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.pdf

1-6 分别画出下列各物体的受力图。分别画出下列各物体的受力图。 FA FB G A B b ) 1-6 (c) F b ) A B C XA YAFB FA F b ) A B C 1-8 已知力作用于已知力作用于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。 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。 F1 F2 F3 F4 30? 45? 234 sin30cos45 300600sin301000cos45 600500 2107.1 () x XF N RFF= + = + = += ? ? 134 cos30sin45 500600cos301000sin45 3 500600500 2726.7 () 2 y YFFFR N = = = ? ? 2222 107.1( 726.7)735.5 () xy RRRN=+=+ = 726.7 tan6.7852581.6 107.1 y x R R = ? 解：解： 1234 F500N, F300N, F600N, F1000N= 1-8 解续：解续： F1 F2 F3 F4 30? 45? 12 34 F500N, F300N, F600N, F1000N = = 1-11 分别计算图示各种情况下力对分别计算图示各种情况下力对O点之矩。点之矩。 O F l A (a) l AO F (c) O F l A (e) a a A O F (g) b ):()sin= O cmFFl 22 ):()sin=+ O fmFFab ):() O amFFl= ):() = O dmFFa a 45? 1-12 梁梁AB长为长为l，在其上作用一力偶，如不计梁的重量，求，在其上作用一力偶，如不计梁的重量，求 A、B两点的反力。两点的反力。 FB XA YA A B 解:解: ()0:sin450 2 sin45 AB B mFF lFa FaFa F ll = = ? ? 0:cos450 21 cos45 2 AB AB XXF FaFa XF ll = = ? ? 0:sin450 21 sin45 2 BA AB YFY FaFa YF ll =+= = = ? ? 22 2 sin45 AAA Fa FXY l =+= ? 250mm AB 1-13 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 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m15N.m。试求加工时两 个固定螺钉 。试求加工时两 个固定螺钉A、B所受的力。所受的力。 解:解: NANB AB NN= 0.254 44 15 240 () 0.250.25 = = A A Nm m NN 240 ()= B NN 1-14 图示水平横梁图示水平横梁AB，A端为固定铰支座，端为固定铰支座，B端为可动铰支座。 梁长为 端为可动铰支座。 梁长为2a，集中力，集中力F作用于梁的中点作用于梁的中点C。在梁。在梁AC段上受均布载荷段上受均布载荷q 作用，在梁的作用，在梁的BC段上受矩为段上受矩为M的力偶作用，试求的力偶作用，试求A、B处的约束反 力。 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 解： (1)取AB为研究对象 受力如图示 列平衡方程 FB FA 2 ()0:2(/2)0 2323 4242 =+= + =+ BA A mFMFaF aqaaa FaqaMFqaM F aa 2 ()0:2/20 22 4242 =+= + =+ AB B mFMFaF aqa a FaqaMFqaM F aa 若侵犯 了您的版 权利益，敬请来信通知我们！ 2-8 用截面法求图示各杆指定截面的内力。用截面法求图示各杆指定截面的内力。 a)解：解：1- -1截面：截面：N1=F (拉拉) 2- -2截面：截面：N2=F (压压) 2F F 2 2 1 1 2kN 6kN4kN 1 1 2 2 3 3 c)解：解：1-1截面：截面：N1=2kN (压压) 2-2截面：截面：N2=2kN(拉拉) 3-3截面：截面：N3=4kN(压压) 2-13 图示圆截面杆，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。试求杆的轴向变形l。 解解: F与与F1段和段和F1与与F2段的轴力分别为段的轴力分别为: N1= 4 kN， N2= 2 kN 由于杆两段的轴力不同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。 为了计算杆的总伸 长，需先求出每段杆的轴向变形。 1 1 2 2 1 3 1 2 4000 10080 10() 20010 /4 = FF N l Lmm EA 112 3 120 100.0382 () = += FFF F lLLmm 21 3 2 2 2000 10040 10 () 20010 /4 = F F N l Lmm EA 3-6 试画出两轴的扭矩图。试画出两轴的扭矩图。 3kN.m2kN.m 1kN.m1kN.m 4.5kN.m 1.5kN.m2kN.m 1 2 3 () 1 () = + = + TkN m TkN m b) 1 2 3 1 () 3.5 () 2() 解解: a) = = + = TkN m TkN m TkN m 1 1 1 2 3 a)b) 12 3 2 2 + + () n MN cm x + + () n MN cm x + + + + 2m2.5m2.5m MMMM e3e4e2e1 3-7图示圆轴上作用有四个外力偶矩图示圆轴上作用有四个外力偶矩Me1=1KNm， Me2=0.6KNm，Me3= Me4=0.2KNm. (1) 试画出该轴的扭矩图；试画出该轴的扭矩图； (2) 若若Me1与与Me2=1KNm的作用位置互换，扭矩图有何变化？的作用位置互换，扭矩图有何变化？ 解解: (1) 如图所示如图所示 (2) 1-1截面截面: 14 0.2= e MMkN m + + () n MN cm x + + 2-2截面截面: 243 0.4=+= ee MMMkN m 3-3截面截面: 1 1 2 2 3 3 31 1= e MMkN m 32 0.6= e MMkN m b) 解解: 2 2 0:() /20 () 2 ()() 0 2 = += + = + = AB B A mqlaF l qla F l q la la YF l 以以C为坐标原点为坐标原点 BC段段: BA段段: 2 2 2 242 2 /2 /2() 1()()() 2282 = = + + = + B Mqx MqxFxa lalala q xqqa lll 2 42222 max 22 () 2 ()()() 828 + = + = la x l lalala Mqqaq lll 4-3 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 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。 l a A F B F b) 2 2 0:() /20 () 2 ()() 0 2 = += + = + = AB B A mqlaF l qla F l q la la YF l 以以C为坐标原点为坐标原点 BC段段: BA段段: 2 () () () 2 = + = B Qqx up la QqxFqxq up l l a A F B F x O qa -q(l+a)2/2l q(l2-a2)/2l Q e) 解解:0 0:20 3 = =+= = A AA A YFF mFaMM MFa 以以B为坐标原点为坐标原点 BC段段: CA段段: = =+ MFx MFxFa max 3=MFa a A B F =MFa a C A M A F x M 2Fa Fa 0.4m f) 解解: 0:0.8200 0.3350 0.40 100 () =+= = BA A mF FN 以以A为坐标原点为坐标原点 以以C为坐标原点为坐标原点 100 200 = = A MF xx Mx max 200 0.360=MN m 450 ()= B FN FB FA A B 0.3m C 0.4m 350N 1) 解解: 3 0: 2 = BAB q mFF FB 1-1截面上截面上12点弯曲正应力：点弯曲正应力： 1 1 123 2 60 120 18030 180 12 = z Myqq Mpa I FA 4.5 受均布载荷作用的简支梁如图所示，试计算：（受均布载荷作用的简支梁如图所示，试计算：（1）1-1截面上截面上1、2两点处的 弯曲正应力；（ 两点处的 弯曲正应力；（2）此截面的最大弯曲正应力；（）此截面的最大弯曲正应力；（3）全梁的最大弯曲正应力。）全梁的最大弯曲正应力。 结构对称结构对称 1-1截面的弯矩：截面的弯矩： 1-1截面上最大弯曲正应力：截面上最大弯曲正应力： 1 1 122 2 120 18020 180 6 = z Mqq Mpa W 全梁最大弯曲正应力：全梁最大弯曲正应力： 2 max max 2 3 /8 120 1808 400 180 6 = i z Mqq Mpa W 课后答案网 w w w .h a c k s h p .c n 5章习题 5-3a 作业 1 2 3 4 1-1 O A B 课后答案网 w w w .h a c k s h p .c n 缝纫机下针机构 5-3b 作业作业 A O 5-3c n=3, PL=3, PH=2 F=3n-2 PL- PH =33- 23-2=1 1 2 3 5-4a作业作业 5-4c作业作业 n=8, PL=11, PH=1 F=3n-2 PL- PH =3 8- 2 11-1=1 1 2 3 4 5 6 7 8 A B C D E F G H I J 局部自由度 一个高副 课后答案网 w w w .h a c k s h p .c n 5-4f 1 2 34 n=4, PL=5, PH=1 F=3n-2 PL- PH =34- 25-1=1 A复合铰链复合铰链 课后答案网 w w w .h a c k s h p .c n 5-4g 1 2 3 4 A B C D 一个高副 一个高副 局部自由度 n=4, PL=4, PH=2 F=3n-2 PL- PH =3 4- 2 4- 2=2 5-4h n=9, PL=12, PH=2 F=3n-2 PL- PH =3 9- 212- 2=1 1 2 3 5 4 6 A B C D E,F G H 局部自由度 高副 7 8 9 I J 高副 复合 铰链 虚约束 大齿轮和凸轮是一个构件 5-7作业作业 12 24 42 10 0.2002/ P P vLm s= P34 P13 课后答案网 w w w .h a c k s h p .c n 第6章习题 6-5 a)40+110=15090+70=160，最短杆为机架。双曲柄 b)45+120=165 60+70=130，无曲柄。双摇杆 d)50+100=150 70+90=160，最短杆在机架对面。双摇杆 课后答案网 w w w .h a c k s h p .c n 6-6 a) a) F v 6-6 b) b) F v 6-6 c) c) v F v 6-6 d) d) =00 =900 F 1 s 基圆半径=25 7-7 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 度顺时针方向回转偏距e20mm，凸轮基圆半径rmin50 mm滚子半径rT10 mm，从动件的升程 8-14作业作业 11 22 3 2472mm 3 110330mm dmz dmz = = = = * 12 ()3 (20.25)6.75 ()/23 (24 110)/2201 afaa hhhmhm hcmm am zzmm =+=+= += =+= += a 11 22 1 33mm 2722 378mm 23302 3336mm a aa aa hh m ddh ddh = = =+=+ = =+=+ = 课后答案网 w w w .h a c k s h p .c n 8-16 作业作业 0 11 0 22 a f 12 0 a11 a22 /cos320/cos1562.117mm /cos337 /cos15114.916mm 1 33mm ()1.2533.75mm 3 ()(2037)88.516mm 2cos2cos15 262.1172368.117mm 2114.916231 n an a a dmz dmz hm hhcm m azz ddh ddh = = = = =+= =+=+= =+=+= =+=+= 330 v11 330 v22 20.916mm z/cos20/cos 1522 z/cos37 /cos 1541 z z = = 1 1 2 2 3 3 4 5 9-6作业作业 15 23451 51234 403040 6 202020 zzzzn i nzzzz = 求i求i15 15和提升重物时手柄的转动方向 和提升重物时手柄的转动方向 解:解: 8 . 577 1811520 52403050 4321 5432 15 = = = ZZZZ ZZZZ i 课后答案网 9-10b 2311 13 33 12 13 24 40 1.6 20 30 200 /min,100 /min 200 1.6 100 15.38 /min H H H H H H H H zznnn i nnn zz nrnr n n nr = = = = = = 3 2 1 2 12-11 2 1 2 1 1.3 /41.3 4 a a Fd F d 2 1 14455.3 1.3 4 mfn d FN C = a CF F mfn 2m = 0.15f = 2n= 1 17.294mmd = 1.2160CMPa= 12-11 ?解：解： ?1. 选择键的类型、材料，确定键的尺寸选择键的类型、材料，确定键的尺寸 ?选选C型普通平键，键的材料为型普通平键，键的材料为45钢。由轴径钢。由轴径d55mm，查 表 ，查 表12-6确定键的尺寸为：宽确定键的尺寸为：宽b16mm，高，高h10mm。轮毂 长 。轮毂 长84mm，则选择，则选择L80mm(比轮毂长度短些比轮毂长度短些)。 2. 校核键联接的强度校核键联接的强度 普通平键构成静联接，因此只需要校核轮毂的挤压强度。普通平键构成静联接，因此只需要校核轮毂的挤压强度。C 型键的工作长度型键的工作长度lLb/272mm，由式，由式(12-17)得： 已知联轴器材料为铸铁 得： 已知联轴器材料为铸铁HT250，由表，由表12-7查得 连接的许 用挤压应力 查得 连接的许 用挤压应力7080MPa， 满足， 满足 3 244 630 10 63.6 55 10 72 t p FT MPaMPa hldhl = pp = 故对小齿轮进行弯曲强度计算故对小齿轮进行弯曲强度计算. 法面模数法面模数 2 111 3 2 11 5 20 3 2 2 cos 2 1.3 1.33 10 0.0075cos 152.24 0.6 19 FaSa n dF Y YKT m z mm = 由表由表8-2取取mn=2.5mm 中心距中心距 12 0 ()2.5 (1982) 130.7 2cos2cos15 n m zz amm + = 取取a=130mm 确定螺旋角确定螺旋角 0 12 ()2.5 (19 82) arccosarccos13 4743 22 130 n m zz a + = 齿轮分度圆直径齿轮分度圆直径 00 11 /cos13 47432.5 19/cos13 474348.911 n dm zmm= 1 2 1 5 0 2 1 21 2 1.3 1.33 10 4.32 1 189.8 2.5 cos13 47 43 30 48.9114.32 11391200 HEHH H KT u Z Z Z bdu MPaMPa + = + = =安全安全 1 0.6 48.91129.35 d bdmm齿宽齿宽= 12 30,35bmm bmm= 3. 验算齿面接触强度验算齿面接触强度 取取 4. 齿轮的圆周速度齿轮的圆周速度 对照表对照表13-2，选，选8级制造精度是合适的。级制造精度是合适的。 11 48.911 1430 3.66/ 60 100060 1000 d n vm s = 18-6作业 深沟球轴承 宽度系列为0 (不标) 直径系列为2(轻) 内径=35mm 6 (0) 2 07 /P2 直径系列为3(中),宽度系列为0(不标) 内径d=35mm 4级公差 N 3 07 /P4 2级公差 圆柱滚子轴承 角接触球轴承 直径系列为2(轻),宽度系列为0(不标) 内径d =35mm =25 7 2 07 AC 圆锥滚子轴承 直径系列为2(轻),宽度系列为0 内径d=35mm 3 02 07 18-6作业 推力球轴承 直径系列为3(中),宽度系列为1(正常) 内