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在升降台上放有重为W的货箱,如图4-3-19(a)所示,设各杆都用光滑铰链连接,升降台和各杆重量不计,W=10kN,OB=AC,AB=OC,AD=DC=b=0.6m,CG=L=2.5m,图示位置时,θ=45°。求在图示位置时液压筒DG的推力。
(来学网)
正确答案:
本题是求主动力P、W之间的关系。现用两种方法求解。
【方法一】几何法(1)对象 取不包括液压筒的系统为研究对象。
(2)受力分析 不解除理想约束,只分析主动力,受力图如图4-3-19(b)所示。其中P为液压筒的推力。
(3)分析各构件的运动,并作出系统的虚位移图。因为升降台BA作平动,所以B、E、A点的虚位移相等,即δr
=δr
=δr
。设D点的虚位移为δ
,其大小
。各点虚位移如图4-3-19(b)所示。
(4)列方程,并求解。列虚功方程
Pδr
sin(θ+
-Wδr
cosθ=0
将
代入,得
因为δr
可取任意值,是独立的,故δr
≠0,则有
或
根据几何关系,有
将已知数字代入,得
于是
【方法二】解析法
(1)对象 取不包括液压筒的系统为研究对象。
(2)受力分析 作用于系统上的主动力有W、P。
(3)选广义坐标和坐标轴。本系统具有一个自由度,取角θ为广义坐标,并选固定点O为原点建立直角坐标系O
,如图4-3-19(B)所示。
(4)将各主动力作用点的坐标用广义坐标θ表示,并对各坐标进行变分运算,找出各主动力作用点坐标变分与δθ间关系。
设BE=d,OC=a,则有
=2bsinθ,δ
=2b·cosθ·δθ
0=a+bcosθ,δ
=-bsinθ·δθ
=bsinθ,δ
=bcosθ·δθ
(5)将主动力P、W在直角坐标轴上投影
X
=-Pcos
,Y
=Psin
,Y
=-W
(6)列方程,求解
-Pcos
(-bsinθδθ)+Psin
·bcosθδθ-W·2bcosθδθ=0
或 [Pbsin(θ+
)-W2bcosθ]δθ=0
因为δθ≠0故得
Psin(θ+
)-2Wcosθ=0
即
可见,两种方法求得的结果相同。
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