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工业设计机械基础习题解答主编 阮宝湘

目 录第一篇第一章 第二章 第三章 第四章

工程力学基础

工程力学的基本概念 产品与构件的静力分析 构件与产品的强度分析 构件的刚度、压杆稳定和动载荷问题

第二篇第六章 机械零件基础 第七章 常用机构 第八章 机械传动基础

机械设计基础

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第一章

工程力学的基本概念

1-6 刚体在A、B 两点分别受到 F1 、F2 两力的作 用，如图1-36 所示，试用图示法画出F1 、F2的合力R; 若要使该刚体处于平衡状态，应该施加怎样一个力？ 试将这个力加标在图上。 解 合力R用蓝线画出如图； 平衡力用红线画出如图。

1-7 A、B 两构件分别受F1、F2 两力的作用如图1-37所示，且F1 = F2 ,假设两构件间的接触面是光 滑的，问：A、B 两构件能否保持平衡？为什么？ 答 A、B 两构件不能保持平衡。 理由： A、B 两构件接触面上的作用力必与 接触面垂直，与F1、F2不在同一条线上。 图1-37 题 1-7图

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1–8 指出图1-38中的二力构件，并画出它们的受力图。 解 ⑴图1-38a AB、AC均为二力构件，受力图如下。

图1-38 题1-8图

⑵图1-38b 曲杆BC为二力构件，受力图如下。

⑶图1-38c 曲杆AC为二力构件，受力图如下。

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1–9 检查图 1-39的受力图是否有误，并改正其错误(未标重力矢G 的杆，其自重忽略不计。 图1-39b中的接触面为光滑面)。 解 在错误的力矢线旁打了“×‖符号，并用红色线条改正原图中的错误如下。

图1-39 题1-9图

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1–10 画出图 1-40图中AB杆的受力图(未标重力矢G 的杆，其自重忽略不计。各接触面为光滑面)。解 ⑴图1-40a

⑵图1-40b

图1-40 题1-10图

⑶图1-40c

⑷图1-40d

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1–11 画出图 1-41各图中各个球的受力图。球的重量为G,各接触面均为光滑面。

解 ⑴图1-41a

⑵图1-41b

图1-41 题1-11 图 ⑶图1-41c ⑷图1-41d

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1–12 画出图1-42a、b中各个杆件的受力图(未标重力矢G 的杆，其自重忽略不计。各接触面均为光滑面)。解 ⑴图1-42a ⑵图1-42b

图1-42 题1-12 图

1-13 固定铰支座约束反力的方向一般需根据外载荷等具体条件加以确定，但特定情况下却能 直接加以判定。请分析图1-43a、b、c三图中固定铰支座A,如能直接判定其约束反力的方向(不计 构件自重),试将约束反力的方向在图上加以标示。(提示：利用三力平衡汇交定理)解 ⑴图1-43a

图1-43 题1-13图

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⑵图1-43b

⑶图1-43c ∵BC为二力杆，可得NC的方向，再用三力 平衡汇交定理。

1-14 画出图1-44所示物系中各球体和杆的受力图。 解 ⑴各球体受力图如右

图1-44 题1-14图 ⑵此为两端受拉的二力杆

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1-15 重量为G 的小车用 绳子系住，绳子饶过光滑的 滑轮，并在一

端有F 力拉住， 如图 1-45所示。设小车沿光 滑斜面匀速上升，试画出小 车的受力图。(提示：小车 匀速运动表示处于平衡状态)

解 小车受力图

图1-45 题 1-15图

1-16 分别画出图 1-46中梁ABC、梁CD 及组合梁ABCD 整体的受力图。(提示：先分析CD梁，可 确定C处的作用力方向；然后梁ABC的受力图才能完善地画出) 解 ⑴组合梁ABCD 的受力图 图1-46 题1-16图

⑵CD梁的受力图 需用三力平衡汇交定理确定NC的方向

⑶ABC梁的受力图(在NC方向已确定的基础上)

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第二章1

产品与构件的静力分析

2-1 图2-55中各力的大小均为1000N,求各力在x、y轴上的投影。 解 先写出各力与x轴所夹锐角,然后由式﹙2-1﹚计算力在轴上的投影。 力 F1 F2 F3 F4 F5 F6 与x轴间的锐角α 45° 0° 60° 60° 45° 30° 力的投影 Fx=±Fcosα 707N -1000N 500N -500N 707N -866N 力的投影 F y=±Fsinα 707N 0 -866N -866N 707N 500N 图2-55 题2-1图 2-2 图2-56中各力的大小为F1=10N,F2=6N,F3=8N,F4=12N,试求合力的大小和方向。 解 1)求各力在图示x轴和y轴上的投影 F1x=10N×cos0°=10N F1y=10N×sin0°=0 F2x=6N×cos90°=0 F2y=6N×sin0°=6N F3X=-8N×cos45°=-5.657N F3y =8N×sin45°=5.657N F4x=-12N× cos30°=-10.392N F4y=-12N× sin30°=-6N 2)求各力投影的代数和 Rx=ΣFx=F1x+F2x+F3x+F4x=-6.047N 图2-56 题2-2图 Ry=ΣFy=F1y+F2y+F3y+F4y=5.657N 3)根据式(2-4)求出合力R的大小和方向 合力R的大小2 2 R RX RY

6.047 2 5.657 2 N 8.28 N

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RY 5.657 arctan 43.09 RX 6.047 由于Rx<0,Ry>0,根据合力指向的判定规则可知，合力R指向左上方。合力R与x轴所形成的锐角

arctan

2-3 图2-57中，若F1和F2的合力R对A点的力矩为MA(R)=60N· m,F1=10N,F2=40N,杆AB 长2m,求力F2和杆AB间的夹角α。解 根据力矩的定义，用式(2-5)计算 MA(R)=MA(F1)+MA(F2) =F1 ×2m+F2 ×(2m ×sin α) =(10N ×2m) +( 40N ×2m ×sin α) =20N· m+( 80N· )sin α m 代入已知值 MA(R)=60N· m 得到 sin α=0.5, 即α=30°。

图2-57 题2-3图

2-4 提升建筑材料的装置如图2-58所示，横杆AB用铰链挂在立柱的C点。若材料重G=5kN,横杆 AB 与立柱间夹角为60°时，试计算： 1)力F的方向铅垂向下时，能将材料提升的力值F是多大 …… 此处隐藏：3629字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……