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1、第一章 结构设计中的静力学平衡1-1 解：力和力偶不能合成；力偶也不可以用力来平衡。1-2 解：平面汇交力系可以列出两个方程，解出两个未知数。Xq(x)1-3 解：取坐标系如图，如图知 则载荷q(x) 对A点的矩为 FBABFAFAm1OFOm2O1FBFO11-4 解：1）AB杆是二力杆，其受力方向如图，且 FAFB 2）OA杆在A点受力FA，和FA是一对作用力和反作用力。显然OA杆在O点受力FO，FO和FA构成一力偶与m1平衡，所以有 代入OA = 400mm，m1 = 1Nm，得 FA=5N 所以FAFA5N， FB FA5N，即 杆AB所受的力SFA5N 3）同理，O1B杆在B点受力F
2、B，和FB是一对作用力和反作用力，FBFB5N；且在O1点受力FO1，FO1和FB构成一力偶与m2平衡，所以有 代入O1B=600mm，得 m2=3N.m。N1N2ADN1TaBDFAYFAX1-5 解：1）首先取球为受力分析对象，受重力P，墙 壁对球的正压力N2和杆AB对球的正压力N1，处于平衡。有： 则 2）取杆AB进行受力分析，受力如图所示，杆AB平衡，则对A点的合力矩为0： 3）根据几何关系有 最后解得： 当最大，即a60时，有Tmin。FBFCFBSFAABb1-6 解：1）取整体结构为行受力分析，在外力（重力P、 在B点的正压力FB和在C点的正压力FC）作用下平衡，则对B点取矩，合
3、力矩为0： 解得 ， 2）AB杆为三力杆，三力汇交，有受力如图 所示。根据平衡条件列方程： 解得： 又根据几何关系知： 将FB和tanb代入得：OABNFBFFBFAFAMda1-7 解：1）AB杆是二力杆，受力如图，FA和FB 大小相等，方向相反。 2）取滑块进行受力分析，受外力F，正压力N，和杆AB对它的力FB（和FB是一对作用力和反作用力）。根据平衡条件可列方程即 3）取OA杆进行受力分析。OA杆在A点受力FA（和FA是一对作用力和反作用力）。对O点取矩，根据平衡条件合力矩为0： 即：又：d=(200+100)sina tana100/200 解得：M60000N.mm60N.maTaF
4、CQEDCFDYFDX1-8 解：1）BC杆是二力杆，受力在杆沿线上。2）取CD杆和滑轮为一体进行受力分析。其中滑轮受力可简化到中心E（如图，TQ）。C点受力FC（方向由二力杆BC确定）。列平衡方程： 代入已知参数，解得：FDX2Q， FDY0.25Q ABDaTQFAYFAXFB1-9 解： 取杆AB分析，A端为固定铰链，B端受拉力FB，D点受滑轮对其的作用力（滑轮受力简化到中心点D）T和Q，TQ1800N。AB杆平衡，列平衡方程： 代入已知参数，解得：FAX2400N， FAY1200NONFC CNFANAFBQNBm1-10 解：1）取偏心轮分析受力，处于平衡状态时，有N和FC构成一力
5、偶，与m平衡。 有FCN， ，得：Nm/e 2）取推杆分析受力，处于平衡状态时有（推杆有向上运动的趋势，故摩擦力方向如图，且正压力N和N是一对作用力和反作用力，NN）： 又 联立方程组解得：NAam/be，FAFBfam/be 3）若要推杆不被卡住，则要求有 ，代入相应结果得：ajHR1-11 解： CD是二力杆，所以在D点砖所受的约束反力R（和CD杆D端受力为一对作用力和反作用力）方向在GD连线上，如图所示。若要把砖夹提起，则要求约束反力R在摩擦角j范围之内，即要求aj.又 HD25030220（mm） f0.5，代入解得b110mm。即距离b110mm，可提起砖夹。第二章 机械工程常用材料
6、2-1 解：表征金属材料的力学性能时，主要指标有： 强度（弹性极限、屈服极限、强度极限），刚度、塑性、硬度。2-2 解：钢材在加工和使用过程中，影响力学性能的主要因素有：含碳量、合金元素、温度、热处理工艺。2-3 解：常用的硬度指标有三种：布氏硬度（HBS）、洛氏硬度（HRC洛氏C标度硬度）、维氏硬度（HV）。2-4 解：低碳钢（C0.25%）；中碳钢（0.25%C0.6%）；高碳钢（C0.6%）2-5 解：冶炼时人为地在钢中加入一些合金元素所形成的钢就是合金钢。 其中加入Mn可以提高钢的强度和淬透性；加入Cr可以提高钢的硬度、耐磨性、冲击韧性和淬透性；加入Ni可以提高钢的强度、耐热性和耐腐蚀
7、性。2-6 解：有色金属主要分为以下几类： 1）铜合金：良好的导电性、导热性、耐蚀性、延展性。 2）铝合金：比强度高，塑性好，导热、导电性良好，切削性能良好。 3）钛合金：密度小，机械强度高、高低温性能好，抗腐蚀性良好。2-7 解：常用的热处理工艺有：退火、正火、淬火、回火、表面热处理和化学热处理。2-8 解：钢的调质处理工艺指的是淬火加高温回火。目的是为了获得良好的综合机械性能，即良好的强度、韧性和塑性。2-9 解：镀铬的目的是为了使材料表层获得高的化学稳定性，并具有较高的硬度和耐磨性。 镀镍是为了获得良好的化学稳定性，并具有良好的导电性。2-10 解：选择材料时主要满足使用要求、工艺要求和
8、经济要求。30KNF130KN30KNF2F350KN50KN80KN60KN30KN20KNF第三章 零件强度、刚度分析的基本知识3-1 解：截面法，求直杆任一截面处的内力。 1）截面-处的内力，根据平衡条件：F130KN，s130000/300100（Mpa）2）截面-处的内力，根据平衡条件：F23050KN20（KN）s220000/200100（Mpa）3）截面处的内力，根据平衡条件：F330508060（KN）s360000/300200（Mpa） 杆的总变形为：可知，最大轴向力发生在A3段内。因为s = 160MPas3，所以杆较危险，但若考虑安全系数，则还有一定的欲度，未必破坏。
9、FBFA3-2 解：受力分析围绕C点，将AC、BC两杆截开得分离体，设FA、FB为拉力，根据平衡条件： 代入已知参数，解得KN。亦可知，杆AC和杆BC所受轴向内力为KN。则，所以AC杆和BC杆的强度合格。F1F23-3 解：受力分析围绕B点，将AB、BC两杆截开得分离 体，设F1压力，F2为拉力，根据平衡条件： 在B点可吊最大载荷为40KN（若是48KN，则AB杆内的应力会超出许用应力）。3-4 解：题示螺栓联接有两个剪切面，则剪切力QF/2100KN，由 得 ：， 即螺栓直径应大于等于40mm。3-5 解：题示铆钉联接剪切面，剪切力QF 所以铆钉强度合格。FB3-6 解：杠杆为三力杆，三力汇
10、交，故在B点处受力F如图所示。列平衡方程：代入F150KN，解得FBXFBY25KN即FB35KN。螺栓B有两个剪切面，QFB/2，所以 所以铰链处螺栓B的直径应大于等于15mm。3-7 解：最大剪应力 1m长度扭转角 M1M2MnMn2000-5000+-3-8 解：1）采用截面法，首先在CB段内I-I处截开，取右端分离体，根据平衡条件：MnM25000N.m 再在AB段内-处截开，取右端分离 体，根据平衡条件：MnM1M2700050002000(N.m) 可作扭矩图如图。 2) =25(Mpa) 处于CB段外圆周边。 3) (rad) (rad) 所以(rad)-0.103 即截面C相对
11、A的扭转角为 0.1033-9 解：，由 , 代入 96KN.m，533N/mm23-10 解：由，需用剪切力相等，得，即d40cm，a0.6，解得：空心轴外径D42cm。空心轴与实心轴的重量比为：0.42。RARBxRARAQ1(x)Q2(x)Q3(x)Q(x)F2F1xxM1(x)M3(x)M2(x)100N200N-250NM(x)40N.m-60N.m1122333-11 解：1）首先求支反力。 解得：RA100N，RB450N 2）采用截面法求剪力和弯矩 截面11，取分离体如图，根据平衡： Q1(x)=RA=100N （0x400） M1(x)=RAx=100x (Nm) 截面22，
12、取分离体如图，根据平衡： Q2(x)=RA-F2=-250N （400x800） M2(x)=F2400+Q2x=140000-250x (Nm) 截面33，取分离体如图，根据平衡： Q3(x)= F1=200N （800x1100） M3(x)=-F1(1100-x)=-220000+200x (Nm) 其中，x400mm时，M(x)40 Nm x800mm时，M(x)-60 Nm 则根据计算结果作出剪力图和弯矩图如图。RARB11XXQ(x)M(x)M0/laM0/l-bM0/l223-12 解：1）先求支反力。 得：RBM0/(a+b)M0/l 得：RARB= M0/l 2）截面法求剪力和弯矩
