第一章 结构设计中的静力学平衡
1-1 解：力和力偶不能合成；力偶也不可以用力来平衡。
1-2 解：平面汇交力系可以列出两个方程，解出两个未知数。 1-3 解：
q(x)
取坐标系如图，如图知 q(x)?100 x则载荷q(x) 对A点的矩为
X MA(q)??q(x)?(2?x)dx?66.7(KN?m)
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1-4 解：1）AB杆是二力杆，其受力方向如图，且 FA’＝FB’
2）OA杆在A点受力FA，和FA’是一对作
用力和反作用力。显然OA杆在O点受力FO，FO和FA构成一力偶与m1平衡，所以有 FA?OA?sin30??m1?0
代入OA = 400mm，m1 = 1N?m，得 FA=5N 所以FA’＝FA＝5N， FB’＝ FA’＝5N，
即 杆AB所受的力S＝FA’＝5N
3）同理，O1B杆在B点受力FB，和FB’是
一对作用力和反作用力，FB＝FB’＝5N；且在O1点受力FO1，FO1和FB构成一力偶与m2平衡，
所以有 m2?FB?O1B?0 代入O1B=600mm，得 m2=3N.m。
1-5 解：
N2
FB’ B FB m2 O FO1 O1 1）首先取球为受力分析对象，受重力P，墙 壁对球的正压力N2和杆AB对球的正压力N1，处于平衡。有：
FA m1 FO FA’ A T B N 1 ? ? ? 则 N 1 ? P / si?sinPn
N1 D 2）取杆AB进行受力分析，受力如图所示，D 杆AB平衡，则对A点的合力矩为0：
A FAY ? FAX N1’ MA(F)?T?l?cos??N1?AD?0
3）根据几何关系有
AD?aaa(1?cos?) ??sin?tan?sin? 最后解得：T? 当cos??cos
2Pa1?1/cos?Pa1 ???22lsin?lcos??cos??最大，即?＝60°时，有Tmin＝4Pa/l。
1
1-6 解：1）取整体结构为行受力分析，在外力（重
力P、 在B点的正压力FB和在C点的正压力FC）作用下平衡，则对B点取矩，合力矩为0：
MB(F)?0?FC?2l?cos??P(2lcos??acos?)解得 FC?P(1?
FC
FB
A FA aa)，FB?P?FC?P 2l2l 2）AB杆为三力杆，三力汇交，有受力如图
所示。根据平衡条件列方程：
F?
?Fxy?0?S?FA?cos??0?FB?FA?sin?
FB ? S 解得：S?FB/tan?
又根据几何关系知：tan?? 将FB和tan?代入得：S?
1-7 解：
N B F ? FB’ FB h
lcos?B Pacos? 2h1）AB杆是二力杆，受力如图，FA’和FB’ 大小相等，方向相反。
2）取滑块进行受力分析，受外力F，正压力N，和杆AB对它的力FB（和FB’是一对作用力和反作用力）。根据平衡条件可列方程
?FA M
y?0?FB?cos??F
d FA’ FA 即 FB?F/co?s
3）取OA杆进行受力分析。OA杆在A点受力FA（和FA’是一对作用力和反作用力）。对O点取矩，根据平衡条件合力矩为0：
O
MO(F)?0?FA?d?M 即：M?FA?d?FA'?d?FB'?d?FB?d?Fd/cos?
又：d=(200+100)sin? tan?＝100/200 解得：M＝60000N.mm＝60N.m
2
1-8 解：1）BC杆是二力杆，受力在
杆沿线上。
2）取CD杆和滑轮为一体进行受力分析。其中滑轮受力可简化到中心E（如图，T＝Q）。C点受力FC（方向由二力杆BC确定）。列平衡方程： ?MD(F)?0?FCcos??CD?T?DE? ?MC(F)?0?FDX?CD?T?CE???FY?0?FCsin??FDY?QFC ? ?
D T E Q C FDY FDX
代入已知参数，解得：FDX＝2Q， FDY＝0.25Q
1-9 解：
取杆AB分析，A端为固定铰链，B端受拉力FB，D点受滑轮对其的作用力（滑轮受力简化到中心点D）T和Q，T＝Q＝1800N。AB杆平衡，列平衡方程：
FAX A FAY
Q T D FB ? B ?MA(F)?0?FBsin??AB?Q?AD???FX?0?FAX?T?FBcos? ???FY?0?FAY?FBsin??Q代入已知参数，解得：
FAX＝2400N， FAY＝1200N
1-10 解：1）取偏心轮分析受力，处于平衡状态时，
有N和FC构成一力偶，与m平衡。 有FC＝N， MC(F)?0?m?N?e，得：N＝m/e
2）取推杆分析受力，处于平衡状态时有
（推杆有向上运动的趋势，故摩擦力方向如图，且正压力N’和N是一对作用力和反作用力，N’＝N）：
NA FA O Q
FB NB
N’
?MO(F)?0?N'?a?NA?b?FA?d/2?FB?d/2???FX?0?NA?NB??FY?0?N'?Q?FA?FB? 又 FA?f?NA,N FC C m FB?f?NB 联立方程
组解得：NA＝am/be，FA＝FB＝fam/be
3）若要推杆不被卡住，则要求有
N'?Q?FA?FB，代入相应结果得：b?
3
2afm
m?eQ1-11 解：
? H R ? CD是二力杆，所以在D点砖所
受的约束反力R（和CD杆D端受力为一对作用力和反作用力）方向在GD连线上，如图所示。 若要把砖夹提起，则要求约束反力R在摩擦角?范围之内，即要求?
b,??arctanf ??arctan
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HD又 HD＝250－30＝220（mm） f＝0.5，代入解得b<110mm。 即距离b<110mm，可提起砖夹。
第二章 机械工程常用材料及钢的热处理
2-1 解：表征金属材料的力学性能时，主要指标有： 强度（弹性极限、屈服极限、强度极限），刚度、塑性、硬度。
2-2 解：钢材在加工和使用过程中，影响力学性能的主要因素有：含碳量、合金元素、温度、
热处理工艺。
2-3 解：常用的硬度指标有三种：布氏硬度（HBS）、洛氏硬度（HRC－洛氏C标度硬度）、
维氏硬度（HV）。 2-4 解：低碳钢（C≤0.25%）；中碳钢（0.25%＜C≤0.6%）；高碳钢（C＞6%） 2-5 解：冶炼时人为地在钢中加入一些合金元素所形成的钢就是合金钢。
其中加入Mn可以提高钢的强度和淬透性；加入Cr可以提高钢的硬度、耐磨性、
冲击韧性和淬透性；加入Ni可以提高钢的强度、耐热性和耐腐蚀性。
2-6 解：有色金属主要分为以下几类：
1）铜合金：良好的导电性、导热性、耐蚀性、延展性。
2）铝合金：比强度高，塑性好，导热、导电性良好，切削性能良好。 3）钛合金：密度小，机械强度高、高低温性能好，抗腐蚀性良好。
2-7 解：常用的热处理工艺有：退火、正火、淬火、回火、表面热处理和化学热处理。 2-8 解：钢的调质处理工艺指的是淬火加高温回火。目的是为了获得良好的综合机械性能，
即良好的强度、韧性和塑性。
2-9 解：镀铬的目的是为了使材料表层获得高的化学稳定性，并具有较高的硬度和耐磨性。 镀镍是为了获得良好的化学稳定性，并具有良好的导电性。 2-10 解：选择材料时主要满足使用要求、工艺要求和经济要求。
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《精密机械设计基础（第二版）》裘祖荣习题参考答案 - 图文
