化工设备机械基础习题及.pdf

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1、精选文档1 1.G=10KNG=10KN，求钢绳求钢绳化工厂安装塔设备时，分段起吊塔体以以下图。化工厂安装塔设备时，分段起吊塔体以以下图。ABAB、设起吊重量设起吊重量BCBC 及及 BDBD 的受力大小。的受力大小。设设BCBC、BDBD 与水平夹角与水平夹角60。60。为为桅杆式起重机由桅杆桅杆式起重机由桅杆 D D、起重杆、起重杆 ABAB 和钢丝和钢丝 BCBC 用铰链用铰链 A A 连接而构成。连接而构成。与铰链与铰链 A A 的反力的反力(AB(AB 杆重不计杆重不计)。P P20KN20KN，试求，试求 BCBC 绳的拉力绳的拉力精选文档3.3.起吊设备时为防止遇到栏杆，施一水平

2、力起吊设备时为防止遇到栏杆，施一水平力P P，设备重，设备重 G=30KNG=30KN，求水平力，求水平力 P P 及绳索及绳索拉力拉力 T T。精选文档4.4.悬臂式壁架支承设备重悬臂式壁架支承设备重P(KN)P(KN)，壁架自重不计，求固定端的反力。，壁架自重不计，求固定端的反力。5.5.化工厂的塔设备，塔旁悬挂一侧塔。设化工厂的塔设备，塔旁悬挂一侧塔。设沿塔高受风压沿塔高受风压 q(Nq(Nm)m)，塔高，塔高 H(m)H(m)，侧，侧塔与主塔中心相距为塔与主塔中心相距为 e(m)e(m)，主塔重，主塔重 P1(KN)P1(KN)，侧塔重，侧塔重 P2(KN)P2(KN)。试求地面基础处

3、的支。试求地面基础处的支6.座反力。座反力。梯子由梯子由 AB 与与 AC 两部分在两部分在A 处用铰链联系而成，下部用水平软绳连接如图放在光处用铰链联系而成，下部用水平软绳连接如图放在光精选文档P滑面上。在滑面上。在 AC 上作用有一垂直力上作用有一垂直力。如不计梯子自重，当。如不计梯子自重，当Ph600N，=75，=3m，a2m 时，求绳的拉力的大小。时，求绳的拉力的大小。.7试用截面法求各杆件所标出的横截面上的内力和应力。杆的横截面面积试用截面法求各杆件所标出的横截面上的内力和应力。杆的横截面面积P=10KN。A 为为 250mm2，8.d一根直径一根直径=3m，长，长mLE。=3m的圆

4、截面杆，承受轴向拉力的圆截面杆，承受轴向拉力P=30KN，其伸长为，其伸长为L=。试求此。试求此杆横截面上的应力与此资料的弹性模量杆横截面上的应力与此资料的弹性模量参照答案参照答案59.E=10MPa，比率极限，比率极限p=210MPa；在轴向拉力；在轴向拉力P作用下，纵向线作用下，纵向线P，使杆件的纵向线应变增添到，使杆件的纵向线应变增添到=，问，问应变应变=。求此时杆横截面上的正应力。假如加大拉力。求此时杆横截面上的正应力。假如加大拉力一根钢杆，其弹性模量一根钢杆，其弹性模量此时杆横截面上的正应力能否由虎克定律确立，为何此时杆横截面上的正应力能否由虎克定律确立，为何b 128MPa，拉力，

5、拉力10.两块两块Q235-A 钢板用钢板用E4301 焊条对焊起来作为拉杆，焊条对焊起来作为拉杆，=60mm，=10mm。已知钢板的许用应。已知钢板的许用应力力=160MPa，对接焊缝许用应力，对接焊缝许用应力P=60KN。试校核其强度。试校核其强度。精选文档11.已知反应釜端盖上受气体内压力及垫圈上压紧力的合力为已知反应釜端盖上受气体内压力及垫圈上压紧力的合力为400KN，其法兰联接采纳，其法兰联接采纳钢制钢制 M24 的螺栓，螺栓的许用应力的螺栓，螺栓的许用应力=54MPa，由螺纹标准查出算需要，由螺纹标准查出算需要多少个螺栓多少个螺栓(螺栓是沿圆周平均分布，螺栓数应取螺栓是沿圆周平均分

6、布，螺栓数应取 4 的倍数的倍数M24 螺栓的根螺栓的根径径)。Q235-Ad=，试计，试计12.简单支架可简化为图示的铰接三角形支架简单支架可简化为图示的铰接三角形支架ABC。AB 为圆钢杆，许用应力为圆钢杆，许用应力方木杆，许用应力方木杆，许用应力=50MPa。若载荷。若载荷P=40KN，试求两杆的横截面尺寸。，试求两杆的横截面尺寸。=140MPa；BC 为为P13.某设备的油缸，缸内工作压力某设备的油缸，缸内工作压力塞杆的塞杆的=50MPa，试校核活塞杆的强度。，试校核活塞杆的强度。参照答案参照答案=2MPa，油缸内径，油缸内径D=75mm，活塞杆直径，活塞杆直径d=18mm，已知活，已

7、知活1-13解：横截面上的应力：解：横截面上的应力：MPa由于：由于：MPa，因此该活塞杆的强度不够。，因此该活塞杆的强度不够。G14.一卧式容器，支承在支座一卧式容器，支承在支座之截面均为长方形，边长之截面均为长方形，边长A 和和 B 上，容器总重上，容器总重ab，作用于中点，两支座，作用于中点，两支座=500KNA、B 的垫板的垫板:为为 1:4，若支座下的基础的许用应力，若支座下的基础的许用应力=1MPa，试求垫板截面所，试求垫板截面所需的尺寸。需的尺寸。精选文档一卧式贮耀，内径为一卧式贮耀，内径为 1600mm，壁厚，壁厚 20mm，封头高，封头高H=450mm；支座地点如图，；支座地

8、点如图，L=8000mm，a=1000mm。内贮液体，包含贮罐自重在内，可简化为单位长度上的均布载荷。内贮液体，包含贮罐自重在内，可简化为单位长度上的均布载荷q=28N mm简化图如简化图如(b)。求罐体上的最大弯矩和曲折应力。求罐体上的最大弯矩和曲折应力。试列出图示各梁的弯矩方程，并画弯矩图，求出试列出图示各梁的弯矩方程，并画弯矩图，求出Mmax。17.悬臂管道托架上，支承管道重悬臂管道托架上，支承管道重P=8MPa，l=500mm，梁用，梁用 10 号工字钢，资料的曲折许用应号工字钢，资料的曲折许用应力力=120MPa。问工字梁的强度能否足够。问工字梁的强度能否足够。精选文档分馏塔高分馏塔

9、高=20m，塔内径为，塔内径为 1000mm，壁厚，壁厚 6mm，塔与基础的固定方式可视为固端，塔与基础的固定方式可视为固端,作用在作用在H18.塔体上的风载荷分两段计算，塔体上的风载荷分两段计算，19.q1=420N/m,q2=600N/m。求风力惹起的最大曲折应力。求风力惹起的最大曲折应力。一卧式容器筒体部分，总重一卧式容器筒体部分，总重40KN，支撑在容器焊接架的托轮上，已知支承托轮，支撑在容器焊接架的托轮上，已知支承托轮 A、B 两轴两轴d的直径的直径=50mm，资料的曲折许用应力，资料的曲折许用应力=120MPa。试校核该轴的强度。试校核该轴的强度。20.P空气泵的操作杆，右端受力空

10、气泵的操作杆，右端受力=8KN,I-I及及 II-II截面尺寸同样，均为截面尺寸同样，均为杆的资料的许用应力杆的资料的许用应力=150MPa。试设计。试设计I-I 及及 II-II截面的尺寸。截面的尺寸。hb/3 的矩形。若操作的矩形。若操作精选文档21.横梁设计为矩形截面横梁设计为矩形截面h/b31，许用应力，许用应力=160MPa，求此梁的最大挠度和最大转角。钢，求此梁的最大挠度和最大转角。钢5参照答案参照答案材的弹性模量材的弹性模量E=10MPa。图中。图中P=20KN,q=10KN/m，l=4m。P22.销钉联接，已知销钉联接，已知=60MPa，许用挤压应力，许用挤压应力tt=18KN

11、，板厚，板厚1=8mm，2=5mm，销钉与板的资料同样，许用剪应力，销钉与板的资料同样，许用剪应力jy=200MPa，销钉直径，销钉直径d=16mm，试校核销钉强度。，试校核销钉强度。23.d齿轮与轴用平键联系，已知轴直径齿轮与轴用平键联系，已知轴直径，键的尺寸，键的尺寸=70mmbhl=2012100（mm），传达的），传达的力偶矩力偶矩m=2KN m，键资料的许用应力，键资料的许用应力=80MPa，jy=200MPa，试校核健的强度。，试校核健的强度。已知圆轴输入功率已知圆轴输入功率NA=50KW，输出功率，输出功率NC=30KW，NB=20KW。轴的转速。轴的转速n100 转分，转分，4

12、=40MPa，m，G=10MPa。设计轴的直径。设计轴的直径参照答案参照答案 1-24 解：销钉所受的的最大剪应力为：解：销钉所受的的最大剪应力为：d.MPa销钉所受的的最大挤压应力为：销钉所受的的最大挤压应力为：MPa精选文档25.某搅拌轴材质为某搅拌轴材质为 45 号钢，其许用应力号钢，其许用应力=31MPa，轴的，轴的n20r/min，传达功率为，传达功率为求此实心轴的直径。求此实心轴的直径。某化工厂的螺旋输送机，输入功率为某化工厂的螺旋输送机，输入功率为 72KW。现拟用外径。现拟用外径D=50mm、内径、内径d=40mm的热轧的热轧无缝钢管做螺旋的轴，轴的转速无缝钢管做螺旋的轴，轴的

13、转速n150r/min，资料的扭转许用剪应力，资料的扭转许用剪应力=50MPa，问强度是，问强度是否足够否足够27.某反应器的搅拌轴由功率某反应器的搅拌轴由功率N=5KW。试。试一带有框式搅拌桨叶的主轴，其受力状况以以下图。搅拌轴由电动机经过减速箱及圆锥齿轮一带有框式搅拌桨叶的主轴，其受力状况以以下图。搅拌轴由电动机经过减速箱及圆锥齿轮带动。已知电动机的功率为，机械传动的效率为带动。已知电动机的功率为，机械传动的效率为85%，搅拌轴的转速为，搅拌轴的转速为 5r/min，轴的直径为，轴的直径为d=75mm，轴的资料为，轴的资料为 45 号钢，许用剪应力为号钢，许用剪应力为=60MPa。试校核轴

14、的强度。试校核轴的强度。试求图示单元体内主应力的大小及方向，并在它们的中间绘出仅受主应力作用的单元体。试求图示单元体内主应力的大小及方向，并在它们的中间绘出仅受主应力作用的单元体。试求图示各单元体内主应力的大小及方向，并在它们中间绘出仅受主应力作用的单元体。试求图示各单元体内主应力的大小及方向，并在它们中间绘出仅受主应力作用的单元体。壁厚壁厚 10mm)制成，资料的许用剪应力制成，资料的许用剪应力=50MPa。试校核电动机输出额定功率时轴的强度。试校核电动机输出额定功率时轴的强度。N=6KW的电动机带动，轴的转速的电动机带动，轴的转速n40r/min，由，由 8910(外径外径 89mm，.参

15、照答案参照答案1-30（c）解：主应力为：）解：主应力为：精选文档MPaMPa受主应力作用的单元体以以下图中的蓝色线条所表示的：受主应力作用的单元体以以下图中的蓝色线条所表示的：31 链环由直径链环由直径d=20mm的圆钢制成，距离的圆钢制成，距离a=50mm。钢材的许用应力。钢材的许用应力=100MPa。假如图示链环。假如图示链环PP.为多大为多大出缺口，其允许拉力出缺口，其允许拉力为多大假如将缺口焊好，则其允许拉力为多大假如将缺口焊好，则其允许拉力32d手摇铰车以以下图。轴的直径手摇铰车以以下图。轴的直径车的最大起重量车的最大起重量P。，资料为，资料为Q235 钢，钢，=80MPa。试按第

16、三强度理论求铰。试按第三强度理论求铰=30mm.精选文档33电动机的功率为电动机的功率为9KW，转速为，转速为 715r/min，皮带轮直径，皮带轮直径D=250mm，主轴外伸部分，主轴外伸部分l=120mm，主，主.d轴直径轴直径=40mm。若。若=60MPa，试用第三和第四强度理论来校核主轴的强度。，试用第三和第四强度理论来校核主轴的强度。34dlP千斤顶的螺杆由千斤顶的螺杆由Q235-A 钢制成，内径钢制成，内径1=32mm，最大高升，最大高升=30mm。若起重量。若起重量=50KN，两，两.端支座看作上端自由、下端固定，许用应力端支座看作上端自由、下端固定，许用应力=160MPa，用折

17、减系数法校合其稳固性。，用折减系数法校合其稳固性。35Ddl铸铁管外径铸铁管外径=200mm，内径，内径=120mm，长，长=3000mm，两端看作铰链支座。铸铁的许用应力，两端看作铰链支座。铸铁的许用应力.=80MPa。求此管最大允许压力。求此管最大允许压力。习题参照答案习题参照答案1.2.3.4.5.6.精选文档7.8.9.不可以用虎克定律计算横截面上的正应力，由于此时应力已远远超出弹性范围。不可以用虎克定律计算横截面上的正应力，由于此时应力已远远超出弹性范围。10.故，强度足够。故，强度足够。11.12.精选文档13.14.15.(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)(j

18、)(l)(k)精选文档(m)(n)16.17.18.19.因此，强度不够因此，强度不够20.21.22.抗剪抗剪:抗挤抗挤:精选文档销钉所受的的最大剪应力为：销钉所受的的最大剪应力为：MPa销钉所受的的最大挤压应力为：销钉所受的的最大挤压应力为：MPa25.26.强度足够强度足够23.27.轴的外径轴的外径:精选文档强度足够强度足够28.强度足够强度足够计算主应力和方向的公式为：计算主应力和方向的公式为：将将(a)(b)(c)各题带入得：各题带入得：(a)(b)(c)精选文档主应力为：主应力为：MPaMPa31.31.32.32.33.33.34.34.35.35.36.36.37.37.38

19、.38.39.39.40.40.41.41.42.42.43.43.44.44.45.45.46.46.47.47.48.48.49.49.50.50.受主应力作用的单元体以以下图中的蓝色线条所表示的：受主应力作用的单元体以以下图中的蓝色线条所表示的：51.A 点受弯矩和力的组合作用点受弯矩和力的组合作用精选文档此中，此中，本题为拉扭组合本题为拉扭组合最大剪应力在圆轴的外圆周上：最大剪应力在圆轴的外圆周上：代入上式得：代入上式得：最大的拉应力作用在轴的上下面缘处：最大的拉应力作用在轴的上下面缘处：第三强度理论：第三强度理论：33.第三强度理论：第三强度理论：第四强度理论：第四强度理论：34.精选文档因此，千斤顶稳固因此，千斤顶稳固35.需用的最大压力为：需用的最大压力为：