工程力学课后习题答案静力学基本概念与物体的受力分析答案

河南理工大学资料库工程力学答案竹五616打印室TEL:151380127511第一章静力学基本概念与物体的受力分析下列习题中，未画出重力的各物体的自重不计，所有接触面均为光滑接触。1.1试画出下列各物体（不包括销钉与支座）的受力图。解：如图(g)FABC(h)FABC(i)qAB(j)FABCqP(a)(b)(c)(d)(e)(f)FWWFBFBFAYAFXFAYFBFAFAFBFAFBFBFDFBFAFATFBFAFB1.2画出下列各物体系统中各物体（不包括销钉与支座）以及物体系统整体受力图。解：如图FB(a)FABCFAFBCFBAFACFCCFFBAC1F2FBCFCCCF(b)2FABC1FFBFNAxFAxFAyFAyFFN河南理工大学资料库工程力学答案竹五616打印室TEL:151380127512ABCW(c)FAFBABCWCFAFBCFFCFABDC(d)FBFCFABDDCDFFDFBFC(e)FABCFCCDFCFAFDFACBDFAFDACBFED(f)FAFCFBFCCFEDFDABDFBDFFACDFCFD(g)ABFCDFAFCDABFFFABWOADEBFOOFDOFA(h)WEFEOBBFOOOFBOFEOOFDBFOOFAAOFAAFOO(i)ABCD1WK2WFEFBCFDAFXAFY1WKFEF2FD12WKF12FFBFAEFBCAFXAFYFFEF河南理工大学资料库工程力学答案竹五616打印室TEL:151380127513(j)BFYDFECEDCAFFABADCEFFABFYBFXEFDBFXCFYCFXFCXFCYF1DCCEABDF2αBFBF2CyFCxFEDEFDFBABF1FFDCxFCyFEF(k)1.3铰链支架由两根杆AB、CD和滑轮、绳索等组成，如题1.3图所示。在定滑轮上吊有重为W的物体H。试分别画出定滑轮、杆CD、杆AB和整个支架的受力图。解：如图BAxFAyFByFBxFBAD'DFFDFCD'CxF'CyFB'BxFW'F'ByF1.4题1.4图示齿轮传动系统，O1为主动轮，旋转方向如图所示。试分别画出两齿轮的受力图。解：1oxF2oxF2oyF1oyFFF1.5结构如题1.5图所示，试画出各个部分的受力图。河南理工大学资料库工程力学答案竹五616打印室TEL:151380127514解：第二章汇交力系2.1在刚体的A点作用有四个平面汇交力。其中F1＝2kN，F2=3kN，F3=lkN，F4=2.5kN，方向如题2.1图所示。用解析法求该力系的合成结果。解00001423cos30cos45cos60cos451.29RxFXFFFFKN00001423sin30cos45sin60cos452.54RyFYFFFFKN222.85RRxRyFFFKN0(,)tan63.07RyRRxFFXarcF2.2题2.2图所示固定环受三条绳的作用，已知F1＝1kN，F2=2kN，F3=l.5kN。求该力系的合成结果。解：2.2图示可简化为如右图所示023cos602.75RxFXFFKN013sin600.3RyFYFFKN222.77RRxRyFFFKN0(,)tan6.2RyRRxFFXarcF2.3力系如题2.3图所示。已知：F1＝100N，F2=50N，F3=50N，求力系的合力。解：2.3图示可简化为如右图所示080arctan5360BAC32cos80RxFXFFKN12sin140RyFYFFKN22161.25RRxRyFFFKN0(,)tan60.25RyRRxFFXarcF2.4球重为W＝100N，悬挂于绳上，并与光滑墙相接触，如题2.4图所示。已知30，F1F2F3F3F2F1河南理工大学资料库工程力学答案竹五616打印室TEL:151380127515试求绳所受的拉力及墙所受的压力。解：2.4图示可简化为如右图所示sin0XFF拉推cosW0YF拉115.47N57.74NFF拉推，墙所受的压力F=57.74N2.5均质杆AB重为W、长为l，两端置于相互垂直的两光滑斜面上，如题2.5图所示。己知一斜面与水平成角，求平衡时杆与水平所成的角及距离OA。解：取AB杆为研究对象，受力如图所示由于杆件再三力作用下保持平衡，故三力应汇交于C点。AB杆为均质杆，重力作用在杆的中点，则W作用线为矩形ACBO的对角线。由几何关系得COBCAB所以902又因为ABl所以sinOAl2.6一重物重为20kN，用不可伸长的柔索AB及BC悬挂于题2.6图所示的平衡位置。设柔索的重量不计，AB与铅垂线夹角30，BC水平，求柔索AB及BC的张力。解：图示力系可简化如右图所示0Xsin0CAFF0Ycos0AFW23.09,11.55ACFKNFKN2.7压路机的碾子重W=20kN,半径r=40cm，若用一通过其中心的水平力F拉碾子越过高h=8cm的石坎，问F应多大？若要使F值为最小，力F与水平线的夹角应为多大，此时F值为多少？解：（1）如图解三角形OACsin0.8OCrhOACOAr2cos10.80.6OAC0,cos0AXFFOAC0,sin0AYFOACW解得：15FKN（2）力F与水平线的夹角为OCAFFAWWOF拉F推WFAFC河南理工大学资料库工程力学答案竹五616打印室TEL:1513801275160,coscos0AXFFOAC0,sinsin0AYFOACWF30015sin20cosF由'0F可得=036.912FKN2.8水平梁AB及支座如题图2.8所示，在梁的中点D作用倾斜45的力F＝20kN。不计梁的自重和摩擦，试求图示两种情况下支座A和B的约束力。解：受力分析AyFAxFFBFBAyFAxF（a）00,sin450AxXFF00,sin450AyBYFFF00,sin450ABMFABFAD14.1,7.07,7.07AxAyBFKNFKNFKN（b）000,sin45sin450AxBXFFF000,sin45sin450AyBYFFF000,sin45sin450ABMFABFAD21.2,4.14,10AxAyBFKNFKNFKN2.9支架由杆AB、AC构成，A、B、C三处均为铰接，在A点悬挂重W的重物，杆的自重不计。求图a、b两种情形下，杆AB、AC所受的力，并说明它们是拉力还是压力。解：受力分析如图（a）00,sin300CAABXFF00,cos300CAYFW23CAWF（压）3ABWF（拉）（b）000,sin30sin300CAABXFF000,cos30cos300CAABYFFW3CAABWFF（拉）ABFCAFWAAWABFCAF河南理工大学资料库工程力学答案竹五616打印室TEL:1513801275172.10如图2.10，均质杆AB重为W1、长为l，在B端用跨过定滑轮的绳索吊起，绳索的末端挂有重为W2的重物，设A、C两点在同一铅垂线上，且AC=AB。求杆平衡时角的值。解：过A点做BC的垂线ADcos2ADl120,sin02AlMWWAD21sin2WW2.11题图2.11所示一管道支架，由杆AB与CD组成，管道通过拉杆悬挂在水平杆AB的B端，每个支架负担的管道重为2kN，不计杆重。求杆CD所受的力和支座A处的约束力。解：受力分析如图00,sin450AxDXFF00,cos450AyDYFFW00,0.8sin451.20ADMFW3,1,32AxAyDFKNFKNFKN其中，负号代表假设的方向与实际方向相反2.12简易起重机用钢丝绳吊起重量W=2kN的重物，如题图2.12所示。不计杆件自重、摩擦及滑轮大小，A、B、C三处简化为铰链连接，试求杆AB和AC所受的力。解：000,sin45sin300ABACABXFFFW000,sin45cos300ACYFWW2.732,1.319ABACFKNFKN其中，负号代表假设的方向与实际方向相反2.13四根绳索AC、CB、CE、ED连接如题图2.13所示，其中B、D两端固定在支架上，A端系在重物上，人在E点向下施力F，若F=400N,40。求所能吊起的重量W。解：分别取E、C点为研究对象F476.7tanECFN568.11tanCEFWN2.14饺接四连杆机构CABD的CD边固定，如题图2.14所示，在饺链A上作用一力FA，在饺链B上作用一力FA。杆重不计，当中杆在图示平衡位置时，求力FA与FB的关系。解：饺链A受力如图（b）0X0cos450ABAFF饺链B受力如图（c）0X0cos300BABFF由此两式解得：0.6124ABFF2.15如题2.15图所示是一增力机构的示意图。A、B、C均为铰链EFDEFCCFBCFEWFBFAAWWABFACFFBBCFABFAAxFAyF1W2WDAAyFAxFFDW河南理工大学资料库工程力学答案竹五616打印室TEL:151380127518联接，在铰接点B上作用外力Ｆ＝3000Ｎ，通过杆AB、BC使滑块C向右压紧工件。已知压紧时8，如不计各杆件的自重及接触处的摩擦，求杆AB、BC所受的力和工件所受的压力。解：ABBCFFsin0BCFF10.8ABBCFFKN工件所受的压力为sin10.69BCFKN2.16正方形匀质平板的重量为18kN，其重心在G点。平板由三根绳子悬挂于A、B、C三点并保持水平。试求各绳所受的拉力。解：,BDGADGCDG3652sin,cos,sin,cos3355000,sin45sinsin45sin0ADBDXFF000,sin45sinsin45sinsin0BDADCDYFFF0,coscoscos0ADBDCDZFFFM7.61ADBDFFKN4.17CDFKN第三章力偶系3.1如图3.1A、B、C、D均为滑轮，绕过B、D两轮的绳子两端的拉力为400N，绕过A、C两轮的绳子两端的拉力F为300N，30°。求这两力偶的合力偶的大小和转向。滑轮大小忽略不计。解：两力偶的矩分别为1400sin60240400cos60200123138MNmm2300sin30480300cos30200123962MNmm合力偶矩为12247.1MMMNm（逆时针转向）3.2已知粱AB上作用一力偶，力偶矩为M，粱长为L，粱重不计。求在图3.2中a，b，ｃ三种情况下，支座A和B的约束力。解：AB梁受力如个图所示，由0iM，对图（a）(b)有0RAFlM得RANBMFFl对图（c）有cos0RAFlMGADFDCFBDFNBFRAFRAFNBF3lNBFRAF河南理工大学资料库工程力学答案竹五616打印室TEL:151380127519得cosRANBMFFl3.3齿轮箱的两个轴上作用的力偶如图所示，它们的力偶矩的大小分别为M1＝500N·m，M2＝125N·m。求两螺栓处的铅垂约束力。图中长度单位为cm。解：1200MFdMM合，750FN力的方向与假设方向相反3.4汽锤在锻打工件时，由于工件偏置使锤头受力偏心而发生偏斜，它将在导轨DA和BE上产生很大的压力，从而加速导轨的磨损并影响锻件的精度。已知锻打力F=1000kN，偏心距e=20mm，试求锻锤给两侧导轨的