工程力学习题册答案1

工 程 力 学 习 题 册

答 案

宁波大红鹰学院机械与电气工程学院

机械设计制造及其自动化教研室

二○一二 年 十二 月

目录

目 录

第一篇 刚体静力学 ........................................................................................................ 1

第1章 刚体的受力分析 ............................................................................................. 1 第2-5章 平面力系和空间力系 .................................................................................. 6

第二篇 弹性静力学 ...................................................................................................... 25

第5章 轴向拉伸和压缩 ........................................................................................... 25

第6章 剪切和挤压 ................................................................... 错误！未定义书签。

第7章 圆轴扭转 ....................................................................... 错误！未定义书签。 第8-9章 平面弯曲 .................................................................... 错误！未定义书签。

第10章 压杆稳定 ..................................................................... 错误！未定义书签。

第11章 应力状态与强度理论 ................................................. 错误！未定义书签。

第12章 组合变形的强度计算 ................................................. 错误！未定义书签。 动载荷和交变应力 ..................................................................... 错误！未定义书签。 第三篇 运动学 .............................................................................. 错误！未定义书签。 第四篇 动力学 .............................................................................. 错误！未定义书签。 《工程力学》模拟试题一 ............................................................ 错误！未定义书签。 《工程力学》模拟试题二 ............................................................ 错误！未定义书签。 工程力学综合实训项目 ................................................................ 错误！未定义书签。 项目1 杆梁类构件的平衡及承载能力 .................................. 错误！未定义书签。 项目2 轮轴类构件的平衡及承载能力 .................................. 错误！未定义书签。

第一篇 刚体静力学

第一篇 刚体静力学

第1

章 刚体的受力分析

主要知识点：（1）静力学公理；

（2）力在直角坐标轴上的投影；

（3）力矩和力偶；

（4）约束和约束反力；

（5）物体的受力分析和受力图。

1. 已知力F大小为500N，方向沿图示虚线向上，作用在A点，请用矢量法表示力F。

2. 已知作用在同一点A上的两个力F1和F2，试用力的平行四边形法则、力的三角形法则分别求合力F的大小以及与F1的夹角 。

第1题 力的平行四边形法则 力的三角形法则

第2题

3. 已知F1、F2、F3三个力同时作用在一个刚体上，它们的作用线位于同一平面，作用点分别为A、B、C。已知力F1、F2的作用线方向，试求力F3的作用线方向。

4. 用图示法求力F在X轴和Y轴上的投影。

第3题 第4题

工程力学习题册

5. 图示圆柱斜齿轮，其上受啮合力F的作用，大小为2kN。已知斜齿轮的螺旋角

15 ，压力角 20

。试求力F

沿x、y和z轴的分力。

解：x﹑y﹑z三个轴分别沿齿轮的轴向﹑圆周的切线方向和径向，先

把总啮合力F向z轴和Oxy坐标平面投影，分别为

0Fz=－Fsin =－2 sin20kN=－0.684kN，

0Fxy=Fcos =2 cos20kN=1.879kN

再把力二次投影到x和y轴上，得到

0Fx=－Fxysinβ=-Fcos sinβ=-2 cos

20 sin15kN=-0.486kN

00Fy=－Fxycosβ=-Fcos cosβ=-2 cos20 cos15 kN=-1.815kN

6. 一齿轮受到与它相啮合的另一齿轮的作用力 Fn =1000N，齿轮节圆直径

D=0.16m，压力角（啮合力与齿轮节圆切线间的夹角）

，求啮合力Fn对轮心O之矩。

解：解法一 利用定义式计算

解法二 利用合力矩定理计算

将合力Fn在齿轮啮合点处分解为圆周力Ft和Fr，则

由合力矩定理得：

7. 刹车踏板如图所示，已知F=300N，与水平线夹角 =30º，a=0.25m，b=c=0.05m，推杆顶力为水平方向。试求踏板平衡时，推杆顶力Fs的大小。

解：踏板AOB为绕定轴O转动的杠杆，力F 对O点矩与力FS对O点矩平衡。

力F作用点A坐标为 x b 0.05m

力F在 x﹑y 轴上的投影为

Fx Fcos30 260N F Fsin30 150N y y a 0.25m力F对O点的矩 MO(F) xFy yFx [0.05 ( 150) n0.25 ( 260)]N m 57.5N m

MO(Fi) 0

i 1

第一篇

刚体静力学

由杠杆平衡条件

M(F)57.5得到 FS o N 1149N

c0.05

8.

在图示水平轮上的A

点作用一力F，其作用线与

过A点的切线成

60

角，且在过A点而与轮子的相

切的平面内。点A与圆心O’的连线与通过O’点平行

于y轴的直线成30 角。设F=1000N，a =r=1m，试

求力F对三个坐标轴之矩。

解：

9．两力偶作用在板上，尺寸如图，已知 F1= F2=1.5 kN，F3 =F4= 1 kN，求作用在板上的合力偶矩。

解：由式 M = M1 + M2

则

M =-F1 · 0.18 –F3 · 0.08 =-350 N· m

负号表明转向为顺时针。

10. 画图示系统指定构件的受力图。

（1）AB杆 （2）物块A （3）AB杆

工程力学习题册

P

（4）AB杆 （5）滑轮A （

6）AB杆

11. 下图所列各物体的受力图是否有错误？如何改正？

（

1）

（

2）

（3）

第一篇

刚体静力学

（4

）

12. 画出下图所列AB杆的受力图

（1） （2） （3）

（4） （5） （6）

第2-5章 平面力系和空间力系

主要知识点：（1）平面汇交力系和力偶系；

（2）平面一般力系；

（3）静定与超静定问题、物系的平衡；

（4）考虑摩擦时的平衡问题；

（5）空间一般力系；

（6）重心。

平面汇交力系和力偶系

1. 圆柱的重量G=2.5kN，搁置在三角形槽上，如图所

示。若不计摩擦，试用几何法求圆柱对三角槽壁A、B

处的压力。

解：（1）画圆柱受力图，如图2-1a所示，其中重物重力G垂直

向下，斜面约束反力FNA、FNB沿分别垂直与各自表面。

a) b)

图2-1

（2）选比例尺，如图2-1b所示。

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