化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)第二版趙軍

1-1兩球自重為G1和G2,以繩懸掛如圖1-33試畫；①小球②大球③兩球合在一起的受力圖。FBAFAFBFAB第一章習(xí)題講解FAFB1-4棘輪裝置如圖1-36所示。通過繩子懸掛重量為G的物體，AB為棘輪的止推爪，B處為平面鉸鏈。試畫出棘輪的受力圖。X0Y0GSA′G01-5塔器豎起的過程如圖1-37所示。下斷擱在基礎(chǔ)上，在C處系以鋼繩并用絞盤拉住，上端在B處系以鋼繩通過定滑輪D連接到卷揚(yáng)機(jī)E。設(shè)塔重為G，試畫出塔器的受力圖。FAFBGT1-6化工廠中起吊反應(yīng)器時(shí)為了不致破壞欄桿，施加一水平力p，使反應(yīng)器與欄桿相離開（圖1-38）。已知此時(shí)牽引繩與鉛垂線的夾角為30℃，反應(yīng)器重量為30KN，試求水平力p的大小和繩子的拉力T。解：取反應(yīng)器為研究對象，畫受力圖如圖30°PGTXy1-8用三軸鉆床在水平工件上鉆孔時(shí)，每個鉆頭對工件施加一個力偶（圖1-40）。已知三個力偶的矩分別為：m1=1kN·m，m2=1.4kN·m，m3=2kN·m，固定工件的兩螺栓A和B與工件成光滑面接觸，兩螺栓的距離L=0.2m，求兩螺栓受到的橫向力。解設(shè)兩螺栓受到的橫向力為R，由合力矩原理=代入數(shù)值得R=22kN1-9塔器的加熱釜以側(cè)塔的形式懸掛在主塔上，側(cè)塔在A處擱在主塔的托架上，并用螺栓垂直固定；在B處頂在主塔的水平支桿上，并用水平螺栓做定位連接（圖1-41）。已知側(cè)塔G=20KN,尺寸如圖。試求支座A、B對側(cè)塔的約束反力。2XB

－G×1=0，XB=10kNXA+XB=0，XA=-10kNYA－G=0，YA=20kNAB解以側(cè)塔為研究對象，由平衡方程A、B點(diǎn)受力如圖YAXAXB1-10如圖1-42所示，有一管道支架ABC。A、B、C處均為理想的圓柱形鉸鏈約束。已知該支架承受的兩管道的重量均為G=4.5KN，圖中尺寸均為mm。試求管架中梁AB和桿BC所受的力。解取支架BC為研究對象畫受力圖如圖CBSCSBSB＝8.64kN-G×400-G×(400+720)+SB×(400+720)sin45°=0∑MA＝0ABGGYAXASB′取支架AB為研究對象,畫受力圖如圖（2）∑X=0,XA+SB×cos45°=0,XA=-6.11kN∑Y=0,YA+SB′×sin45°－2G=0,YA=2.89kN1-13如圖1-45所示結(jié)構(gòu)，B、E、C處均為鉸接。已知P=1KN，試求的A處反力以及桿EF和桿CG所受的力。FAY+FBY=PFAX+FBX=0-P·2000+FBY·4000=0聯(lián)立得FAY=FBY=1/2P=1/2KNP·6000－FAY·8000－FFE·3000·sin45°=0FFE=FAY+FCY+FFEsin45°－P=0FCY=解：取AB為研研究對象，，受力如圖圖取AC為研研究對象，，受力如圖圖FAX－FFEsin45°=0FAX=1-14求求圖1-46所示示桁架中各各桿所受的的力解：以節(jié)點(diǎn)點(diǎn)A為研究究對象，受受力如圖得以B節(jié)點(diǎn)為為研究對象象，受力力如圖以C節(jié)點(diǎn)為為研究對象象，受力力如圖同理理可可得得′1-16圖圖1-48所所示示水水平平傳傳動動軸軸上上裝裝有有兩兩個個皮皮帶帶輪輪C和和D,半半徑徑分分別別為為r1=200mm和和r2=250mm，，C輪輪上上皮皮帶帶是是水水平平的的，，兩兩邊邊張張力力為為T1=2t2=5KN，，D輪輪上上皮皮帶帶與與鉛鉛直直線線夾夾角角，，兩兩張張力力為為T2=2t2。當(dāng)當(dāng)傳傳動動軸軸均均勻勻傳傳動動時(shí)時(shí)，，試試求求皮皮帶帶張張力力T2、、t2和軸軸承承A、、B的的反反力力。。解：：得：：∵NAyNAZNByNBZ2-1試求求出出圖圖2-34所示示各各桿桿1-1，，2-2，，及3-3截面面上上的的軸軸力力，，并并作作軸軸力力圖圖。。解b使用用截截面面法法，，沿沿截截面面1-1將桿桿分分成成兩兩段段，，取取出出右右段段并并畫畫出出受受力力圖圖（（b）用用FN1表示示左左段段對對右右段段的的作作用用，，由由平平衡衡方方程程∑Fx=0，得得FN1=F（拉拉））同理理，，可可以以計(jì)計(jì)算算橫橫截截面面2-2上上的的軸軸力力FN2，，由由截截面面2-2右右段段圖圖（（c））的的平平衡衡方方程程∑∑Fx=0，，得得FN2=F（（壓壓））同同理理，，可可以以計(jì)計(jì)算算橫橫截截面面3-3上上的的軸軸力力FN3，，由由截截面面3-3右右段段圖圖（（d））的的平平衡衡方方程程∑∑Fx=0，，得得FN3=0解b使使用用截截面面法法，，沿沿截截面面1-1將將桿桿分分成成兩兩段段，，取取出出右右段段并并畫畫出出受受力力圖圖（（b））用用FN1表示示左左段段對對右右段段的的作作用用，，由平平衡衡方方程程∑∑Fx=0，，得得FN1=F（（拉拉））同理理，，可可以以計(jì)計(jì)算算橫橫截截面面2-2上的的軸軸力力FN2，由由截截面面2-2右段段圖圖（（c）的的平平衡衡方方程程Fx=0∑∑，得得FN2=F（壓壓））同理理，，可可以以計(jì)計(jì)算算橫橫截截面面3-3上上的的軸軸力力FN3，由由截截面面3-3左左段段圖圖（（d））的的平平衡衡方方程程∑∑Fx=0，，得得FN3=F（（拉））2-2試求圖圖2-35所示鋼鋼桿各各段內(nèi)內(nèi)橫截截面上上的應(yīng)應(yīng)力和和桿的的總變變形。。鋼的的彈性性模量量E=200GPa。解1、內(nèi)內(nèi)力計(jì)計(jì)算用用截截面法法分別別計(jì)算算左段段和右右段的的內(nèi)力力并作作桿的的軸力力圖（（b））得得F左=4kN（拉拉）F右=4kN（拉拉）左段：：右段：：2、各段段變形形的計(jì)計(jì)算左左、右右兩段段的軸軸力為為F左F右，橫截截面面面積A左、A右，長度度L左，L右均不相相同，，變力力計(jì)算算應(yīng)力力分別別進(jìn)行行。3、總總變形形計(jì)算算4、計(jì)算算結(jié)果果表明明，左左段伸伸長5.0955x10-5m，右段段伸長長0.637x10-5m，，全桿伸伸長5.73x10-5m。2-3圖2-36所示三角形形支架，桿桿AB及BC都是圓截面面的。桿AB直徑d1＝20mm，桿BC直徑d2＝40mm，兩桿材料均均為Q235鋼。設(shè)重物物的重量G＝20kN。問此支架是是否安全。。解選選取B為研究對象象1、如圖所示示，由平衡衡方程得∑Fx=0G－FBCSin30o=0∑Fy=0FAB－FBCCos30o=0解得FBC=G2、正應(yīng)力為為2-4蒸蒸汽機(jī)的汽汽缸如圖2-37所所示，汽缸缸的內(nèi)徑D＝400mm，工工作壓力P＝1.2MPa。。汽缸蓋和和汽缸用直直徑為18mm的螺螺栓連接。。若活塞桿桿材料的許許用應(yīng)力為為50MPa，螺栓栓材料的許許用應(yīng)力為為40MPa，試求求活塞桿的的直徑及螺螺栓的個數(shù)數(shù)。解：作用在在活塞桿截截面的工作作應(yīng)力由強(qiáng)度條件件有即所以即活塞桿的的直徑由強(qiáng)度條件件式得整理得螺栓應(yīng)至少少為16個2-5三角形支架架ABC如圖2-38所示，在C點(diǎn)受到載荷荷F的作用用。己知，，桿AC由兩根10號槽鋼所組組成，[σ]AC=160MPa；桿BC是20a號工字鋼所所組成，[σ]BC=100MPa。試求最大許可載荷F。解選選取C為研究對象象1、如圖所所示，由平平衡方程得得∑Fx=0FACCos30o－FBCCos30o=0∑Fy=0FACSin30o－F＋FBCSin30o=0解得FAC=FBC=F2、許用應(yīng)應(yīng)力為桿桿AC的承承載極限：：桿BC的承承載極限：由得2-6圖2-39所示結(jié)構(gòu)中中梁AB的變形及重重量可忽略略不計(jì)。桿桿1為鋼制圓桿桿，直徑d1=20mm，E1=200GPa；桿2為銅制圓桿桿，直徑d2=25mm，E2=100GPa。試問：(1)載荷荷F加在何處，，才能使梁梁AB受力后仍保保持水平?(2)若此時(shí)時(shí)F=30kN，求兩拉桿桿內(nèi)橫截面面上的正應(yīng)應(yīng)力。解有有平衡方程程得由FA引起起的變形等等于FB引引起的變形形即有解得X=1.08m，當(dāng)F=30KN時(shí)，正應(yīng)力正應(yīng)力2-7目目2-40所示銷釘連連接、已知知F＝18kN．板厚t1＝8mm，t2＝5mm．銷釘與板板的材料相相同，許用用切應(yīng)力[τ]＝60MPa．許用擠壓壓應(yīng)力[σp]＝＝200MPa。試設(shè)計(jì)銷銷釘直徑d。解許用剪應(yīng)力力得擠壓應(yīng)力得擠壓應(yīng)力得綜上可知2-8如如圖2-41所所示，齒輪輪與軸用平平鍵連接，，已知軸直直徑d=70mm，，鍵的尺寸寸，傳遞的力力偶矩；鍵材料的的許用應(yīng)力力，試校核鍵鍵的強(qiáng)度。。解對軸軸心取矩，，由平衡方方程得：力偶剪切面積為為切應(yīng)力校核鍵的擠擠壓強(qiáng)度，，擠壓面積積擠壓應(yīng)力第三章扭扭轉(zhuǎn)習(xí)題解答3-1作出圖3-15所示各軸的的扭矩圖。3-4一根鋼軸，，直徑為20mm，如[]=100MPa,求此軸能能承受的扭扭矩。如轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為100r/min,求此軸能能傳遞多少少kW的功率。解：鋼鋼軸抗抗扭截面模模量根據(jù)扭轉(zhuǎn)的的剛度條件件代入數(shù)值得得：m=157N·m根據(jù)解得：N=1.64kW3-5如圖3-17所示，在一一直經(jīng)為75mm的等截面圓圓軸上，作作用者外力力偶矩：m1=1kN·m,m2=0.6kN·m,m3=0.2kN·m,m4=0.2kN·m。（1）求作軸的扭扭矩圖。（2）求出每段內(nèi)內(nèi)的最大大剪力。（3）求出軸的總總扭轉(zhuǎn)角。。設(shè)材料的的剪切模量量G=80GPa。（4）若m1和m2的位置互換換，問在材材料方面有有何增減。。（2）（1）（3）根據(jù)據(jù)MPaMPaMParadradrad（4）若m1和m2的位置互換換，kN·mkN·mkN·m最大剪力減減少，所以以用料將降降低3-6如圖3-18所示汽車方方向盤外徑徑=500mm，駕駛員每每只手加在在方向盤上上的里P=300N，方向盤軸為為空心圓軸軸，其外徑徑之比，，材材料的許用用應(yīng)力=600MPa。試求方向向盤軸的內(nèi)內(nèi)外直徑。。解：N·m由解得：mm4-1試試列列出出各各梁梁的的的的剪剪力力和和彎彎矩矩方方程程，，并并作作剪剪力力圖圖和和彎彎矩矩圖圖，，求求出出FSmax和和Mmax(1)列列剪剪力力方方程程和和彎彎矩矩方方程程(2)作作剪剪力力圖圖和和彎彎矩矩圖圖（1））求求支支反反力力由由平平衡衡方方程程∑MA=0,（2））列剪剪力力方方程程和和彎彎矩矩方方程程（3））作剪剪力力圖圖和和彎彎矩矩圖圖（2））列剪剪力力方方程程和和彎彎矩矩方方程程（3））作剪剪力力圖圖和和彎彎矩矩圖圖（1））求求支支反反力力由由平平衡衡方方程程∑∑MA=0,（1））求求支支反反力力由由平平衡衡方方程程∑∑F=0,∑∑MA=0（2））列剪剪力力方方程程和和彎彎矩矩方方程程（3））作剪剪力力圖圖和和彎彎矩矩圖圖（1））求求支支反反力力由由平平衡衡方方程程∑∑F=0,∑∑MA=0（2））列剪剪力力方方程程和和彎彎矩矩方方程程（3））作剪剪力力圖圖和和彎彎矩矩圖圖當(dāng)時(shí)時(shí)，，當(dāng)時(shí)時(shí)（1））求求支支反反力力由由平平衡衡方方程程∑∑F=0,∑∑MA=0（3））作剪剪力力圖圖和和彎彎矩矩圖圖（2））列剪剪力力方方程程和和彎彎矩矩方方程程（1））求求支支反反力力由由平平衡衡方方程程∑∑F=0,∑∑MC=0（2））列剪剪力力方方程程和和彎彎矩矩方方程程（1））求求支支座座反反力力查表表4-2，，32a工工字字鋼鋼的的抗抗彎彎截截面面系系數(shù)數(shù)WZ=692××10-6m3(2)列彎彎矩矩方方程程，，求求Mmax4-2滿足足要要求求4-3（1））求求支支座座底底部部彎彎矩矩M環(huán)形形截截面面的的抗抗彎彎截截面面系系數(shù)數(shù)W4-5（1））當(dāng)當(dāng)P作作用用在在AB梁梁的的中中點(diǎn)點(diǎn)時(shí)時(shí)FA=FB=0.5F(2)當(dāng)當(dāng)P作作用用在在AB梁梁的的中中點(diǎn)點(diǎn)時(shí)時(shí)FC=FD=0.5F從而而有有解得得4-7（1））彎彎矩矩方方程程（2））代代入入撓撓曲曲線線近近似似微微分分方方程程并并積積分分(3)確確定定積積分分常常數(shù)數(shù)，，邊邊界界條條件件為為C=0,D=0當(dāng)x=0.075時(shí)時(shí)，，撓撓度度最最大大或查查表表4-3有有4-8(2)求求工工字字鋼鋼的的慣慣性性矩矩IZ查表表4-3（1））求求工工字字鋼鋼的的抗抗彎彎截截面面系系數(shù)數(shù)查表表4-2可可知知，，同同時(shí)時(shí)滿滿足足以以上上兩兩個個條條件件的的工工字字鋼鋼型型號號為為25a，，其其抗抗彎彎截截面面系系數(shù)數(shù)為為25a工工字字鋼鋼的的理理論論重重量量為為38.105kg/m,考考慮慮自自重重時(shí)時(shí)，，作作用用在在AB梁梁上上的的均均布布載載荷荷為為校核核應(yīng)應(yīng)力力和和撓撓度度4-9由∑∑MA=0，，解解得得FA=30kN,FB=-10kN代入