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机械设计基础题库章节练习题及答案2-1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型1、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笠值、&且、去选，但分别作用于两个构件上。2-2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）oA.必有R=F1+F2;B.不可能有R=F1+F2;C.必有R>F1,R>F2;D可能有R<F1,R<F202、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）.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）,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。2-3分析计算1、如图所示，三较拱桥又左右两拱较接而成，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。F2、支架如图所示，由杆AB与AC组成，A、B、C处均为较链，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。1x=。：一勤一心COS60=0=0:-F4csin60-G=O2Fac=1=G=-I5G3Fab-0.58G3、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处为较链连接。已知BD杆受压力=3kN,=200vn,7=1500mmo求压块C加于工件的压力。题1-3-3图解：取DB杆为研究对象，画受力图；列平衡方程;yVx=O:Faucosa-F1trcos=0VK=0:Farsina+FrcSina-JF=ObbjAdoCFAB=FBC=2sma(2)取压块C杆为研究对象，画受力图；列平衡方程XX=0:-Q+Fccosa=0Fcosa_F2sina2tanaFI=11.25(kN)2h4、图示悬臂梁AB作用有集度为（7=4kNm的均布载荷及集中载荷F=5kN°已知a=25°,=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Zx=O:X/+户Sina=OZy=0:Ya-Fcosa-q1=0m4(F)=O:mA-F1cosa-q1-=O可得：Xa=-Fsina-Ya=Fcosa+q1=mA-F1cosa+q1=5、梯子/8靠在墙上，重200N,如图所示。梯子长为1,并与水平面交角。二60°。已知接触面间的摩擦系数均为0.25。今有一重650、的人沿梯子上爬，问人所能达到的最高点。到点的距离S应为多少？题1-3-5图解当人沿梯子向上，达到最高点。时，梯子处于临界状态，梯子即将滑动，H点和6点同时达到最大静摩擦力，所以受力分析时以梯子仍为研究对象，加上48处的摩擦力，大小为ix,方向与48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F0,FN1F5二0ZT月），原+&-6A=OE朋=0,-FNBISin-FsbICoS0+（2）cos8+PSCoS。=0其中：KA”岛Fsb=fA把数据/30.25,任200N,4=650川代入，解得s=0.456/6、如图所示，支柱力6下端为球形较链，BC,勿为两绳索，F=1.2kNo不计支柱的自重，求柱及绳索受到的力。900mm*OD题13-6图解（1）取B较为研究对象，画出其受力图。由图可知，立柱AB、绳索BC与BD对B较的作用力及主动力少共同组成空间汇交力系而平衡。900mmO（2）按图中的坐标系列平衡方程Za=o,&sinycos夕-%=0=°,&sinysine-%=0Fz=O,Fabcos-F=O由图中给定的尺寸可知：8OO2+9OO2八”siny=7=0.7083,8002÷9002÷120021200cos/=U.=0.70598002+9002+12002cos=,=0.6644,sin夕=,=0.74748002+90028OO2+9002(3)求解未知量。将上面各三角函数值代入平衡方程、并联立求解，得立柱AB、绳索BC与BD受力为：用s=102kN,Fbc=5AWtd=4.8kN机械设计基础参考答案-习题33-1填空1、在对构件进行变形分析时，对变形固体作了三种假设,其内容是：连续性假设、均匀性假设、各向同性假设。2、拉压杆的轴向拉伸与压缩变形，其轴力的正号规定是：轴力指向截面外部为正。3、塑性材料在拉伸试验的过程中，其。一£曲线可分为四个阶段，即：弹性阶段、屉服阶段、强化阶段、局部变形阶段。4、构件在工作过程中要承受剪切的作用，其剪切强度条件为：TA.=2同。5、扭转是轴的主要变形形式，轴上的扭矩可以用截面法来求得，扭矩的符号规定为:右手四指指向扭矩的转向，若大拇指指向截面的外部，则扭矩为正。6、根据约束情况的不同静定梁可分为：简支梁、外伸梁、悬臂梁三种常见形式。3-2选择1、等截面直杆在两个外力的作用下发生轴向压缩变形时，这对外力所具备的特点一定是等值、（C）。A.反向、共线；B.反向，过截面形心；C.方向相对，作用线与杆轴线重合；D方向相对，沿同一直线作用。2、轴向拉伸杆，正应力最大的截面和剪应力最大的截面（A）A.分别是横截面、45°斜截面；B.都是横截面；C.分别是45°斜截面、横截面;D.都是45°斜截面。3、设轴向拉伸杆横截面上的正应力为。，则45°斜截面上的正应力和剪应力（D）。A.分别为。/2和。；B.均为。；C.分别为。和。/2；D均为。/2。4、在连接件上，剪切面和挤压面分别（B）于外力方向。A.垂直、平行；B.平行、垂直；C.平行；D.垂直。5、将构件的许用挤压应力和许用压应力的大小进行对比，可知（B）,因为挤压变形发生在局部范围，而压缩变形发生在整个构件上。A.前者要小些；B.前者要大些；C.二者大小相等；D.二者可大可小。6、一圆轴用碳钢制作，校核其扭转角时，发现单位长度扭转角超过了许用值。为保证此轴的扭转刚度，采用哪种措施最有效（C）。A.改用合金钢材料；B.增加表面光洁度；C.增加轴的直径；D.减小轴的长度。7、等强度梁的截面尺寸（C）oA.与载荷和许用应力均无关；B.与载荷无关，而与许用应力有关；C.与载荷和许用应力均有关；D与载荷有关，而与许用应力无关。3-3计算与分析1、如图所示钢制拉杆承受载荷F=32kN,若材料的许用应力o=120MPa,杆件横截面积为圆形，求横截面的最小半径。F1z_F»题2-3-1图解：由截面法可知，轴力FN=F=32kNF32×IO3拉杆的横截面面积A-=-=266.7mm2同120XIO6即t2266.7mm2,故r9.2mm横截面的最小半径为9.2un2、如图所示，等直杆AD,左端固定，Fi=IOOKN,F2=80KN,F3=60KN,求各段杆的轴力,做出轴力图。题2-3-2图解：（1）求支座反力。ZR=O即Fs+Fi-F2+F3=0得Fs=-Fi+F2-F3=-100+80-60=-80kN/=I结果为负号，说明支座反力水平向左。（2）分段计算轴力。AB段，取左段为隔离体：ZR=O即NF=0N1=R=80kN（内力为拉力）/=IBC段，取左段为隔离体：ZR=O即MF1FEN2=Fn-Fk-20kN（内力为拉力）/=ICD段，取右段为隔离体：ZE=0即-N3+F3=ON3=F3=60kN/=I(3)做轴力图。3、三角架如图所示，两杆截面均为圆形，材料的许用应力。=60MPa,作用于B点的载荷G=30kN,试确定两杆的直径。解1）取点B为研究对象，画受力图，求两杆的轴力FN1FN2。R=O%-Fn2CoS30。=0Fx与FnFv=0Min30°-G=OFtri=ZG="kN,Fm=3G=52ZN2）由强度条件，分别确定两杆的直径对于AB杆4=苧崎对于BC杆两杆的直径分别取33.23nun、35.7mm。4、如图所示的拖车挂钩靠销钉连接。已知挂钩部分的钢板厚度3=8m,销钉材料的许用剪切应力7=60MPa,许用挤压应力。力=IOOMPa,拖力M5kM试设计题2-3-4图解（1）按剪切强度计算。销钉受力图如图（6）所示。销钉有两个剪切面，用截面法将销钉沿剪切面截开（见图（c）,以销钉中段为研究对象，由静力平衡条件可得每一截面上的剪力P15Q=W=I5kN销钉受剪面积由剪切强度计算公式r=-Ad/4得销钉直径d4x7.5×1033.14×60×106=12.6×1O3w=12.6ww(2)按销钉挤压强度计算。此时，挤压力巧y=2,实用挤压面积为主46,得d>Pjy2。15×103-2×8×10-3×100x106=9.4×IO3W=9Amm5、汽车传动轴由45号钢无缝钢管制成，外径=9On11T1,壁厚b2.5mm,r=60MPa,其所承受的最大外力偶矩为15kNm,试校核其强度。若在rox不变的条件下改用实心轴，试确定圆轴的直径仅并计算空心轴与实心轴的重量比。解：(1)校核空心轴的扭转强度1500-×9031f90-2×2.5×1-16I90max=50,9(XPa)<r=60(SIPa)所以轴的扭转强度足够。(2)确定实心圆轴直径根据实心轴与空心轴最大剪应力相等的条件XA壶=509016抗扭截面模量版相等的条件(1_a4)=£