工程力学期末复习题参考答案
工程力学复习题答案
工程力学复习题答案一、单项选择题1. 刚体在平面内运动时，其运动学描述不包括以下哪一项？A. 平移B. 旋转C. 振动D. 变形答案：D2. 材料力学中，下列哪一项不是应力的类型？A. 正应力B. 剪应力C. 拉应力D. 扭应力答案：C3. 在梁的弯曲问题中，以下哪一项不是梁的内力？A. 剪力B. 弯矩C. 扭矩D. 轴力答案：C二、多项选择题1. 以下哪些因素会影响材料的弹性模量？A. 材料类型B. 温度C. 材料的微观结构D. 材料的密度答案：A, B, C2. 根据胡克定律，以下哪些描述是正确的？A. 应力与应变成正比B. 比例系数称为弹性模量C. 应力与应变成反比D. 弹性模量是材料的固有属性答案：A, B, D三、填空题1. 在材料力学中，材料在外力作用下发生形变，当外力移除后，材料能够恢复原状的性质称为_______。
答案：弹性2. 当梁受到均布载荷时，其最大弯矩通常出现在梁的_______。
答案：中点3. 材料的屈服强度是指材料在受到外力作用时，从弹性变形过渡到塑性变形的临界应力值，通常用_______表示。
答案：σy四、简答题1. 简述材料力学中应力集中的概念及其对结构设计的影响。
答案：应力集中是指在构件的局部区域，由于几何形状、材料不连续性或其他原因，导致应力值远高于周围区域的现象。
这种现象可能导致结构的局部应力超过材料的强度极限，从而引发裂纹或断裂，对结构的安全性和可靠性造成影响。
因此，在结构设计中，应尽量避免应力集中的产生，或采取适当的措施来降低其影响。
2. 描述梁在弯曲时的正应力分布规律。
答案：梁在弯曲时，其横截面上的正应力分布规律是：在中性轴上，正应力为零；在中性轴上方，正应力为拉应力，且随着距离中性轴的增加而增大；在中性轴下方，正应力为压应力，且随着距离中性轴的增加而增大。
这种分布规律可以用弯曲应力公式σ=My/I来描述，其中M是弯矩，y是距离中性轴的距离，I是横截面的惯性矩。
工程力学期末考试试卷(带答案)
工程力学期末考核试卷（带答案）题号 一二三四五六七八九十总分 得分一、判断题（每题2分，共10分）1、若一个杆件受三力作用而处于平衡，则此三力必平行或者汇交于一点。
（ ）2、剪力以对所取的隔离体有逆时针趋势为正。
（ ）3、力偶与力矩两者的量纲相同，都是【力的单位】×【长度的单位】。
（ ）4、杆系结构中增加或拆除二元体不会改变体系的几何属性。
（ ）5、光滑接触面的约束反力可能是拉力，也可能是压力。
（ ） 二、填空题（每空5分，共35分）1、已知：矩形截面h=18cm ，b=12cm ，y=6cm ，如下图所示， 则：Z I = ， z S= 。
2、如上左图所示，一梁自由端作用1F 、2F 两个力,则此两力对梁上O 点的力矩分别为M1= ，M2= 。
3、杆件的横截面A=1000mm 2，P1=3KN,P2=8KN,受力如下图所示,此杆处于平衡状态。
命题教师： 院系负责人签字：则P 3=______________、σ1-1=_________ _，σ2-2=_________ _。
得分 阅卷人得分阅卷人班 级： 姓 名： 学 号：…………………………………………密……………………………………封………………………………线…………………………三、计算题（共55分）得分阅卷人1、求图示三铰刚架A,B处的支座反力。
（15分）2、P1=30kN，P2 =10kN , AC段的横截面面积A AC=500mm2,CD段的横截面面积A CD=200mm2，弹性模量E=200GPa。
试作轴力图，并求杆端D的位移量。
（15分）3、已知图示梁，求该梁的支反力，并作出剪力图和弯矩图。
（25分）答案：一、判断题（每题2分，共10分）: 对 错 对 对 错 二、填空题（每空5分，共35分） 1. 5832cm4 270cm3 2. 163.2N.M -326.4N.M 3. 5KN 3MPa - 5MPa三、计算题（共55分）1. 【解】：取整个结构为研究对象，画受力图。
工程力学期末考
工程力学（一）期末复习题一、填空题1. 在材料力学中，为了简化对问题的研究，特对变形固体作出三个假设，分别为 ， ， 。
答案：连续性，均匀性，各向同性2. 图中分布力的合力的大小为 ，对点A 之矩大小为 。
答案：/2()ql ↓，2/3ql (顺时针)知识点解析：本题考查分布力大小及合力作用点的计算，三角形分布力合理大小为三角形的面积，合力作用点为形心处。
3. 将圆截面压杆改为面积相等的圆环截面压杆，其他条件不变，则其柔度将 ，临界荷载将 。
答案：降低，增大知识点解析：本题考查压杆柔度和临界荷载与截面形状的关系，将圆截面压杆改为面积相等的圆环截面压杆，截面惯性矩增大，柔度降低而临界荷载增大。
4. 对于空间力偶系，独立的平衡方程个数为 。
答案：3个知识点解析：空间力偶系独立平衡方程的个数5. 解决超静定问题需要采用变形体模型，进行力、变形以及 关系的研究三方面的分析工作。
答案：力与变形6. 图示销钉受轴向拉力P 作用，尺寸如图所示，则销钉内的剪应力τ= ，支承面的挤压应力bs σ= 。
答案：P dh π，()224P D d π-知识点解析：本题考查连接件剪应力与挤压应力的计算。
7. 一受扭圆棒如图4所示，其m －m 截面上的扭矩等于 ，若该圆棒直径为d ，则其扭转时横截面上最大切应力max = 。
图4答案：M -，348M d π 知识点解析:本题考查圆轴扭转时扭矩和切应力的计算方法，首先取隔离体，根据扭矩平衡和右手螺旋法则计算出m －m 截面的扭矩为M -，根据切应力计算公式计算出截面的最大切应力max =348M d π。
8. 图5示阶梯杆AD 受三个集中力F 作用，设AB 、BC 、CD 段的横截面面积分别为A 、2A 、3A ，则三段杆的横截面上轴力 ，正应力 。
图5答案：不相等，相等知识点解析：本题考查受拉杆件内力和应力的计算，首先分段取隔离体计算出AB 、BC 、CD三段杆所受轴力分别为F 、2F 、3F ，正应力为轴力除以受力面积，三段杆正应力均为F/A 。
工程力学期末复习题
⼯程⼒学期末复习题⼀、选择题（正确答案有⼀个或多个）1. 在其他条件不变时,受轴向拉伸的杆件长度增加⼀倍,则杆件横截⾯的正应⼒将( )A 增加;B 减少;C 不变;D 不确定2. 两根材料相同的等截⾯直杆,它们的横截⾯积和长度都相同,承受相同的轴向⼒,在⽐例极限内有( )A、ε和σ都相等B、ε相等，σ不等C、ε不等，σ相等D、ε和σ都不相等3. 矩形截⾯梁⾼度为宽度的2倍，竖放时的弯曲强度是横放时的（）倍。
A 2；B 4；C 1/2；D 1/44、下列哪⼀个是塑性材料的强度指标（）A 泊松⽐B 伸长率C 弹性模量D 屈服极限5．梁在纯弯曲时，横截⾯上（）。
A．正应⼒不等于零，剪应⼒等于零；B．正应⼒等于零，剪应⼒不等于零；C．正应⼒、剪应⼒均不等于零；D．正应⼒、剪应⼒均等于零；6.⼯程设计中⼯程⼒学主要包含以下内容：（）A分析作⽤在构件上的⼒，分清已知⼒和未知⼒。
B选择合适的研究对象，建⽴已知⼒和未知⼒的关系。
C应⽤平衡条件和平衡⽅程，确定全部未知⼒D确定研究对象，取分离体7.下列说法中不正确的是：（）A⼒使物体绕矩⼼逆时针旋转为负B平⾯汇交⼒系的合⼒对平⾯内任⼀点的⼒矩等于⼒系中各⼒对同⼀点的⼒矩的代数和C⼒偶不能与⼀个⼒等效也不能与⼀个⼒平衡D⼒偶对其作⽤平⾯内任⼀点的矩恒等于⼒偶矩，⽽与矩⼼⽆关8.平⾯汇交⼒系向汇交点以外的⼀点简化，其结果可能是：（）A⼀个⼒ B⼀个⼒和⼀个⼒偶 C⼀个合⼒偶 D⼀个⼒矩9.杆件变形的基本形式：（）A拉伸与压缩 B 剪切 C 扭转 D平⾯弯曲10.低碳钢材料由于冷作硬化，会使（）提⾼：A⽐例极限 B塑性 C强度极限 D屈服极限⼆．填空题（每空1分，共12分）1.⼯程中遇得到的物体，⼤部分是⾮⾃由体，那些限制或阻碍⾮⾃由体运动的物体称为________。
2.由链条、带、钢丝绳等构成的约束称为柔体约束，这种约束的特点：只能承受________不能承受________，约束⼒的⽅向沿________的⽅向。
工程力学期末复习题参考答案
《工程力学》期末复习题及参考答案一、绘图、计算题：1、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，如图所示。
已知力F1﹑F2的作用线方向，试求力F3的作用线方向。
解：将力F1﹑F2的作用线延长汇交于O点，由三力平衡汇交定理可知，力F3的作用线方向必沿CO，如图所示。
2、已知接触面为光滑表面，试画出图示圆球的受力图。
解：按照光滑接触面的性质，画出受力图如下：3、试画出各分图中物体AB的受力图。
解：物体AB的受力图如图所示。
4、如图所示，简易起重机用钢丝绳吊起重量G=10kN的重物。
各杆自重不计，A、B、C三处为光滑铰链联接。
铰链A处装有不计半径的光滑滑轮。
求杆AB和AC受到的力。
解：画A处光滑铰链销钉受力图（见图），其中重物重力G垂直向下；AD绳索拉力F T沿AD方向，大小为G；AB 杆拉力F BA 沿AB 方向；AC 杆受压，推力F CA 沿CA 方向。
以A 为原点建立Axy 坐标系，由平衡条件得到如下方程：030sin 45sin ,0001=--=∑=T BA CA niix F F F F (a)030cos 45cos ,0001=--=∑=G F F F T CA ni iy (b)由(b)式得kN G F CA 4.2645cos )130(cos 00=+=，代入（a ）式得kN F F F T CA BA 66.135.010707.04.2630sin 45sin 00=⨯-⨯=-=所以杆AB 受到的力kN F BA 66.13=，为拉力；杆AC 受到的力kN F CA 4.26=，为压力。
5、拖车的重量G =250kN ，牵引车对它的作用力F =50kN ，如图所示。
求当车辆匀速直线行驶时，车轮A 、B 对地面的正压力。
解：画拖车受力图，如图所示，拖车受6个力的作用：牵引力F ，重力G ，地面法向支撑力F NA 、F NB ，摩擦力F A 、F B 。
《工程力学》期末考试试卷附答案
《工程力学》期末考试试卷附答案一、填空题：（共5题，每题3分，共15分）1、力偶对任意点之矩等于 ，力偶没有合力，力偶只能用 来平衡。
力偶中的两个力在任一坐标轴上的投影的代数和等于 。
2、我们把构件抵抗破坏的能力称为 ；把构件抵抗变形的能力称为 。
3、已知一等直杆如下图所示，横截面面积为2400mm A =，许用应力[]MPa 60=σ，此杆强度为4、低碳钢的σ-ε曲线如图，则：材料的弹性模量E ＝ GPa ，材料的屈服点 σs ＝ Mpa ，材料的抗拉强度σb ＝ Mpa5、右图中矩形对Z 轴的惯性矩Z I = 。
二、判断题（共10题，每题1分，共10分）1、凡在两个力作用下的构件称为二力构件。
（ ）2、力系的合力一定比各分力大。
（ ）3、作用在一个物体上有三个力，当这三个力的作用线汇交于一点时，则此力系必然平衡。
（ ）4、平行力系中心只与力系各力的大小和作用点有关，而与各力的方向无关。
（ ）5、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、平面任意力系向平面某点简化所得的主矢等于零就平衡。
（ ）7、平面一般力系的合力对作用面内任一点的矩，等于力系各力对同一点的矩的代数和（ ）8、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，同时与力偶与矩心间的相对位置相关。
（ ）9、只要接触面间有正压力存在，则必然会产生滑动摩擦力。
（ ）10、梁的弯曲变形与材料无关。
（ ）三、选择题（共12题，每题5分，共60分）1、若作用在A 点的两个大小不等的力1F 和2F ，沿同一直线但方向相反。
则其合力可以表示为（ ）。
A 、12F F -；B 、21F F -；C 、12F F +。
2、杆OA 和物块M 的重力均为P ，杆与物块间有摩擦，物块与地面间光滑，当水平力F 增大而物块仍然保持平衡时，则杆对物块M 的正压力（ ）A 、 由小变大B 、 由大变小C 、 不变D 、无法确定3、“二力平衡公理”和“力的可传性原理”只适用于（ ）A 、任何物体；B 、固体；C 、弹性体；D 、刚体。
工程力学期末测试题及答案
工程力学期末测试题及答案工程力学是工程学中的一门基础课程，以下是一篇工程力学期末测试题及答案，供您参考。
一、选择题（每题3分，共30分）1. 在下列选项中，哪一个不是工程力学的基本任务？A. 分析物体的受力情况B. 确定物体在外力作用下的运动状态C. 研究物体的内力D. 探讨物体的材料性能答案：D2. 下列关于力的说法，错误的是：A. 力是物体之间相互作用的物理量B. 力的单位是牛顿（N）C. 力的合成遵循平行四边形法则D. 力不能与速度相加答案：D3. 下列哪个物理量表示物体单位长度上的力？A. 应力B. 应变C. 位移D. 速度答案：A4. 在下列选项中，哪一个不属于工程力学中的基本假设？A. 物体是刚体B. 物体是弹性体C. 物体是塑性体D. 物体内部没有摩擦力答案：D5. 下列关于力矩的说法，正确的是：A. 力矩等于力乘以力臂B. 力矩的方向垂直于力的作用线C. 力矩的单位是牛顿（N）D. 力矩不能使物体产生转动答案：A6. 下列关于梁的弯曲的说法，正确的是：A. 梁的弯曲是由弯矩引起的B. 梁的弯曲是由剪力引起的C. 梁的弯曲是由轴力引起的D. 梁的弯曲是由扭矩引起的答案：A7. 下列关于胡克定律的说法，错误的是：A. 胡克定律适用于弹性体B. 胡克定律表明应力与应变成正比C. 胡克定律适用于所有材料D. 胡克定律的单位是帕斯卡（Pa）答案：C8. 在下列选项中，哪一个不是梁的支座类型？A. 固定支座B. 滑动支座C. 铰接支座D. 弹性支座答案：D9. 下列关于机械能守恒的说法，正确的是：A. 机械能守恒适用于所有运动B. 机械能守恒表明动能与势能之和不变C. 机械能守恒适用于弹性体D. 机械能守恒适用于塑性体答案：B10. 下列关于摩擦力的说法，正确的是：A. 摩擦力与物体的运动方向相同B. 摩擦力与物体的运动方向相反C. 摩擦力与物体的运动方向无关D. 摩擦力总是等于物体的重力答案：B二、填空题（每题3分，共30分）1. 力的合成遵循________法则。
工程力学复习题及参考答案
工程力学复习题及参考答案一、选择题1. 下列哪个物理量不属于力的基本特征？A. 大小B. 方向C. 作用点D. 速度答案：D2. 在平面汇交力系中，力的合力等于各分力的代数和，这个结论适用于下列哪种情况？A. 力系中各力大小相等B. 力系中各力方向相同C. 力系中各力作用在同一点D. 力系中各力作用在同一平面内答案：C3. 在空间力系中，力的合力在任意轴上的投影等于各分力在该轴上的投影之和，这个结论适用于下列哪种情况？A. 空间力系中各力作用在同一平面B. 空间力系中各力作用在同一物体C. 空间力系中各力大小相等D. 空间力系中各力方向相同答案：B二、填空题4. 在静力学中，力的三要素是________、________和________。
答案：大小、方向、作用点5. 平面汇交力系的平衡方程为________和________。
答案：合力等于零、力矩等于零6. 一个物体在空间中受到三个力的作用，若这三个力的大小分别为F1、F2和F3，且满足________，则该物体处于平衡状态。
答案：F1 + F2 + F3 = 0三、判断题7. 在平面力系中，若力的合力为零，则物体一定处于平衡状态。
（）答案：错误8. 力矩的作用效果与力的作用点无关。
（）答案：错误9. 在空间力系中，若力的合力为零，则物体一定处于平衡状态。
（）答案：错误四、计算题10. 一根长度为2m的杆AB，A端固定，B端悬挂重100N的物体。
求杆AB所受的力及A端的反力。
答案：设杆AB与水平方向的夹角为θ，则sinθ = 100N / (2m 9.8m/s^2) = 0.5θ = 30°杆AB所受的力为100N，方向垂直向上。
A端的反力为100N，方向垂直向下。
11. 一根均匀杆AB，长为2m，重50N，A端固定，B端悬挂重80N的物体。
求杆AB与水平方向的夹角θ及A端的反力。
答案：设杆AB与水平方向的夹角为θ，则sinθ = (50N + 80N) / (2m 9.8m/s^2) = 0.65θ = 40°A端的反力为(50N + 80N) cosθ = 121.5N，方向垂直向上。
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《工程力学》期末复习题及参考答案一、绘图、计算题：1、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，如图所示。
已知力F1﹑F2的作用线方向，试求力F3的作用线方向。
解：将力F1﹑F2的作用线延长汇交于O点，由三力平衡汇交定理可知，力F3的作用线方向必沿CO，如图所示。
2、已知接触面为光滑表面，试画出图示圆球的受力图。
解：按照光滑接触面的性质，画出受力图如下：3、试画出各分图中物体AB的受力图。
解：物体AB的受力图如图所示。
4、如图所示，简易起重机用钢丝绳吊起重量G=10kN的重物。
各杆自重不计，A、B、C三处为光滑铰链联接。
铰链A处装有不计半径的光滑滑轮。
求杆AB和AC受到的力。
解：画A处光滑铰链销钉受力图（见图），其中重物重力G垂直向下；AD绳索拉力F T沿AD方向，大小为G；AB 杆拉力F BA 沿AB 方向；AC 杆受压，推力F CA 沿CA 方向。
以A 为原点建立Axy 坐标系，由平衡条件得到如下方程：030sin 45sin ,0001=--=∑=T BA CA niix F F F F (a)030cos 45cos ,0001=--=∑=G F F F T CA ni iy (b)由(b)式得kN G F CA 4.2645cos )130(cos 00=+=，代入（a ）式得kN F F F T CA BA 66.135.010707.04.2630sin 45sin 00=⨯-⨯=-=所以杆AB 受到的力kN F BA 66.13=，为拉力；杆AC 受到的力kN F CA 4.26=，为压力。
5、拖车的重量G =250kN ，牵引车对它的作用力F =50kN ，如图所示。
求当车辆匀速直线行驶时，车轮A 、B 对地面的正压力。
解：画拖车受力图，如图所示，拖车受6个力的作用：牵引力F ，重力G ，地面法向支撑力F NA 、F NB ，摩擦力F A 、F B 。
由平面一般力系平衡条件得到：0,01=+--=∑=F F F F B A ni ix0,01=-+=∑=G F F F NB NA ni iy05.14)44(,0)(1=⨯-⨯-+⨯=∑=F G F F M NB ni i A联立上述三式，解得kN F kN F NA NB 6.115,4.134==。
所以当车辆匀速直线行驶时，车轮A 、B 对地面的正压力分别为115.6kN 、134.4kN 。
6、折梯由两个相同的部分AC 和BC 构成，这两部分各重0.1k Ｎ，在C 点用铰链连接，并用绳子在D 、E 点互相连接，如图所示，梯子放在光滑的水平地板上，今在销钉C 上悬挂G ＝0.5k Ｎ的重物，已知AC ＝BC ＝4m ，DC ＝EC ＝3m ，∠CAB ＝60°，求绳子的拉力和AC 作用于销钉C 的力。
解：画整个折梯受力图，折梯受到平面平行力系的作用，由对称性可知，2/G F F NB NA ==。
取折梯右半部分BC 及重物G 为分离体，受力图如图所示，AC 作用于销钉C 的力为Cy Cx F F 、，绳子拉力T F ，水平向左。
由平衡条件得到如下方程：060cos 2,0)(01=⨯-⨯=∑=CE F ABF F M T NB ni i C ，kN 333.0=T F ==∑=Cx ni ix F F ,01kN 333.0=T F0,01=+-=∑=NB Cy ni iy F G F F ， kN 25.0=Cy F所以绳子的拉力kN 333.0=T F ，AC 作用于销钉C 的力为Cx F kN 333.0=、kN 25.0=Cy F 。
7、如图所示为测定圆柱试件剪切强度的实验装置，已知试件直径d=20mm ，剪断时的压力F =470kN ，试求该材料的抗剪强度极限0τ。
解：由销钉受力图可见，销钉具有两个剪切面mm 和nn ，应用截面法，由平衡条件得剪力F Q =F /2=235kN 。
圆柱试件的抗剪强度极限a a QMP P d F 748020.010235243240=⨯⨯==ππτ 8、试作图示各杆的轴力图。
解：根据外力的变化情况，各段内轴力各不相同，应分AB 段、BC 段和CD 段计算。
AB 段：用假想截面将杆截开，取左段研究，由平衡条件得到轴力kN F N 101=；BC 段: 用假想截面将杆截开，取左段研究，由平衡条件得到轴力kN F N 202-=，所得结果为负值，表示所设2N F 的方向与实际方向相反，即2N F 为压力；CD 段: 用假想截面将杆截开，取左段研究，由平衡条件得到轴力kN F N 403-=，负值表示3N F 为压力。
由以上结果，可绘出轴力图如图所示。
9、一钢制阶梯杆如图所示。
已知沿轴线方向外力F 1=50kN ，F 2=20kN ，各段杆长l 1=100mm ，l 2=l 3=80mm ，横截面面积A 1=A 2=400mm 2，A 3=250mm 2，钢的弹性模量E=200GP a ，试求各段杆的纵向变形、杆的总变形量。
解：（1）首先作出轴力图如图所示，由图知kN F N 301-=，kN F F N N 2032==。
（2）计算各段杆的纵向变形m m EA l F l N 5693311111075.31040010200101001030---⨯-=⨯⨯⨯⨯⨯⨯-==∆ m m EA l F l N 569332222100.2104001020010801020---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==∆ m m EA l F l N 569333333102.3102501020010801020---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==∆ (3)杆的总变形量m l l l l 53211045.1-⨯=∆+∆+∆=∆。
10、如图所示圆轴长l =500mm ，直径d =60mm ，受到外力偶矩M 1=4kN·m 和M 2＝7kN·m 作用，材料的剪切弹性模量G=80GP a （1）画出轴的扭矩图； （2）求轴的最大切应力；（3）求轴的最大单位长度扭转角。
解：（1）绘扭矩图用截面法求得1-1截面上的扭矩为m kN M M T ⋅=-=3121，2-2截面的扭矩为m kN M T ⋅-=-=412。
绘出的扭矩图如图所示。
（2）由扭矩图可见BC 段扭矩最大，由于是等截面圆轴，故危险截面在BC 段内。
其最大切应力为()a a P MP MP W T 3.941060161043332max=⨯⨯⨯==-πτ (3) BC 段扭矩最大，BC 段内最大单位长度扭转角即轴的最大单位长度扭转角。
mmGI T p25.218010603210801041804393max max=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=-πππθ）（11、实心圆轴和空心轴通过牙嵌离合器而连接，如图所示。
已知轴的转速n =100r/min ，传递的功率P=7.5kW ，材料的许用应力][τ=40MP a ，试通过计算确定 （1）采用实心轴时，直径d 1和的大小；（2）采用内外径比值为1/2的空心轴时，外径D 2的大小。
解：计算外力偶矩，作用在轴上的外力偶矩m N m N n P T ⋅=⋅⨯==7161005.795509550 （1）采用实心轴时，直径d 1的大小应满足下式：a a P P P d W T 631max 1040][16716⨯=≤⨯==τπτ解得 mm m Td 0.451040716][36163161=⨯⨯=⨯≥ππτ （2）采用内外径比值α=1/2的空心轴时，外径D 2的大小应满足下式：aa PP P D W T 6432max 1040][)1(16716⨯=≤-⨯==ταπτ解得 mm m TD 0.46)5.01(1040716)1]([3461634162=-⨯⨯⨯=-⨯≥ππατ 12、如图所示为皮带传动轴，轴的直径d =50mm ，轴的转速为n =180r/min ，轴上装有四个皮带轮。
已知A 轮的输入功率为P A =20kW ，轮B 、C 、D 的输出功率分别为P B =3kW ，P C =10kW ，P D =7kW ，轴材料的许用切应力][τ=40MP a 。
（1）画出轴的扭矩图。
（2）校核轴的强度。
解：（1）画扭矩图计算外力偶矩，作用在各轮上的外力偶矩mN m N n PM mN m N n PM mN m N n PM m N m N n P M DD CC BB A A ⋅=⋅⨯==⋅=⋅⨯==⋅=⋅⨯==⋅=⋅⨯==371180795509550531180109550955015918039550955010611802095509550用截面法求得1-1截面上的扭矩为m N M T B ⋅-=-=1591；2-2截面的扭矩为m N M M T B A ⋅=-=9022；3-3截面的扭矩为m N M T D ⋅==3713。
绘出的扭矩图如图所示。
（2）强度校核由图可见AC 段扭矩最大，由于是等截面圆轴，故危险截面在AC 段内。
a a a P W T MP =<MP =P ⨯⨯==-40][7.36105016902332max τπτ）（，所以轴满足强度条件。
13、计算图示各梁1、2、3、4截面上的剪力和弯矩。
解：a) （1）考虑整体平衡，可解A 、D 支座反力03251321,0)(21=⨯+⋅⨯-⋅⨯⨯-=∑=D ni i A F m kN m kN F M 得 kN F D 83.3=0513,01=+-⨯-=∑=D A ni iy F kN kN F F得 kN F A 17.4=（2）计算截面1处的剪力和弯矩假想截面在1处把梁截开，考虑左段梁，截面处的剪力和弯矩按正方向假设。
013,011=-⨯-=∑=Q A ni iy F kN F F得 kN F Q 17.11=011321,0)(1121=+⨯-⋅⨯⨯-=∑=M F m kN F M Q ni i A 得 m kN M ⋅=67.21(3) 计算截面2处的剪力和弯矩假想截面2在处把梁截开，考虑左段梁，截面处的剪力和弯矩按正方向假设。
013,021=-⨯-=∑=Q A ni iy F kN F F得 kN F Q 17.12=011321,0)(2221=+⨯-⋅⨯⨯-=∑=M F m kN F M Q ni i A 得 m kN M ⋅=67.22(4) 计算截面3处的剪力和弯矩假想截面在3处把梁截开，考虑右段梁，截面处的剪力和弯矩按正方向假设。
05,031=+-=∑=D Q ni iy F kN F F得 kN F Q 17.13=01,0)(31=⨯+-=∑=D ni i C F M F M得 m kN M ⋅=83.33(5) 计算截面4处的剪力和弯矩假想截面在4处把梁截开，考虑右段梁，截面处的剪力和弯矩按正方向假设。