周建方版材料力學(xué)習(xí)題解答[第八節(jié)3148]

1、8-31 聯(lián)軸器如圖8-64所示，軸與圓盤用鍵接合，兩圓盤靠四個(gè)直徑d=16mm的螺栓連接。已知軸的轉(zhuǎn)速n=170r/min,=60MPa，鍵和螺栓的許用切應(yīng)力=80MPa，許用擠壓應(yīng)力C=200MPa，試計(jì)算它所能傳遞的最大功率（kW）。 題8-31圖解： 每個(gè)螺栓所能承受的最大剪力： 四個(gè)螺栓能傳遞的最大功率： 鍵能承受的最大剪力： 鍵能承受的最大擠壓力： 鍵能傳遞的最大功率 軸能承受的最大扭矩： 軸能承受的最大功率： 所以，軸及聯(lián)軸器能傳遞的最大功率。8-32 軸向受載桿如圖8-65所示。桿的彈性模量E=200Gpa，許用應(yīng)力=80MPa,整桿的總伸長量不得超過。試分別選擇此桿AB與BC

2、部分的橫截面面積。 題8-32圖解： 內(nèi)力分析：AB段： 由強(qiáng)度條件：AB段： BC段：由剛度條件：據(jù)剛度條件重新設(shè)計(jì)： 由強(qiáng)度要求可知： 。所以，8-33 水平剛性桿由直徑為20mm的鋼桿BC拉住（圖8-66），鋼材的許用應(yīng)力，彈性模量，根據(jù)要求，D端的豎直位移應(yīng)小于2mm，試求許可載荷F。 題8-33圖解：由AD桿平衡， BC桿軸力，（拉）由強(qiáng)度條件： 所以 由剛度條件： 又，所以 許可載荷F=9.5KN8-34 已知圓軸的轉(zhuǎn)速n=300r/min，傳遞功率450馬力，要求在2m長度內(nèi)的扭轉(zhuǎn)角不超過1°。試求該軸的直徑。解： 外力偶矩 由強(qiáng)度條件 由剛度條件 所以 8-35 圖8

3、-67所示鋼軸所受扭轉(zhuǎn)力偶分別為，。已知，。試求軸的直徑。如將和位置對(duì)調(diào)一下，這樣的布置是否合理，為什么？題8-35圖解：內(nèi)力分析，由強(qiáng)度條件由剛度條件， 8-36 圓截面桿AB左端固定，承受均布力偶作用，其集度為（圖8-68）。已知直徑,單位長度的許用扭角，試進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核，并計(jì)算A、B兩截面的相對(duì)扭角。 題8-36圖解：內(nèi)力分析，強(qiáng)度校核，剛度校核，8-37 空心鋼軸的外徑，內(nèi)徑。若要求在長度2m內(nèi)的最大扭角不超過1.5°，試求它所能承受的最大扭矩，并求此軸內(nèi)的最大剪應(yīng)力。解： 所以，8-38 有一矩形截面的鋼桿，其橫截面尺寸為，長度，在桿的兩端作用著一對(duì)力偶矩。若材料的，桿

4、件的，試求作用于桿件兩端的力偶矩的許可值。 解： 8-39 若槽鋼的，許用撓度，試校核習(xí)題8-16中所選擇的槽鋼型號(hào)是否滿足剛度條件。解： 8-16題中所選槽鋼型號(hào)為20a由剛度條件，=+所以，所選槽鋼滿足剛度要求。 8-40懸臂梁承受載荷如圖8-69所示。已知， ，試選取字鋼的型號(hào)。 題8-40圖 解: 由強(qiáng)度條件， 由剛度條件， = 選I22a , ，滿足要求。8-41 軸受力如圖8-70所示，已知，若要求加力點(diǎn)的撓度不大于許用撓度，試根據(jù)剛度條件確定所能承受的最大力F。題8-41圖解：由剛度條件， 8-42空氣壓縮機(jī)的活塞桿由優(yōu)質(zhì)碳鋼制成，長度，直徑，兩端可看成鉸支。最大壓力，規(guī)定穩(wěn)定安

5、全系數(shù)為，試校核其穩(wěn)定性。解： 所以該活塞桿屬于中柔度桿據(jù)直線公式 所以，該活塞桿滿足穩(wěn)定性要求。8-43 蒸汽機(jī)車的連桿如圖8-71所示，截面為字形，材料為Q235鋼。連桿所受最大軸向壓力為465kN。連桿在擺動(dòng)平面（xy平面）內(nèi)發(fā)生彎曲時(shí)，兩端可認(rèn)為鉸支；而在與擺動(dòng)平面垂直的xz平面內(nèi)發(fā)生彎曲時(shí)，兩端可認(rèn)為是固定支座。試確定其工作安全系數(shù)。題8-43圖解：xy平面內(nèi)xz平面內(nèi) ，所以，連桿將在xz平面內(nèi)先失穩(wěn)對(duì)Q235鋼，所以 由直線公式 所以 工作安全系數(shù) 8-44 圖8-72所示為一簡單拖架，其撐桿AB為圓截面木桿，若架上受集度為的均布載荷作用，AB兩端為柱形鉸，材料的許用應(yīng)力，試求撐

6、桿所需的直徑d。 題8-44圖解：由CD桿平衡 ， ， 所以 對(duì)AB桿，由強(qiáng)度條件 所以 由穩(wěn)定性要求 當(dāng)時(shí)，折減系數(shù)此時(shí)d無合理解。當(dāng)時(shí)，所以 撐桿AB所需直徑d至少為0.177m。8-45 長為6m的壓桿由兩根槽鋼組成（圖8-73），兩端鉸支，承受工作壓力。設(shè)限定兩槽鋼腹板間距離為100mm。材料的許用應(yīng)力，試選擇合適的槽鋼型號(hào)。題8-45圖解：由穩(wěn)定性條件, 因A, 均是未知量，所以用試湊法確定壓桿的截面。先假定=0.5，則選用2個(gè)16槽鋼,據(jù)此查表，得=0.615壓桿許可壓力，遠(yuǎn)大于，表示截面選取過大，應(yīng)該減小再取=0.6，則選用2個(gè)16a槽鋼，據(jù)此查表，得=0.633壓桿許可壓力，許

7、可壓力已接近壓桿上的實(shí)際壓力，所以選定2個(gè)16a槽鋼。8-46 在圖8-74所示結(jié)構(gòu)中，AB為圓形截面桿，直徑，A端固定，B端為球鉸，BC為正方形截面桿，邊長，C端為球鉸。AB及BC桿可以各自獨(dú)立發(fā)生彎曲變形且互不影響，兩桿的材料均為Q235鋼。已知，穩(wěn)定安全系數(shù)。試求此結(jié)構(gòu)的許可載荷F。 題8-46圖解：BC桿 對(duì)Q235鋼, ,所以 由歐拉公式 所以， BC桿許可載荷 AB 桿, 由歐拉公式所以 AB桿許可載荷所以此結(jié)構(gòu)許可載荷8-47 圖8-75所示結(jié)構(gòu)，用Q235鋼制成。，AB梁為I16字鋼，強(qiáng)度安全系數(shù)。BC桿為直徑圓鋼，穩(wěn)定安全系數(shù)。試求該結(jié)構(gòu)的載荷。 題8-47圖解： 由AB梁的平衡，對(duì)AB梁, 由強(qiáng)度條件 對(duì)BC桿, 對(duì)Q235鋼， ，所以 由歐拉公式，由穩(wěn)定性條件， 所以此結(jié)構(gòu)許可載荷8-48 試根據(jù)下列兩種情況選用不同的強(qiáng)度理論，設(shè)計(jì)受扭薄壁圓筒的壁厚（圖8-76）并進(jìn)行比較。（1）材料為鑄鐵，許用拉、壓應(yīng)力之比為，；（2）材料為Q235。 題8-48圖解： 在薄壁圓筒筒壁上，