工程力学第4版答案

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1、第一章 习题下列习题中，凡未标出自重的物体，质量不计。接触处都不计摩擦1- 1试分别画出下列各物体的受力图。1- 2试分别画出下列各物体系统中的每个物体的受力图。1- 3试分别画出整个系统以及杆BD, AD, AB （带滑轮C,重物E和一段绳索）的 受力图。1- 4构架如图所示，试分别画出杆HED，杆BDC及杆AEC的受力图。1- 5构架如图所示，试分别画出杆BDH，杆AB,销钉A及整个系统的受力图。1- 6构架如图所示，试分别画出杆AEB，销钉A及整个系统的受力图。1-7构架如图所示，试分别画出杆AEB，销钉C,销钉A及整个系统的受力图。1-8结构如图所示，力P作用在销钉C上，试分别画出AC

2、, BCE及DEH部分的受 力图。参考答案1-1解：1-2解：1-3解： 1-4解：解：1-51-6解：1-7解：解：1-8第二章习题 参考答案 解：由解析法故：2-12- 2解：即求此力系的合力，沿OB建立x坐标，由解析法,故：方向沿OB。2- 3解：所有杆件均为二力杆件，受力沿直杆轴线（a）由平衡方程有：联立上二式，解得：（拉力）（压力）（b）由平衡方程有:联立上二式，解得：（拉力）（压力）（c）由平衡方程有:联立上二式，解得：（拉力）（压力）（d）由平衡方程有:联立上二式，解得（拉力）（拉力）2- 4解：（a）受力分析如图所示:由（b）解：受力分析如图所示：由联立上二式，得：2- 5 解

3、：几何法：系统受力如图所示三力汇交于点D,其封闭的力三角形如图示所以： （压力）（与X轴正向夹150度）2- 6 解：受力如图所示：， 已知，由由2- 7 解：受力分析如图所示，取左半部分为研究对象由联立后，解得：由二力平衡定理2-8解：杆AB, AC均为二力杆，取A点平衡由联立上二式,解得： （受压）（受压）2-9解：各处全为柔索约束，故反力全为拉力，以D, B点分别列平衡方程（1）取D点，列平衡方程 由（2）取 B 点列平衡方程 由2-10解：取B为研究对象:由取 C 为研究对象：由由联立上二式，且有 解得：取 E 为研究对象：由故有：2-11解：取A点平衡：联立后可得：取 D 点平衡，取

4、如图坐标系由对称性及2-12解：整体受力交于O点，列O点平衡 由联立上二式得：（压力）列 C 点平衡联立上二式得： （拉力）（压力）2-13解：（1）取DEH部分，对H点列平衡联立方程后解得：（2）取 ABCE 部分，对 C 点列平衡且 联立上面各式得：（3）取 BCE 部分。根据平面汇交力系平衡的几何条件。2-14 解：（1）对 A 球列平衡方程（1）（2）（2）对 B 球列平衡方程（3）（4）5（ 且有： 把（5）代入（3），（4） 由（1），（2）得： （6） 又（3），（4）得： （7） 由（7）得： （8） 将（8）代入（6）后整理得：2-15解：，和 P 构成作用于 AB 的汇交力

5、系，由几何关系又整理上式后有 取正根第三章 习题参考答案3- 1 解：3- 2 解：构成三个力偶 因为是负号，故转向为顺时针。3- 3 解：小台车受力如图，为一力偶系，故3- 4 解：锤头受力如图，锤头给两侧导轨的侧压力和构成一力偶，与，构成力偶 平衡由处支反力为零 E 解：电极受力如图，等速直线上升时 3-5 即： 且有：由3- 6解：A, B处的约束反力构成一力偶由3- 7解：，受力如图，由，分别有： 杆： （1） 杆： （2） 且有： （3） 将（3）代入（2）后由（1）（2）得：受力入图所示，且有：BCD和ACE解：杆3-8.对 ACE 杆对 BCD 杆第四章 习题4- 1已知F=60

6、N, F=80N, F=150N, m=，转向为逆时针，e=30图 中距离单位312为m。试求图中力系向O点简化结果及最终结果。4- 2已知物体所受力系如图所示，F=10Kn，m=，转向如图。(a) 若选择x轴上B点为简化中心，其主矩L二，转向为顺时针，试求B点的位B置及主矢R。(b) 若选择CD线上E点为简化中心，其主矩L二，转向为顺时针，a =45，试求位于CD直线上的E点的位置及主矢R。E4- 3 试求下列各梁或刚架的支座反力。解：(a) 受力如图由 EM=0 F?3a-Psin30 ?2a-Q?a=0 FRB= (P+Q) /3RBA由 Ex=0 F-Pcos30 =0F二P 由 EY

7、=0 F+F-Q-Psin30 =0 AF= (4Q+P)AxAxRBAy/6Ay4- 4高炉上料的斜桥，其支承情况可简化为如图所示，设A和B为固定铰，D为 中间铰，料车对斜桥的总压力为Q,斜桥(连同轨道)重为W，立柱BD质量不计， 几何尺寸如图示，试求A和B的支座反力。4- 5齿轮减速箱重W=500N，输入轴受一力偶作用，其力偶矩m=，输出轴受另一 力偶作用，其力偶矩m=，转向如图所示。试计算齿轮减速箱A和B1两端螺栓和2地面所受的力。4- 6 试求下列各梁的支座反力。(a) (b)4-7各刚架的载荷和尺寸如图所示，图c中mm，试求刚架的各支 座反力。124-8图示热风炉高h=40m，重W=

8、4000kN，所受风压力可以简化为梯形分布力，如 图所示，q=500kN/m，q=m。可将地基抽象化为固顶端约束，2】试求地基对热风炉 的反力。4-9起重机简图如图所示，已知P、Q、a、b及c，求向心轴承A及向心推力轴 承B的反力。4-10构架几何尺寸如图所示，R=0.2m，P=lkN。E为中间铰，求向心轴承A的反 力、向心推力轴承B的反力及销钉C对杆ECD的反力。4-11图示为连续铸锭装置中的钢坯矫直辊。钢坯对矫直辊的作用力为一沿辊长 分布的均布力q，已知q=lkN/mm，坯宽1.25m。试求轴承A和B的反力。4-12立式压缩机曲轴的曲柄EH转到垂直向上的位置时，连杆作用于曲柄上的力 P最大

9、。现已知P=40kN，飞轮重W=4kN。求这时轴承A和B的反力。4-13汽车式起重机中，车重W=26kN，起重臂CDE重G=4. 5kN，】起重机旋 转及固定部分重W=3 1kN，作用线通过B点，几何尺寸如图 所示。这时起重 2臂在该起重机对称面内。求最大起重量P。4-14平炉的送料机由跑车A及走动的桥B所组成，跑车装有轮子,可沿桥移动。 跑车下部装有一倾覆操纵柱D，其上装有料桶C。料箱中的载荷Q=15kN，力Q与 跑车轴线OA的距离为5m，几何尺寸 如图所示。如欲保证跑车不致翻倒，试问小车连同操纵柱的重量 W 最小应为多 少？4-15 两根位于垂直平面内的均质杆的底端彼此相靠地搁在光滑地板上

10、，其上端 则靠在两垂直且光滑的墙上，质量分别为P1与P2。求平衡时两杆的水平倾角a 与a的关系。4-16均质细杆AB重P，两端与滑块相连，滑块A和B可在光滑 槽内滑动，两滑块又通过滑轮C用绳索相互连接，物体系处于平衡。(d) 用P和e表示绳中张力T；(b) 当张力T=2P时的。值。4-17已知d，q和m，不计梁重。试求图示各连续梁在A.B和C处的约束反 力。4-18 各刚架的载荷和尺寸如图所示，不计刚架质量，试求刚架上各支座反力。4-19起重机在连续梁上，已知P=10kN，Q=50kN，不计梁质量，求支座A、B和D 的反力。4-20箱式电炉炉体结构如图a所示。D为炉壳，E为炉顶拱，H为绝热材料

11、，I 为边墙，J为搁架。在实际炉子设计中，考虑到炉子在高温情况下拱顶常产生裂 缝，可将炉拱简化成三铰拱，如图 b 所示。已知拱顶是圆弧形，跨距 l=1.15m， 拱高h=0.173m，炉顶重G=2kN。试求拱脚A和B处反力。4-21图示厂房房架是由两个刚架AC和BC用铰链连接组成，A与B两铰链固结 于地基，吊车梁宰房架突出部分D和E上，已知刚架重GG=60kN，吊车桥重Q=10kN，风力F=10kN,几何尺寸如图 所示。D和E两点分别在力G和G的作用 线上。求铰链A、B和C的反力。2214-22图示构架由滑轮D、杆AB和CBD构成，一钢丝绳绕过滑轮，绳的一端挂一 重物，重量为G，另一端系在杆A

12、B的E处，尺寸如图所示，试求铰链A、B、C 和 D 处反力。4-23桥由两部分构成，重W1=W2=40kN，桥上有载荷P=20kN，尺寸如图所示，试 求出铰链A、B和C的反力。4-24图示结构，在C、D、E、F、H处均为铰接。已知P=60kN，P=40 kN，P=70kN, 几何尺寸如图所示。试求各杆所受的力。34-25构架的载荷和尺寸如图所示，已知P=24kN，求铰链A和辊轴B的反力及销 钉B对杆ADB的反力。4 -26构架的载荷和尺寸如图所示，已知P=40kN，R=0.3m，求铰链A和B的反 力及销钉 C 对杆 ADC 的反力。4-27图示破碎机传动机构，活动夹板AB长为600mm，假设破

13、碎时矿石对活动夹 板作用力沿垂直于AB方向的分力P=lkN, BC=CD=600mm, AH=400mm, 0E=100mm, 图示位置时，机构平衡。试求电机对杆OE作用的力偶的力偶矩m。4-28曲柄滑道机构如图所示，已知m二，0A=0.6m，BC=0.75m。机构在图示位置 处于平衡，a=30,B=60。求平衡时的P值及铰链O和B反力。4-29 插床机构如图所示，已知 OA=310mm, OB=AB=BC=665mm，CD=600mm, 00=545mm， P=25kN。在图示位置：00A在铅锤位置；OC在車水平位置，机构处于平衡，试求 作用在曲柄OA上的主动力偶的力偶矩m。4-30在图示机

14、构中，OB线水平，当B、D、F在同一铅垂线上时，DE垂直于EF， 曲柄0A正好在铅锤位置。已知0A=100mm，BD=BC=DE=100mm，的值。m/P，不 计杆重和摩擦，求图示位置平衡时EF=100mm4-31图示屋架为锯齿形桁架。G=G=20kN，W=W=10kN，几何尺寸如 图所示，试 2211 求各杆内力。4-32图示屋架桁架。已知F=F=F=F=30kN, F=40kN，几何尺寸如图所示，试34152 求各杆内力。4-33桥式起重机机架的尺寸如图所示。P=100kN, P=50kN。试求各杆内力。214-34图示屋架桁架，载荷G=G=G=G=G=G,几何尺寸如图所示，试 求：杆1、

15、2、524133、4、5和6 的内力。参考答案4-1 解： a=196 42/(顺时针转向)点简化的结果为：O故向.由于FHO, LH0,故力系最终简化结果为一合力，大小和方向与主矢相同, 合力FR的作用线距O点的距离为d。RF=F= d=L/F=5.37m 4-2 解：(a)设 B 点坐标为(b, 0)RRR0L=EM ()二-m-Fb二b二(-m+10) /F=-1m B 点坐标为(-1, 0)BB=.*.FZ =10kN,方向与y轴正向一致 (b )设已点坐标为(e, e) L=EM () =-m-F?e= e= (-m+30) /F=1m E 点坐标为(1, 1) Fz =10kN方向与y轴正向一致4-3解：(a)受力如图R由 EM=0 F?3a-Psin30 ?2a-Q?a=0 FRB= (P+Q) /3RBA由 E