北京邮电大学《机械设计基础》课后题解模块一

模块一一、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。二、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RF1,RF2;D可能有RF1,RF2。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。三、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0:cos6000:sin600ABACACXFFYFG21.1530.58ACABFGGFG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；0:coscos00:sinsin0ABBCABBCXFFYFFF2sinABBCFFF(2)取压块C杆为研究对象，画受力图;列平衡方程0:cos0CXQFcoscos2sin2tan11.25()2CFFQFFlkNh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0:sin00:cos0()0:cos02AAAAXXFYYFqllmFmFlql可得：sin......cos......cos......2AAAXFYFqllmFlql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=fsFNA④FsB=fsFNB⑤把数据fs=0.25,P=200N,P1=650N代入，解得s=0.456l6、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0xF，sincos0ABBDFF①0yF，sinsin0ABBCFF②0zF，cos0ABFF③由图中给定的尺寸可知：22222800900sin0.70838009001200，2221200cos0.7059800900120022800cos0.6644800900，22900sin0.7474800900（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：10.2kNABF，5.4kNBCF，4.8kNBDF