《机械设计基础》答案2

《机械设计基础》参考答案-习题1 1-1 填空

1、外力指作用在构件上的各种形式的载荷，包括重力、推力、拉力、转动力矩等。

2、平衡指构件处于静止或匀速直线运动状态。

3、力的三要素是指力的大小、方向和作用点。

4、力偶矩的大小、转向和作用平面称为力偶的三要素。

5、两构件相互作用时，它们之间的作用与反作用力必然等值、反向、共线， 但分别作用于两个构件上。

6、参照平面力系分类定义，可将各力作用线汇交于一点的空间力系称为空间汇交力系；将各力作用线相互平行的空间力系称为空间平行力系；将作用线在空间任意分布的一群力称为空间任意力系。

1-2 选择

1、如果力R是F

1、F2二力的合力,用矢量方程表示为R=F1+F2,则三力大小之间的关系为( D )。 A.必有R=F1+F2; B.不可能有R=F1+F2; C.必有R>F1,R>F2; D可能有R

2、刚体受三力作用而处于平衡状态,则此三力的作用线( D )。 A.必汇交于一点; B.必互相平行; C.必都为零; D.必位于同一平面内。

3、力偶对物体产生的运动效应为( C ).A．只能使物体转动；B.只能使物体移动; C.既能使物体转动,又能使物体移动; D.它与力对物体产生的运动效应有时相同,有时不同。

4、关于平面力系的主矢和主矩，以下表述中正确的是（ A ）

A．主矢的大小、方向与简化中心无关；B.主矩的大小、转向一定与简化中心的选择有关; C.当平面力系对某点的主矩为零时，该力系向任何一点简化结果为一合力; D.当平面力系对某点的主矩不为零时，该力系向任一点简化的结果均不可能为一合力。

5、下列表述中正确的是（ D ）

A．任何平面力系都具有三个独立的平衡方程式；B.任何平面力系只能列出三个平衡方程式; C.在平面力系的平衡方程式的基本形式中，两个投影轴必须相互垂直; D.平面力系如果平衡，该力系在任意选取的投影轴上投影的代数和必为零

6、下列表述中不正确的是( B ) A.力矩与力偶矩的量纲相同; B.力不能平衡力偶; C.一个力不能平衡一个力偶; D.力偶对任一点之矩等于其力偶矩，力偶中两个力对任一轴的投影代数和等于零。

1-3 分析计算

1、如图所示，三铰拱桥又左右两拱铰接而成，在BC作用一主动力。忽略各拱的自重，分别画出拱AC、BC的受力图。

题1-3-1图

解：（1）选AC拱为研究对象，画分离体，AC杆为二力杆。受力如图

（2）选BC拱为研究对象，画出分析体，三力汇交原理。

2、支架如图所示，由杆AB与AC组成，A、B、C处均为铰链，在圆柱销A上悬挂重量为G的重物，试求杆AB与杆AC所受的力。

题1-3-2图

解:（1)取圆柱销为研究对象，画受力图; 作用于圆柱销上有重力G，杆AB和AC的反力FAB和FAC; 因杆AB和AC均为二力杆，指向暂假设如图示。圆柱销受力如图所示，显然这是一个平面汇交的平衡力系。

（2）列平衡方程

X0:FABFACcos600Y0:FACsin60G0

2FG1.15GAC3F0.58GAB求压块C加于工件的压力。

3、图示为一夹紧机构，杆AB和BC的长度相等，各杆自重忽略不计，A、B、C处为铰链连接。已知BD杆受压力F＝3kN， h＝200mm，l＝1500mm。

题1-3-3图 解: (1) 取DB杆为研究对象，画受力图;列平衡方程；

X0:Y0:FABcosFBCcos0FABsinFBCsinF0

FABFBCF2sin

(2) 取压块C杆为研究对象，画受力图;列平衡方程

X0:QFCcos0

QFCcosFcosF2sin2tan

Fl11.25(kN)2h

4、图示悬臂梁AB作用有集度为q＝4kN/m的均布载荷及集中载荷F＝5kN。已知α=25°， l＝3m，求固定端A的约束反力。

题1-3-4图

解: (1) 取梁AB为研究对象，画受力图;

(2) 列平衡方程

X0:Y0:可得： XAFsin0YAFcosql0l02 mA(F)0:mAFlcosqlXAFsin......YAFcosql......lmAFlcosql......2

5、梯子AB靠在墙上，重200 N，如图所示。梯子长为l，并与水平面交角θ=60°。 已知接触面间的摩擦系数均为0.25。今有一重650 N的人沿梯子上爬，问人所能达到的最高点C到A点的距离s应为多少？

题1-3-5图

解 当人沿梯子向上， 达到最高点C时， 梯子处于临界状态， 梯子即将滑动， A点和B点同时达到最大静摩擦力， 所以受力分析时以梯子AB为研究对象， 加上A、B处的摩擦力， 大小为Fmax ， 方向与A、B点运动趋势方向相反， 再按平面任意力系的平衡方程求解。

（1）以梯子为研究对象画受力图， 如图所示

（2）列平衡方程

∑Fx=0, FNB -FsA =0 ∑Fy=0, FNA +FsB -P-P1=0

∑MA(F)=0, -FNB lsinθ-FsB l cosθ+P·(l/2)cosθ+P1s cosθ=0③

其中：

FsA =fsFNA

FsB =fsFNB ⑤

把数据fs=0.25, P=200 N, P1=650 N代入， 解得

s=0.456l

6、如图所示，支柱AB下端为球形铰链，BC、BD为两绳索，F＝7.2kN。不计支柱的自重，求柱及绳索受到的力。

题1-3-6图

解 （1）取B铰为研究对象，画出其受力图。由图可知，立柱AB、绳索BC与BD对B铰的作用力及主动力F共同组成空间汇交力系而平衡。

（2）按图中的坐标系列平衡方程

FFFxy0，FABsincosFBD0 ① 0，FABsinsinFBC0 ② 0，FABcosF0 ③

80029002222z由图中给定的尺寸可知：

sin80090012008009001200800900cos0.6644，sin0.7474 22228009008009000.7083，cos12002220.7059

（3）求解未知量。

将上面各三角函数值代入平衡方程①、②、③并联立求解，得立柱AB、绳索BC与BD受力为：

FAB10.2kN，FBC5.4kN，FBD4.8kN

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