内容正文:
山东省(春季高考)机械制造类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑,共220份试卷。试卷命题与高考紧密相关,精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机械制造类理论知识,熟悉高考题型和命题规律,提高解题能力和应试技巧,为高考取得优异成绩打下坚实的基础,本训练卷适用于即将参加机械制造类高考的学生。
与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《金属加工基础》《钳工加工技术》《极限配合与技术测量》45分钟专题训练卷专辑,欢迎同学和老师们下载使用。
山东省(春季高考)机械制造类 《机械基础》
项目七:杆件的静力分析
任务四:力的平移
时间:45分钟 总分:100分
班级____ 姓名____ 学号____ 成绩____
一、单项选择题(本大题共20小题,每题2分,共40分)
1. 将刚体上一点的力平移到另一点时( )
A. 力可用同一平面内的一个力偶代替
B. 力偶可以与一个力偶平衡
C. 力在同一平面内是不能移动的
D. 力可等效为同一平面内的力-力偶系
【答案】D
【解析】若将作用在刚体某点的力,平移到刚体上的另一点,而不改变原力的作用效果,则必须附加一个力偶,其力偶矩等于原力对新作用点的力矩。相当于把一个力用同平面内的另一个力和一个力偶来代替。
2. 作用于刚体上的力可以______作用线移到刚体上的任意一点( )
A. 平行于
B. 沿着原
C. 垂直
D. 沿着
【答案】B
【解析】力的可传性原理指出,作用于刚体上的力可以沿其原作用线移动到刚体上的任意一点,而不改变该力对刚体的作用效应。
3. 下列关于力的平移定理的说法,正确的是( )
A. 力可以随意平移到刚体上任意一点,对刚体的作用效果不变
B. 力平移时,需附加一个力偶,力偶矩等于原力对平移点的矩
C. 力平移后,只改变刚体的移动效果,不改变转动效果
D. 力平移定理只适用于平面力系,不适用于空间力系
【答案】B
【解析】根据力的平移定理,作用在刚体某点的力平移到另一点时,必须在新作用点附加原力,并附加一个力偶。附加力偶的力偶矩等于原力对新作用点的矩,二者组成的力-力偶系与原力对刚体的作用效果等效。因此选项B正确。选项A忽略了附加力偶;选项C错误,附加力偶后整体作用效果不变;选项D错误,力的平移定理也适用于空间力系。
4. 如图所示,直杆的A 点作用有已知大小的力 F,如 果( )
A. 在B点施加与F大小相同、平行且反向的力F', 则物系平衡
B. 在B点施加任何力,物系都不平衡
C. 在A点沿 F 作用线施加等值的力F', 物系可以平衡
D. 在 B 点施加与F大小相同、平行且反向的力F', 物系不平衡
【答案】D
5. 由力的平移定理可知,力平移后对刚体的等效作用为( )
A. 力可用同一平面内的一个力偶代替
B. 力偶可与一个力偶平衡
C. 力可等效为同一平面内的力-力偶系
D. 力在同一平面是不能移动的
【答案】C
【解析】将作用在刚体某点的力平移到另一点时,为保持原力对刚体的作用效应不变,必须附加一个力偶。该力偶的力偶矩等于原力对新作用点的矩,因此原力可等效为同一平面内的力-力偶系。
6. 作用于刚体上某点的力,可沿其作用线______作用点,而不改变该力对刚体的效应( )
A. 任意移动
B. 平行移动
C. 垂直移动
D. 成角度移动
【答案】A
【解析】根据力的可传性原理,作用于刚体上某点的力可沿其作用线任意移动作用点,且不改变该力对刚体的效应。
7. 将作用在刚体上的力平移到刚体的另一点,则( )
A. 作用效果不变
B. 需加上一个力,才能等效
C. 要与原力等效,必须加上一个力偶
D. 以上都不对
【答案】C
【解析】根据力的平移定理可知:作用于刚体上的力,可以平移到刚体上任意一点,但必须附加一个力偶才能与原来的力等效,附加力偶的力偶矩等于原来的力对新作用点的力矩。
8. 如图所示攻螺纹,如在铰杠B点作用一个力F,将力F平移到C点,可与______等效( )
A. 一个力
B. 一个力偶矩
C. 一个力和一个力偶
D. 一个力或一个力偶
【答案】C
【解析】由力的平移定理可知,可以将一个力替换成同平面内的一个力和一个力偶;反之,同一平面内的一个力和一个力偶也也可以用一个力来等效替换。
9. 在力的平移定理中,附加的力偶矩的转动轴是:( )
A. 力的作用点
B. 平移后的作用点
C. 垂直于力的平移平面
D. 力的作用线与平移后作用线的交点
【答案】C
【解析】将力从原作用点平移到新作用点时,需附加一个力偶。附加力偶矩等于原力对新作用点的矩,其方向由位矢与力的叉乘确定,垂直于原力和两作用点连线所在的平面,即垂直于力的平移平面。因此选C。
10. 某平面构件受一竖直向上的400 N力作用。将该力平移到点O后,附加力偶矩为120 N·m,方向为顺时针,则原力的作用线位于( )
A. 距点O左侧0.30 m的竖直线
B. 距点O右侧0.30 m的竖直线
C. 距点O左侧0.40 m的竖直线
D. 距点O右侧0.40 m的竖直线
【答案】A
【解析】附加力偶矩等于原力对点O的矩,力臂为120除以400等于0.30 m,竖直向上力在点O左侧产生顺时针力矩。
11. 力的平移定理说明( )
A. 力可以无条件从一点平移到另一点,而不改变其作用效应
B. 力的平移定理是平面汇交力系简化的基础
C. 力的平移定理的逆定理不成立。
D. 力的平移定理揭示了力对刚体产生移动、转动效应的实质
【答案】D
【解析】力的平移定理指出,作用于刚体某点的力平移到另一点时,必须附加一个力偶,且附加力偶矩等于原力对新作用点的矩。平移后的力体现原力的移动效应,附加力偶体现原力的转动效应,因此该定理揭示了力对刚体产生移动、转动效应的实质,选D。选项A忽略附加力偶的条件;选项B错误,力的平移定理是力系简化的基础,并非仅为平面汇交力系简化的基础;选项C错误,力的平移定理的逆定理成立。
12. 某平面任意力系向O点简化,得到如图所示的一个力和一个力偶矩为Mo的力偶,则该力系的最后合成结果为( )
A. 作用在O点的一个合力
B. 合力偶;
C. 作用在O点左边某点的一个合力
D. 作用在O点右边某点的一个合力。
【答案】C
13. 下列哪项是平衡力系的作用?( )
A. 使物体保持静止
B. 使物体匀速运动
C. 使物体产生转动
D. 使物体减速运动
【答案】A
【解析】平衡力系的合力和合力矩均为零,不改变物体原有的运动状态。物体原来静止时将保持静止,原来作匀速直线运动时将继续作匀速直线运动。因此选A。
14. 在刚体上,将一个力沿其作用线移动到另一点后,力对刚体的作用效果( )
A. 大小和方向均发生改变
B. 作用点和大小均发生改变
C. 作用线和方向均发生改变
D. 大小和方向保持不变
【答案】D
【解析】力沿自身作用线平移时,大小、方向和作用线均不改变,对刚体的作用效果不变。
15. 力的平移定理表明,将力从原作用点平移到刚体内任一点时,应在新作用点附加( )
A. 一个相应的力偶
B. 一个相反的力偶
C. 一个相等的力
D. 一个相反的力
【答案】A
【解析】力平移到作用线外一点时,必须附加一个力偶,其力偶矩等于原力对新点的矩。
16. 如图所示,已知灯重G,悬绳长AB=BC=2m,BD=lm。则悬绳所受拉力为( )
A. 2
B. G
C. 0.732G
D. 2G
【答案】B
【解析】2G=0,=G
17. 某力沿自身作用线由点A移至点B,则该力对刚体任一点的矩( )
A. 随作用点改变而改变
B. 随作用线改变而改变
C. 保持原矩不变
D. 保持原来的大小但方向相反
【答案】C
【解析】力沿作用线平移后,作用线不变,因此该力对任一点的矩保持不变。
18. 在平面力系中,力F平移到不在原作用线上的点O后,附加力偶的力偶矩方向应与( )
A. 原力对点O的矩方向相同
B. 原力对点O的矩方向相反
C. 原力对原作用点的矩方向相同
D. 原力对原作用点的矩方向相反
【答案】A
【解析】附加力偶应产生原力对新作用点的相同力矩,以保证平移前后作用效果等效。
19. 一水平向右的力F为200 N,其作用线位于点O下方0.3 m处。将该力平移到点O时,应附加的力偶为( )
A. 60 N·m,顺时针方向
B. 60 N·m,逆时针方向
C. 600 N·m,顺时针方向
D. 600 N·m,逆时针方向
【答案】B
【解析】原力对点O的矩为200×0.3=60 N·m,方向为逆时针,附加力偶方向应相同。
20. 构件上点B相对点O的水平距离为0.4 m、竖直距离为0.3 m。在B点作用有500 N竖直向下的力,同时构件受80 N·m逆时针力偶作用。将该力平移到点O后,等效力系中的合力偶为( )
A. 120 N·m,顺时针方向
B. 200 N·m,顺时针方向
C. 120 N·m,逆时针方向
D. 280 N·m,逆时针方向
【答案】A
【解析】该力对O点的矩为500×0.4=200 N·m,方向为顺时针。与80 N·m逆时针力偶合成后为120 N·m顺时针。
二、简答题(本大题共4小题,每题5分,共20分)
21. 简述力沿其作用线平移的条件及平移后的效应。
【答案】(1)力只能沿其原作用线平移。(2)平移后力的大小、方向和作用线均不改变。(3)力对刚体的外效应不发生改变。
【解析】力的可传性原理表明,对于刚体,作用力沿同一作用线移动时,仍产生相同的平动和转动效应。
22. 一吊环受到三条钢丝绳的拉力,如图所示,已知F1=2500N,水平向左;F2=3200N,与水平成;F3=3800N,铅垂向下,试用解析法求合力的大小和方向。
【答案】7546.30N,与x负半轴成arctan1.024
【解析】本题考查力的合成与分解 =-F1-F2cos=-5271.3N =-F2sin-F3=-5400N =7546.30N 与x负半轴成arctan1.024
23. 某构件受大小为 500 N 的水平力作用。维修人员拟将该力的作用点移至同一水平作用线上的另一位置。说明该操作是否可行,并说明理由。
【答案】(1)该操作可行。(2)移动后的力仍应保持大小为 500 N,方向保持水平不变。(3)移动点必须位于原力的作用线上,构件的受力效应不变。
【解析】该力沿同一水平作用线平移,符合力的可传性原理。力的三要素中,大小、方向和作用线均未改变。
24. 一根水平支架在 A 点受竖直向下的力 作用。现为便于计算,拟将该力平移至距原作用线水平距离为 的 B 点。(1)说明能否直接将该力平移至 B 点而不附加其他作用。(2)计算平移时应附加力偶的力偶矩。(3)说明附加力偶的转向。
【答案】(1)不能直接平移,因为 B 点不在原力的作用线上。(2)。(3)附加力偶的转向应使其力矩与原力对 B 点的力矩方向相同。
【解析】(1)力沿非作用线平移会改变刚体的转动效应。(2)附加力偶矩等于原力与新作用线间距离的乘积,故为 。(3)附加同向力偶后,原力与力偶共同作用的效应才与原力等效。
三、计算题(本大题共2小题,每题5分,共10分)
25. 某机床夹具的压板在 A 点受到竖直向下的压力 。现需将该力平移至支承点 B,已知 A 点位于 B 点右侧,水平距离为 ,规定逆时针力矩为正。(1)计算力 F 对 B 点的力矩。(2)写出将力 F 平移至 B 点后的等效力系。(3)说明平移后附加力矩的转向。
【答案】(1)。(2)在B点施加竖直向下的力,并附加一个力矩为的力偶。(3)附加力矩为顺时针方向。
【解析】(1)A点位于B点右侧,力F竖直向下,因此力F对B点产生顺时针力矩。其大小为。按逆时针为正的规定,。(2)将力F平移至B点后,应在B点施加大小为、方向竖直向下的力,并附加一个力矩等于原力对B点之矩的力偶,即。(3)负号表示附加力偶为顺时针方向。
26. 某机械臂端部 P 点受到平面力 ,其方向向右下方,与竖直方向夹角为 。以转轴中心 O 为原点,P 点坐标为 ,。规定向右为 轴正向,向上为 轴正向,逆时针力矩为正。(1)计算力 F 在 轴和 轴方向的分力。(2)将力 F 平移至 O 点,计算应附加的力偶矩。(3)计算该力作用线到 O 点的垂直距离,并判断附加力偶矩的转向。
【答案】(1)。。(2)。(3)。附加力偶矩为顺时针方向。
【解析】(1)根据力与竖直方向的夹角分解,水平分力为正,竖直分力向下取负。(2)力平移至 O 点时,附加力偶矩等于原力对 O 点的矩。(3)力矩大小等于力与力臂的乘积,负号表明力矩方向为顺时针。
四、综合应用题(本大题共4小题,共30分)
27.(5分)某数控铣床夹具底板上,压紧力作用点 A 位于定位孔中心 O 的右侧,A 相对 O 的水平距离为 300 mm。压板对工件施加竖直向下的压紧力 。现需将该力平移至 O 点进行受力分析。(1)计算将压紧力平移至 O 点时应附加的力偶矩大小,并判断其转向。(2)写出 O 点处的等效力系。(3)若分析时忽略附加力偶矩,说明可能对夹具连接螺栓校核产生的影响。
【答案】(1)附加力偶矩大小为:。若A点位于O点右侧,竖直向下的压紧力对O点产生顺时针力矩,附加力偶矩为顺时针;若A点位于O点左侧,则为逆时针。(2)O点处保留竖直向下的力,并附加大小为、转向与原力对O点转动趋势相同的力偶矩。(3)若忽略附加力偶矩,将漏计偏心压紧产生的转动效应,可能低估连接螺栓的附加拉力及夹具的抗倾覆需求,使螺栓受力分配和强度校核不准确。
【解析】力平移至O点须附加与原力对O点力矩等值、同向的力偶矩。M=Fd=800×300=240000 N·mm=240 N·m;A在O右侧且力向下,力矩为顺时针。O点等效力系为向下800 N力和顺时针240 N·m力偶。忽略该力偶会漏计偏心压紧的倾覆效应,可能低估螺栓附加拉力及抗倾覆需求。
28.(5分)某加工中心夹具底板上,作用点 A 相对定位孔中心 O 的位置为:水平方向向右 0.40 m,竖直方向向上 0.30 m。夹紧机构在 A 点对底板施加力 ,其水平分力为 1.20 kN,方向向右;竖直分力为 1.60 kN,方向向下。为分析定位孔 O 处的受力,需将该力平移至 O 点。(1)计算将力 平移至 O 点时应附加的力偶矩大小,并判断力偶矩的转向。(2)写出平移后 O 点处的等效力系。(3)维修人员仅将原力平移至 O 点而未附加力偶矩,说明该处理对夹具受力分析会产生的影响,并提出改进措施。
【答案】(1)取逆时针为正,力对O点的矩为:
。负号表示顺时针,故应附加大小为的顺时针力偶矩。(2)在O点施加水平向右、竖直向下的力,同时附加的顺时针力偶矩。(3)未附加力偶矩会改变原力系对O点的转动效应,导致定位孔及夹具底板的受力计算失真。应将力平移至O点,并补加与原力对O点之矩等值、同向的力偶矩。
【解析】(1)取逆时针为正。A点相对O点的坐标为、;力的分量为、。因此:。负号表示力矩方向为顺时针。(2)力平移不改变其大小、方向和分量,故在O点保留水平向右、竖直向下的力,并附加顺时针力偶矩。(3)若只将力移至O点而不附加力偶矩,平移前后对O点的力矩不相等,不能构成等效力系。正确处理是在O点施加平移后的力,并补加等值、同向的力偶矩。
29.(10分)某冲压模具的连杆在 B 点受到大小为 的作用力,该力方向向左下方,与水平线夹角为 。B 点位于铰支点 O 的右上方,B 点相对 O 的水平距离为 400 mm,竖直距离为 150 mm。为校核铰支座强度,需将该力平移至 O 点。(1)计算该力的水平分力、竖直分力及其对 O 点的力矩。(2)计算该力作用线到 O 点的垂直距离,并判断该偏心距是否小于 80 mm。(3)说明降低该力对 O 点转动作用的一项结构改进措施。
【答案】(1)在B点位于O点右上方的条件下,,。取逆时针为正:。因此力矩大小为,方向为顺时针。(2)。,故偏心距小于80 mm。(3)可调整连杆铰接位置或改变受力方向,使作用力线尽量通过铰支点O,以减小力对O点的力矩。
【解析】(1)取向右、向上为正方向。作用力向左下方,因此:,。B点位于O点右上方,故、。取逆时针为正:。负号表示顺时针,故力矩大小为。(2)由得:。由于,偏心距小于80 mm。(3)使作用力线靠近或通过O点可减小力臂,从而减小附加力偶矩;可调整连杆铰接位置或改变受力方向实现。
30.(10分)某自动焊接工装采用气缸夹紧工件,气缸在 P 点对工件施加水平向右的推力 。P 点位于工件基准点 O 的正上方 120 mm 处。为在 O 点建立等效力系,技术员计划将气缸推力平移至 O 点。(1)计算平移后附加力偶矩的大小和方向。(2)若工装允许承受的最大附加力偶矩为 ,判断现有布置是否满足要求。(3)为满足要求,计算气缸推力作用线距 O 点的最大允许距离,并提出一种改进措施。
【答案】(1)。。附加力偶矩为顺时针方向。(2),现有布置不满足要求。(3)。可将气缸安装位置下移,使推力作用线距 O 点不大于 100 mm。
【解析】(1)将推力换算为牛顿:。推力作用线位于O点上方,故附加力偶矩大小为:。力向右、作用点在O点上方,原力对O点产生顺时针转动趋势,因此附加力偶矩为顺时针。(2),实际附加力偶矩超过工装允许值,现有布置不满足要求。(3)由得:。因此,气缸推力作用线距O点应不大于。可将气缸安装位置下移,使推力作用线靠近O点。
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山东省(春季高考)机械制造类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑,共220份试卷。试卷命题与高考紧密相关,精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机械制造类理论知识,熟悉高考题型和命题规律,提高解题能力和应试技巧,为高考取得优异成绩打下坚实的基础,本训练卷适用于即将参加机械制造类高考的学生。
与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《金属加工基础》《钳工加工技术》《极限配合与技术测量》45分钟专题训练卷专辑,欢迎同学和老师们下载使用。
山东省(春季高考)机械制造类 《机械基础》
项目七:杆件的静力分析
任务四:力的平移
时间:45分钟 总分:100分
班级____ 姓名____ 学号____ 成绩____
一、单项选择题(本大题共20小题,每题2分,共40分)
1. 将刚体上一点的力平移到另一点时( )
A. 力可用同一平面内的一个力偶代替
B. 力偶可以与一个力偶平衡
C. 力在同一平面内是不能移动的
D. 力可等效为同一平面内的力-力偶系
2. 作用于刚体上的力可以______作用线移到刚体上的任意一点( )
A. 平行于
B. 沿着原
C. 垂直
D. 沿着
3. 下列关于力的平移定理的说法,正确的是( )
A. 力可以随意平移到刚体上任意一点,对刚体的作用效果不变
B. 力平移时,需附加一个力偶,力偶矩等于原力对平移点的矩
C. 力平移后,只改变刚体的移动效果,不改变转动效果
D. 力平移定理只适用于平面力系,不适用于空间力系
4. 如图所示,直杆的A 点作用有已知大小的力 F,如 果( )
A. 在B点施加与F大小相同、平行且反向的力F', 则物系平衡
B. 在B点施加任何力,物系都不平衡
C. 在A点沿 F 作用线施加等值的力F', 物系可以平衡
D. 在 B 点施加与F大小相同、平行且反向的力F', 物系不平衡
5. 由力的平移定理可知,力平移后对刚体的等效作用为( )
A. 力可用同一平面内的一个力偶代替
B. 力偶可与一个力偶平衡
C. 力可等效为同一平面内的力-力偶系
D. 力在同一平面是不能移动的
6. 作用于刚体上某点的力,可沿其作用线______作用点,而不改变该力对刚体的效应( )
A. 任意移动
B. 平行移动
C. 垂直移动
D. 成角度移动
7. 将作用在刚体上的力平移到刚体的另一点,则( )
A. 作用效果不变
B. 需加上一个力,才能等效
C. 要与原力等效,必须加上一个力偶
D. 以上都不对
8. 如图所示攻螺纹,如在铰杠B点作用一个力F,将力F平移到C点,可与______等效( )
A. 一个力
B. 一个力偶矩
C. 一个力和一个力偶
D. 一个力或一个力偶
9. 在力的平移定理中,附加的力偶矩的转动轴是:( )
A. 力的作用点
B. 平移后的作用点
C. 垂直于力的平移平面
D. 力的作用线与平移后作用线的交点
10. 某平面构件受一竖直向上的400 N力作用。将该力平移到点O后,附加力偶矩为120 N·m,方向为顺时针,则原力的作用线位于( )
A. 距点O左侧0.30 m的竖直线
B. 距点O右侧0.30 m的竖直线
C. 距点O左侧0.40 m的竖直线
D. 距点O右侧0.40 m的竖直线
11. 力的平移定理说明( )
A. 力可以无条件从一点平移到另一点,而不改变其作用效应
B. 力的平移定理是平面汇交力系简化的基础
C. 力的平移定理的逆定理不成立。
D. 力的平移定理揭示了力对刚体产生移动、转动效应的实质
12. 某平面任意力系向O点简化,得到如图所示的一个力和一个力偶矩为Mo的力偶,则该力系的最后合成结果为( )
A. 作用在O点的一个合力
B. 合力偶;
C. 作用在O点左边某点的一个合力
D. 作用在O点右边某点的一个合力。
13. 下列哪项是平衡力系的作用?( )
A. 使物体保持静止
B. 使物体匀速运动
C. 使物体产生转动
D. 使物体减速运动
14. 在刚体上,将一个力沿其作用线移动到另一点后,力对刚体的作用效果( )
A. 大小和方向均发生改变
B. 作用点和大小均发生改变
C. 作用线和方向均发生改变
D. 大小和方向保持不变
15. 力的平移定理表明,将力从原作用点平移到刚体内任一点时,应在新作用点附加( )
A. 一个相应的力偶
B. 一个相反的力偶
C. 一个相等的力
D. 一个相反的力
16. 如图所示,已知灯重G,悬绳长AB=BC=2m,BD=lm。则悬绳所受拉力为( )
A. 2
B. G
C. 0.732G
D. 2G
17. 某力沿自身作用线由点A移至点B,则该力对刚体任一点的矩( )
A. 随作用点改变而改变
B. 随作用线改变而改变
C. 保持原矩不变
D. 保持原来的大小但方向相反
18. 在平面力系中,力F平移到不在原作用线上的点O后,附加力偶的力偶矩方向应与( )
A. 原力对点O的矩方向相同
B. 原力对点O的矩方向相反
C. 原力对原作用点的矩方向相同
D. 原力对原作用点的矩方向相反
19. 一水平向右的力F为200 N,其作用线位于点O下方0.3 m处。将该力平移到点O时,应附加的力偶为( )
A. 60 N·m,顺时针方向
B. 60 N·m,逆时针方向
C. 600 N·m,顺时针方向
D. 600 N·m,逆时针方向
20. 构件上点B相对点O的水平距离为0.4 m、竖直距离为0.3 m。在B点作用有500 N竖直向下的力,同时构件受80 N·m逆时针力偶作用。将该力平移到点O后,等效力系中的合力偶为( )
A. 120 N·m,顺时针方向
B. 200 N·m,顺时针方向
C. 120 N·m,逆时针方向
D. 280 N·m,逆时针方向
二、简答题(本大题共4小题,每题5分,共20分)
21. 简述力沿其作用线平移的条件及平移后的效应。
22. 一吊环受到三条钢丝绳的拉力,如图所示,已知F1=2500N,水平向左;F2=3200N,与水平成;F3=3800N,铅垂向下,试用解析法求合力的大小和方向。
23. 某构件受大小为 500 N 的水平力作用。维修人员拟将该力的作用点移至同一水平作用线上的另一位置。说明该操作是否可行,并说明理由。
24. 一根水平支架在 A 点受竖直向下的力 作用。现为便于计算,拟将该力平移至距原作用线水平距离为 的 B 点。(1)说明能否直接将该力平移至 B 点而不附加其他作用。(2)计算平移时应附加力偶的力偶矩。(3)说明附加力偶的转向。
三、计算题(本大题共2小题,每题5分,共10分)
25. 某机床夹具的压板在 A 点受到竖直向下的压力 。现需将该力平移至支承点 B,已知 A 点位于 B 点右侧,水平距离为 ,规定逆时针力矩为正。(1)计算力 F 对 B 点的力矩。(2)写出将力 F 平移至 B 点后的等效力系。(3)说明平移后附加力矩的转向。
26. 某机械臂端部 P 点受到平面力 ,其方向向右下方,与竖直方向夹角为 。以转轴中心 O 为原点,P 点坐标为 ,。规定向右为 轴正向,向上为 轴正向,逆时针力矩为正。(1)计算力 F 在 轴和 轴方向的分力。(2)将力 F 平移至 O 点,计算应附加的力偶矩。(3)计算该力作用线到 O 点的垂直距离,并判断附加力偶矩的转向。
四、综合应用题(本大题共4小题,共30分)
27.(5分)某数控铣床夹具底板上,压紧力作用点 A 位于定位孔中心 O 的右侧,A 相对 O 的水平距离为 300 mm。压板对工件施加竖直向下的压紧力 。现需将该力平移至 O 点进行受力分析。(1)计算将压紧力平移至 O 点时应附加的力偶矩大小,并判断其转向。(2)写出 O 点处的等效力系。(3)若分析时忽略附加力偶矩,说明可能对夹具连接螺栓校核产生的影响。
28.(5分)某加工中心夹具底板上,作用点 A 相对定位孔中心 O 的位置为:水平方向向右 0.40 m,竖直方向向上 0.30 m。夹紧机构在 A 点对底板施加力 ,其水平分力为 1.20 kN,方向向右;竖直分力为 1.60 kN,方向向下。为分析定位孔 O 处的受力,需将该力平移至 O 点。(1)计算将力 平移至 O 点时应附加的力偶矩大小,并判断力偶矩的转向。(2)写出平移后 O 点处的等效力系。(3)维修人员仅将原力平移至 O 点而未附加力偶矩,说明该处理对夹具受力分析会产生的影响,并提出改进措施。
29.(10分)某冲压模具的连杆在 B 点受到大小为 的作用力,该力方向向左下方,与水平线夹角为 。B 点位于铰支点 O 的右上方,B 点相对 O 的水平距离为 400 mm,竖直距离为 150 mm。为校核铰支座强度,需将该力平移至 O 点。(1)计算该力的水平分力、竖直分力及其对 O 点的力矩。(2)计算该力作用线到 O 点的垂直距离,并判断该偏心距是否小于 80 mm。(3)说明降低该力对 O 点转动作用的一项结构改进措施。
30.(10分)某自动焊接工装采用气缸夹紧工件,气缸在 P 点对工件施加水平向右的推力 。P 点位于工件基准点 O 的正上方 120 mm 处。为在 O 点建立等效力系,技术员计划将气缸推力平移至 O 点。(1)计算平移后附加力偶矩的大小和方向。(2)若工装允许承受的最大附加力偶矩为 ,判断现有布置是否满足要求。(3)为满足要求,计算气缸推力作用线距 O 点的最大允许距离,并提出一种改进措施。
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