化工设备机械基础习题及答案Word文档格式.docx
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6.
梯子由AB与AC两部分在A处用铰链联结而成,下部用水平软绳连接如图放在光滑面上。
在AC上作用有一垂直力P。
如不计梯子自重,当P=600N,=75℃,h=3m,a=2m时,求绳的拉力的大小。
.7
试用截面法求各杆件所标出的横截面上的内力和应力。
杆的横截面面积A为250mm2,P=10KN。
8.
一根直径d=3mm,长L=3m的圆截面杆,承受轴向拉力P=30KN,其伸长为ΔL=2.2mm。
试求此杆横截面上的应力与此材料的弹性模量E。
参考答案
9.
一根钢杆,其弹性模量E=2.1×
105MPa,比例极限p=210MPa;
在轴向拉力P作用下,纵向线应变=0.001。
求此时杆横截面上的正应力。
如果加大拉力P,使杆件的纵向线应变增加到=0.01,问此时杆横截面上的正应力能否由虎克定律确定,为什么?
10.
两块Q235-A钢板用E4301焊条对焊起来作为拉杆,b=60mm,=10mm。
已知钢板的许用应力[]=160MPa,对接焊缝许用应力[]=128MPa,拉力P=60KN。
试校核其强度。
11.
已知反应釜端盖上受气体内压力及垫圈上压紧力的合力为400KN,其法兰联接选用Q235-A钢制M24的螺栓,螺栓的许用应力[]=54MPa,由螺纹标准查出M24螺栓的根径d=20.7mm,试计算需要多少个螺栓(螺栓是沿圆周均匀分布,螺栓数应取4的倍数)。
12.
简易支架可简化为图示的铰接三角形支架ABC。
AB为圆钢杆,许用应力[]=140MPa;
BC为方木杆,许用应力[]=50MPa。
若载荷P=40KN,试求两杆的横截面尺寸。
13.
某设备的油缸,缸内工作压力P=2MPa,油缸内径D=75mm,活塞杆直径d=18mm,已知活塞杆的[]=50MPa,试校核活塞杆的强度。
1-13.解:
横截面上的应力:
MPa
因为:
MPa,所以该活塞杆的强度不够。
14.
一卧式容器,支承在支座A和B上,容器总重G=500KN,作用于中点,两支座A、B的垫板之截面均为长方形,边长a:
b为1:
4,若支座下的基础的许用应力[]=1MPa,试求垫板截面所需的尺寸。
15.
试列出图示各梁的弯矩方程,并画弯矩图,求出Mmax。
16.
一卧式贮耀,内径为1600mm,壁厚20mm,封头高H=450mm;
支座位置如图,L=8000mm,a=1000mm。
内贮液体,包括贮罐自重在内,可简化为单位长度上的均布载荷q=28N/mm简化图如(b)。
求罐体上的最大弯矩和弯曲应力。
17.
悬臂管道托架上,支承管道重P=8MPa,l=500mm,梁用10号工字钢,材料的弯曲许用应力[]=120MPa。
问工字梁的强度是否足够。
18.
分馏塔高H=20m,塔内径为1000mm,壁厚6mm,塔与基础的固定方式可视为固端,作用在塔体上的风载荷分两段计算,q1=420N/m,q2=600N/m。
求风力引起的最大弯曲应力。
19.
一卧式容器筒体部分,总重40KN,支撑在容器焊接架的托轮上,已知支承托轮A、B两轴的直径d=50mm,材料的弯曲许用应力[]=120MPa。
试校核该轴的强度。
20.
空气泵的操作杆,右端受力P=8KN,I-I及II-II截面尺寸相同,均为h/b=3的矩形。
若操作杆的材料的许用应力[]=150MPa。
试设计I-I及II-II截面的尺寸。
21.
横梁设计为矩形截面h/b=3∶1,许用应力[]=160MPa,求此梁的最大挠度和最大转角。
钢材的弹性模量E=2.0×
105MPa。
图中P=20KN,q=10KN/m,l=4m。
22.
销钉联接,已知P=18KN,板厚t1=8mm,t2=5mm,销钉与板的材料相同,许用剪应力[]=60MPa,许用挤压应力[jy]=200MPa,销钉直径d=16mm,试校核销钉强度。
23.
齿轮与轴用平键联结,已知轴直径d=70mm,键的尺寸b×
h×
l=20×
12×
100(mm),传递的力偶矩m=2KN·
m,键材料的许用应力[]=80MPa,[jy]=200MPa,试校核健的强度。
24.
已知圆轴输入功率NA=50KW,输出功率NC=30KW,NB=20KW。
轴的转速n=100转/分,[]=40MPa,[]=0.5°
/m,G=8.0×
104MPa。
设计轴的直径d.
参考答案1-24解:
销钉所受的的最大剪应力为:
MPa
销钉所受的的最大挤压应力为:
25.
某搅拌轴材质为45号钢,其许用应力[]=31MPa,轴的n=20r/min,传递功率为N=5KW。
试求此实心轴的直径。
26.
某化工厂的螺旋输送机,输入功率为7.2KW。
现拟用外径D=50mm、内径d=40mm的热轧无缝钢管做螺旋的轴,轴的转速n=150r/min,材料的扭转许用剪应力[]=50MPa,问强度是否足够?
27.
某反应器的搅拌轴由功率N=6KW的电动机带动,轴的转速n=40r/min,由89×
10(外径89mm,壁厚10mm)制成,材料的许用剪应力[]=50MPa。
试校核电动机输出额定功率时轴的强度。
28.
一带有框式搅拌桨叶的主轴,其受力情况如图所示。
搅拌轴由电动机经过减速箱及圆锥齿轮带动。
已知电动机的功率为2.8KW,机械传动的效率为85%,搅拌轴的转速为5r/min,轴的直径为d=75mm,轴的材料为45号钢,许用剪应力为[]=60MPa。
试校核轴的强度。
29.
试求图示单元体内主应力的大小及方向,并在它们的中间绘出仅受主应力作用的单元体。
30.
试求图示各单元体内主应力的大小及方向,并在它们中间绘出仅受主应力作用的单元体。
1-30(c)解:
主应力为:
受主应力作用的单元体如下图中的蓝色线条所表示的:
31.
链环由直径d=20mm的圆钢制成,距离a=50mm。
钢材的许用应力[]=100MPa。
如果图示链环有缺口,其许可拉力P为多大?
如果将缺口焊好,则其许可拉力P'
为多大?
32.
手摇铰车如图所示。
轴的直径d=30mm,材料为Q235钢,[]=80MPa。
试按第三强度理论求铰车的最大起重量P。
33.
电动机的功率为9KW,转速为715r/min,皮带轮直径D=250mm,主轴外伸部分l=120mm,主轴直径d=40mm。
若[]=60MPa,试用第三和第四强度理论来校核主轴的强度。
34.
千斤顶的螺杆由Q235-A钢制成,内径d1=32mm,最大升高l=30mm。
若起重量P=50KN,两端支座看成上端自由、下端固定,许用应力[]=160MPa,用折减系数法校合其稳定性。
35.
铸铁管外径D=200mm,内径d=120mm,长l=3000mm,两端看成铰链支座。
铸铁的许用应力[]=80MPa。
求此管最大许可压力。
习题参考答案
7.
不能用虎克定律计算横截面上的正应力,因为此时应力已远远超出弹性范围。
故,强度足够。
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(i)
(j)
(k)
(l)
(m)
(n)
所以,强度不够
抗剪:
抗挤:
MPa
强度足够
轴的外径:
计算主应力和方向的公式为:
将(a)(b)(c)各题带入得:
(a)
A点受弯矩和力的组合作用
其中,, ,
代入上式得:
本题为拉扭组合
最大剪应力在圆轴的外圆周上:
最大的拉应力作用在轴的上下边缘处:
第三强度理论:
第四强度理论:
所以,千斤顶稳定
需用的最大压力为:
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