(完整版)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)習(xí)題及答案

1、1.化工廠安裝塔設(shè)備時，分段起吊塔體如圖所示。設(shè)起吊重量G=10KN,求鋼繩 AB、BC及BD的受力大小。設(shè) BC、BD與水平夾角為 60 c2. 桅桿式起重機(jī)由桅桿 D、起重桿 AB和鋼絲BC用錢鏈A連接而組成。P=20KN ,試求BC繩的拉力與錢鏈 A的反力（AB桿重不計）C3. 起吊設(shè)備時為避免碰到欄桿，施一水平力P,設(shè)備重 G=30KN,求水平力 P及繩子拉力To4.懸臂式壁架支承設(shè)備重P(KN),壁架自重不計，求固定端的反力。5.化工廠的塔設(shè)備，塔旁懸掛一側(cè)塔。設(shè)沿塔高受風(fēng)壓 q(N/m),塔高H(m),側(cè)塔與主塔中心相距為 & m),主塔重 Pi( KN ),側(cè)塔重 P2(

2、 KN )。試求地面基礎(chǔ)處的 支座反力。6.梯子由AB與AC兩部分在A處用錢鏈聯(lián)結(jié)而成，下部用水平軟繩連接如圖放在光,78.9.10.滑面上。在AC上作用有一垂直力 P。如不計梯子自重，當(dāng)P=600N, =75C, h=3m,a= 2m時，求繩的拉力的大小。試用截面法求各桿件所標(biāo)出的橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力。桿的橫截面面積P=10KN。A 為 250mm2,一根直徑 d=3mm ,長L=3m的圓截面桿，承受軸向拉力P=30KN ,其伸長為 AL=2.2mm ,試求此桿橫截面上的應(yīng)力與此材料的彈性模量E。參考答案一根鋼桿，其彈性模量E=2.1 M05MPa,比例極限 p=210MPa；在軸向拉力 P

3、作用下，縱向線應(yīng)變=0.001。求此時桿橫截面上的正應(yīng)力。如果加大拉力 P,使桿件的縱向線應(yīng)變增加到=0,01,問此時桿橫截面上的正應(yīng)力能否由虎克定律確定，為什么？兩塊Q235-A鋼板用E4301焊條對焊起來作為拉桿，b=60mm , =10mm。已知鋼板的許用應(yīng)力=160MPa ,對接焊縫許用應(yīng)力 = 128MPa,拉力P=60KN。試校核其強(qiáng)度。11.已知反應(yīng)釜端蓋上受氣體內(nèi)壓力及墊圈上壓緊力的合力為400KN ,其法蘭聯(lián)接選用 Q235-A鋼制M24的螺栓，螺栓的許用應(yīng)力尸54MPa ,由螺紋標(biāo)準(zhǔn)查出 M24螺栓的根徑 d=20.7mm , 試計算需要多少個螺栓 （螺栓是沿圓周均勻分布，

4、螺栓數(shù)應(yīng)取 4的倍數(shù)）。12.簡易支架可簡化為圖示的錢接三角形支架ABC o AB為圓鋼桿，許用應(yīng)力尸140MPa ; BC為方木桿，許用應(yīng)力=50MPa o若載荷P=40KN ,試求兩桿的橫截面尺寸。13.某設(shè)備的油缸，缸內(nèi)工作壓力P=2MPa,油缸內(nèi)徑 D=75mm,活塞桿直徑 d=18mm ,已知活塞桿的尸50MPa ,試校核活塞桿的強(qiáng)度。參考答案1-13 .解：橫截面上的應(yīng)力：p p2G = -= = = J80r 4MMPa因為：° : 口尸0MPa,所以該活塞桿的強(qiáng)度不夠。14.一臥式容器，支承在支座 A和B上，容器總重 G=500KN ,作用于中點，兩支座 A、B的墊板

5、之截面均為長方形，邊長 a：b為1:4,若支座下的基礎(chǔ)的許用應(yīng)力尸1MPa,試求墊板截面所需的尺寸15.16.17.懸臂管道托架上，支承管道重P=8MPa, l=500mm,梁用10號工字鋼，材料的彎曲許用應(yīng)力=120MPa。問工字梁的強(qiáng)度是否足夠。試列出圖示各梁的彎矩方程，并畫彎矩圖，求出 M maxa=1000mm。內(nèi)貯液體，包括貯罐自重在內(nèi)，可簡化為單位長度上的均布載荷q=28N/mm簡化圖如（b）。求罐體上的最大彎矩和彎曲應(yīng)力53/6人陵臥式貯耀,內(nèi)徑為 1600mm,壁厚20mm,封頭高 H=450mm ；支座位置如圖， L=8000mm ,18.分福塔高 H=20m,塔內(nèi)徑為 10

6、00mm，壁厚6mm,塔與基礎(chǔ)的固定方式可視為固端，作用在塔體上的風(fēng)載荷分兩段計算，qi=420N/m, q2=600N/m。求風(fēng)力引起的最大彎曲應(yīng)力19.一臥式容器筒體部分，總重40KN ,支撐在容器焊接架的托輪上，已知支承托輪 A、B兩軸的直徑d=50mm ,材料的彎曲許用應(yīng)力 =120MPa。試校核該軸的強(qiáng)度。20.空氣泵的操作桿，右端受力P=8KN,I-I及II-II截面尺寸相同，均為h/b=3的矩形。若操作桿的材料的許用應(yīng)力尸150MPa。試設(shè)計I-I及II-II截面的尺寸21.橫梁設(shè)計為£!形截面h/b= 3 ： 1,許用應(yīng)力=160MPa ,求此梁的最大撓度和最大轉(zhuǎn)角。

7、鋼參考答案材的彈性模量 E=2.0 X105MPa。圖中 P=20KN, q=10KN/m , l=4m。22.銷釘聯(lián)接，已知P=18KN ,板厚t1=8mm , t2=5mm ,銷釘與板的材料相同，許用剪應(yīng)力尸60MPa ,許用擠壓應(yīng)力jy=200MPa ,銷釘直徑d=16mm ,試校核銷釘強(qiáng)度。23.齒輪與軸用平鍵聯(lián)結(jié)，已知軸直徑d=70mm,鍵的尺寸 bxhM=20X12M00 (mm),傳遞的力偶矢m m=2KN- m,鍵材料的許用應(yīng)力=80MPa , jy=200MPa ,試校核健的強(qiáng)度。24.已知圓軸輸入功率 Na=50KW ,輸出功率 Nc=30KW , Nb=20KW。軸的轉(zhuǎn)速

8、 n= 100轉(zhuǎn)/分,=40MPa , = 0.57m, G=8.0 X04MPa。設(shè)計軸的直徑 d.2 2F/2參考答案1-24解：銷釘所受的的最大剪應(yīng)力為：MPa銷釘所受的的最大擠壓應(yīng)力為:18x10MOMPamt25.某攪拌軸材質(zhì)為45號鋼，其許用應(yīng)力尸31MPa ,軸的n=20r/min ,傳遞功率為 N=5KW。試求此實心軸的直徑。26.某化工廠的螺旋輸送機(jī)，輸入功率為7. 2KW?，F(xiàn)擬用外徑 D=50mm、內(nèi)徑d=40mm的熱軋無縫鋼管做螺旋的軸，軸的轉(zhuǎn)速n=150r/min,材料的扭轉(zhuǎn)許用剪應(yīng)力 =50MPa ,問強(qiáng)度是否足夠？27.某反應(yīng)器的攪拌軸由功率N=6KW 的電動機(jī)帶動

9、，軸的轉(zhuǎn)速 n = 40r/min ,由89X10（外徑89mm,壁厚10mm）制成，材料的許用剪應(yīng)力 =50MPa。試校核電動機(jī)輸出額定功率時軸的 強(qiáng)度。28.一帶有框式攪拌槳葉的主軸，其受力情況如圖所示。攪拌軸由電動機(jī)經(jīng)過減速箱及圓錐齒輪帶動。已知電動機(jī)的功率為2.8KW,機(jī)械傳動的效率為 85%,攪拌軸的轉(zhuǎn)速為5r/min ,軸的直徑為d=75mm,軸的材料為45號鋼，許用剪應(yīng)力為=60MPa。試校核軸的強(qiáng)度29.試求圖示單元體內(nèi)主應(yīng)力的大小及方向，并在它們的中間繪出僅受主應(yīng)力作用的單元體。30并在它們中間繪出僅受主應(yīng)力作用的單元體。試求圖示各單元體內(nèi)主應(yīng)力的大小及方向,參考答案JDMP

10、a4 0 MF占20MPa5»MPa即MP.1-30 (c)解：主應(yīng)力為:.=%, +4< 二 lf-2O + 3O) +1水-20-3療+4x2/= 372上22MPa2 = 5 (口、+ (J,) 二一口介，+ 41二=(20 f 30) - - -yi -2B - 30)2 + 4 x 202 = -27MPa1T 二-19 3 2-20-30受主應(yīng)力作用的單元體如下圖中的藍(lán)色線條所表示的:32 手搖錢車如圖所示。軸的直徑d=30mm ,材料為Q235鋼，=80MPa。試按第三強(qiáng)度理論求錢31 鏈環(huán)由直徑 d=20mm的圓鋼制成，距離a=50mm。鋼材的許用應(yīng)力=100M

11、Pa。如果圖示鏈車的最大起重量P。3/，呼.心止3P'為多大?環(huán)有缺口，其許可拉力 P為多大？如果將缺口焊好，則其許可拉力33 .34 .35 .1.2.3.4.5.6.電動機(jī)的功率為 9KW,轉(zhuǎn)速為715r/min ,皮帶輪直徑 D=250mm ,主軸外伸部分 l=120mm,主軸直徑d=40mm o若尸60MPa ,試用第三和第四強(qiáng)度理論來校核主軸的強(qiáng)度。千斤頂?shù)穆輻U由 Q235-A鋼制成，內(nèi)徑 di=32mm,最大升高l=30mm。若起重量 P=50KN ,兩端支座看成上端自由、下端固定，許用應(yīng)力尸160MPa ,用折減系數(shù)法校合其穩(wěn)定性。鑄鐵管外徑 D=200mm ,內(nèi)徑d=1

12、20mm ,長l=3000mm ,兩端看成錢鏈支座。鑄鐵的許用應(yīng)力 =80MPa。求此管最大許可壓力。習(xí)題參考答案2Fsiti% =產(chǎn)助=5-78加= 10ZAZFq cos150- cos 45。+F) - 0F2a cos 450 =。% = 223KN 9此=1135氏N尸產(chǎn)28.3儂Fcos300-(y= 0F-Fcos600=0P = 17.32JWR = PM* = PL%=職務(wù)=月+月#+牛FJ cosa-研一尸（J 一色）cos。二 0F = 5W 瓦=必0站5/cosor-即二 0耳二150M7.1-1 F = P = OKN cr = - = 40MPaA2-2=0 cr

13、= 03)1-1 F 二尸二10KN cr = -=402l/PflA2-2 F = 2P = 20r/V cr = SOMPa A(c)1-1 F 三產(chǎn)三 10KN tF=- = 40MP(3A22 F =P= 102/# =g=40MP/1-1F = F = 1Q 及N2-2 尸=0e=。3-3 產(chǎn)= 20K*er =軟 MPa8.CF=A9.10.P- lOOMPa V b£ = CT = 210A?FaEAL不能用虎克定律計算橫截面上的正應(yīng)力，因為此時應(yīng)力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出彈性范圍故，強(qiáng)度足夠。11. 7 一 1tT = K =nA 必12. "-廠xillU f國= 44

14、.7 KN修心之隘=22n = 24%-%cosa=0。二2。n工蝕=143/na= 894mm3ELr口 二月gc = 30mm-d =4 d=14mm13.14.15.日=250 加方b =1000/J? mq a e十(g)(i)(k)(h)(j)(l)P爐d)F =3=< a-d1(a)(b)(c)(e)G二j4- = A = 0.25m(f)(d)2 P a16所以，強(qiáng)度不夠22.抗剪:-=POAfftipp?F2 = =141MPa抗擠：.- , -(m)tr-?y = 163MPa>tr18.N= -G=11,51 KN 4 cos3001 =工十=33x10- 64

15、M = N«.15 = U3KNM<T = 131 AfP口 > b19.N=G11.54KN4 cos30° = £* =33x10- 64M = N«.15 = IJ3KNM= 131AfPa >(r3.125?1aM 二工(x - 察H gxaM = 200 KN.m miK17.M = PL = 4 KN.m nLiK20.= P(0.68 - 0.0S) = A.KNb= 4Qmmh =120制加24EI16EI245T 16 EI=7.4m生=0.00023優(yōu)=0.0002312一 q1 + 2Q + _ H) = 148.

16、4KK2321.13047 481PT = _ =28Jbi23. dP-M P57KN2P<r -<(?y一X J224.銷釘所受的的最大剪應(yīng)力為:F/2_ Fl 2峪 加，4 314x6016,4銷釘所受的的最大擠壓應(yīng)力為:25.26.MPa"”P P 18>：105 rm0AtM = 140W魅而0.016x0.003®1HJ1N 59550x_ -9550X三 1193 75N，加20叫咯麻.逆wd = 5U5mr?i% -95509550x -4584、，雨用 1506D(D4 -/)= 14492 475mm?MPa"=33MPa &

17、lt; H =W_L強(qiáng)度足夠27.軸的外徑：， I ，'，.N6Mr =9550x_ = 9550x_ =14325M”力4016Z)CD4 -d) = 88424 2mw3= 162Mpo < ri = SOA/Pd 吼l28.強(qiáng)度足夠Mr = 9550x_ = 9550x三 5348AT 附燈50.2d" =84375 環(huán)網(wǎng)= 63.4MPa. > ri = 60*必L29.強(qiáng)度足夠計算主應(yīng)力和方向的公式為：叮1三,(獷十仃，)十;師"五產(chǎn)將(a)(b)(c)各題帶入得:(a)er】=2MPa 口2 - -30AflPa oj0 = 0(b)cf1

18、= lOOAff a2 = -5(MPa% = 0(c)號=-6.9MPa % = 22.5'30主應(yīng)力為:= ；(%+%) +(口; 仃丁尸+4r=1(-20+30) + 1 J(-20-知)+2CP = 372上,22MPa口尸)"+ 4 % = (20 + 3Q)二?？?J 4 . 20 ' = -272qMPa1-1 -2x201片=££ = j y 52-20-30受主應(yīng)力作用的單元體如下圖中的藍(lán)色線條所表示的:31 A點受彎矩和力的組合作用= +4 cl - lOOJk/Pa門2A d1 - 1964W2WS2W7 -= 785.5mw3其中， 4，m%,顯代入上式得：F = 15.59K?瞑32本題為拉扭組合. 最大剪應(yīng)力在圓軸的外圓周上：.處M 三F民仍三0.2#* = 0.2X303=5400想閘, 叫 “最大的拉應(yīng)力作用在軸的上下邊緣處：仃曳，町尸犬。0/22?？?，叫-2651WW3唯32第三強(qiáng)度理論：口=啟 例"< 80肱匕P-195N33 ” -Mr = 9550 x _ =9550x一 = 120.2ZA曾715.Mr -7R, T- - 120.2H