过程装备基础第2章习题解(新)
第三版机械制造工艺学第二章习题解答
机械制造工艺学部分习题解答2第二章：机械加工工艺规程设计（第3版P94）2-1何谓机械加工工艺规程？工艺规程在生产中起何作用？概念题，见教材P25.2-2简述机械加工工艺过程卡和工序卡的主要区别以及它们的应用场合？概念题，见教材P25.2-3简述机械加工工艺过程的设计原则、步骤和内容。
见教材P25-31.2-4试分析图所示零件有哪些结构工艺性问题并提出正确的改进意见。
解：1）键槽设置在阶梯轴90°方向上，需两次装夹加工。
将阶梯轴的两个键槽设计在同一方向上，一次装夹即可对两个键槽加工。
2）车螺纹时，螺纹根部易打刀；且不能清根。
设置退刀槽，可使螺纹清根；操作相对容易，可避免打刀。
3）两端轴颈须磨削加工，因砂轮圆角而不能清根；设置退刀槽，磨削时可以清根。
2-7何谓经济精度？选择加工方法时应考虑的主要问题有哪些？答：（P34）经济精度——在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度和表面粗糙度。
选择加工方法时应考虑（P35）：根据零件表面、零件材料和加工精度以及生产率要求，考虑本厂现有的工艺条件，考虑加工经济精度等因素。
2-8在大批量生产条件下，加工一批直径为，长度为58mm的光轴，其表面粗糙度，材料为45钢，试安排其加工路线。
答：粗车——半精车——粗磨——精磨——精密磨削。
2-9图4-71所示箱体零件的两种工艺安排如下：(1)在加工中心上加工：粗、精铣底面；粗、精铣顶面；粗镗、半精镗、精镗Φ80H7孔和60H7孔；粗、精铣两端面。
(2)在流水线上加工：粗刨、半精刨底面，留精刨余量；粗、精铣两端面；粗镗削、半精镗Φ80H7孔和60H7孔，留精镗余量；粗刨、半精刨、精刨顶面；精镗Φ80H7孔和60H7孔；精刨底面。
试分别分析上述两种工艺安排有无问题，若有问题请提出改进意见。
答：(1)应在先加工底面、顶面之后，加工两端面，因为底面、端面是定位表面，定位表面加工之后，再进行镗孔。
工程流体力学(第二版)习题与解答
1—3
解： 固定圆盘表面液体速度为零， 转动圆盘表面半径 r 处液体周向线速度速度 vθ s = rω ； 设液膜速度沿厚度方向线性分布，则切应力分布为
图 1-14 习题 1-5 附图
r
z
u
R
r R2 由上式可知，壁面切应力为 τ 0 = −4 m um / R ，负号表示 τ 0 方向与 z 相反；
τ = mm = −4 um
du dr
（2）由流体水平方向力平衡有： p R 2 Dp + τ 0p DL= 0 ，将 τ 0 表达式代入得
8m u L ∆p = 2m R
图 1-16 习题 1-7 附图
1-7 如图 1-16 所示，流体沿 x 轴方向作层状流动，在 y 轴方向有速度梯度。在 t=0 时， 任取高度为 dy 的矩形流体面考察，该矩形流体面底边坐标为 y，对应的流体速度为 u ( y ) ； 经过 dt 时间段后，矩形流体面变成如图所示的平行四边形，原来的 α 角变为 α − dα ，其剪 。试推导表明：流体的 切变形速率定义为 dα /dt （单位时间内因剪切变形产生的角度变化） 剪切变形速率就等于流体的速度梯度，即 dα du = dt dy 解：因为 a 点速度为 u，所以 b 点速度为 u +
V2 pT 1 × 78 =1 − 1 2 =1 − =80.03% V1 p2T1 6 × 20
压缩终温为 78℃时，利用理想气体状态方程可得
∆V = 1 −
1-2 图 1-12 所示为压力表校验器，器内充满体积压缩系数= β p 4.75 × 10−10 m2/N 的油， 用手轮旋进活塞达到设定压力。已知活塞直径 D=10mm，活塞杆螺距 t=2mm，在 1 标准大 气压时的充油体积为 V0=200cm3。设活塞周边密封良好，问手轮转动多少转，才能达到 200 标准大气压的油压（1 标准大气压=101330Pa） 。 解：根据体积压缩系数定义积分可得：
过程装备控制技术习题及参考答案(第二版已经整理)
第一章控制系统的基本概念1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。
主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。
2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？答：一个自动控制系统主要有两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。
自动控制系统常用的术语有：被控变量y——被控对象内要求保持设定数值的工艺参数，即需要控制的工艺参数，如锅炉汽包的水位，反应温度；给定值（或设定值）y s——对应于生产过程中被控变量的期望值；测量值y m——由检测原件得到的被控变量的实际值；操纵变量（或控制变量）m——受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，是调节阀的输出信号；干扰f——引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素；偏差信号（e）——被控变量的实际值与给定值之差，即e=y m - y s 控制信号u——控制器将偏差按一定规律计算得到的量。
3.什么是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图有什么不同？答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。
其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。
采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。
而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。
4.在自动控制系统中，什么是干扰作用？什么是控制作用？两者有什么关系？答：干扰作用是由干扰因素施加于被控对象并引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是由控制器或执行器作用于被控对象，通过改变操纵变量克服干扰作用，使被控变量保持在给定值，两者的相同之处在于都是施加于被控对象的作用，不同之处在于干扰作用是使被控变量偏离给定值，而控制作用是使被控变量接近给定值。
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过程流体机械第二版（李云姜培正著）课后答案下载过程流体机械第二版(李云姜培正著)内容简介1 绪论1.1过程流体机械1.1.1过程与生产过程1.1.2过程装备1.1.3过程流体机械1.2流体机械的分类1.2.1按能量转换分类1.2.2按流体介质分类1.2.3按流体机械结构特点分类1.3气体性质和热力过程1.3.1气体状态方程1.3.2气体热力过程1.3.3气体其他性质1.4压缩机概述1.4.1压缩机的分类与命名1.4.2压缩机的用途1.4.3各种压缩机的特点和适用范围1.4.4 压缩机的一些术语和基本概念1.5 流体机械的发展趋势1.5.1 创造新的机型1.5.2 流体机械内部流动规律的研究与应用 1.5.3 高速转子动力学的研究与应用1.5.4 新型制造工艺技术的发展1.5.5 流体机械的自动控制1.5.6 流体机械的故障诊断1.5.7 实现国产化和参与国际市场竞争2 容积式压缩机2.1 往复压缩机基本构成和工作过程2.1.1 基本构成和工作原理2.1.2 压缩机级的工作过程2.2 往复压缩机热力和动力性能2.2.1 压缩机的热力性能和计算2.2.2 压缩机的动力性能和计算2.3 往复压缩机气阀和密封2.3.1 气阀组件2.3.2 工作腔滑动密封2.4 往复压缩机调节和其他附属系统 2.4.1 压缩机的容积流量调节2.4.2 压缩机润滑与润滑设备2.4.3 压缩机冷却和冷却设备2.4.4 气体管路和管系设备2.5 往复压缩机选型和结构实例2.5.1 结构形式选择及分析2.5.2 结构参数选择及影响2.5.3 压缩机的驱动机选择2.5.4 压缩机典型结构实例2.5.5 选型计算实例2.6 回转式压缩机2.6.1 螺杆压缩机2.6.2 单螺杆压缩机2.6.3 滑片压缩机2.6.4 液环压缩机(真空泵)2.6.5 罗茨鼓风机3离心压缩机3.1离心压缩机的典型结构与工作原理 3.1.1离心压缩机的典型结构与特点 3.1.2离心压缩机的基本方程3.1.3级内的各种能量损失3.1.4多级压缩机3.1.5功率与效率3.1.6三元流理论与三元叶轮的应用 3.2性能、调节与控制3.2.1离心压缩机的性能3.2.2相似理论在离心压缩机中的应用 3.2.3压缩机的各种调节方法及其特点 3.2.4附属系统3.2.5压缩机的控制3.3安全可靠性3.3.1叶轮强度3.3.2转子临界转速3.3.3轴向推力的平衡3.3.4抑振轴承3.3.5轴端密封3.3.6离心压缩机机械故障诊断3.4选型3.4.1选型的基本原则3.4.2选型分类3.4.3选型方法3.4.4选型示例4泵4.1泵的分类及用途4.1.1泵的分类4.1.2泵的用途4.2离心泵的典型结构与工作原理4.2.1离心泵的典型结构、分类及命名方式 4.2.2离心泵的工作原理及基本方程4.3离心泵的工作特性4.3.1离心泵的汽蚀及预防措施4.3.2离心泵的.性能及调节4.3.3离心泵的启动与运行4.3.4相似理论在泵中的应用4.4其他泵概述4.4.1轴流泵4.4.2旋涡泵4.4.3杂质泵4.4.4往复活塞泵4.4.5螺杆泵4.4.6滑片泵4.4.7齿轮泵4.5泵的选用4.5.1泵的选用原则及分类4.5.2选用方法及步骤4.5.3泵的选用示例5离心机5.1离心机的典型结构及工作原理5.1.1非均一系的分离及离心机的典型结构5.1.2分离因数和离心力场的特点5.1.3沉降离心机流体动力学基本方程及沉降分离过程 5.1.4过滤离心机的有关计算5.1.5离心机的分类5.2过滤离心机与沉降离心机5.2.1过滤离心机5.2.2沉降离心机5.3离心机的选型5.3.1选型的原则5.3.2选型的依据5.3.3选型的基本方法过程流体机械第二版(李云姜培正著)图书目录《过程流体机械》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，是出版的《过程流体机械》的第二版，本版保留了第一版的编排结构，对部分内容进行了更详细的分析和阐述，还添加了反映近年来的过程流体机械新成果的内容。
过程装备(化工原理)习题参考答案.doc
习题参考答案第一章1-1. 略。
1-2. 杆BC 为二力杆，N BC =8.64kN ，BC 杆受压。
梁AB 在铰链A 处所受约束反力：N A X =-6.11kN ，N A Y =2.89Kn 。
1-3. 1.575kN （压力）。
1-4. N A X =G/2，N A Y =G ；N BX =G/2，N B Y =0；N C X =G/2，N C Y =G 。
1-5. 11.25kN 。
1-6. 杆EF 和CG 均为二力杆，N EF =0.943kN ，N CG =-0.167kN ；A 处约束反力：N A Y =0.667kN ，N A Y =0.5kN 。
1-7. γGbl 2=。
1-8. 51.76N 。
1-9. 22kN 。
1-10. 固定铰链给予轮子一个大小为P 方向向上的约束反力，与轮边缘作用的向下的力P 形成一个力偶，这样才能与轮子所受的力偶相平衡。
1-11. (1)塔底约束反力：N A x =17.4kN ，N A y =243.5kN ，M =202.2kN ·m ；(2)N A x =6.39kN ，N A y =23.5kN ；N B x =6.39kN ，N B y =0。
第二章2-1. 两边200mm 段中的应力为100MPa ，应变为0.0005，伸长量为0.1mm ；中段应力为60MPa ，应变为0.0003，伸长量为0.06mm ；总伸长为0.26mm 。
2-2. 略。
2-3. 细段应力127.4 MPa ，粗段应力38.2 MPa ，总伸长量为0.733mm 。
2-4. AB 杆中的应力110.3 MPa ，BC 杆中的应力31.8 MPa ，均小于许用应力，故支架是安全的。
2-5.（1）x=1.08m ；（2）杆1中的应力44 MPa ，杆2中的应力33 MPa 。
2-6. 活塞杆直径d ≥62mm ，可取d =62mm ，螺栓个数n ≥14.8，取n=16（偶数）。
习题
第一章习题与思考题：1．为什麽机械制造装备在国民经济发展中占有重要作用？2．机械制造装备与其它工业装备相比，特别强调应满足哪些要求，为什麽？3．柔性化指的是什麽？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心、和柔性制造系统的柔性化程度。
其柔性表现在哪里？4．机械制造装备的精密度越来越高，也就是说新造出来的机械制造装备要比制造它用的现有机械制造装备精度要高，如何解决用精密度较差的机械制造装备制造出精密度较高机械制造装备来？5．我国人口多，劳动力资源比较丰富，目前尚有不少下岗人员没有安排工作，实现自动化与更多地提供就业机会之间是否存在矛盾，为什麽？6．机械制造装备的机电一体化体现在哪些方面？可获得什麽好处？7．对机械制造装备进行现代化改造的主要内容有哪些？8．工业工程指的是什麽？如何在设计机械制造装备时体现工业工程的要求？第二章习题与思考题：1.机械制造装备设计有哪些类型？它们的本质区别是什麽？2.创新设计的步骤是什麽？为什麽应重视需求分析和可行性论证？3.你能以一个实际例子说明功能结构的建立、原理解的寻求和初步设计方案的形成过程。
4.哪些产品宜采用系列化设计方法，为什麽？有哪些优缺点？5.系列化设计时主参数系列公比的选取原则是什麽？公比选得过大或过小会带来哪些问题？6.哪些产品宜采用模块化设计方法，为什麽？有哪些优缺点？7.设计的评价方法很多，结合机械制造装备设计，哪些评价方法较为重要？为什麽？8.有些方案的技术评价较高。
但经济评价一般或不好，有些方案可能是相反的情况，如何对这些方案进行综合评价？9.可靠性指的是什麽？有哪些可靠性衡量指标，它们之间有哪些数值上的联系？10.从系统设计的角度，如何提高产品的可靠性？11.在机械制造装备设计中用到哪些人机工程学的概念和方法，解决了什麽问题？12.举例说明为什麽机械加工工艺性的评价应依据制造厂的生产条件，没有一个绝对的标准？第三章思考题与习题：1.机床设计应满足哪些基本要求，其理由是什么？2.机床设计的主要内容及步骤是什么？3.机床设计的基本理论有哪些？其定义、原理、要求如何？4.机床系列型谱的含义是什么？5.机床的基本工作原理是什么？6.工件表面的形成原理是什么？7.工件表面发生线的形成方法有哪些？8.工件表面的形成方法是什么？9.机床的运动功能有哪些？10.机床的主运动与形状创成运动的关系如何？进给运动与形状创成运动的关系如何？11.机床上的复合运动、内联系传动链、运动轴的联动的含义及关系如何？12.机床运动功能方案设计的方法及步骤如何？13.数控机床的坐标系如何选取？14.机床的运动功能式和运动功能图表达的含义是什么？15.虚拟轴机床的原理是什么？有哪些特点？16.分析图3-14所示各种机床的运动功能图，说明各个运动的所属类型、作用及工件加工表面的形成方法。
过程装备控制技术及应用(1)
比较自动控制与人工控制：在自动控制系统中，测量仪表,控制 仪表，自动调节阀分别代表了人工控制中人的观察，思考和手动操 作，因而大大降低了人的劳动强度；同时由于仪表的信号测量、运 算、传输、动作速度远远高于人的观察，思考和操作过程，因此自 动控制可以满足信号变化速度快，控制要求高的场合 。 1.2.2 控制系统的组成 从上面锅炉汽包水位的自动控制系统中可以看出，一个自动控 制系统主要由两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制 系统，它包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部 分是自动控制装置下的生产设备，即被控对象如锅炉、反应器、换 热器等。图1－1（b）中，锅炉、差压便送器、调节器、执行器等 构成了一个完整的自动控制系统。系统各部分的作用如下。 被控对象 ：在自动控制系统中，工艺变量需要控制的生产设备 或机器称为被控对象，简称对象。在化工生产中，各种塔器、反应 器、泵、压缩机以及各种容器。贮罐、贮槽、甚至一段输送流体的 管道或复杂塔器（如精馏塔）的某一部分都可以是被控对象。图1 －1的锅炉即为汽包水位控制系统中的被控对象。
过程装备控制技术及应用
机械工程学院：冯小康
前
言
《过程装备控制技术及应用》课程是经全国高等学校化工类及 相关专业教学指导委员会化工装备教学指导组讨论决定，确定为 “过程装备与控制工程”专业的核心课程之一。本专业学生通过该 课程的学习，可以将过程机械、计算机自动测试、控制、自动化等 方面的知识有机地结合在一起，培养学生成为掌握多学科知识与技 能的复合型人才。
（3）自动操纵系统 ： 这是一种根据预先规定的程序，自动的 对生产设备进行某种周期性操作，极大地减轻操作人员的繁重或重 复性体力劳动的装备。例如，合成氨造气车间煤气发生炉的操作就 是按照程序自动地进行的，如自动进行吹气、上吹、下吹制气、吹 净等步骤，周期性地接通空气与水蒸气实现自动操纵。 （4）自动控制系统： 利用一些自动控制仪表及装置，对生产 过程中某些重要的工艺变量进行自动调节，使它们在受到外界干扰 影响偏离正常状态后，能够自动地重新回复到规定的范围内，从而 保证生产的正常进行。
过程装备基础第2章习题解
1. 第2章 构件受力分析与平衡理论2-5 图（a ）所示为一管道支架ABC ，A 、C 处为固定铰链约束，杆AB 和杆CB 在B 处铰接。
已知两管道的重量均为G=4.5kN ，图中尺寸单位均为mm 。
试求管架中杆AB 和杆BC 所受的力。
解：（1）根据题意，画出受力图如图（b ）所示。
（2）求解约束力和杆BC 所受的力∑=0xF ，045cos =+BC AX N N （1） ∑=0y F ，045sin 2=++-AYBC N N G（2）∑=0A M ，012.145sin 12.14.0=⨯+--BCN G G （3）由方程（3）解得 )(64.812.145sin 5.412.15.44.0kN N BC =⨯⨯+⨯=代入方程（2）得 kN N G N BC Ay89.245sin 2=-=代入方程（1）得 kN N N BC AX 11.62264.845cos -=⨯-=-=（负号表示与假设方向相反）2-6 某塔侧操作平台梁AB 上作用着分布力q=0.7kN/m 。
横梁AB 和撑杆CD 的尺寸如图（a ）所示，试求撑杆CD 所受的力。
解：（1）根据题意，画受力图如图（b ）所示。
(a) (b)题2-5图GAX NAY NAB45GBC N（2）求撑杆CD上的力∑=0AM，0130sin25.01)5.01(=⨯+++-CDNq解以上方程得kNNCD575.1130sin2/)5.01(7.02=⨯+=2-7 图(a)所示支架ABC由均质等长杆AB和BC组成，杆重为G。
试求A、B、C处的约束力。
解：（1）根据题意，画出整个支架ABC的受力图和支架AB的受力图，如图（b）和图（c）所示。
（a）（b）（c）题2-7图（2）设两均质杆的长度为l，取整个支架ABC作为研究对象，则有：∑=0xF，0=-CXAXNN（1）由方程（1）解得CXAXNN=∑=0yF，02=+-CYAYNGN（2）∑=0AM，)45cos45cos()45cos245cos(45cos2=+⋅++⋅-⋅-llNllGlGCY（3）由方程（3）解得GNCY=代入方程（2）得GNAY=题2-6图（3）取AB杆为研究对象：∑=0BM，045sin45cos45cos2=+-lNlNlGAXAY2=+-lNGllGAX22GllGGlNAX=-=∑=0xF，0=-BXAXNN2GNNBXAX==∑=0yF，0=--BYAYNGN=BYN2-9 梯子由AB与AC两部分在A处用铰链连接而成，下部用水平软绳连接，如图（a）所示。
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(a) (b)
(c) (d)
如图（b），考虑整体平衡，
如图（c），考虑AB平衡，
如图（d），考虑BC平衡，
图（d）表明，BC杆是在力偶系的作用下处于平衡状态。
， （2）
， （3）
由方程（3）解得
代入方程（2）得
代入方程（1）得
（负号表示与假设方向相反）
2-6某塔侧操作平台梁AB上作用着分布力q=0.7kN/m。横梁AB和撑杆CD的尺寸如图（a）所示，试求撑杆CD所受的力。
解：（1）根据题意，画受力图如图（b）所示。
（2）求撑杆CD上的力
，
解以上方程得
2-7图(a)所示支架ABC由均质等长杆AB和BC组成，杆重为G。试求A、B、C处的约束力。
解：分别画出杠杆AOB和BCE整体台面的受力图，如图（b）和（c）所示。
题2-13图
注意到DC杆为二力杆，于是由图（c）容易看出BCE整体台面是在两个力偶的作用下处于平衡状态，所以
.
由图（b）易知：
所以，
2-14试求图示结构A、B、C处的约束力。已知：MO=20kN·m,，q=15kN/m，a=1m.
解：（1）根据题意，画出整个支架ABC的受力图和支架AB的受力图，如图（b）和图（c）所示。
（a）（b）（c）
题2-7图
（2）设两均质杆的长度为l，取整个支架ABC作为研究对象，则有：
， （ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ）
由方程（1）解得
， （2）
，
（3）
由方程（3）解得
代入方程（2）得
（3）取AB杆为研究对象：
，
，
，
2-9梯子由AB与AC两部分在A处用铰链连接而成，下部用水平软绳连接，如图（a）所示。在AC上作用有一垂直力P。如不计梯子自重，假设地面是光滑的，当P=600N，α=75°，h=3m，a=2m，l=4m时，试求绳的拉力大小。
解：（1）取整体为研究对象，画出其受力图如图(b)所示。列出力矩式平衡方程：
（a）(b)
题2-9图
，
所以
（1）
（2）取AB为研究对象（受力图略），列出平衡方程：
， （2）
由（1）、（2）式，得：
2-13汽车地秤如图（a）所示，BCE为整体台面，杠杆AOB可绕O轴转动，B、C、D三点均为光滑铰链连接，已知法码重G1，尺寸l、a均为已知，其他构件自重不计，试求汽车自重G2。
1.第2章构件受力分析与平衡理论
2-5图（a）所示为一管道支架ABC，A、C处为固定铰链约束，杆AB和杆CB在B处铰接。已知两管道的重量均为G=4.5kN，图中尺寸单位均为mm。试求管架中杆AB和杆BC所受的力。
解：（1）根据题意，画出受力图如图（b）所示。
（2）求解约束力和杆BC所受的力
， （1）