机械设计基础-(王继焕-著)课后习题答案-华中科技大学出版社

1-6分别画出下列各物体的受力图。FAFBGABb)   1-6(c)Fαb)ABCXAYAFBFAFαb)ABC   1-8已知力作用于O点，各力方向如图示。求它们的合力的大小和方向，并在图中画出。F1F2F3F430D45D234sin30cos45300600sin301000cos456005002107.1()xXFNRFF==−−+=−−+=−+=∑DDDD134cos30sin45500600cos301000sin4535006005002726.7()2yYFFFRN==−−=−−=−×−=−∑DDDD2222107.1(726.7)735.5()xyRRRN=+=+−=726.7tan6.7852581.6107.1yxRRαα−===→=D解：1234F500N,F300N,F600N,F1000N====   1-8解续：F1F2F3F430D45D1234F500N,F300N,F600N,F1000N====   1-11分别计算图示各种情况下力对O点之矩。OFlA(a)lAOFα(c)OFlA(e)aaAOFα(g)b):()sinα=OcmFFl22):()sinα=+OfmFFab):()OamFFl=):()=−OdmFFa   a45D1-12梁AB长为l，在其上作用一力偶，如不计梁的重量，求A、B两点的反力。FBXAYAAB解:()0:sin4502sin45ABBmFFlFaFaFaFll∑=−=⇒==DD0:cos45021cos452ABABXXFFaFaXFll∑=−=⇒==⋅=DD0:sin45021sin452BAABYFYFaFaYFll∑=+=⇒=−=⋅=DD222sin45AAAFaFXYl=+=D   250mmAB1-13用多轴钻床同时加工某工件上的四个孔，如图所示。钻床每个钻头的主切削力组成一力偶，力偶矩m＝15N.m。试求加工时两个固定螺钉A、B所受的力。解:NANBABNN=0.2544415240()0.250.25⋅=×⇒===AANmmNN240()=BNN   1-14图示水平横梁AB，A端为固定铰支座，B端为可动铰支座。梁长为2a，集中力F作用于梁的中点C。在梁AC段上受均布载荷q作用，在梁的BC段上受矩为M的力偶作用，试求A、B处的约束反力。解：(1)取AB为研究对象受力如图示列平衡方程FBFA2()0:2(/2)023234242∑=−−⋅+⋅+⋅+=+−⇒==+−BAAmFMFaFaqaaaFaqaMFqaMFaa2()0:2/20224242∑=−+⋅−⋅−⋅=++⇒==++ABBmFMFaFaqaaFaqaMFqaMFaa   用截面法求图示各杆指定截面的内力。a)解：1-1截面：N1=F(拉)2-2截面：N2=F(压)2FF22112kN6kN4kN112233c)解：1-1截面：N1=2kN(压)2-2截面：N2=2kN(拉)3-3截面：N3=4kN(压)   2-13图示圆截面杆，F=4kN，F1=F2=2kN，l=100mm，d=10mm，E=200GPa。试求杆的轴向变形Δl。解:F与F1段和F1与F2段的轴力分别为:N1=4kN，N2=2kN由于杆两段的轴力不同,为了计算杆的总伸长，需先求出每段杆的轴向变形。1122131240001008010()20010/4ππ−×Δ===×××FFNlLmmEA1123120100.0382()π−Δ=Δ+Δ=×=FFFFlLLmm2132220001004010()20010/4ππ−×Δ===×××FFNlLmmEA   3-6试画出两轴的扭矩图。3kN.m2kN.m1kN.m1kN.m4.5kN.m1.5kN.m2kN.m123()1()=+⋅=+⋅TkNmTkNmb)1231()3.5()2()解:a)=−⋅=+⋅=⋅TkNmTkNmTkNm11123a)b)12322+()nMNcm⋅x+()nMNcm⋅x++   2m2.5m2.5mMMMMe3e4e2e13-7图示圆轴上作用有四个外力偶矩Me1=1KN·m，Me2=0.6KN·m，Me3=Me4=0.2KN·m.(1)试画出该轴的扭矩图；(2)若Me1与Me2=1KN·m的作用位置互换，扭矩图有何变化？解:(1)如图所示(2)1-1截面:140.2==⋅eMMkNm+()nMNcm⋅x+2-2截面:2430.4=+=⋅eeMMMkNm3-3截面:112233311==⋅eMMkNm320.6==−⋅eMMkNm   b)解:220:()/20()2()()02Σ=−×++=×+⇒=+−Σ=⇒=ABBAmqlaFlqlaFlqlalaYFl以C为坐标原点BC段:BA段:2222422/2/2()1()()()2282=−=−+−⎡⎤+++=−−+−⎢⎥⎣⎦BMqxMqxFxalalalaqxqqalll242222max22()2()()()828+=++−=−=laxllalalaMqqaqlll4-3试写出各梁的剪力方程和弯矩方程，作相应的剪力图和弯矩图，并求出最大弯矩Mmax。laAFBF   b)220:()/20()2()()02Σ=−×++=×+⇒=+−Σ=⇒=ABBAmqlaFlqlaFlqlalaYFl以C为坐标原点BC段:BA段:2()()()2=+=−=−BQqxuplaQqxFqxqupllaAFBFxOqa-q(l+a)2/2lq(l2-a2)/2lQ   e)解:00:203Σ=⇒=−Σ=×++=⇒=−AAAAYFFmFaMMMFa以B为坐标原点BC段:CA段:==+MFxMFxFamax3=MFaaABF=MFaaCAMAFxM2FaFa   0.4mf)解:0:0.82000.33500.40100()Σ=−×−×+×=⇒=BAAmFFN以A为坐标原点以C为坐标原点100200===−AMFxxMxmax2000.360=×=⋅MNm450()=BFNFBFAAB0.3mC0.4m350N   1)解:30:2Σ===BABqmFFFB1-1截面上12点弯曲正应力：111232601201803018012σ−⋅===××zMyqqMpaIFA4.5受均布载荷作用的简支梁如图所示，试计算：（1）1-1截面上1、2两点处的弯曲正应力；（2）此截面的最大弯曲正应力；（3）全梁的最大弯曲正应力。结构对称1-1截面的弯矩：1-1截面上最大弯曲正应力：111222120180201806σ−===××zMqqMpaW全梁最大弯曲正应力：2maxmax23/812018084001806σ===×××izMqqMpaW   5章习题5-3a作业12341-1OAB   缝纫机下针机构   5-3b作业AO   5-3c   n=3,PL=3,PH=2F=3n-2PL-PH=3×3-2×3-2=11235-4a作业   5-4c作业n=8,PL=11,PH=1F=3n-2PL-PH=3×8-2×11-1=112345678ABCDEFGHIJ局部自由度一个高副   5-4f1234n=4,PL=5,PH=1F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-1=1A复合铰链   5-4g1234ABCD一个高副一个高副局部自由度n=4,PL=4,PH=2F=3n-2PL-PH=3×4-2×4-2=2   5-4hn=9,PL=12,PH=2F=3n-2PL-PH=3×9-2×12-2=1123546ABCDE,FGH局部自由度高副789IJ高副复合铰链虚约束大齿轮和凸轮是一个构件   5-7作业122442100.2002/PPvLmsω=×=×=P34P13   第6章习题6-5a)40+110=15090+70=160，最短杆为机架。双曲柄b)45+120=16570+100=170，最短杆为连架杆。曲柄摇杆c)50+100=16060+70=130，无曲柄。双摇杆d)50+100=15070+90=160，最短杆在机架对面。双摇杆   6-6a)a)Fγαv   6-6b)b)Fαvγ   6-6c)c)vFαγ   v6-6d)d)α=00γ=900F   1sα基圆半径=257-7   •A0•A1•A2•A3•A4•A1•A2•A3•A4•••••••••••••••••••••••••••••••7-9设计图示偏置直动滚子从动件盘形凸轮。已知凸轮以等角速度ω顺时针方向回转．偏距e＝20mm，凸轮基圆半径rmin＝50mm．滚子半径rT＝10mm，从动件的升程……   8-14作业112232472mm3110330mmdmzdmz==×===×=***12()3(20.25)6.75()/23(24110)/2201afaahhhmhmhcmmamzzmm=+=++=×+==+=×+=a1122133mm2722378mm233023336mmaaaaahhmddhddh∗==×==+=+×==+=+×=   8-16作业011022af120a11a22/cos320/cos1562.117mm/cos337/cos15114.916mm133mm()1.2533.75mm3()(2037)88.516mm2cos2cos15262.1172368.117mm2114.916231nanaadmzdmzhmhhcmmazzddhddhβββ∗∗==×===×===×==+=×==+=×+==+=+×==+=+×=330v11330v2220.916mmz/cos20/cos1522z/cos37/cos1541zzββ======   1122'33'459-6作业1523451512344030406202020zzzzninzzzz⋅⋅⋅××====′′⋅⋅⋅××   求i15和提升重物时手柄的转动方向解:8.5771811520524030504321543215=××××××=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=′′′ZZZZZZZZi   9-10b23111333121324401.62030200/min,100/min2001.610015.38/minHHHHHHHHzznnninnnzznrnrnnnr⋅−×===−=−=−−×′⋅==−−=−−−=32'12   12-11[][]21211.3/41.34aaFdFdπσσπ≤⇒≤×[]2114455.31.34mfndFNCπσ≤=⋅×aCFFmfn≤2m=0.15f=2n=117.294mmd=[]1.2160CMPaσ==   12-11„解：„1.选择键的类型、材料，确定键的尺寸„选C型普通平键，键的材料为45钢。由轴径d＝55mm，查表12-6确定键的尺寸为：宽b＝16mm，高h＝10mm。轮毂长84mm，则选择L＝80mm(比轮毂长度短些)。2.校核键联接的强度普通平键构成静联接，因此只需要校核轮毂的挤压强度。C型键的工作长度l＝L－b/2＝72mm，由式(12-17)得：已知联轴器材料为铸铁HT250，由表12-7查得连接的许用挤压应力＝70～80MPa，满足32446301063.6551072tpFTMPaMPahldhlσ××====××[]ppσσ   Fr3Ft3Fa3Fr2Ft2Fa2Fa113-8作业   1234Fr2Ft2Fa2Fr3Ft3Fa313-8作业   13-9作业(1)Fa2Fa3输入轴Ⅰ输出轴Ⅲ中间轴Ⅱ   23,aaFF=为使中间轴上的轴向力完全抵消，应使（大小相等，方向相反）不记能量损失可得222222222222atTPFFtgtgtgdndβββ===333333333322atTPFFtgtgtgdndβββ===2323,nnPP==3223tgtgddββ⇒=22332323,coscosnnmzmzddββ==332322sin517sin15arcsinarcsin8.2678161351nnmzmzββ××′′′⇒====×DDD