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Engineer On a Disk

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page 2

1. TABLE OF CONTENTS

TABLE OF CONTENTS.......................................................................................................... 2

MECHANICAL DESIGN ........................................................................................................ 9

BASIC PHILOSOPHY - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9

TYPICAL MECHANICAL FUNCTIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9

REFERENCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10

FORCES ................................................................................................................................. 11

SOME BASIC CONCEPTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12

VECTOR AND SCALAR FORCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13

EQUILLIBRIUM.................................................................................................................... 38

THE BASIC EQUATIONS OF STATICS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 39

FREE BODY DIAGRAMS (FBD) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 44

PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 51

MOMENTS ............................................................................................................................ 53

CALCULATING SCALAR AND VECTOR MOMENTS - - - - - - - - - - - - - - - - - 56

FORCE COUPLES TO MAKE CENTERLESS MOMENTS - - - - - - - - - - - - - - - 64

MECHANISMS...................................................................................................................... 79

REACTIONS AND SUPPORTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 79

EQUILLIBRIUM OF FORCES AND MOMENTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 82

SPECIAL CASES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 90

STATICALLY INDETERMINATE - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 91

TRUSSES AND FRAMES..................................................................................................... 93

WHAT ARE TRUSSES? - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 93

STABILITY OF TRUSSES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 99

THE METHOD OF JOINTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 102

THE METHOD OF SECTIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 114

METHOD OF MEMBERS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 122

SUMMARY - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 132

DRY STATIC FRICTION.................................................................................................... 132

THE BASIC PHYSICS OF FRICTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 132

APPLICATIONS OF FRICTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 137

FORCES ............................................................................................................................... 150

INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 150

SOME BASIC CONCEPTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 151

VECTOR VS. SCALAR QUANTITIES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 152

MATH REVIEW - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 153

RECTANGULAR FORM OF VECTORS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 158

POLAR FORM OF VECTORS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 159

EQUILLIBRIUM.................................................................................................................. 187

INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 187

THE BASIC EQUATIONS OF STATICS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 187

FREE BODY DIAGRAMS (FBD) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 196

PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 205

STRESS ................................................................................................................................ 208

INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 208

page 3

TYPES OF STRESS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 210

STRESS ANALYSIS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 214

STRAIN CAUSED BY AXIAL LOADS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 219

STRESS STRAIN CURVES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 220

ANALYSIS OF MEMBERS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 222

GENERALIZED STRESS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 225

REFERENCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 229

STRESS ON OBLIQUE PLANES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 229

SHEAR STRAIN - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 232

POISSON’S RATIO - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 236

GENERALIZED HOOKES LAW - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 238

REFERENCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 239

MOMENTS .......................................................................................................................... 240

INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 240

CALCULATING SCALAR MOMENTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 244

CALCULATING VECTOR MOMENTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 247

MOMENTS ABOUT AN AXIS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 251

EQUILLIBRIUM OF MOMENTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 256

FORCE COUPLES TO MAKE CENTERLESS MOMENTS - - - - - - - - - - - - - - 260

TORSION ............................................................................................................................. 276

INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 276

THE RELATIONSHIP BETWEEN STRESS AND STRAIN IN TORSION - - - - 280

PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 285

REFERENCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 286

MASS PROPERTIES ........................................................................................................... 287

INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 287

CENTRE OF MASS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 290

CENTROIDS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 293

FORCES AND MOMENTS ON RIGID BODIES .............................................................. 311

INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 311

REACTIONS AND SUPPORTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 311

EQUILLIBRIUM OF FORCES AND MOMENTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 314

SPECIAL CASES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 323

STATICALLY INDETERMINATE - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 324

TRUSSES AND FRAMES................................................................................................... 331

INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 331

WHAT ARE TRUSSES? - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 331

STABILITY OF TRUSSES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 336

THE METHOD OF JOINTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 339

THE METHOD OF SECTIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 352

ADDITIONAL TOPICS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 361

STRESS FAILURE .............................................................................................................. 363

FACTOR OF SAFETY - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 363

REFERENCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 367

STRAIN FAILURE .............................................................................................................. 368

POISSON’S RATIO - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 369

page 4

GENERALIZED HOOKES LAW - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 372

STRESS CONCENTRATIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 373

TORSION STRESS CONCENTRATIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 379

REFERENCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 380

METHOD OF MEMBERS................................................................................................... 381

INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 381

REFERENCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 391

SUMMARY - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 391

REFERENCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 391

INTERNAL FORCES IN MEMBERS................................................................................. 392

INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 392

PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 405

REFERENCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 409

MOMENTS OF INERTIA ................................................................................................... 410

INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 410

STRESSES IN BEAMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 410

MOMENT CURVATURE IN BEAMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 412

EVALUATING THE SECOND MOMENT OF INERTIA - - - - - - - - - - - - - - - 414

MOMENTS OF INERTIAS B COMPOSITE AREAS - - - - - - - - - - - - - - - - - - 415

POLAR MOMENT OF INERTIA - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 419

REVIEW OF BASIC CALCUATIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 421

PRODUCT OF INERTIA - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 433

REFERENCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 435

PURE BENDING ................................................................................................................. 436

INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 436

TRANSVERSE SHEAR - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 440

REVIEW OF TRANSVERSE LOADING - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 445

REFERENCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 447

DRY STATIC FRICTION.................................................................................................... 448

INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 448

THE BASIC PHYSICS OF FRICTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 448

APPLICATIONS OF FRICTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 454

MASS PROPERTIES ........................................................................................................... 468

CENTRE OF MASS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 471

CENTROIDS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 474

MOMENTS OF INERTIA - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 486

PRODUCT OF INERTIA - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 496

INTERNAL FORCES IN MEMBERS................................................................................. 498

STRESS ................................................................................................................................ 507

TYPES OF STRESS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 508

STRESS ANALYSIS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 512

STRESS ON OBLIQUE PLANES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 517

GENERALIZED STRESS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 519

FACTOR OF SAFETY - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 522

STRAIN ................................................................................................................................ 526

STRAIN CAUSED BY AXIAL LOADS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 526

page 5

STRESS STRAIN CURVES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 527

ANALYSIS OF MEMBERS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 529

POISSON’S RATIO - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 533

GENERALIZED HOOKES LAW - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 535

SHEAR STRAIN - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 535

STRESS CONCENTRATIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 540

TORSION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 543

TORSION STRESS CONCENTRATIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 546

PURE BENDING - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 548

TRANSVERSE LOADING - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 551

MECHANISM DYNAMICS................................................................................................ 555

INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 555

PLANAR - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 556

PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 563

REFERENCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 564

VIBRATION ........................................................................................................................ 565

VIBRATION MODELLING - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 565

CONTROL - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 572

VIBRATION CONTROL - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 577

VIBRATION MEASUREMENT - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 584

VIBRATION SIGNALS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 586

VIBRATION TRANSDUCERS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 587

DEALING WITH VIBRATIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 591

RESOURCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 592

PRACTICE QUESTIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 592

SOUND/VIBRATIONS TERMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 598

REFERENCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 599

INTERNAL COMBUSTION ENGINES ............................................................................. 600

POWER - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 600

KINEMATICS AND DYNAMICS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 603

REFERENCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 605

SOUND CONTROL............................................................................................................. 606

BASIC PROPERTIES OF SOUND - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 606

SOUND MEASUREMENTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 612

THE HUMAN EFFECTS OF SOUND - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 614

NOISE CONTROL REGULATIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 626

SOUND ANALYSIS INSTRUMENTS/TECHNIQUES - - - - - - - - - - - - - - - - - 632

EQUIPMENT GENERATED NOISE - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 642

ROOM ACCOUSTICS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 646

ENCLOSURES, BARRIERS AND WALLS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 654

MATERIALS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 663

MUFFLERS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 664

SOUND AND VIBRATION CONTROL STUDIES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 671

AKNOWLEDGEMENTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 671

PRACTICE QUESTIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 671

INTRODUCTION TO KINEMATICS OF MECHANISMS .............................................. 685

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