完整版化工设备机械基础习题及答案文档格式.docx
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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:
pp
G=-===J80
s迂刖314刈L宁MSDCH呼
~1~44MPa
因为:
二-MPa,所以该活塞杆的强度不够。
14.
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
rti
15
LkN
{j}
Ji
E
16
L
17
UB
1盘
Jp
miHiii
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。
试列岀图示各梁的弯矩方程,并画弯矩图,求岀Mmax
HACI^*ih:
XI
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
卧式贮耀,
内径为1600mm,壁厚20mm,圭寸头高H=450mm;
支座位置如图,L=8000mm,
,作用在
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
塔体上的风载荷分两段计算,qi=420N/m,q2=600N/m。
求风力引起的最大弯曲应力。
B两轴的
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、
直径d=50mm,材料的弯曲许用应力[]=120MPa。
试校核该轴的强度
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=2.0X105MPa。
图中P=20KN,q=1OKN/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bxhxl=20X12X100(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,输岀功率Nc=30KW,Nb=20KW。
轴的转速n=100转/分,
[]=40MPa,[]=0.5/m,G=8.0X04MPa。
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:
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
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89X10(外径
89mm,壁厚10mm)制成,材料的许用剪应力[]=50MPa。
试校核电动机输岀额定功率时轴的
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,并在它们的中间绘岀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,并在它们中间绘岀仅受主应力作用的单元体。
1-30(c)解:
主应力为:
Gj--匕+^)+-+4t/二i(-20+30)4--7(-20-3Q)2+4x2Qj=37
MPa
□2=y(叫++4t;
=—(—20f30)-—-^i-2D-30)J+4x202=-27
受主应力作用的单元体如下图中的蓝色线条所表示的:
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
34
35
1.
2.
3.
4.
5.
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|=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。
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。
铸铁管外径D=200mm,内径d=120mm,长|=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
血=10ZAZ
cosl5°
-cos45°
+P)-0
R朋cos75d—F2acos45°
=0
F血=理3dF怕=10•无册
Fco£
30°
-G=0
P—Fcos60°
P=17.32JW
M±
=PL
g=再珥二目+£
FJcosa-Fh-P(i-a)cosa=0
F=5DAT=450^
7.
S)1-1F=P=\OKNCF=-=40MPa
A
2-2=0cr=0
3)1-1=1QKNcr=-=402l/Pfl
2-2F=2P=20r?
Vcr=—^SOMPa
(c)1-1F三严三1QKMtF=-=40MP(3
2—2F=P=10^2/b=M=40耐盘
⑷1-1F=F=ZKN<
r='
WMPa
rr=0
3-3F=20册
/=149MEs
EA
cr=E
2-2
8.
9.
^=—=S.O^xlO^Pa
10.
tr二扌二100胚论0]
故,强度足够。
11.
FF
疔=—=—=22
nA创
n
=24
卩一心sina二0
一Fbccoso二0
备=44.7沏
=20KN
[叽3心
^■JIB
-143mm2
["
P■恥-竹匕
4亡
=894mm3
a2=AS^c-JtOmm
-d'
=4
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岀弹性范围
d=14mm
屛Q-rf2)
F=丄=<
[a]
-d1
4^r]=—A=0.25m2
nJ2
占=250mmb=1000/J?
m
15.
(a)
列1却
2
(b)
(c)
(e)
(g)
(i)
(k)
9q1
玄*
1.4^
(d)
(f)
(h)
(j)
3qa
TFi
q&
葺
21.
所以,强度不够
3.125^
-q[L^2(a+-H)=14&
4KN
23
T=^=28JMP^<
[r]bl
23.
P-^MP^57KN
P
g—二<
[(?
y]
—x/
销钉所受的的最大剪应力为:
MPa"
'
!
竺二半二停10写二宓囲编7id2i4314x0.0162/4
18x10
%=議=^%"
=0.016x0.003=140
Mr-9550x^-9550xA=1153.75ZA
2720
叫1153.75
-3.851xW5w
26.
眄迥吧■和嚅■梯4E
第T3F心“沁
强度足够
Mr=9550x^=9550xA=1^32.5^^
r2740
"
伊"
沁沐[<|〜沁
28.
=0.2^J,=84375/MW35
29.
计算主应力和方向的公式为:
1三扌(丁品十十产页;
^2=|ta.
将(a)(b)(c)各题带入得:
□]=2^MPa口卫=-3()MPaoj0=0
CF]=lOOAff^cf2=S(\MPa
s=2a的MP口6=-6门阳於口%=22.5'
30主应力为:
込=1耳+6)+[応.6歹+元I=1(-20+30)+!
J(・20・和尸+你2(?
=3722r22
31A点受弯矩和力的组合作用
rj-^=—+<
l[crl-lOOJk/jPaAW"
=1964w2ws^
其中,4,M■Pq
785.Swawi3
代入上式得:
F二15.59£
2<
32本题为拉扭组合
.最大剪应力在圆轴的外圆周上:
t"
处,-眼%"
苗=0.2X303=5400WW53
Wp‘
最大的拉应力作用在轴的上下边缘处:
<
7-—・尸如皿厲■茨0巴町■—-2651^?
Wz32
第三强度理论:
/=+卅〈WMPa
P-795V
叭沁一牛讪2修■皿3
=377=346,22V
第四强度理论:
=304-112^
—4M.4煜灯OO.£
d
32
S=304-1.12^=220^
CT
P==22^-d2^YTIKN
lurvrm
所以,千斤顶稳定
S=3322-1.45«
4M4x1x3000“
■——■■60
200
g=3322-1454A=245MP^
笃-b疔XA三24亦眷〔/-屮尸49267疋时
需用的最大压力为:
-49267/6•旨21KN
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- 完整版 化工设备 机械 基础 习题 答案