- •Введение
- •1. Контрольная работа по теоретической механике Статика
- •Задача 1. Тема «Плоская система сил»
- •Пример решения задачи 1
- •Задача 2. Тема «Пространственная система сил»
- •Пример решения задачи 2
- •Кинематика Задача 3. Тема «Простейшие движения твердого тела»
- •Пример решения задачи 3
- •Задача 4. Тема «Плоское движение твердого тела»
- •Пример решения задачи 4
- •Динамика Задача 5. Тема «Динамика точки»
- •Пример решения задачи 5
- •Задача 6. Тема «Применение теоремы об изменении кинетической энергии»
- •Пример решения задачи 6
- •2. Контрольная работа по сопротивлению материалов Задача 7. Тема «Растяжение – сжатие»
- •Пример решения задачи 7
- •Задача 8. Тема «Кручение»
- •Пример решения задачи 8
- •Задача 9. Тема «Поперечный изгиб»
- •Пример решения задачи 9
- •Задача 10. Тема «Поперечный изгиб»
- •Задача 11. Тема «Сложное сопротивление»
- •Пример решения задачи 11
Пример решения задачи 4
Условие. Кривошип
ОА длиной R=64 см вращается вокруг
неподвижной оси О с постоянной угловой
скоростью=1 рад /с
и приводит в движение шатун АВ длиной
=80
см и ползун В. Для положения механизма,
заданного значениями углов=60,=45,найти скорости и ускорения ползуна В и
точки С, а также угловое ускорение звена,
которому эта точка принадлежит
(АС=0,5 АВ). Схема механизма приведена
на рис. 10,а.
Решение:
1.Определим
скорость точки А кривошипа как вращательную
вокруг неподвижной точки О по соотношению
.
Скорость точки А перпендикулярна
кривошипу ОА. Для определения скорости
точки В найдем положение мгновенного
центра скоростей РАВшатуна АВ, для чего покажем направление
скоростей точек А и В (скорость ползуна
В имеет вектор по направляющимn – n),
а затем из точек А и В восстановим
перпендикуляры к скоростямvAиvB.
Мгновенный центр скоростей РАВшатуна АВ находится на пересечении этих
перпендикуляров (рис. 10,
б).

Рис. 10
Рассмотрим движение шатуна в данный момент времени как вращательное относительно оси, проходящей через мгновенный центр скоростей РАВперпендикулярно неподвижной плоскости, по отношению к которой происходит плоское движение. Угловая скорость шатуна АВ в этом случае определяется из соотношения
.
Модули скоростей
точек В и С как вращательные –из соотношений
;
.
Расстояния АРАВ,BPАВи СРАВопределим путем рассмотрения треугольников АВРАВи АСРАВ, применив теоремы синусов и косинусов. Для заданного положения механизма получим
,
откуда
![]()


Подставив найденные значения расстояний в соответствующие формулы, получим
;
;
.
Вектор
направлен перпендикулярно отрезку СРABв сторону, соответствующую направлению
вращения звена АВ.
Направления скоростей показаны на рис. 10, б.
2. Для определения ускорений точекB, С и углового ускорения звена АВ воспользуемся векторным равенством, выбрав за полюс точку А, ускорение которой известно по величине и направлению:
, (1)
где
–ускорение ползуна В;
–ускорение точки А, выбранной за полюс;
–центростремительное (осестремительное,
нормальное) ускорение точки В
при ее вращении вокруг полюса А;
–вращательное (касательное) ускорение
точки В при ее вращении вокруг полюса
А.
Ускорение точки
А кривошипа в общем случае складывается
из центростремительной
и вращательной составляющих
.
Поскольку по условию кривошип ОА
вращается равномерно, то
и ускорение точки А состоит только из
центростремительной составляющей,
модуль которой определяется по формуле
.
Вектор ускорения точки А направлен к центру вращения звена О (рис. 10, в).
Центростремительное ускорение точки В определяется по формуле
.
Вектор
направлен от точки В к полюсу – точке
А.
Что касается
ускорения точки В –
и вращательного ускорения
,
то известны только линии действия этих
векторов:
–
по направляющей, расположенной под
угломк звену АВ;
–
перпендикулярно звену АВ.
Зададимся произвольно их направлениями по указанным линиям (см. рис. 10, в) и спроектируем уравнение (1) на оси координат. Знак в ответе покажет, соответствует ли истинное направление вектора принятому при расчете.
Выбрав направления осей х и у, как показано на рис. 10, в, получаем
; (2)
. (3)
Из уравнения (2) находим

Направление
ускорения
показано на рис. 10, в.
Из уравнения (3) получаем
.
Знак «минус»
показывает, что истинное направление
противоположно показанному на рис. 10, в.
Ускорение
и все его составляющие с учетом их
истинных направлений представлены на
рис. 10, г.
Угловое ускорение
шатуна АВ с учетом того, что здесь
–
алгебраическая величина, определяется
по формуле
.
Вычисляя, находим
.
Направление
ускорения
относительно полюса А определяет
направление углового ускорения
.
Здесь под направлением углового ускорения
понимается направление дуговой стрелки,
которое при ускоренном вращении звена
совпадает с направлением его вращения,
а при замедленном – противоположно
ему. В данном случае угловое ускорение
совпадает с направлением вращения
шатуна.
3. Для определения ускорения точки С воспользуемся векторным уравнением
. (4)
Вращательное и центростремительное ускорения точки С во вращательном движении звена АВ вокруг полюса А определяются следующим образом:
;
.
Вектор
перпендикулярен вектору
и направлен соответственно угловому
ускорению
(см. рис. 10,в).
Ускорение точки С находим, проектируя уравнение (4) на оси координат (см. рис. 10, в):
;
.
Полное ускорение точки С
![]()
