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机械基础习题集答案
第一章静力学
一、填空
1、力对物体的作用效应取决于力的三要素，即力的力的大小、力的方向和力的作用点。
2、平衡是指物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动的状态。
3、柔性约束对物体的作用力为沿柔体伸长的方向的_拉_力。
4、铰链约束分为__固定铰链—和_活动铰链__。
5、活动铰链的约束反力必通过_铰链中心―并与—支承面_相垂直。
6、固定铰链的约束反力是随_转动零件所处的位置的变化一而变化的，通常可用_两个相互垂直的分力_表示。
约束反力的作用线必定通过—铰链的中心_。
7、固定端约束反力一般情况下可分解为相互垂直的两个分力和一个阻止其转动的力偶矩。
8、力对物体的作用效果是使物体—运动状态发生变化—或—使物体产生变形—.。
9、平面汇交力系平衡的几何条件是力多边形自行封闭_；平衡的解析条件是力系中所有各力在两坐标轴上的投影的代数和分别为零—。
10、作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力的作用点为_该两力的作用点合力的大
小和方向用该两个分力为邻边所构成的平行四边形的对角线表示。
11、力偶对物体的转动效应取决于_力偶矩的大小-、_力偶的转向__和_力偶作用面的方位___三要素。
12、力偶是指_作用于同一物体上大小相等，方向相反，而作用线不在同一直线上的一对平行力。
13、物体受到的力一般可分为两类，一类是使物体产生运动的力称为_主动力另一类是约束体对物体的运动起限制作用的力称为_约束反力_。
14、作用在刚体上各个力的作用线如果均在同一平面内，则这种力系称为_平面力系平面力系中如果各
力的作用线都汇交于一点，这样的力系又叫做_平面汇交力系_；若平面力系中各力的作用线均相互平行，
这种力系称为_平面平行力系_；作用在物体上的各力的作用线在同一平面内，若它们既不汇交于一点，又
不相互平行，这样的力系称为_平面任意力系_。
15、平面汇交力系的合力对平面内任一点之矩等于_该力系中各分力对同一点的力矩的代数和_。
16、任意一个平面任意力系均可向物体内的任一点进行简化，简化结果得到°一个主矢它等于—原力系中各力的矢量和作用在_简化中心一；°_一个主矩_，它等于_原力系中各力对简化中心之矩的代数和
17、平面任意力系平衡的必要和充分条件是:
力系的主矢和力系对任一点的主矩都等于零
18、在应用平衡方程求解平衡问题时，为使计算简化，通常将矩心选在_多个未知力的交点上_，而坐标轴尽可
能选取为_与该力系中多数未知力的作用线平行或垂直_。
19、最大静滑动摩擦力的大小与两物体接触面上的垂直压力_成正比。
20、工程上凡对依靠摩擦维持平衡的物体，若在满足一定的几何条件下，不论主动力的大小如何，总能保
持平衡而不滑动，这种现象称为—自锁_。
二、判断题
1、物体作匀速直线运动时的状态属于平衡状态。
（V）
2、作用在同一物体上的两个力，使物体保持平衡时，则这两个力大小相等、方向相反、作用线重合。
（V）
3、力对物体的作用效果仅取决于力的大小及方向。
（x）
4、合力是各个分力的合成，因此合力一定大于分力。
（X）
5、力偶不能用一个力来等效替换。
（V）
6、平面力偶系达到平衡状态时，合力偶矩必等于零。
（V）
7、国际单位制中，力的单位用千克（kg）表示。
（X）
8、组成力偶的两个力，大小相等，方向相反，所以其合力为零。
（X）
9、当平面一般力系对某点的主矩为零时，该力系向任一点简化的结果必为一个合力。
（x）
10、一个物体只受三个力而平衡，则这三个力的合力一定为零。
（V）
11、力偶可在其作用平面内任意移动而不影响其对构件的作用效应。
（V）
12、在外力大小相等和接触面摩擦因数相同的条件下，V型槽面的夹角愈小，其契形滑块的摩擦力愈大。
（V）
13、摩擦力总是阻碍物体的运动，所以总是有害的。
（X）
14、若两个力在同一轴上的投影相等，则这两个力必相等。
（X）
15、由力的多边形法则求平面汇交力系的合力时，其合力作用点仍为各力的汇交点，合力的大小和方向与
各力相加的次序无关。
（V）
（V）
16、作用于物体上的力，均可平移到物体的任一点，但必须同时增加一个附加力偶。
（X）
17、平面任意力系简化后，其主矢量与简化中心有关，主矩与简化中心无关。
18、力偶对其作用面内任意点的力矩值恒等于此力偶的力偶矩，而与矩心的相对位置无关。
（V）
19、静滑动摩擦因数是随着相对运动速度和单位面积上的压力的变化而变化的。
（X）
20、如果某刚体上仅受两个大小相等、方向相反的力的作用，那么该刚体就一定处于平衡状态。
（X）
三、选择题
1、力的法定计量单位是（D）。
A、千克力（kgf）B、达因（dyn）6吨（t）D、牛顿（N）
2、光滑面约束的特点是（C）。
A、只能限制物体沿接触面公切线方向并指向光滑面的运动
B、只能限制物体沿接触面公切线方向并背离光滑面的运动
C、只能限制物体沿接触面公法线方向并指向光滑面的运动
D、只能限制物体沿接触面公法线方向并背离离滑面的运动
3、平面力偶系平衡条件是（B）。
A、平面力偶系中各力偶矩的代数和是一个常量
B、平面力偶系中各力偶矩的代数和等于零
C、平面力偶系中各力偶方向相同
D、平面力偶系中各力偶方向相反
4、有两个共点的力，力的大小分别为9N、12N，两力的夹角为90°,则此两力的合力为（B）N。
A、3B、15C、21D、30
5、力偶对物体产生的运动效应为（A）。
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既不能使物体转动，又不能使物体移动
6.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
7.下列表述中不正确的是（B）。
A、力矩与力偶矩的单位相同
B改变力偶中力的大小和力偶臂的长短，则一定改变力偶对物体的作用效果
C一个力偶不能用一个力来进行平衡
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的代数和必等于零
8.如图所示系统只受F作用而处于平衡。
欲使A支座约束反力的作用线与AB成30°角，则斜面的倾角a
应为（D）
A、0B、30C、45D、60
9.如图所示，在刚体上ABC三点分别作用三个大小相等的力F1、F2、F3,贝U（C）。
A、刚体平衡
B刚体不平衡，其简化的最终结果是一个力
C刚体不平衡，其简化的最终结果是一个力偶
D刚体不平衡，其简化的最终结果是一个力和一个力偶
B）
10、判断下图所示平面汇交力系中哪一个合力最大？
（
3N
3N
3N
4N
4N
3N
4N
11、两个平面汇交力系的力的关系图如图所示，其中结论正确的是（C）。
（a）（b）
A、图a力系与图b力系都是平衡力系
B图a力系与图b力系都不是平衡力系
C图a力系是平衡力系，图b力系不是平衡力系
D图a力系不是平衡力系，图b力系是平衡力系
12、某机构如图a所示，所给杆件AB的四个受力图中（
A）。
A、图b正确B
13、如图所示的各图为平面汇交力系所作的力多边形，下面说法正确的是（
）。
b）
d）
A、图a和图b是平衡力系
B、图b和图c是平衡力系C、图a和图c是平衡力系
图c和图b是平衡力系
14、重力为G的圆柱放在如图
a所示的结构中，在A点与光滑墙面接触，在C点与光滑板接触，在所给的
四个受力图中，（C）是正确的。
A、图bB、图cC图dD、图e
15、关于力偶与力矩的论述，（D）是正确的。
A、力偶对物体的作用效果与其在刚体作用面内的具体位置有关。
B力偶对刚体既产生转动效应又产生移动效应
C力偶可用一个力来等效替换
D力偶对任意点之矩都等于力偶矩
16、下面说法错误的是（D）。
A、一个力平移后得到一个力和一个力偶
B—个力可分解为一个力和一个力偶
C一个力和一个力偶可以合成为一个单独的力
D一个力和一个力偶可以合成为一个单独的力偶
17、平面平行力系独立的平衡方程式只有（B）个。
A1个B、2个C、3个D、4个
18、下面（C）不是平面平行力系的方程组。
A、XFx=0工MO（F）=0B、工Fy=O工M（F）=0
GYFx=0工Fy=0D、工MA（F）=0工M（F）=0
S,则沿槽推动楔块所需的最小水平
19、楔形块放在V形槽内如图所示，其两侧面间的静滑动摩擦因数为卩力P为（A）。
sQ
sin
sQ
2sin
C、
2sQsin
D、
20、设全部主动力的合力与接触面法线间的夹角为a,摩擦角为①，则a与①满足（现象。
C）关系时产生自锁
A、a》①B
四、简答题
aW①/2C、aW①D、aW2①
1、如图所示，在物体的A点上作用有一个力
P,若在B点再作用一个力,
能否使物体保持平衡。
为什么?
答：
不能，因为如果刚体只受两个力作用而处于平衡时，这两个则必定大小相等、方向相反且作用线重合。
现在B点处找不到能与P力重合的作用线。
2、怎样在A、B两点加力，使图中a、b两个物体保持平衡?
答：
如图所示:
3、推车时，人给小车一个作用力，小车也给人一个反作用力。
此二力大小相等、方向相反、且作用在同一条直线上，因此二力互相平衡。
这种说法对吗？
为什么？
答：
不对，二力平衡是指大小相等，方向相反且作用线重合的两个力同时作用于同一个物体上，上面的作用力与反作用力是分别作用于不同的物体，因此不能说它们互相平衡。
4、怎样画出物体的受力分析图？
答：
画受力图的步骤为：
（1）确定研究对象；
（2）解解除研究对象上的全部约束，画出分离体；
（3）画出分离体上的全部主动力；
（4）按照约束的性质画出全部约束反力；即用约束反力代替原来约束对物体的作用力。
5、两个力三角形中的三个力的关系如图所示，试述这两个图中力三角形的含义？
答：
（a）F什F2=F3
（b）F什F2+F3=0
6、力偶不能用一个力来平衡，为什么图中的滑轮能平衡?
答：
图中滑轮在
P和滑轮在0点受到向上的作用力这一对力
构成的力偶相平衡。
7、求解平面任意力系平衡问题时，怎样选取直角坐标轴和矩心，才能使计算比较简捷。
答：
在应用平衡方程解平衡问题时，将矩心选在多个未知力的交点上，将坐标轴尽可能选得与该力系中多
数未知力的作用线平行或垂直，可使计算简化。
8、在简化一个已知平面力系时，选取不同的简化中心，其主矢和主矩是否发生变化？
简化后的力系对物
体的作用效果是否发生变化？
答：
主矢不变化，仍等于原力系中各力的矢量和；主矩变化，主矩等于原力系中各力对简化中心之矩的代数和；简化后的力系对物体的作用效果不发生变化。
9、如图所示，物体重G,与水平地面间的静摩擦因素为卩s，欲使物块向右滑动，将图a的施力方法与图b的施力方法进行比较，哪一种比较省力，为什么？
卜
答：
b比较省力，因为其摩擦力小。
10、把一个物体放在不光滑的平面上，此物体是否一定受到摩擦力的作用？
答：
不一定，只有当两个接触物体沿接触面相对运动或有运动趋势时，在接触面上有相互阻碍或阻止滑动
的现象发生，才受到摩擦力的作用。
五、分析与计算题
1、画受力图（未画重力的物体其重力均不计）
（1）试画出图示中的球的受力图。
（2）分别画出A轮、B轮的受力图。
（3）画出棘轮机构中棘轮及棘爪的受力图。
（4）画出图示杠杆OAB的受力图。
（5）试画出图示中
AB杆、
机构通过活塞杆
E为光滑接触面。
（6）液压夹具如图所示，已知液压缸油的压力为P,沿活塞杆AD的轴线作用于活塞。
AD，连杆AB使杠杆BCD压紧工件。
设A、B均为圆柱销钉连接，0为铰链支座，C、试画出夹具工作时各零件的受力图。
B
（7）画出机床导轨的受力图
PS7豆辛57£些］tm
j
（8）画出支架ACEF、BDEH及轮G的受力图
（9）画出图示夹具中杠杆ABC、导柱CDH、拉杆DE及压板EFG的受力图。
1、工件2的受力图。
（10）图示为一铳床夹具，当拧紧螺母时，压板便压紧工件，试画出压板和工件
夹具休高圧板工件
Uiall
（11）如图所示为某平面汇交力系合成时所作的力多边形，试画出该力系合力。
b
F厂
/\
2、起重机吊起重G=20kN的钢管如图所示，已知a=15°试求钢丝绳所受的拉力。
解：
T=G=2038.64kN
2sin2sin15
答：
T=38.64kN
3、由AC、BC两杆组成的支架，A、B为固定铰链支座，C为连接两杆的销子与两杆组成中间铰链，在销子C上悬挂一个重力G=15kN的物体，两杆与铅垂线夹角分别为a=30°、3=60°;若不计两杆重量,
求两杆所受的力。
第3题图
解：
NBcsin60o=NaeSin30o
NBccos60o+NAbcos30o=G
NBC=7.5kN
NAc=12.99kN
答：
NBC受力为7.5kNNac受力为12.99kN
各个径向孔间的角度如图所示，已知F1=100N、F2=50N、
4、用组合机床加工某零件壳体上的多个径向孔,
F3=800N、F4=150N，求该力系的合力为多少。
第4题图
解：
Rx=-F2cos45o-F3+F4cos30o=-50cos45o-800+150cos30o=-705.5
Ry=_F1-F2sin45o+F4sin30o=-100-50sin45o+150sin30o=-60.4
RJr2R：
=V705.52+60.42=708N
答：
合力F=708N
=35°,3=25
5、如图所示，起重葫芦匀速吊起一减速箱盖，箱盖重G=800N，已知铁链与铅垂线的夹角a
求铁链AB和AC的拉力。
第5题图
解：
Tabsina=Tacsin3
TabCOSa+Taccos3=G
Tabsin35o=Tacsin25o
Tabcos35o+Taccos25o=800
答：
铁链Tab=390.4N,铁链Tac=529.8N
6、一对圆柱齿轮大齿轮的分度圆直径d2=400mm，其齿廓受小齿轮给予的法向压力Nn=2kN，压力角a
=20°,试求Nn力对大齿轮中心的转动力矩Mo（N）值。
第6题图
解:
mo（N）Nncos
d2
2
2cos20
400
2
答:
Mo（N）=0.376kNm
7、图示中轮子重20kN，半径r=400mm。
今用一个通过其中心的水平力P使此轮越过高h=80mm的台阶，
求此水平力的大小。
如果要使作用的力为最小，问应沿哪个方向用力？
并求此最小力的值。
第7题图
解：
PrhG.r2
Gr2rh2
P
204002400802
40080
15kN
cos
rarccos——
r
arccos迴旦
400
36°52'
204002400802
400
答：
水平力的大小为15kN，沿着与水平方向向左呈36°52'用力，作用力最小；最小力的值为
Pmin
Gr2rh2
12kN
12kN。
=10°,锤击
第8题图
8、如图所示，从钻套中卸钻头时，将一楔铁插入，用锤轻敲即能卸下钻头，设楔铁之楔角a
力P=300N，试求楔铁对钻头的作用力（不计摩擦力）
解:
Fpsina-P=0
Fd
P
sin
300
sin10
1727.6N
答：
契铁对钻头的作用力为1727.6N
9、图示中的矩形钢板，a=4m,b=2m,要使钢板转动，需在板的1、3两点加两平行、反向的力P和P并且P=P'=200N,问应当如何加力可使钢板转动且用力最小，并求这最小的力Pmin。
第9题图
PbPmin••ab
200丄89.44N
、42
答：
Pmin=89.44N
10、如图所示，一机床床身总重25kN，用称秤法测量重心位置。
机床床身水平放置时（B=0°）,秤上读数为17.5kN;使床身倾斜（B=20°）时，秤上读数为15kN;床身长AB=2.4m。
试确定床身AB方向重
第10题图
心的位置。
在多孔钻床上加工一底盘上的六个孔。
在钻床工作台面的T型槽中，两螺栓的距离
第11题图
P称ABcos=Gxcos
P称AB17.52.4
x=1.68
G
距B点1.68m
每个钻头的切削力偶矩的值均为m=10Nm,底盘用二个螺栓卡
l=500mm;求此两个螺栓所受的作用力。
Tl=6M
如乞卫120N
l0.5
120N
如图所示，多孔钻床在水平放置的工件上钻孔时，每个钻头对工件施加一压力和一力偶，已知：
三个
力偶的力偶矩分别为mi=m2=9.8Nm,m3=19.6Nm，固定螺栓A和B之间的距离l=0.2m，求两个螺栓所受的水平力。
解:
NM1M2M39.89.819.6196N
Al0.2
答:
196N
13、斜齿圆柱齿轮轮齿受力情况如图所示，已知Fn=1kN，a=20°,3=15°。
试求圆周力Ft、径向力Fr
和轴向力Fx的大小。
第13题图
解：
Ft=FnCOSaCOS3
Fx=FnCOSasin3
Fr=FnSina
答：
Ft=0.9077kN,Fx=0.2432kN,Fy=0.3420kN
14、汽车起重机在图示位置保持平衡，已知起量Q=10kN，起重机自重G=70kN。
求A、B两处地面的反
力。
并问起重机在此位置的最大起重量为多少。
解：
2G3Q2.5NB0
Nb
3Q270310〈〈kN
2.52.5
NaGQNb70104436kN
Qmax
702
3
46.67kN
答：
Na=36kN,Nb=44kN,起重机在此位置的最大起重量为46.67kN。
15、龙门刨床工作台如图所示，已知工作台重量
G/2，静滑动摩擦因数卩
s=0.05,
23=60
求导轨的最大静滑动摩擦力。
G=20kN，两导轴各承受
G
解：
N2
G
2sin
4sin
G
G
G
G
1
Fmax
2Ns
S2X
-XS+
S二
S・
1
2
4sin
2
2
sin
200.05
1
sin30
1.5kN
答：
导轨的最大静摩擦力为1.5kN
25（kN）,吊筒与滑道间的静滑动摩擦因数卩
s=0.3,分别求
16、简易升降装置如图所示，货物和吊筒共重出重物上升和下降时绳子的张力。
解：
TGsin70
Gcos70
TGsin70Gcos70S20.93kN
答：
重物上升时绳子的张力为26.06kN，重物下降时绳子的张力为20.93kN。
17、如图所示在轴上作用着一个力偶，力偶矩M=1kNm。
轴上有直径d=500mm的制动轮，轮缘和制动块间的静滑动摩擦因数卩s=0.25。
问制动块应对制动轮施加多大的压力Q,才能使轴不转动。
M
sd
1000
0.25500
8kN
第17题图
答：
8kN
18、变速箱中双联滑移齿轮如图所示，已知齿轮孔与轴间的静滑动摩擦因数为卩s双联齿轮与轴的接触长
度为b。
问拨叉（图中未画出）作用在齿轮上的力P到轴线的距离a为多少时，齿轮就不会被卡住。
（齿
轮重量忽略不计）
p
第18题图
解：
NaNB0
PaNBb0
Na
Nb
Pa
b
要保证双联齿轮在力作用下滑动的条件为:
PFaFb
FaNa
FbNb
PNaNb
p2Pa
b
答:
ba
2
19、如图所示，有A、B二物体重叠放在粗糙水平地面上，设A、B间的最大静滑动摩擦力为Fi,B物
与地面间的最大静滑动摩擦力为F2，在物体A上加一水平力P，若
\
第19题图
（1）PvFivF2；
（2）FivPvF2；（3）Fi>P>F2；（4）P>Fi>F2；则A、B两物体各作什么运动？
答：
（i）A、B静止；
（2）A动，B静止；（3）AB作为一个整体运动；（4）AB作为一个整体运动注：
（4）A、B作为一个整体的加速度大于（3）作为一个整体的加速度
20、图示构件i、2通过楔块联结，已知楔块与构件间的静滑动摩擦因数卩s=0.i，试求楔块能自锁的倾角
第20题图
解：
略答：
aWii°25i
第二章材料力学
、填空题
1、为保证构件使用时安全可靠，必须使其具有足够的强度、刚度和稳定性，同时还要符合经济性
的原则。
2、构件在外力作用下其基本的变形方式主要有：
拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转、弯曲等种类。
3、材料丧失正常工作能力时的应力称为极限应力或危险应力。
4、材料的屈服强度和抗拉强度分别是塑性材料和脆性材料的极限应力。
5、合理确定安全系数，是解决安全与经济矛盾的关键。
相互接触的局部区域，而压缩应力分布于
动荷应力。
正比，圆心处的剪力为零，横截面边
6、挤压应力与压缩应力的区别在于挤压应力只分布于两构件整个构件内部。
7、起重机用钢丝绳加速提升重物时，在钢丝绳中产生的应力称为
8、圆轴扭转时，横截面上某点剪切应力与该点至圆心的距离成缘的剪应力最大，剪应力沿截面半径成线性分布。
9、构件在外力作用下单位面积上的内力称为应力，拉伸、压缩时的应力用符号b表示。
10、拉伸（压缩）时的强度条件为N[]。
A
11、利用强度条件可以解决校核强度、选择截面尺寸、确定许可载荷等问题。
12、计算挤压面积时，当挤压面是平面时，挤压面积为接触面积：
当接触面是曲面时，挤压面积为受
挤压部分圆柱表面在挤压力方向上的投影面积。
13、
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