《工业设计工程基础复习题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工业设计工程基础复习题（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、110 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）。图1-40 题1-10图 解 图1-40a图1-40b图1-40c图1-40d1-13 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）图1-43 题1-13图图1-43b图1-43c BC为二力杆，可得NC的 方向，再用三力平衡汇交定理。解 图1-43a2-9 起重装置如图2-63所示，现吊
2、起一重量G1000N的载荷，已知30，横梁AB 的长度为l，不计其自重，试求图2-63a、b中钢索BC所受的拉力和铰链A处的约束反力。图2-63 题2-9图 解 1）图2-63a中AB为二力杆，汇交于B的三力有 平衡方程x轴水平，y轴铅垂： F 0， FABTBCcos300 （1） F 0， TBCsin30G0 （2） 由（2），得钢索BC所受的拉力 TBCGsin302000N （3）由（3）、（1），得铰链A对AB杆的约束反力 FABTBCcos301732N2）图2-63b中AB不是二力杆，铰链A处的约束反力分解为水平分力FAX和铅垂分力FAY ，有平衡方程：M A（F）0 T Cl
3、 sinG0.8l0 （1）M B（F）0 Gl0.8lFAY l0 （2） Fx0， FAxTBCcos300 （3）由（1），得钢索BC所受的拉力 TBC0.8Gsin301600N由（2）得铰链A对AB杆的铅垂约束分力 FAY0.2G200N由（3）得铰链A对AB杆的水平约束分力 FaxTBCcos301386N。 2-16 求起重机在图2-70所示位置时，钢丝绳BC 所受的拉力和铰链A的反力。已知AB6m，G 8kN，吊重Q30kN，角度45，30。图2-70 题2-16图 解 钢丝绳受的拉力和铰链A的反力已 用红色画出。设吊臂AB长l，建立坐标系如 图，列平衡方程求解。MA（F）0，
4、 Tl cos30(G0.5lcos45)Ql cos450 （1） Fx 0， RAxTcos(4530)0 （2） Fy0， RAyTsin(4530)GQ0 （3） 由（1）直接可得： T48.08kN （4）(4)代入(2)得： R Ax46.44kN （5）(4) 、 (5)代入(3)得： RAy50.44kN。2-24 图2-78所示滑块斜面间的摩擦因数S0.25，滑块重G1kN，斜面倾角10，问：滑块是否会在重力作用下下滑？要使滑块沿斜面匀速上升，应施加的平行于斜面的推力F是多大？图2-78 题2-24图 解 滑块是否会在重力作用下下滑？摩擦因数对应的摩擦角 mactanSact
5、an0.2514.04， m，符合自锁条件，滑块不会因重力而下滑。要使滑块沿斜面匀速上升，推力F是多大？滑块斜面间的正压力 NGcos10，最大静摩擦力 FmaxSNSGcos10 ，滑块重力沿斜面向下的分力 Gsin10，使滑块沿斜面匀速上升的推力条件： F Fmax Gsin10SGcos10 Gsin100.42kN。 第三章 构件与产品的强度分析 3-1 试求图3-63a、b所示杆内1-1、2-2、3-3截面上的轴力。 图3-63 题3-1图解 1）图3-63a情况设1-1、2-2、3-3截面上的轴力分别为N1、N2、N3， 则 N140kN30kN20kN50kN，N230kN20k
6、N10kN，N320kN 20kN。2）图3-63b情况 设1-1、2-2、3-3截面上的轴力分别为N1、N2、N3， 则 N1P，N2P3P4P，N3P3P4P 0。3-2 厂房的柱子如图3-64所示，屋顶加于柱子的载荷F1120kN、 吊车加于柱子B截面的载荷F2100kN，柱子的横截面面积A1400cm2， A2600cm2，求上、下两段柱子横截面上的应力。 图3-64 题3-2图 解 上段柱子的截面应力1上段柱子的截面轴力 N1F1 120kN， 1 N1A1(120103) (400104) 3MPa。下段柱子的截面应力2下段柱子的截面轴力 N2F1F2 220kN， 2 N2A2(
7、220103) (600104) 3.67MPa。13-5 塑料型材支架如图3-67所示，B处载荷G1600N，该牌号塑料的许 用拉应力l 4MPa ，许用压应力y 6MPa，计算杆AB和BC所需要的截 面面积AAB和ABC。图3-67 题3-5图 解 求两杆轴力NAB、NBC 两杆均为二力杆，拉、压力均沿轴线方向，即为轴力 Fy0， NBCcos30 G0 （1） Fx 0， NBCsin30NAB0 （2） 解之得： NBC G cos301848N(受压) （3） NABNBCsin30924N (受拉) （4）杆BC所需要的截面面积ABCABC NBC y 308106m2308mm2
8、。杆AB所需要的截面面积AABAAB NAB l 231106m2231mm2。3-7 图3-69为雨蓬结构简图，横梁受均布载荷q2kN/m，B端用钢丝 绳CB拉住，钢丝的许用应力100MPa，计算钢丝绳所需的直径d。 解 求钢丝绳BC受的拉力，亦即其轴力NBC分析横梁AB： MA (F)0， NBC(4msin30) (q4m) 2m0， 解之得： NBC 8kN (受压)。计算钢丝绳所需的直径d 强度条件 NA ， 其中 Ad24 ，即要求， 代入数据即得： d10.1mm。3-9 铆钉联接如图3-71所示，F5kN，t18mm，t210mm，铆钉材料的许 用切应力60MPa，被联接板材的
9、许用挤压应力jy125MPa，试设计铆钉 直径d。 图3-71 题3-9图 解 按剪切强度设计铆钉直径d1 两个铆钉承受拉力F,每个铆钉所受剪力为 QF2, 受剪截面面积 A= d124因此有代入数据即得： d17.3mm。按挤压强度设计铆钉直径d2 每个铆钉所受的挤压力为 FjyF2， 取较薄板材的挤压面面积计算 Ajyd2t1， 强度条件为 jy Fjy Ajy（F2) (d2t1) jy， 即 d2 F jyt12.5mm。设计铆钉直径d 两种结果中取较大者，即 dd1 7.3mm。取d8mm3-11 机车挂钩的销钉联接如图3-73所示。挂钩厚度t8mm，销钉材料的许用 切应力60MPa
10、，许用挤压应力jy200MPa，机车牵引力F15kN，试选择 销钉直径d。图3-73 题3-11图 解 按剪切强度选择销钉铆钉直径d1 销钉每个剪切面上的剪切力为 QF2, 由剪切强度条件 Q(d124) ，有代入数据即得： d112.6mm。按挤压强度选择销钉直径d2 每个销钉所受的挤压力为 FjyF， 挤压面计算面积 Ajy2td2， 强度条件为 jy Fjy AjyF 2td2 jy ， 即 d2 F2t jy4.7mm。选择销钉直径d 两种结果中取较大者，即 dd1 12.6mm。取d13mm。1 13-13 求图3-75a、b所示受扭圆轴-、-、-截面上的扭矩。 解 1）图3-73a
11、情况 -截面的扭矩 T - 3kNm， -截面的扭矩 T - 3kNm， -截面的扭矩 T - 1kNm。图3-75 题3-13图 2）图3-73b情况 -截面的扭矩 T - 1kNm， -截面的扭矩 T - 3.5kNm， -截面的扭矩 T - 2kNm。3-15 牙嵌联轴器左端空心轴外径d150mm，内径d230mm，右端实心轴直径d 40mm （ 即两段轴的横截面积相等），材料的许用切应力55MPa，工作力矩M 1000Nm，试校核左、右两段轴的扭转强度。图3-76 题3-15图解 校核左段轴的扭转强度 空心轴内外径之比 30mm50mm0.6，校核右段轴的扭转强度最大切应力为最大切应力为左max ，左段轴的扭转强度够。右max ，右段轴的扭转强度不够。13-19 列出图3-78中各梁的剪力 方程和弯矩方程，画弯矩图，在图上 标出最大弯矩截面位置及弯矩值。图3-78 题3-19图解 图3-78a)以B为原点建立坐标系yBx，研究任意截面 - Fy0， Qqx0 得剪力方程 Qqx（向上）以-截面形心C为矩心， MC (F)0， qx(x2) M0 得弯矩方程
