解 （a ）取二原子的连线为x 轴，而y 轴与z 轴通过质心。O 为质心，则 Ox ，Oy ，Oz 轴即为中心惯量主轴。 设1m 、2m 的坐标为()()0,0,,0,0,21l l ，因为O 为质心（如题3.6.2图） y z x o 1m 2 m 图 题2.6.3 故 02211=+l m l m ① 且 l l l =-12 ② 由①②得 2 1122121,m m l m l m m l m l += +-= 所以中心惯量主轴：
理论力学课后习题第三章解答 3.1解 如题3.1.1图。 均质棒受到碗的弹力分别为，棒自身重力为。棒与水平方向的夹角为。设棒的长度为。 由于棒处于平衡状态，所以棒沿轴和轴的和外力为零。沿过点且与 轴平行的合力矩为0。即： ① ② ③ 由①②③式得： ④ 又由于 即 ⑤ 将⑤代入④得： 图 题1.3.11N ,2N G θl x y A z 0sin 2cos 21=-=∑θθN N F x 0cos 2sin 21=-+=∑G N N F y θθ0cos 2 2 =-=∑θl G c N M i ()θ θ2 2cos 1cos 22-=c l ,cos 2c r =θr c 2cos = θ
3.2解 如题3.2.1图所示， 均质棒分别受到光滑墙的弹力，光滑棱角的弹力，及重力。由于棒处于平衡状态，所以沿方向的合力矩为零。即 ① 由①②式得： 所以 ()c r c l 2224-=o 图 题1.3.21N 2N G y 0cos 2=-=∑G N F y θ0cos 2 2cos 2 =-=∑θθl G d N M z l d = θ3cos 31 arccos ? ? ? ??=l d θ
3.3解 如题3.3.1图所示。 棒受到重力。棒受到的重力。设均质棒的线密度为。 由题意可知，整个均质棒沿轴方向的合力矩为零。 3.4解 如题3. 4.1图。 轴竖直向下，相同的球、、互切，、切于点。设球的重力大小 图 题1.3.32 AB i G ag ρ=1i G bg ρ=2ρz ()BH BF G OD G M z --?=∑2 1sin θ=0sin cos 2sin 2=?? ? ??--θθρθρa b gb a ga ab a b 2tan 22 +=θ图 题1.3.4Ox A B C B C D
第三章习题 ( 3.1;3.6;3.7;3.9;3.10;3.12;3.13;3.20;3.21,3.22) 3.1 半径为r 的光滑半球形碗，固定在水平面上。一均质棒斜靠在碗缘，一端 在碗内，一端则在碗外，在碗内的长度为c ，试证棒的全长为 () c r c 2224- 3.1解 如题3.1.1图。 图 题1.3.1 均质棒受到碗的弹力分别为1N ，,2N 棒自身重力为G 。棒与水平方向的夹角为 θ。设棒的长度为l 。 由于棒处于平衡状态，所以棒沿x 轴和y 轴的和外力为零。沿过A 点且与 z 轴平行的合力矩为0。即： 0sin 2cos 2 1 =-=∑θθN N F x ① 0cos 2sin 2 1 =-+=∑G N N F y θθ② 0cos 22=-=∑θl G c N M i ③ 由①②③式得：
()θ θ2 2 cos 1cos 22-=c l ④ 又由于 ,cos 2c r =θ 即 r c 2cos = θ⑤ 将⑤代入④得： ()c r c l 2224-= 3.6 把分子看作相互间距离不变的质点组，试决定以下两种 情况下分子的中心主转动惯量： ()a 二原子分子。它们的质量是1m ，2m ，距离是l 。 ()b 形状为等腰三角形的三原子分子，三角形的高是h ，底 边的长度为a 。底边上两个原子的质量为1m ，顶点上的为2m 。
? C x y h a 1 m 2 m 1 m 第3.6（b)题图 3.6解 （a ）取二原子的连线为x 轴，而y 轴与z 轴通过质心。O 为质心，则Ox ， Oy ，Oz 轴即为中心惯量主轴。 设1m 、2m 的坐标为()()0,0,,0,0,21l l ，因为O 为质心（如题3.6.2图） 故 02211=+l m l m ① 且 l l l =-12 ② 由①②得 2 1122121,m m l m l m m l m l += +-= 所以中心惯量主轴：
学习-----好资料 Sc-Te Words and Expressions used in Theoretical MechanicsⅠAlphabet Index A acceleration-due-to-gravity重力加速度 acceleration加速度accommodate调和,调整addition合成aerodynamics空气动力学aerodynamic空气阻力algebra代数学 align成一行 amplitude振幅 analytically解析法 angular-impulse角冲量angular-momentum角动量angular-velocity角速度application应用 apply施加,使用 approach途径,趋近,方法 arc-coordinates弧坐标 axis轴 B bearing轴承,支撑面 bit钻头 bolt螺栓 C cam 凸轮 cancel抵消,中和 cantilever悬臂 Cartesian-coordinate笛卡儿坐标系 cast-iron铸铁 center-of-gravity重心 center-of-mass质心 central-force向心力centroid形心 chain-rule-of-differentiation链导法则 circular-frequency圆频率clockwise(CW)顺时针 clutch离合器 coefficient系数collar套筒 collect提取（公因式） collinear共线 combine motion复合运动 combine合并同类项,联立 complementary-solution通解 component分量,构成元件 composite-body组合体 composite-motion复合运动 concept概念 concurrent汇交的 cone圆锥 conic-section圆锥曲线 conservation-of-momentum动 量守恒 conservation守恒 conservative-force保守力 consistent with….与…保持一 致 constants（const.）常数 contour等高线,参照线 constraint 约束 conventional惯例的 convention约定,惯例的 convert- conversion转化 coplanar共面的 Coriolis-acceleration科氏加速 度 corresponding相应的 Coulomb's-law-of-friction库仑 摩擦定律 counterclockwise(CCW)逆时 针 couple(s)力偶 crank曲柄 cross-product叉乘法 curvature曲率 curved-surface曲面 cycloid摆线 cylinder圆柱,汽缸 D d'Alembert's-principle达朗贝 尔原理 damped-vibration衰减振动 damp潮湿的,阻尼,衰减的 dashed虚线的 deduce推演，证明 deformation形变 degrees-of-freedom自由度 density密度 derivate求导 derivative导数 determinant行列式 detrimental有害的 diagonal对角线 differential-differentiation微分 dimension量纲,度量单位,维 direction-cosine方向余弦 direction方向 displacement位移 distributed-load分布载荷 dot-product点乘法 dynamics动力学 E eccentricity 偏心距,离心率 ellipse椭圆 elongation（弹簧等）伸长量 equal-sign等号 equation-of-motion运动方程 equilibrium平衡 equipotential-surfaces等势面 equivalence等价 equivalent等同的 expand（多项式）展开 exponent指数 F finite限定的，有限的 finite element method 有限元 方法 formula公式 Fourier-series傅立叶级数 frequency频率
理论力学思考题答案 1-1 （1）若F 1=F 2表示力，则一般只说明两个力大小相等，方向相同。 （2）若F 1=F 2表示力，则一般只说明两个力大小相等，方向是否相同，难以判定。 （3）说明两个力大小、方向、作用效果均相同。 1-2 前者为两个矢量相加，后者为两个代数量相加。 1-3 （1）B 处应为拉力，A 处力的方向不对。 （2）C 、B 处力方向不对，A 处力的指向反了。 （3）A 处力的方向不对，本题不属于三力汇交问题。 （4）A 、B 处力的方向不对。 1-4 不能。因为在B 点加和力F 等值反向的力会形成力偶。 1-5 不能平衡。沿着AB 的方向。 1-7 提示：单独画销钉受力图，力F 作用在销钉上；若销钉属于AC ，则力F 作用在AC 上。受力图略。 2-1 根据电线所受力的三角形可得结论。 2-2不同。 2-3（a ）图和（b ）图中B 处约束力相同，其余不同。 2-4（a ）力偶由螺杆上的摩擦力和法向力的水平分力形成的力偶平衡，螺杆上的摩擦力与法向力的铅直方向的分力与N F 平衡。 （b ）重力P 与O 处的约束力构成力偶与M 平衡。 2-5可能是一个力和平衡。 2-6可能是一个力；不可能是一个力偶；可能是一个力和一个力偶。 2-7一个力偶或平衡。 2-8（1）不可能；（2）可能；（3）可能；（4）可能；（5）不可能；（6）不可能。 2-9主矢：''RC RA F F =，平行于BO ；主矩： 2'2C RA M aF =，顺时针。 2-10正确：B ；不正确：A ，C ，D 。 2-11提示：OA 部分相当一个二力构件，A 处约束力应沿OA ，从右段可以判别B 处约束力应平行于DE 。 3-1
第一章 静力学公理与受力分析(1) 一．是非题 1、加减平衡力系公理不但适用于刚体，还适用于变形体。 （ ） 2、作用于刚体上三个力的作用线汇交于一点，该刚体必处于平衡状态。（ ） 3、刚体是真实物体的一种抽象化的力学模型，在自然界中并不存在。 （ ） 4、凡是受两个力作用的刚体都是二力构件。 （ ） 5、力是滑移矢量，力沿其作用线滑移不会改变对物体的作用效果。 （ ） 二．选择题 1、在下述公理、法则、原理中，只适于刚体的有 （ ） ①二力平衡公理 ②力的平行四边形法则 ③加减平衡力系公理 ④力的可传性原理 ⑤作用与反作用公理 三．画出下列图中指定物体受力图。未画重力的物体不计自重，所有接触处均为光滑接触。多杆件的整体受力图可在原图上画。 )a (球A )b (杆AB )c (杆AB 、CD 、整体 )d (杆AB 、CD 、整体
)e(杆AC、CB、整体)f(杆AC、CD、整体 四．画出下列图中指定物体受力图。未画重力的物体不计自重，所有接触处均为光滑接触。多杆件的整体受力图可在原图上画。 )a(球A、球B、整体)b(杆BC、杆AC、整体
第一章静力学公理与受力分析（2） 一．画出下列图中指定物体受力图。未画重力的物体不计自重，所有接触处均为光滑接触。多杆件的整体受力图可在原图上画。 W A D B C E Original Figure A D B C E W W F Ax F Ay F B FBD of the entire frame ) a(杆AB、BC、整体) b(杆AB、BC、轮E、整体 )c(杆AB、CD、整体) d(杆BC带铰、杆AC、整体
机械化专业教学纲要 目录 《画法几何及机械制图》课程教学纲要 (2) 《理论力学》课程教学纲要 (8) 《材料力学》课程教学纲要 (12) 《机械设计》课程教学纲要 (16) 《电路基础》课程教学纲要 (23) 《电子技术》课程教学纲要 (27) 《控制工程》课程教学纲要 (32) 《金属工艺学》课程教学纲要 (35) 《计算机辅助设计》双语教学课程纲要 (38) 《微机原理与接口技术》课程教学纲要 (42) 《机电传动与控制》课程教学纲要 (46) 《可编程控制器》课程教学纲要 (52) 《机械制造工艺学》课程教学纲要 (56) 《传感器与测试技术基础》课程教学纲要 (61) 《液压与气压传动》课程课程教学纲要 (64) 《数控技术》课程教学纲要 (68) 《机械制造装备设计》课程教学纲要 (73) 《计算机控制技术》课程教学纲要 (76) 《机械优化设计》课程教学纲要 (79) 《数控编程》课程教学纲要（双语） (82) 《CAPP》课程教学纲要 (84) 《先进制造技术及应用》课程教学纲要 (88) 《现场总线技术》教学纲要 (93) 《CAXA》课程教学纲要 (95)
《电子CAD》课程教学纲要（双语） (97) 《机电一体化控制技术与系统》教学纲要 (101) 《工程概论》课程教学纲要 (105) 《实用软件》课程教学纲要（双语） (107) 《画法几何及机械制图》课程教学纲要 一、课程概述 （一）课程学时与学分 课程归属代码：0601 开课专业：机械设计制造及自动化开课学期：第一、二学期课程学时：120学时（理论讲授学时：100学时；实验学时：28学时；课程讨论学时：4学时；课外实践学时：2学时）学分：6学分 （二）课程性质 本课程是机电一体化专业一门必修专业技术基础课。它研究解决空间几何问题以及用投影法绘制和阅读机械图样的理论和方法。 本大纲应侧重在视图理论、制图基础及机械图部分，授课以课堂教学为主，可采用先进的多媒体教学方式以提高教学效果。工业设计专业应加强轴测图理论及画法部分，以提高学生绘制三维图的能力。机电一体化学生要求能正确地绘制和阅读一般零件图和中等复杂程度的装配图，工业设计学生不仅要求能绘制和阅读一般零件图和一般装配图，而且要求能绘制一般零件和一般装配体的立体效果图。 本课程的主要任务： 1.学习正投影法的基本理论及应用； 2.培养绘制和阅读机械图样的能力； 3.培养空间几何问题的图解能力； 4.培养空间想象能力和空间分析能力； 5.对计算机绘图有初步了解； 6.培养耐心致的工作作风和严肃认真的工作态度。 （三）教学目的 学生学完本课程后，应达到如下要求： 1.掌握正投影的基本理论、方法和应用；了解轴测投影的基本知识，并掌握其基本画法。 2. 能作图解决空间定位问题和度量问题。 3. 能正确使用绘图工具和仪器，掌握用仪器和徒手绘图的技能。会查阅零件手册和国家标准。 4.能正确地绘制和阅读一般零件图和中等复杂程度的装配图。所绘图样应做到：投影正确，视图选择与配置恰当，尺寸完全，字体工整，图面整洁，符合机械制图国家标准。
9-10 在瓦特行星传动机构中，平衡杆O 1A 绕O 1轴转动，并借连杆AB 带动曲柄OB ；而曲柄OB 活动地装置在O 轴上，如图所示。在O 轴上装有齿轮Ⅰ，齿轮Ⅱ与连杆AB 固连于一体。已知：r 1＝r 2＝0.33m ，O 1A ＝0.75m ，AB ＝1.5m ；又平衡杆的角速度ωO 1＝6rad/s 。求当γ＝60°且β＝90°时，曲柄OB 和齿轮Ⅰ的角速度。 题9－10图 【知识要点】 Ⅰ、Ⅱ两轮运动相关性。 【解题分析】 本题已知平衡杆的角速度，利用两轮边缘切向线速度相等，找出ωAB ,ωOB 之间的关系，从而得到Ⅰ轮运动的相关参数。 【解答】 A 、B 、M 三点的速度分析如图所示，点C 为AB 杆的瞬心，故有 AB A O CA v A A B ??== 21ωω ωω?= ?=A O CD v AB B 12 3 所以 s rad r r v B OB /75.32 1=+= ω s rad r v CM v M AB M /6,1 == ?=I ωω 9-12 图示小型精压机的传动机构，OA ＝O 1B ＝r ＝0.1m ，EB ＝BD ＝AD ＝l ＝0.4m 。在图示瞬时，OA ⊥AD ，O 1B ⊥ED ，O 1D 在水平位置，OD 和EF 在铅直位置。已知曲柄OA 的转速n ＝120r/min ，求此时压头F 的速度。
题9－12图 【知识要点】 速度投影定理。 【解题分析】 由速度投影定理找到A 、D 两点速度的关系。再由D 、E 、F 三者关系，求F 速度。 【解答】 速度分析如图，杆ED 与AD 均为平面运动，点P 为杆ED 的速度瞬心，故 v F = v E = v D 由速度投影定理，有A D v v =?θcos 可得 s l l r n r v v A F /30.1602cos 2 2m =+??==πθ 9-16 曲柄OA 以恒定的角速度ω＝2rad/s 绕轴O 转动，并借助连杆AB 驱动半径为r 的轮子 在半径为R 的圆弧槽中作无滑动的滚动。设OA ＝AB ＝R ＝2r ＝1m ，求图示瞬时点B 和点C 的速度与加速度。 题9－16图 【知识要点】 基点法求速度和加速度。 【解题速度】 分别对A 、B 运动分析，列出关于B 点和C 点的基点法加速度合成方程，代入已知数据库联立求解。 【解答】 轮子速度瞬心为P, AB 杆为瞬时平动，有
《理论力学B》双语教学大纲 课程编码：08241005 课程名称：理论力学B双语 英文名称：Theoretical Mechanics B by bilingual 开课学期：第3学期 学时/学分：80/5 （其中实验学时：0） 课程类型：必修课（可选） 开课专业：机械科学与工程学院机械设计制造及自动化专业、汽车学院车辆工程专业、工业设计专业、交通学院交通运输专业、交通工程专业、土木工程专业，以及信息与 计算科学、包装工程、食品科学与工程 选用教材：（自编）理论力学双语教程麦莉主编机械学院 2004年9月 主要参考书：1.Engineering mechanics Andrew Pytel, Static , Dynamics 清华大学出版社 2. Vector Mechanics for Engineers Ferdinand P. beer , Static, Dynamics 清华大学出版社 3.Engineering Mechanics R.C. Hibbeler, Statics, Dynamics. 高等教育 出版社 4.理论力学刘巧伶主编科学出版社 2005年9月 执笔人：麦莉 一、课程性质、目的与任务 本课程的任务是通过两种语言的教学，使学生掌握理论力学的基本概念和基本理论。即掌握质点、质点系和刚体的机械运动基本规律，学会理论力学的研究方法，为学习后继课程打好基础，并为将来学习和掌握新的科学技术创造条件，使学生初步学会应用理论力学的理论和方法分析、解决一些简单的工程实际问题。 学生通过本课程的学习应对质点、质点系和刚体的机械运动规律有较系统全面的了解。掌握有关的基本概念、基本理论和基本方法及其应用。 （1）具有把简单的实际问题抽象为理论力学模型的能力。正确画出受力图。能正确运用平衡条件，熟练求解平衡方程， （2）能熟练地求解点的速度和加速度以及刚体内各点的速度和加速度等有关的问题。 （3）熟练掌握动力学普遍定理及达朗伯原理，并能综合应用这些定理求解质点系的动力学问题。 二、教学基本要求 使学生在下列各种能力上得到培养： 1、用英语读外文教材的能力。 2、逻辑思维能力（括推理、分析、判断等能力）。 3、抽象化能力（包括将简单实际问题抽象成为力学模型，进行适当的数学描述，应用力学理论求解）。 4、表达能力（包括用文字和图象）以及数字计算能力。 三、各章节内容及学时分配 绪论（1学时）理论力学的研究对象及其在工程技术中的作用。理论力学的研究方法、力学发展简史及现状、理论力学的主要内容。 1、静力学的基本概念（4学时）静力学的研究对象、力和刚体的概念及力的基本性质、
第三章思考题解答 答：确定一质点在空间中得位置需要3个独立变量，只要确定了不共线三点的位置刚体的位置也就确定了，故须九个独立变量，但刚体不变形，此三点中人二点的连线长度不变，即有三个约束方程，所以确定刚体的一般运动不需3n 个独立变量，有6个独立变量就够了.若刚体作定点转动，只要定出任一点相对定点的运动刚体的运动就确定了，只需3个独立变量；确定作平面平行运动刚体的代表平面在空间中的方位需一个独立变量，确定任一点在平面上的位置需二个独立变量，共需三个独立变量；知道了定轴转动刚体绕转动轴的转角，刚体的位置也就定了，只需一个独立变量；刚体的平动可用一个点的运动代表其运动，故需三个独立变量。 答物体上各质点所受重力的合力作用点即为物体的重心。当物体的大小远小于地球的线度时物体上各质点所在点的重力加速度都相等，且方向彼此平行即重力场为均匀场，此时质心与重心重合。事实上但物体的线度很大时各质点所在处g 的大小是严格相等，且各质点的重力都指向地心，不是彼此平行的，重心与质心不和。 答 当物体为均质时，几何中心与质心重合；当物体的大 小远小于地球的线度时，质心与重心重合；当物体为均质且大小远小于地球的线度时，三者都重合。 答 主矢F 是力系各力的矢量和，他完全取决于力系中各力的大小和方向，故主矢不随简化中心的位置而改变，故而也称之为力系的主矢；简化中心的位置不同，各力对简化中心的位矢i r 也就不同则各力对简化中心的力矩也就不同，故主矩随简化中心的位置而变，被称之为力系对简化中心的主矩。分别取O 和O '为简化中心，第i 个力i F 对O 和O '的位矢分别为i r 和i r '，则i r =i r '+O O '，故 ()()i i i i i i O F O O r F r M ?'-'=?'= ∑∑'()∑∑?'-?'=i i i i i F O O F r ∑?'+=i i o F O O M 即o o M M ≠' 主矢不变，表明刚体的平动效应不变，主矩随简化中心的 位置改变，表明力系的作用对刚体上不同点有不同的转动效应，但不改变整个刚体的转动规律或者说不影响刚体绕质心的转动。设O 和O '对质心C 的位矢分别为C r 和C r '，则C r '=C r +O O '，把O 点的主矢∑=i i F F ，主矩o M 移 到C 点得力系对重心的主矩 ∑?+=i i C o C F r M M 把O '为简化中心得到的主矢∑= i i F F 和主矩o ' M 移到 C 点可得 ∑?+'=i i C o C F r M M ()∑?'-'+=i i C o F O O r M ∑?+=i i C o F r M 简化中心的改变引起主矩的改变并不影响刚体的运动。事实上，简化中心的选取不过人为的手段，不会影响力系的物理效应。 3.5 答 不等。如题3-5图示， l 题3-5图 dx l m dm = 绕Oz 轴的转动惯量 2 22434 2 4131487?? ? ??+≠==? -l m ml ml dx l m x I l l z 这表明平行轴中没有一条是过质心的，则平行轴定理 2md I I c +=是不适应的 不能，如3-5题。但平行轴定理修改后可用于不过质心的二平行轴。如题3-6图所示， B l 题3-6图