化工设备机械基础习题(含答案)

1. 图示结构，AB 杆为5号槽钢，许用应力

[]

MPa 1601

=σ，BC 杆为2=b

h

的矩形截面长杆，

截面尺寸mm

h

100=，许用应力[]MPa 82=σ

已知：承受的载荷KN P 128=。 （1）校核结构的强度。

（2）若要求两杆的应力都达到各自的许用应力， 两杆的截面尺寸应取多大？

2. 圆孔拉刀的柄用销板和拉床拉头联接，最大拉销力P=136KN，尺寸：d=50㎜，t=12㎜，a=20㎜，b=60㎜。销板的许用剪应力[τ]=120Mpa，许用挤压应力[σjy]=260Mpa，

试校核销板的强度。

3. 图示一起重机及行车梁，梁由两根工字钢组成，起重机自重KN G 50=，起重量KN P 10=，若

[]M

P a 160=σ，[]MPa

100=τ，试选定工字钢的型号。

4.已知等截面轴输入与输出的功率如图所示，转速rmp n 15=。[],40MPa =τ[]GPa G m 80,3.0== φ，

试设计轴的直径。

1.解：（1）求两杆的轴力

030

60=+

Cos S Cos S BC AB 代入数值得

KN S AB 85.110=

03060=--P Sin S Sin S BC BC

KN S BC 64-=（与假设方向相反）

（2）校核强度 AB 杆：[]1

2

3

16010

93.61085.110σ

σ

==⨯⨯=

=

MPa A S AB

AB AB

AB 杆即可选用5号槽钢

BC 杆：[]2

3

8.1250

10010

64σ

σ>=⨯⨯=

=

MPa A S BC

BC BC

强度不够

重新选截面：

[]

2

3

2

280008

10

64mm

S A BC

=⨯=≥

σ

8000

2=⨯b b mm b 25.63= mm h 5.126=

尺寸为2

7.124.6cm h b ⨯=⨯

2.解：（1）剪切强度

M P a

bt P

A Q

4.9412

602101362

3

=⨯⨯⨯===τ＜[]τ

（2）挤压强度

[

]jy

jy jy

MPa dt

P σ

σ

7.22612

50101363

=⨯⨯=

=

所以销板的强度足够。 3.解：

（1）确定起重机的两个轮子作用给梁的载荷F C 和F D

由起重机的受力平衡关系可求得：

0=∑C

M

052=--G P F D

KN

F D 502

50

105=+⨯=

KN

F C 105060=-=

（2）确定梁内的最大弯矩M max

由于起重机在梁上行走，作用在梁上的是两个移动的集中载荷。显然梁内的最大弯矩与两个载荷所在的位置有关，因此，首先应确定载荷处于什么位置时梁内会产生最大弯矩，因载荷是移动的，所以弯矩也随着载荷的位置变化，支反力和弯矩均是x 的函数。

()x

x

x R A 6210

50210+=++=

()x x R B 658625010-=+-+=

最大弯矩应发生在离大的支反力近的地方

()2

658658x

x x x x R M B -=-==

当

1258=--x dx

dM 时在m x 833.4=处弯矩最大，其值为：

()KNm

M 167.140833.4833.4656max =⨯⨯-=

（3）确定工字钢型号

[]

3

3

56

max

min 8751075.8160

10

167.140cm

mm

M

W =⨯=⨯=

=

σ

因为有两根工字钢，每根工字钢的抗弯截面模量应不小于438㎝3。查表选28a 号工字钢3

15.508cm

W =。

（4）校核剪切强度 工字钢的最大剪应力公式d

S I Q Z

Z ⋅=

max

τ计算 已知28a 工字钢的cm

S I Z

Z 62.24=

cm

d 85.0=

KN

R Q B 58max max ==

[]

ττ 5.132

5.82.24658000=⨯⨯=

最后可以确定选用28a 号工字钢。 4.

解：（1）计算扭矩

m

N n

p m k A ⋅=⨯⨯

=⨯

=2.15960

151595509550

m

N m B ⋅=⨯⨯

=4.31860

15309550 m

N m m A C ⋅==2.159

（2）由强度条件得：