化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)第二版課后答案案趙軍最全

1、1-1 兩球自重為G1和G2,以繩懸掛如圖1-33試畫(huà)；小球大球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(guò)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(huà)出棘輪的受力圖。X0Y0GSA G01-5 塔器豎起的過(guò)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(pán)拉住，上端在B處系以鋼繩通過(guò)定滑輪D連接到卷?yè)P(yáng)機(jī)E。設(shè)塔重為G，試畫(huà)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(kāi)（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，

2、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(duì)象，畫(huà)受力圖如圖30PGTX0,cos30,20 30,sin30,10 3YTG TKNXTP PKN y1-8 用三軸鉆床在水平工件上鉆孔時(shí)，每個(gè)鉆頭對(duì)工件施加一個(gè)力偶（圖1-40）。已知三個(gè)力偶的矩分別為：m1=1kNm，m2= 1.4kNm，m3=2kNm，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。0( )m R0( )m F123mmmRl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

3、，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(duì)側(cè)塔的約束反力。0AM0X 2XB G1=0，XB =10kN XA+XB=0， XA=-10kN YAG=0， YA=20kN0Y AB解 以側(cè)塔為研究對(duì)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(duì)象畫(huà)受力圖如圖CBSCSBSB8.64kN-G400-G (

4、400+720)+SB (400+720)sin45=0MA 0ABGGYAXASB取支架AB為研究對(duì)象 ,畫(huà)受力圖如圖（2）X=0, XA+SBcos45=0 , XA=-6.11kNY=0, YA+SBsin452G=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。0Y 0Y FAY+FBY=P0X FAX+FBX =00AM-P2000+FBY4000=0聯(lián)立得 FAY=FBY=1/2P=1/2KN0CMP6000FAY8000 FFE3000sin45=0 FFE=FAY+FCY+FFEsin45P

5、=0FCY=16KN解：2 23KN取AB為研究對(duì)象，受力如圖取AC為研究對(duì)象，受力如圖0X FAXFFEsin45=0FAX=23KN1-14 求圖1-46所示桁架中各桿所受的力0X 0Y 12sin45sin450PTT 解：以節(jié)點(diǎn)A為研究對(duì)象，受力如圖12cos45cos450TT 1222TTP得以B節(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象 ，受力如圖3422TTP514cos45cos450TTT 5TP以C節(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象 ，受力如圖同理可得1-16 圖1-48所示水平傳動(dòng)軸上裝有兩個(gè)皮帶輪C和D,半徑分別為r1=200mm和r2=250mm，C輪上皮帶是水平的，兩邊張力為T(mén)1=2t2=5KN，D輪上皮帶與鉛

6、直線夾角 ，兩張力為T(mén)2=2t2。當(dāng)傳動(dòng)軸均勻傳動(dòng)時(shí)，試求皮帶張力T2、t2和軸承A、B的反力。30解：111222()()0Tt rTt r222TtKN222Tt24TKN22tKN0ZM4.125BYNKN得：NAyNAZNByNBZ0XM1122() 500()sin301500)20000BYTtTtN22()sin30150020000BZTtN3.897BZNKN0Z 1.299AZNKN1122()()sin300AyByNNTtTt 6.375AyNKN0Y 22()cos300AZBZNNTt 0YM2-1 試求出圖2-34所示各桿1-1，2-2，及3-3截面上的軸力，并作

7、軸力圖。解b 使用截面法，沿截面1-1將桿分成兩段，取出右段并畫(huà)出受力圖（b）用FN1表示左段對(duì)右段的 作 用 ， 由 平 衡 方 程 F x = 0 ，得FN1=F（拉）同理，可以計(jì)算橫截面2-2上的軸力FN2，由截面2-2右段圖（c）的平衡方程Fx=0，得FN2= F（壓）同理，可以計(jì)算橫截面3-3上的軸力FN3，由截面3-3右段圖（d）的平衡方程Fx=0，得FN3= 0解b 使用截面法，沿截面1-1將桿分成兩段，取出右段并畫(huà)出受力圖（b）用FN1表示左段對(duì)右段的作用，由平衡方程Fx=0，得FN1 =F（拉）同理，可以計(jì)算橫截面2-2上的軸力FN2，由截面2-2右段圖（c）的平衡方程Fx=

8、0 ，得FN2= F（壓）同理，可以計(jì)算橫截面3-3上的軸力FN3，由截面3-3左段圖（d）的平衡方程Fx=0，得FN3=F（拉）2-2 試求圖2-35所示鋼桿各段內(nèi)橫截面上的應(yīng)力和桿的總變形。鋼的彈性模量E=200GPa。解 1、內(nèi)力計(jì)算用截面法分別計(jì)算左段和右段的內(nèi)力并作桿的軸力圖（b） 得 F左 =4kN（拉） F右 =4kN（拉）左段：32594F L4 1080 10L5.0955 10mEA200 104 104 左左左左（ ）右段： 32594F L4 1040 10L0.637 10mEA200 1016 104右右右右（ ）324F41012.73M PaA2104左左左32

9、4F4103.18M PaA4104右右右2、各段變形的計(jì)算左、右兩段的軸力為F左 F右 ，橫截面面積A左、A右，長(zhǎng)度L左，L右均不相同，變力計(jì)算應(yīng)力分別進(jìn)行。LLL 右左555.0955 100.637 10 3、總變形計(jì)算 55.73 10m（ ）4、計(jì)算結(jié)果表明，左段伸長(zhǎng)5.0955x 10-5m，右段伸長(zhǎng)0.637x 10-5m，全桿伸長(zhǎng)5.73 x10-5m。2-3 圖2-36所示三角形支架，桿AB及BC都是圓截面的。桿AB直徑d120mm，桿BC直徑d240mm，兩桿材料均為Q235鋼。設(shè)重物的重量G20kN。問(wèn)此支架是否安全。解 選取B為研究對(duì)象 1、如圖所示，由平衡方程得 Fx

10、=0 GFBCSin30o=0 Fy=0 FABFBCCos30o=0 解得 FBC=G ABF3G 2、正應(yīng)力為 3A BA B6A BF3 20 1 011 0.3M Pa l60M PaA400 1 04 B C3B C6B CF2 20 1 031 .85M Pa l60M PaA1600 1 04 2-4 蒸汽機(jī)的汽缸如圖2-37所示，汽缸的內(nèi)徑D400mm，工作壓力P1.2MPa。汽缸蓋和汽缸用直徑為18mm的螺栓連接。若活塞桿材料的許用應(yīng)力為50MPa，螺栓材料的許用應(yīng)力為40MPa，試求活塞桿的直徑及螺栓的個(gè)數(shù)。 解：作用在活塞桿截面的工作應(yīng)力22N22DPFD4PdAd4由強(qiáng)

11、度條件有 即22DPd 所以 26226D1.2 10dP4003840mm50 10即活塞桿的直徑d62mm 由強(qiáng)度條件式得 2N2DP F4D n A 4n整理得 262262PD1.2 1040014.8D40 1018n螺栓應(yīng)至少為16個(gè)2-5 三角形支架ABC如圖2-38所示，在C點(diǎn)受到載荷F的作用。己知，桿AC由兩根10號(hào)槽鋼所組成，AC=160MPa；桿BC是20a號(hào)工字鋼所組成，BC=100MPa。試求最大許可載荷F。 解 選取C為研究對(duì)象 1、如圖所示，由平衡方程得 Fx=0 FAC Cos30oFBCCos30o=0 Fy=0 FAC Sin30oFFBCSin30o =0

12、 解得 FAC =FBC=F 641ACACFA160 102 12.74 10406.78KN 642BCBCFA100 1035.58 10355.8KNACBCFFF355.8KNF355.8KN 2、許用應(yīng)力為桿AC的承載極限：桿BC的承載極限：由得2-6 圖2-39所示結(jié)構(gòu)中梁AB的變形及重量可忽略不計(jì)。桿1為鋼制圓桿，直徑d1=20mm，E1=200GPa；桿2為銅制圓桿，直徑d2=25mm，E2=100GPa。試問(wèn)：(1)載荷F加在何處，才能使梁AB受力后仍保持水平? (2)若此時(shí)F=30kN，求兩拉桿內(nèi)橫截面上的正應(yīng)力。AXBBFXM =0F =F2F2，BAAF 2 XM =

13、0 F 2 X =F2F2 （ ）， （ ）AABBAABBFFE AE A解 有平衡方程得由FA引起的變形等于FB引起的變形即有926926F 2XFX1.5122200 102010100 10251044 （ ）AF13.8KNBF16.2KN3AA26AF13.8 1043.97MPaA201043BB26BF16.2 1032.97MPaA25104解得X=1.08m，當(dāng)F=30KN時(shí)， 正應(yīng)力正應(yīng)力2-7 目2-40所示銷(xiāo)釘連接、已知F18kN板厚t18mm，t25mm銷(xiāo)釘與板的材料相同，許用切應(yīng)力60MPa許用擠壓應(yīng)力p200MPa。試設(shè)計(jì)銷(xiāo)釘直徑d。 3221pp18 2 10

14、60MPa2Ad2d4 d14mm3pp321pp18 10200MPaAtd 8 10d 1解 許用剪應(yīng)力得擠壓應(yīng)力 得d11mm3pp312pp18 10200M Pa2At2 d 5 102 d 1擠壓應(yīng)力 得d9mm綜上可知d14mmb h20mm 12mm 100mm M2KN m 8 0 M P ap200MPa 2- 8 如圖2-41所示，齒輪與軸用平鍵連接，已知軸直徑d=70mm，鍵的尺寸，傳遞的力偶矩；鍵材料的許用應(yīng)力，試校核鍵的強(qiáng)度。解 對(duì)軸心取矩，由平衡方程得：力偶 sd2 2MF57.1KN20.07剪切面積為 2Ab20 1002000mm 切應(yīng)力 3s61F57.1 1028.55MPa80MPaA2000 10校核鍵的擠壓強(qiáng)度，擠壓面積 22h12 100A600mm22擠壓應(yīng)力 3s