- •ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
- •Содержание
- •1. Общие положения
- •Произвольная пространственная система сил может быть приведена к силе, равной главному вектору и
- •При равновесии тела под действием произвольной пространственной системы сил выполняются векторные
- •2. Момент силы относительно оси
- •Момент силы относительно оси равен нулю в следующих случаях:
- •1)строим плоскость, перпендикулярную оси, которая составляет с плоскостью угол ;
- •2) проецируем силу на эту плоскость;
- •3) из точки пересечения оси z с плоскостью (точка О) на линию действия
- •4) найдём величину момента силы относительно оси z;
- •5) определяем знак момента.
- •Пример 2. На вал с маховиком, радиус которого равен r (рис. 4), действует
- •Для определения момента силы относительно оси x построим проекцию вала и силы на
- •Проекция силы на плоскость zOy равна:
- •Чтобы определить момент рассматриваемой силы относительно оси y, построим проекцию вала и силы
- •Из рисунка видим, что плечом силы T является радиус маховика.
- •Чтобы найти момент силы относительно оси z, построим проекцию вала и силы на
- •Со стороны положительного направления оси z видим, что проекция силы стремится создать вращение
- •3. Тренировочные задания
- •Задание 2. Ось коленчатого вала (рис. 9) расположена вдоль оси x и удерживается
- •Построим вид вала с положительной стороны оси x.
- •4. Применение теоремы Вариньона
- •2. Момент данной силы определяется как алгебраическая сумма моментов каждой составляющей. Вполне возможно,
- •Сила P равна сумме двух составляющих
- •Таким образом, r
- •Таким образом, момент силы Pотносительно оси y равен:
- •5. Примеры решения задач
- •Рассмотрим примеры решения задач на равновесие тела под действием пространственной произвольной системы сил.
- •Определить силуQ , а также реакции подшипника В и сферического шарнира А, если
- •Решение
- •2. Какие активные силы приложены к валу?
- •3. Как называются связи, действующие на вал?
- •5. Как направлена сила реакции сферического шарнира A?
- •6. Как направлена сила реакции цилиндрического шарнира В?
- •7. Как называется система сил, действующая на вал AB?
- •8. Какие уравнения равновесия можно составить для прос- транственной произвольной системы сил?
- •Составьте первое уравнение:
- •Составьте четвёртое уравнение.
- •6.Задачи для самостоятельного решения
- •2. Коленчатый вал АВ расположен в горизонтальной плоскости. Имеет диск D, плоскость которого
- •3. Прямоугольная плита весом Р укреплена в горизонтальном положении с помощью шарнира А,
- •5. Горизонтальный вал АВ имеет два шкива С и D ремённой передачи, причём
- •КОНЕЦ
Таким образом, момент силы Pотносительно оси y равен: |
|||
|
|
|
r |
|
|
my P P cos c P sin a. |
|
Относительно оси z: |
|||
r |
? |
|
|
mz P |
r |
r |
|
r |
mz |
||
mz P |
P1 |
mz P2 ; |
|
r |
? |
|
|
mz P1 |
|
Рис. 10 |
|
r |
P1 |
|
|
mz P1 |
b P cos b; |
||
r |
|
|
|
mz P2 ? |
|
|
r |
0, так как сила P2 параллельна оси z; |
mz P2 |
В результате моментrсилы Pотносительно оси z равен: |
|
mz P P cos b. |
35 |
|
5. Примеры решения задач
При решении задач будем придерживаться следующего плана.
1. Выбрать тело (конструкцию, узел конструкции), равно- весие которого необходимо рассмотреть, чтобы найти неиз- вестные величины.
2. Показать активные силы, действующие на тело, а также известные силы реакций связей, если такие есть.
3. Применить метод освобождения от связей и показать реакции связей, подлежащие определению.
4.Составить уравнения равновесия.
5.Решить систему уравнений способом подстановки или с использованием стандартных программ, установленных на персональном компьютере.
36
Рассмотрим примеры решения задач на равновесие тела под действием пространственной произвольной системы сил.
Пример 1. Горизонтальный вал АВ (рис. 11) с насаженными на него колёсами С диаметром D, и Е диаметром d , закреплён с одной стороны сферическим шарниром А, а с другой стороны цилиндрическим шарниром В. К колесу С по касательной
приложена вертикальная сила , а колесуP |
Е, также по касательной, |
|
– горизонтальная сила . |
Q |
|
Рис. 11
37
Определить силуQ , а также реакции подшипника В и сферического шарнира А, если D = 1 м, d = 20 см, Р = 15 кН. Другие размеры в сантиметрах указаны на рисунке.
Рис. 11
38
Решение
Дано: d = 0,2 м.; D = 1 м.; Р=15 кН. Определить Q, реакции опор А и В.
1. Равновесие какого тела необходимо рассмотреть, чтобы найти неизвестные силы?
Рис. 11
Чтобы определить реакции опор, рассмотрим равновесие вала
АВ. |
39 |
2. Какие активные силы приложены к валу?
Рис. 11
К валу приложены активные силы P, Q.
40
3. Как называются связи, действующие на вал?
Рис. 11
Вал имеет две связи: сферический шарнир А и цилиндричес- кий шарнир B.
41
5. Как направлена сила реакции сферического шарнира A?
Cила реакции сферического шарнира представляет собой вектор, направленный произвольно в пространстве, линия действия которого проходит через центр шарнира. На практике вектор раскладывается на три составляющие, направленные по координатным осям x, y, z.
42
6. Как направлена сила реакции цилиндрического шарнира В?
Cила реакции цилиндрического шарнира В представляет собой вектор, направленный произвольно в плоскости, перпендикулярной оси шарнира (в плоскости, параллельной плоскости xВz). На практике вектор раскладывается на две составляющие, направленные параллельно координатным осям x, z.
43
7. Как называется система сил, действующая на вал AB?
На вал АВ действует пространственная произвольная система
сил |
44 |
|