平面机构如图(a)所示,AB杆有一导槽,该导槽套在CD杆的销钉E上,在AB与CD杆上各有一力偶作用。已知L=1m,M2=500N
平面机构如图(a)所示,AB杆有一导槽,该导槽套在CD杆的销钉E上,在AB与CD杆上各有一力偶作用。已知L=1m,M2=500N·m,不计杆重及摩擦。试求在图示位置平衡时M1大小。
思路:本题有两点要注意(1)力偶要用力偶来平衡;(2)正确分析销钉与滑槽之间的约束反力。
首先,选取CD杆为研究对象,受力分析如图(c)所示。在进行受力分析时,应先确定AB杆上E处受到销钉E的作用力之方向,因为这里的约束在本质上是光滑面约束,所以FE应垂直于滑槽。再由作用与反作用公理确定CD杆上的销钉E处的受力。确定C点的作用力FC的方向,依据力偶要用力偶来平衡的特点。由力偶系的平衡条件可知
∑Mi=0 M2-F'ELcos30°=0
解得
再选取AB杆为研究对象,同理可以依据力偶要用力偶平衡的特点确定力FA的方向,受力分析如图(b)所示。由力偶系平衡条件有
∑Mi=0 -M1+FELcos30°=0
解得
讨论:若已知条件不变,仅将滑槽改放在CD杆上,如图(d)所示。M1应为何值?
此时,可分别选取AB与CD杆为研究对象,受力分析如图(e)、(f)所示。分别对AB杆和CD杆应用力偶系的平衡条件,可列出下列两个平衡方程
∑Mi=0 -M1十FELcos230°=0
∑Mi=0 M2-F'EL=0
解方程可得