化工设备机械基础复习及答案汇总

化工设备机械基础复习题一、填空题1、强度是指构件—抵抗破坏—的能力。

2、刚度是指构件—抵抗变形—的能力。

3、稳定性是指构件—保持原有—平衡状态的能力。

4、如物体相对于地球静止或作匀速运动，则称物体处于—平衡状态—。

5、物体受外力作用变形时，其内部各部分之间因相对位置改变而引的相互作力称为—内力6、脆性材料的安全系数一般取得比塑性材料要—大一些_。

7、在轴向拉伸或压缩时，杆件不但有—纵向—变形，同时—横向—也发生变形。

8、扭转是—杆件—的又种变形方式。

9、许Gr称为—剪切—虎克定律。

10、弯曲是工程实际中最常见的一种—基本—变形形式。

11、简支梁是梁的一端为固定铰支座，另一端为—可动_。

12、外伸梁是简支梁的一端或—两端—伸出支座之外。

13、悬臂梁是梁的一端固定，：另—「端—自由―。

14、最大拉应力理论又称—第-- 强度理论。

15、最大伸长线应变理论又称一—第二——强度理论。

16、最大剪应力理论又称—第三强度理论。

17、形状改变比能理论，又称_第四——强度理论。

18、构件在工作时出现随时间作周期变化的应力称为—交变「应力。

19、硬度是用来—衡量固体材料软硬程度的力学性能指标。

20、裂纹构件抵抗裂纹失稳扩展的能力称为断裂—韧性_。

21、化工设备的密封性是一个十分—重要—的问题。

22、化工设备的耐久性是根据所要求的—使用—年限来决定。

23、发生边缘弯曲的原因是由于—薄膜—变形不连续。

24、当q/b= —时为标准型椭圆形封头。

25、圆柱壳体的环向应力为b e=PD/2 S26、球形壳体的环向应力为b e=PD/4 327、3d是圆筒的—设计—厚度。

28、3是圆筒的—计算—厚度。

29、有效厚度3 e= —3+ △_30、凸形圭寸头包括半球形圭寸头—椭圆形—圭寸头、碟形圭寸头、球冠形圭寸头四种。

31、碟形封头由以 R i为半径的球面，以r为半径的—过度弧—高度为h o的直边三部分组成。

32、锥形封头在同样条件下与凸形封头比较，其—受力「情况较差。

33、球冠形封头在多数情况下用作容器中两独立受压室的—中间—封头。

34、刚性圆筒，由于它的厚径比3 e/D o较大，而长径比L/D o —较小所以一般不存在因失稳破坏的问题。

35、加强圈应有—足够—的刚性，通常采用扁钢、角钢、工字钢或其它型钢组成。

36、卧式容器的支座有—鞍座圈座和支腿三种。

37、立式容器有耳式支座、—支承式支座—腿式支座和裙式支座四种。

38、法兰按其整体性程度可分为松式法兰、—整体—法兰和任意式法兰三种。

39、国家标准中的手孔的公称直径有—DN150 —和DN250两种。

40、平带一般由数层帆布—粘合—而成并用接头连接成环形带。

41、V带的横截面为—等腰梯形其工作面是与轮槽相接触的两侧面。

二、问答题1、构件在外力作用下，安全可靠地进行工作应满足哪些力学条件？答：（1）强度条件；（2）刚度条件；（3 ）稳定性条件2、常见典型平面约束有几种？答：（1 ）柔索约束，如绳子、链条、皮带、钢丝等（2 ）理想光滑面约束（3）圆柱铰链约束3、材料力学对变形固体作了哪些假设？答：（1）连续性假设（2）均匀性假设（3）各向同性假设4、提高梁弯曲强度和刚度的措施？答：（1 ）合理安排梁的受力情况（2）选择合理的截面形状5、引构件产生交变应力的原因有哪些？答：（1 ）载荷作周期性变化（2）载荷不变化，但构件作某些周期性运动6、提高构件疲劳强度的措施？答：（1 ）减缓应力的集中（2 ）降低表面粗糙度（3）增加表面强度7、化工容器零部件标准化的意义是什么？答：标准化是组织现代化生产的重要手段，实现标准化，有利于成批生产，缩短生产周期，提高产品质量，降低成本，从而提高产品的竞争力，实现标准化，可以增加零部件的互换性，有利于设计、制造、安装和维修，提高劳动生产率。

标准化为组织专业生产提供了有利条件。

有利于合理利用国家资源，节省材料等。

标准化的基本参数公称直径、公称压力。

8 、从容器的安全、制造、使用等方面说明对化工容器机械设计有哪些基本要求？答（ 1）强度（2）刚度（ 3 ）稳定性（ 4 ）耐久性（5）密封性（ 6 ）节省材料和便于制造（ 7）方便操作和便于运输：9 、轴对称回转壳体薄膜理论的应用范围？答：（1）回转壳体曲面在几何上是轴对称的壳体厚度无实变。

曲率半径连续变化的、材料均匀、连续且各向同性。

（ 2 ）载荷在壳体曲面上的分布是轴对称和连续的没有突变情况（3）壳体边界应该是自由。

（4）壳体在边界上无横向剪力和弯矩。

10 、压力试验的种类？答：（1）液压试验（ 2）气压试验（3）气密试验11 、在简体与锥形封头连接时，可采用哪两种方法来降低连接处的边缘应力？答：（1）使联接处附近的封头及筒体厚度增大，即采用局部加强的方法（ 2）在封头与筒体间增加一个过渡圆弧，则整个封头由锥体过渡弧及高度为 h0 的直边三部分组成。

12 、影响外压容器临界压力的因素有哪些？答：（1）筒体的几何尺寸的影响（2）筒体材料性能的影响（3）筒体椭圆度和材料不均匀的影响13 、为安全，可拆连接、法兰必须满足哪些基本要求？答：（1）有足够的刚度（2）有足够的强度（3）能耐腐蚀（4）成本廉价14 、带传动的优缺点？答：优点（1 ）适用于两轴中心距较大的传动（ 2）带具有良好的弹性，可以缓和冲击和吸收振动（ 3）过载时，带在轮上打滑，可防止其他零件损坏（ 4 ）结构简单，加工和维护方便，成本低廉缺点（ 1）传动的外廓尺寸较大（ 2 ）不能保证固定不变的传动比（ 3 ）带的寿命短（ 4 ）传动效率较低等15 、轮齿失效有哪几种形式？答：（1）轮齿的折断（ 2 ）齿面的点蚀（ 3 ）齿面磨损（4）齿面胶合（ 5）齿面塑性变形16 、滚动轴承的主要失效形式是什么？答：在正常使用情况下，只要选择，安装，润滑，维护等方面都考虑周到。

绝大多数轴承因滚道或滚动表面疲劳点蚀而失效。

当轴承不回转，缓慢摆动或低速转动时，一般不会产生疲劳损坏。

但在很大的静载荷作用下，会使轴承滚道和滚动体接触处的局部应力超过材料的屈服极限，出现表面塑性变形不能正常工作。

此外，由于使用维护和保养不当或密封润滑不良等因素，也能引起轴承长期磨损、胶合等不正常失效现象。

•••F B =9.67kN Fx=6.84 Fy=2.16二、计算题1、用三轴钻床在水平工件上钻孔时，每个钻头对工件施加一个力偶（如图） 。

已知三个 力偶的矩分别为： M i =1kN m ； M 2=1.4kN m ； M 3=1kN m ，固定工件的两螺栓 A 和B 与 工件成光滑面接触，两螺栓的距离 l=0.2m ，求两螺栓受到的横向力。

解：据M= ±FdM=M i +M 2+M 3=1+1.4+2=4.4kNmF=M/d=4.4/0.2=22kN 答：两螺栓受到的横向力为 22kNABC 。

A 、B 、C 处均为理想的圆柱形铰链约束。

以知该支 架承受的两管道的重量均为 G=4.5kN ，图中尺寸均为 mm 。

试求管架中梁 AB 和BC 所受 的力。

解：梁AB 的受力图E Fx=0Fx+F B CO S 45 °0 E Fy=OFy 1-F N1 -F N 2 + F B COS 45 °0 E M A =OFy 1X 0 — F N 1 X0.4 — F N 2 X 1.12 + F B COS 45 ° *12=02、如图所示，有一管道支架F B杆BC的受力图F BF C=F B=F B=9.673如图（a）表示齿轮用平键与轴连接，已知轴直径d=70mm ,键的尺寸为3X h x|=20mm X12mm x iOOmm，传递的扭转的扭转力偶矩M=2kN m，键的许用切应力[T=60MPa , [op]=100MPa ，试校核键的强度。

n-n 截面分成两部分，并把 n-n 以下部分和轴作为整体来考虑(图b)，对轴心取矩，由平衡方程刀 M o =0，得F S (d/2)=M, F s =2M/d=57.14(kN)剪切面面积为 A= 31=20 x i00=2000mm2，有 T =F S /A=57.14 X 10 3/2000 X 10 -6=28.6(MPa) v ［ T可见平键满足剪切强度条件。

其次校核键的挤压强度。

考虑键在n-n 截面以上部分的平衡(图 F=F s =57.14kN ，挤压面面积 A p =hl/2，有(yp =F/A p =57.14 X 10 3/6 X 100 X 10 — 6=95.3(MPa) v ［申］ 故平键也满足挤压强度条件。

4、如图所示结构中梁 AB 的变形及重量可忽略不计。

杆1为钢制圆杆，直径 d 1=20mm,E 1=200;杆 2 为铜制圆杆，直径 d 2=25mm,E 2=100GPa 。

试问：(1)载荷 F 加在何处，才能使梁 AB 受力后仍保持水平？ (2)若此时F=30kN ，求两拉杆内横截面上的正应力。

£3. jiirT «先校核键的剪切强度。

将平键沿 c ),则挤压力2mt J« ---------- ►A __ 1-厂.. 1i 2F i=E i • n d2=200GPa xn x(20) 2=6.28 X10 7N F2=E2 •n d2=100GPa xn4 x(25) 2=4.91 X10 7N XM A=O—Fx+F 2X2=0X M c=O — F (2 —x)+F 1X2=0Fx=11.19 X107N x=0.88(2)当 F=30kN 时A=0—FX0.88+F 2 X2=0XM B=O— F (2 —x)+F 1X2=0F1=1.68 X104N F2=1.32 X104N对杆 1 (n=F 1/( TT/4d12)=1.68 X104/( n/4 X202X10-6)=53.5MPa对杆 2 O2=F 2/( u/4 d 22)=1.32 X104/( n/4 X252X10-6)=26.9MPa•••杆1的正应力为53.5MPa杆2的正应力为 26.9MPa5、以圆轴以 300r/min 的转速传递 331kW 的功率。

女口 [ T=40MPa ,[0]=0.5 °m ,G=80GPa ，求轴的直径。

解：由强度条件设计轴的直径max=T/w t=16T/ n d3< [TT=9550p/n=9550 X331 / 300=10.536kN m••• d >(16T/ TT[ T)1/2=[16 X 10536/( n>40 X106)]=11.03(cm)由钢度条件设计轴的直径D max=T/Glp X180/ n=32T/G n d4X180/ n 珥 0]d >(32T/G TT[ 0] X180/ n 严={32 X10536 X180/ ( 80 X10 9X0.5 n)}1/2 =11.13(cm) 取d11.13cm6 、一外伸梁受均布载荷和集中力偶作用，如图所示(见答案) ，试作此梁的剪力图和弯矩图。