《工业设计机械基础 第2版 教学课件 ppt 作者 阮宝湘 工业设计机械基础习题解答》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工业设计机械基础 第2版 教学课件 ppt 作者 阮宝湘 工业设计机械基础习题解答（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、工业设计机械基础习题解答 主编 阮宝湘,目 录,第一篇 工程力学基础 第一章 工程力学的基本概念 第二章 产品与构件的静力分析 第三章 构件与产品的强度分析 第四章 构件的刚度、压杆稳定和动载荷问题 第二篇 机械设计基础 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,第一章 工程力学的基本概念,1,1-6 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。,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
2、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？,图1-37 题 1-7图,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。,解 合力R用蓝线画出如图； 平衡力用红线画出如图。,1,1,18 指出图1-38中的二力构件，并画出它们的受力图。,图1-38 题1-8图,解 图1-38a AB、AC均为二力构件，受力图如下。,图1-38b 曲杆BC为二力构件，受力图如下。,图1-38c 曲杆AC为二力构件，受力图如下。,1,1,19 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
3、不计。 图1-39b中的接触面为光滑面）。,图1-39 题1-9图,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。,1,1,110 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1-40d,1,1,111 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。,图1-41 题1-11 图,解 图1-41a,图1-41b,图1-41c,图1-41d,1,1,112 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
4、计。各接触面均为光滑面）。,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）,图1-43 题1-13图,解 图1-42a,图1-42b,解 图1-43a,1,1,1-14 画出图1-44所示物系中各球体和杆的受力图。,图1-44 题1-14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。,此为两端受拉的二力杆,解 各球体
5、受力图如右,1,1,1-15 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）,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）,图1-46 题1-16图,解 小车受力图,解 组合梁ABCD 的受力图,CD梁的受力图 需用三力平衡汇交定理确定NC的方向,ABC梁的受力图(在NC方向已确定的基础上),第二章 产品与构
6、件的静力分析,1,2-1 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 45 0 60 60 45 30 力的投影 FxFcos 707N -1000N 500N -500N 707N -866N 力的投影 F yFsin 707N 0 -866N -866N 707N 500N,2-2 图2-56中各力的大小为F110N，F26N，F38N，F412N，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 F1x10Ncos010N F1y1
7、0Nsin00 F2x6Ncos900 F2y6Nsin06N F3X-8Ncos45-5.657N F3y 8Nsin455.657N F4x-12N cos30-10.392N F4y-12N sin30-6N 2）求各力投影的代数和 RxFxF1xF2xF3xF4x-6.047N RyFyF1yF2yF3yF4y5.657N,3）根据式（2-4）求出合力R的大小和方向,合力R的大小,图2-56 题2-2图,图2-55 题2-1图,1,1,合力R与x轴所形成的锐角,由于Rx0，Ry0，根据合力指向的判定规则可知，合力R指向左上方。,2-3 图2-57中，若F1和F2的合力R对A点的力矩为M
8、A（R）60Nm，F110N，F240N，杆AB 长2m，求力F2和杆AB间的夹角。,图2-57 题2-3图,解 根据力矩的定义，用式（2-5）计算,MA（R）MA（F1）MA（F2） F1 2mF2 （2m sin ） （10N 2m） （ 40N 2m sin ） 20Nm（ 80Nm ）sin ,代入已知值 MA（R）60Nm,得到 sin 0.5， 即30。,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G5kN，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？ 2）力F沿什么方向作用最省力？为什么？
9、此时能将材料提升的力值是多大？,图2-58 题2-4图,解 1）当拉力F对铰链C之矩与重物G对铰链C之矩相等，可提升重物。 此时,MC（F）Mc（G），即 F3m sin60 5kN1msin60, 移项得 F5kN31.67kN。,2）当拉力F与横杆垂直时，力臂最大，最省力。 此时 F3m 5kN1msin60 5kN1m0.866, 移项得 F （5kN10.866）3 1.44kN 。,1,1,2-5 图2-59所示物体受平面内3个力偶的作用，设F1F1200N， F2F2600N，M100Nm，求合力偶矩。,图2-59 题2-5图,解 由式（2-7）得： 力偶（F1，F1）的力偶矩 M
10、1F11m 200N1m200Nm 力偶（F2，F2）的力偶矩 M2 F20.25m sin30 600N0.5m300Nm 由式（2-8）： M合M1M2 M（200300100）Nm500Nm 合力偶矩为正值，表示它使物体产生逆时针的转动。,2-6 试将图2-60中平面力系向O点简化。,图2-60 题2-6图,解 1）求主矢量R 设力值为400N、100N、500N的三力在x轴的投影为1x、2x、3x， 在y轴的投影为1y、2y、3y，,则 1x400N， 2x0，,1y0， 2y-100N，,Rx1x2x3x400N0400N0， Ry1y2y3y0100N300N200N,主矢量R在x
11、、y轴的投影,主矢量R的大小,主矢量R与x轴的夹角,90。,RY为正值，为0，可见主矢量R指向正上方。,1,2）求主矩Mo,Mo400N0.8m100N2m400N0300N2m0.6m260Nm,主矩为正值，逆时针转向。,2-7 某机盖重G20kN，吊装状态如图2-60所示，角度20，30，试求拉杆AB和AC 所受的拉力。,图2-61 题2-7图,解 AB和BC都是受拉二力杆，两杆拉力FAC、FAB与重G组成平面汇交力系， 在水平x轴、铅垂y轴坐标系中有平衡方程：,Fx0， FACsin FABsin0 （1）,Fy0， FACcosFABcosG0 （2）,由（1）（2）得到 FAC(si
12、n20 sin30)FAB （3）,将（3）代入（2）得：,代入数据即得： FAB13.05kN， FAC8.93kN。,2-8 夹紧机构如图2-62所示，已知压力缸直径d120mm， 压强p60103Pa，试求在位置30时产生的夹紧力P。,图2-62 题2-8图,解 1）求杆AD对铰链A的压力FAD,汇交于铰链A的汇交力系平衡方程x轴水平，y轴铅垂：,Fx0， FACcos30FADcos00 （1）,F y0， FABFACsin30FADsin300 （2）,由压力缸中的压力知： FABpd240.68kN （3）,联解可得：FADFAC 0.68kN。,1,1,2）由滑块D的平衡条件求
13、夹紧力F,Fx0， FADsin30F0 （4）,由（4）得到夹紧力 F0.34 kN。,2-9 起重装置如图3-63所示，现吊起一重量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 FABTBCcos301732N,2）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 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 TBC0.8Gsin30
