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.机械设计基础参考答案-习题11-1 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。1-2 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。 1-3 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F3kN, h200mm,l1500mm。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;(2) 取压块C杆为研究对象,画受力图;列平衡方程4、图示悬臂梁AB作用有集度为q4kN/m的均布载荷及集中载荷F5kN。已知=25, l3m,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) 列平衡方程可得:5、梯子AB靠在墙上,重200 N,如图所示。梯子长为l,并与水平面交角=60。 已知接触面间的摩擦系数均为0.25。今有一重650 N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 =0 Fy=0, FNA +FsB -P-P1=0 MA(F)=0, -FNB lsin-FsB l cos+P(l/2)cos+P1s cos=0其中: FsA =fsFNA FsB =fsFNB 把数据fs=0.25, P=200 N, P1=650 N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,F7.2kN。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
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