《机械设计基础》答案-2.doc
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《机械设计基础》答案-2.doc
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《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F1、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 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。 求压块C加于工件的压力。 题1-3-3图 解: (1)取DB杆为研究对象,画受力图;列平衡方程; (2)取压块C杆为研究对象,画受力图;列平衡方程 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 可得: 5、梯子AB靠在墙上,重200N,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650N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=0① ∑Fy=0,FNA+FsB-P-P1=0② ∑MA(F)=0,-FNBlsinθ-FsBlcosθ+P·(l/2)cosθ+P1scosθ=0③ 其中: FsA=fsFNA④ FsB=fsFNB⑤ 把数据fs=0.25,P=200N,P1=650N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 ,① ,② ,③ 由图中给定的尺寸可知: , , (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: ,,
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