1、第一种模式（一）填空题（1）A 类难度过程装备基础试题库绪论31. 过程工业是涉及物质 转化过程 的工业部门的总称。2. 过程工业处理的物料是以 气体 、 液体 、 粉粒体 等形态为主的材料。3. 工业设备种类繁多，按其构件运动情况可分为动设备和静设备两类。4过程装备中，常见的设备种类有 塔类 、 炉类 、釜类 、 机类 、 泵类 、 储罐类和各种换热设备。5 随着过程工业的发展，过程装备也不断向 装置大型化、 结构复杂化 、性能高级化和 技术综合化 的方向发展。第二种模式（一）简要回答下列问题：1. 何谓过程工业？它是处理什么类型物料的产业？要点：过程工业是涉及物质转化过程的工业部门的总称，
2、它是加工制造流程型物料的产业。2. 什么叫做过程装备？要点：过程装备主要是指过程工业生产工艺过程中所涉及的典型装置和设备，是实现过程工业生产的硬件设施。3. 过程装备的基本要求是什么？要点：过程装备的基本要求是：（1）安全可靠；（2）满足生产过程的要求；（3）综合经济性好；（4）优良的环境性能。第 1 章第一种模式（一）填空题（1）A 类难度1. 二力杆是指杆两端两个力沿此二力作用点的连线作用构件 。2. 对所研究物体的位移起限制作用的周围物体 称为约束。3. 约束作用于被约束物体的力称为约束反力。4. 光滑面约束产生的约束反力的方向沿接触面的公法线并指向被约束物体。5. 两个力偶矩的值和转动
3、方向完全相同，则称这两个力偶为 等效力偶。6. 平面汇交力系是指物体上各力的作用线在同一平面内并且相交于一点的力。7. 平面一般力系的平衡条件是力系的合力等于零。8. 力偶是指两个大小相等、方向相反、作用线平行但不重合的力组成的力系。9. 生产实践中遇到的构件，大致可分为三类：即： 杆件、平板、壳体 。10. 柔性约束产生的约束反力的方向是使柔索被拉直的方向 。（2）B 类难度1. 柔性约束的特点是只限制被约束物体使柔索被拉直方向的位移，其约束反力只能是拉力。2. 固定铰链约束的特点是限制被约束物体的移动，不限制其转动。3. 固定端约束的特点是 物体的移动和转动全部被限制。4. 解除约束是指
4、把要研究的物体从约束它的其他物体中分离出来，其他物体对分离体的约束用约束反力来表示。5. 刚体是指在任何情况下，其大小和形状始终保持不变的物体。6. 力偶等效的条件是力偶矩彼此相等。7. 力在坐标轴上的投影是指 从力 F 的始端和末端B 分别向x 轴作垂线，得垂足 a 和 b， 线段 ab 就是力 F 在x 轴上的投影。（二）判断题（1）A 类难度1. 力偶与力矩一样都使物体产生转动，但力偶与矩心无关。（A）A 正确B 错误2. 力偶可以用力来平衡。（B ）A 正确B 错误3. 可动铰链的约束垂直向上指向被约束物体。（A ）A 正确B 错误4. 固定端约束限制物体的移动不限制物体的转动（B ）
5、A 正确B 错误5. 力偶与力矩的作用是完全相同的（B ）A 正确B 错误6. 光滑铰链约束与光滑面约束本质是一样的。（A）A 正确B 错误7. 受力图是反映物体受约束反力的图（B）A 正确B 错误（2）B 类难度1. 柔性物体的受力和二力杆的受力是完全一样的。（B）A 正确B 错误2. 固定铰链的约束反力的方向是不确定的。（A）A 正确B 错误3. 可动铰链的约束与光滑面本质是一样的。（A）A 正确B 错误4. 固定端约束与铰链约束不同的是固定端约束限制物体的转动。（A）A 正确B 错误5. 力在坐标轴上的投影是标量，只反映力的大小。（B）A 正确B 错误第二种模式（一）简要回答下列问题：1
6、. 二力杆须满足什么条件？要点：杆两端作用的两个力沿此二力作用点的连线。2. 什么叫约束？约束反力如何确定？要点：对非自由体的位移起限制作用的周围物体称为约束。约束作用于被约束物体的力称为约束反力，约束反力的方向总是与约束所阻碍的物体的运动或运动趋势的方向相反，约束反力的作用点就在约束与被约束物体的接触点。3. 铰链约束和固定端约束的区别是什么？要点：铰链约束只限制移动不限制转动，而固定端约束即限制移动又限制物体的转动。4. 力偶与力矩是否一样？为什么？要点：不一样。力矩是力对平面内某一点的矩，力偶的作用与位置无关。5. 平面汇交力系的合成结果是什么？ 要点：可以合成为一个合力6. 平面平行力
7、系是否都可以合成为一个合力？要点：平面平行力系不能合成为一个合力，因为平面平行力系是平面一般力系，合成后会产生力偶矩，不能合成为一个合力。7. 什么是力偶？力偶能否合成为一个合力？力偶能否被一个单独的力来平衡？要点：两个大小相等、方向相反、作用线平行但不重合的力组成的力系，称为力偶。力偶是一种特殊的力系，它不能合成为个力，故在任何情况下都不能与一个力等效， 也不能与一个力相平衡，力偶只能与力偶相平衡。力偶对物体只能产生转动效应，而没有移动效应。8. 力矩和力偶矩有什么相同？有什么不同？要点：相同：力矩和力偶矩都会使物体产生转动效应，不同：力矩是力对平面内某一点的矩，力偶的作用与位置无关。9.
8、力偶具有什么性质？两个力偶等效的条件是什么？ 要点：力偶具有如下两个重要性质：（l）力偶可以在其作用平面内任意移转，而不改变它对刚体的作用效果。（2）只要保持力偶矩不变，可以同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长短而不改变力偶对刚体的作用效果。力偶等效的条件是力偶矩彼此相等。10. 平面力偶系的合成结果是什么？要点：平面力偶系的合成结果是作用在平面内的一个合力偶。12 平面一般力系向平面内一点简化的结果是什么？要点：可以得到一个原力系等效的平面汇交力系和平面力偶系。（二）画图题1. 画出BC 杆件的受力图。NACN2. 以 AB 杆作为分离体并标出主动力和约束反力。ABPN第三种模式（一）计算题A
9、1. 图示一管道支架ABC，A、B、C 处均为理想的铰链约束。已知两管道的重量均为G=4.5kN，图中尺寸单位均为mm。试求管架中梁AB 和杆BC 所受的力。4解：（1） 画受力图GGNAXNNBCAY（2） 求解约束反力 F = 0NxAX+ Ncos 45o = 0（1）BCF = 0- 2G + NyBCsin 45o + NAY= 0（2）M= 0- 400G -1120G + NABCsin 45o 1120 = 0400 4.5 +1120 4.5NBC =sin 45o 1120= 8.64(kN )N= 2G - NAyBCsin 45o = 2.89(kN)N= -NAXBC
10、cos 45o = -8.64 2 = 6.11(kN )(与假设方向相反)22. 某塔侧操作平台梁AB 上，作用着分布力q=0.7kN/m.横梁AB 及撑杆CD 的尺寸如图所示，求撑杆CD 所受的力。解：（1） 取横梁ADB 为研究对象，画出其受力图如下：NAX（2） 求解约束反N力 F = 0AYxNDC- N+ Ncos 30o = 0（1）AXCDF = 0- q(1 + 0.5) + NyCDsin 30o + NAY= 0（2）5M= 0- q(1+ 0.5) 1+ 0.5 + NA2CDsin 30o 1 = 0N= 0.7(1+ 0.5)2 / 2 = 1.575(kN )CD
11、sin 30o 1N= 700(1 + 0.5) - NAYBCsin 30o = 262.5(N )N= NAXBCcos 30o = 1.575 2 = 1.364(kN )23. 图示支架ABC 由均质等长杆AB 和 BC 组成，杆重为 G。试求 A、B、C 处的约束反力。解：（1） 根据题意，画受力图如下：BANGAX45 oCNCXNNBYNB XAXGNAYNNCYNAYAY（a）N AY（b）其中，图（a）为取整个支架 ABC 作为研究对象的受力图，而图（b）为取支架 AB 作为研究对象的受力图。（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： F = 0N
12、- Nx AXCX= 0（1）由方程（1）解得N= NAXCXF = 0Ny AY- 2G + NCY= 0（2）M= 0All- G cos 45o - G (l cos 45o +cos 45o ) + N22CY由方程（3）解得N= GCY代入方程（2）得N= GAY (l cos 45o + l cos 45o ) = 0 （3）6（3） 取AB 杆为研究对象：9lM= 0Gcos 45o - Nl cos 45o + Nl sin 45o = 0B2G l - Gl + N2AYAXl = 0AXGl - G lN=2 = GAXl2 F = 0N- N= 0xAXBXN= N= G
13、AXBX2F = 0NyAY- G - N= 0BYN= 0BY7 力偶不能用单独的一个力来平衡，为什么图中的轮子又能平衡呢？解：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。第 2 章第一种模式（一）填空题（1）A 类难度1. 力的内效应是力使 物体发生微小变形的 的效应。2. 内力是指物体在外力作用下产生变形后使物体内部各部分之间产生的附加的相互作用力。3. 刚度是指构件在外力的作用下抵抗变形的特性。4. 弹性变形的特点是 物体受外力作用而变形，当外力去除后变形完全消除。5. 物体内部各部分之间产生的附加的相互
14、作用力 称为内力。6. 材料的许用应力是指 以材料的危险应力为依据，取适当的安全系数后得到的应力许用值。7. 公式 s=E*e 叫做 虎克定律，它表示的是应力与应变之间的关系。8. 构件单位面积上所受的内力 称为应力。9. 低碳钢标准试件在拉伸试验中共经 4 个变形阶段。（2）B 类难度1. 主平面是指 剪应力为 0 的平面。2. 截面法的作用是 可以求出截面上的内力 。3. 截面上任一点应力的大小、方向、类型等因素，称为该点的 应力状态。4. 材料的强度是指 材料在外力的作用下抵抗破坏的能力。5. 低碳钢的拉伸试验要经历 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段 等四个阶段。（二）判断题（1）
15、A 类难度1. 力偶与力矩一样都使物体产生转动，但力偶与矩心无关。（A）A 正确B 错误2. 力偶可以用力来平衡。（B）A 正确B 错误3. 膨胀节是一种可以完全消除轴向应力的结构。（B）A 正确B 错误4. 内力是指物体内部质点之间本身存在的相互作用力。（A）A 正确B 错误5. 由静力平衡方程不能确定结构的全部约束反力，这种情况称为超静定问题。（A）A 正确B 错误6. 分离体所受的外力主要是指主动力。（B）A 正确B 错误（2）B 类难度1. 截面法求内力的方法与解除约束的方法实质上是一样的。（A）A 正确B 错误2. 材料的强度高，刚度就一定大。（B）A 正确B 错误3. 材料在弹性变
16、形时都满足虎克定律。（B）A 正确B 错误4. 如果构件所受外力处于平衡状态，构件中就没有内力。（B）A 正确B 错误5. 通过构件内应力分析可以了解物体内各点的危险程度。（A）A 正确B 错误第二种模式（一）简要回答下列问题：1. 强度、刚度和稳定性的意义是什么？要点：所谓强度，是指构件在外力的作用下抵抗破坏的能力。所谓刚度，是指构件在外力的作用下抵抗变形的能力。所谓稳定性，是指构件保持其原有平衡形态的能力。2. 能否说材料的强度高，刚度就一定大？要点：不能。材料的强度是构件抵抗破坏的能力，与构件的结构无关。刚度是构件抵抗变形的能力，与构件的结构有关。4. 为什么说应力能够表示截面上内力的分
17、布？为什么说应力表示物体内各点的危险程度？ 要点：应力矢量定义所取的面积是非常微小的,所以可认为反映的是一个点的内力情况，所以说应力能够表示截面上内力的分布。当应力增大到一定限度时就会导致构件破坏，因而某一点的大小可以表示物体内各点的危险程度。5. 杆件的轴线是如何定义的？轴向拉（压）时，外力作用应满足什么条件？ 要点：杆件的轴线定义为横截面形心的连线。作用在直杆两端的外力的作用线与直杆的轴线重合。6. 轴向拉（压）的变形特点是什么？要点：直杆的拉伸或压缩变形都是沿轴线的方向。7. 轴向拉（压）时横截面上的内力是什么？应力沿横截面的分布规律是什么？ 要点：轴向拉（压）时横截面上的内力是垂直于轴
18、线的拉力和压力。应力沿横截面呈均匀分布。8. 轴力和正应力的正负是如何规定的？要点：将轴力用代数量来表示，其正负符号习惯上根据杆的变形来规定：把拉伸时的轴力规定为正，把压缩时的轴力规定为负。9. 直杆轴向拉压的强度条件式能够解决哪几方面的问题？ 可以解决如下三方面的工程计算问题：（1）强度校核。（2）设计截面尺寸。（3）确定许用载荷。10. 什么是绝对变形、相对变形、应变？要点：绝对变形是指试件在变形前后长度或角度的变化量。 相对变形是指试件在变形前后单位长度或角度的变化量试件在变形前后单位长度或角度的变化量定义为应变。11. 低碳钢的拉伸试验要经历哪几个阶段？虎克定律成立于哪个阶段？ 低碳钢
19、的拉伸试验要经历弹性、屈服、强化、颈缩四个阶段虎克定律成立于弹性阶段中的线弹性区域。12. 通过材料的拉伸试验得出材料的强度、刚度和塑性指标各是什么？为什么说这些指标就能够表示材料的这些性质？要点：强度指标为强度极限b、屈服极限s。刚度指标为弹性模量E。塑性指标为材料延伸率和断面收缩率。由于强度指标表示材料抵抗外力作用避免引起破坏的能力，刚度指标则表示材料发生弹性变形的能力，塑性指标则是指材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力，所以这些指标就能够表示材料的这些性质。14 为什么说压缩试验对脆性材料来说更重要？要点：脆性材料的特点是抗压能力强，抗拉能力低，塑性性能差，压缩时的变形比受拉伸时要大许多
20、，抗压强度极限比拉伸时高约 36 倍，由于其强度极限低，一般脆性材料不作为受拉构件。（二）画图题1 试求图示各杆横截面上的轴力（图中虚线表示力的作用位置），并作轴力图。321123321123解：（1）从右到左取 3 段，分别为 1-1、2-2、3-3 截面，则根据轴力的平衡，得N = 0N = -2FN = -F123于是，其轴力图为：Nx-F-2F（2）从左到右取 3 段，分别为 1-1、2-2、3-3 截面，则根据轴力的平衡，得N =2F1N = 2F-F=F2N =2F-F+2F = 3F310于是，其轴力图为：N3F2FF第三种模式（一）计算题1. 图示钢杆，已知：杆的横截面面积等于
21、100mm2，钢的弹性模量E=2105MPa，F=10kN， Q=4kN，要求：（1） 计算钢杆各段内的应力、绝对变形和应变；（2） 计算钢杆的总变形；（3） 画出钢杆的轴力图。解：（1）计算钢杆各段内的轴力、应力、绝对变形和应变从左到右取 3 段，分别为 1-1、2-2、3-3 截面，则根据轴力的平衡，得各段内的内力：（左）N1=F=10kN（中）N2=F-Q=10-4=6kN（右）N3=F =10=10kN各段内的应力：x123123（左）sN10 103=1 = 100 106 Pa = 100MPa1A100 10-6（中）sN6 103=2 = 60 106 Pa = 60MPa2A
22、100 10-6（右）sN10 103=3 = 100 106 Pa = 100MPa3A100 10-6各段内的绝对变形：N L(10 103 ) 0.2（左） Dl =1 1 = 0.110-3 m = 0.1mm1EA(2 105 ) (100 10-6 )（中） DlN L=2 2(6 103 ) 0.2= 0.06 10-3 m = 0.06mm2EA(2 105 ) (100 10-6 )11（右） DlN L=3 3(10 103 ) 0.2= 0.110-3 m = 0.1mm3EA(2 105 ) (100 10-6 )各段内的应变：1（左） e = Dl1L1Dl= 5 1
23、0-40.12000.06（中） e=22L2Dl=2000.1= 3 10-4（右） e=33L3（2）计算钢杆的总变形= 5 10-4200Dl = Dl + Dl + Dl = 0.1 + 0.06 + 0.1 = 0.26 mm123（3）画出钢杆的轴力图钢杆的轴力图见下图。N10kN6kNx2. 试求图示阶梯钢杆各段内横截面上的应力，以及杆的总伸长。已知钢的弹性模量E=2105MPa，F=10kN，Q=2kN。2112解：（1） 计算钢杆各段内的应力从左到右取 2 段，分别为 1-1、2-2 截面，则各段内的轴力和应力分别为： 各段内轴力：N1=F=10kNN2=F+Q=10+2=1
24、2kN各段内应力：sN10 103=1 = 127.4 106 Pa = 127.4MPa1Ap (10 10-3 ) 21412o = N 22A12 103= 38.2 106 Pa = 38.2MPap (20 10-3 )216（2） 计算钢杆的总变形N L2410 103 1000各段内应力： Dl1=1 1 =EA12 105 p (10 10-3 )24= 0.637 10-3 m = 0.637mmN LDl =1 1 =2EA112 103 500p (20 10-3 )22 105 = 0.096 10-3 m = 0.096mm4故钢杆的总变形Dl = Dl + Dl =
25、 0.637 + 0.096 = 0.733 mm123. 图示三角形支架，杆 AB 及BC 都是圆截面，AB 杆直径d1=20mm，BC 杆直径d2=40mm，两杆材料均为 Q235 钢。设重物的重量 G=20kN，=160MPa。问此支架是否安全？ 解：（1） 取B 点作为研究对象，画出其受力图如下：B（2） 根据其力的平衡方程求未知力 F = 0- NxAB+ Ncos 30o = 0BCF = 0- G + NyBC于是sin 30o = 0N=G= 20 103 = 40kNBCsin 30osin 30oN= NABBC（3） 计算各杆应力Ncos 30o = 40 cos 30o
26、 = 34.64kN34.64 103o=ABABAABo= NBC= 110.3 106 Pa = 110.3MPa sp (20 10-3 )24s40 103= 31.8 106 Pa = 31.8MPa BCABCp (40 10-3 )24故构件AB 和 BC 均安全。6. 一根直径d=16mm，长 L=3m 的圆截面杆，承受轴向拉力 P=30kN，其伸长为 L=2.2mm。试求此杆横截面上的应力与此材料的弹性模量E。已知此材料的比例极限p=210MPa。解：（1） 求材料的弹性模量E由于DL = NL ，则EAE = NL =DLA(30 103 ) 3p (16 10-3 ) 2
27、(2.2 10-3 ) = 203465 106 Pa = 203465MPa 203.5GPa4（2） 求材料的应力o = Ee = E DL = 203465 2.2 10-3L3说明材料的应力仍小于比例极限，在弹性范围内。= 149.2MPa sP= 210MPa7. 一根直径为d=10mm 的圆截面杆，在轴向拉力P 作用下，直径减小0.0025mm。已知材料的弹性模量E=2105MPa，泊松比 =0.3，试求轴向拉力 P。解：（1） 求出纵向应变ee = Dd = 0.0025 = 0.00025d10e m0.00025e =（2） 求应力s=0.3= 8.3310-4o = Ee
28、= 2 105 8.33 10-4 = 166.7MPa（3） 求轴力NN = As =p (10 10-3 )24 (166.7 106 ) = 13092N = 13.1kN（4） 轴向拉力P=N=13.1kN第 3 章第一种模式（一）填空题（1）A 类难度1. 受剪构件的剪切强度条件是t = Q t。A2. 这种在相互垂直的面上只有剪应力而无正应力作用的情况称为纯剪切。3. 对于各向同性材料，该材料的 E、G、三者之间存在着的关系为 G =E。2(1 + m )4. 圆轴扭转时的强度条件是 。max5. 圆轴扭转时的刚度条件是 max 。n6. 材料扭转受力形式的特点是在横截面上只作用有
29、一个内力分量，即 Mx=T ，其余五个内力分量均为零。（2）B 类难度1. 剪切的受力和变形特点是作用在构件两侧面上的外力等值、反向，作用线相距很近。相对错动变形发生于两作用力之间的交界面。2. 扭转的受力和变形特点是在杆件的两端与杆轴线相垂直的平面内作用有两个大小相等，方向相反的外力偶矩，使杆件的各横截面绕轴线发生相对转动的变形。（二）判断题（1）A 类难度1. 挤压变形实际上是压缩变形。（A）A 正确B 错误2. 在进行材料的剪切和挤压强度计算中，挤压计算面积 Ajy 与剪切面的面积A 计算方法一样。（B）A 正确B 错误3. 对于任何材料，材料的的许用挤压应力值与该材料的拉伸许用应力相等
30、。（B）A 正确B 错误4. 根据材料的剪切虎克定律，当剪应力不超过材料的剪切比例极限p 时，剪应力 与剪应变 成正比。（A）A 正确B 错误（2）B 类难度1. 在计算构件剪切或扭转中的内力时，均是通过采用截面法来进行的。（A）A 正确B 错误2. 在校核材料的剪切和挤压强度时，当其中一个超过许用值时，强度就不够。( A) A 正确B 错误3. 当圆轴传递的功率不变时，若轴的转速减小，则轴上的转矩就会减小。( B)A 正确B 错误4. 对于承受转矩的轴，如果仅从强度方面考虑，选择空心轴比实心轴合理。（A）A 正确B 错误第二种模式（一）简要回答下列问题：1. 材料的剪切许用应力和拉伸许用应力
31、之间存在怎样的关系？ 要点：剪切许用应力和拉伸许用应力之间存在如下近似关系：塑性材料：=（0.60.8）脆性材料：=（0.81.0）2. 什么叫做挤压应力？要点：铆钉、键等联接件，除了承受剪切外，在联接件与被联接件的接触面上还存在着相互挤压作用，挤压处的压力称为挤压力。由挤压所引起的应力称为挤压应力。3. 圆轴扭转内力分析时，为了保证同一截面上的转矩符号一致，转矩的符号如何规定？ 要点：为了使无论取部分 I 或部分求出的同一截面上的扭矩符号一致，通常将扭矩的符号规定如下：按右手螺旋法则把扭矩表示为矢量，当矢量方向与截面的外法线方向一致时，扭矩为正；反之，为负。4. 实心圆轴扭转时横截面上的剪应
32、力分布规律如何？要点：横截面上任意点处的剪应力与该点所在的半径成正比，其作用线与所在半径垂直。实心圆轴扭转时横截面上剪应力在横截面上的分布情况为：中心处为零，最外端为最大。5. 扭转变形用什么量来度量？要点：扭转变形用任意两个截面间绕轴线的相对转角来度量。第三种模式（一）计算题1. 冲床的最大冲力F=420kN，冲头材料的许用挤压应力sjy=450MPa，被冲剪的钢板剪切强度极限tb=350MPa，求最大冲力作用下所能冲剪的圆孔的最小直径d 和钢板的最大厚度。解：（1） 按挤压强度考虑若对冲头考虑挤压强度，其挤压力 Pjy条件式有：= F ，挤压计算面积 Ajy= p d 2 。据挤压强度4P
33、o=jy =FjyApjyd 24 s jy4Fps jy4 420 103p (450 106 )故d = 0.0345m = 34.5mm（2） 按剪切强度考虑冲头对被冲剪的钢板作用，剪切面上的剪力大小Q = F ，则剪切应力为t = Q = FApdd要使冲头能冲剪钢板，则应有：F tpddb故d Fpdtb=420 103p 0.0345 (350 106 )= 0.011m = 11mm也即最大冲力作用下所能冲剪的圆孔的最小直径d 为 34.5mm，钢板的最大厚度为 11mm。2. 图示销钉联接，已知 P=18kN，板厚 t1=8mm，t2=5mm，销钉与板的材料相同，许用剪应力=6
34、0MPa，许用挤压应力jy=200MPa。试设计销钉的直径 d。解：（1） 按剪切强度设计销钉具有两个剪切面，即 m-m 和 n-n 截面，各剪切面上的剪力均为Q = P / 2 ，则剪切应力为t = Q =P / 2= 2PApd 2 / 4pd 22Pp根据剪切强度条件式有：d 2 t 故d （2） 按挤压强度设计2P2 18 103= 13.82 10-3 m = 13.82mmpt p (60 106 )若按销钉中段考虑挤压强度，其挤压力Pjy= P ，挤压计算面积按销钉圆柱面正投影面积计算， Ajy= dt1；若按照销钉侧段考虑挤压强度，其挤压力Pjy= P / 2 ，挤压面积A=
35、dtjy2。因t1 2t2，所以销钉中段受到的挤压应力更大，需对此段进行强度核算。据挤压强度条件式有：o=PjyjyAjy= P s dtjy1P18 103故d = 11.25 10-3 m = 11.25mmstjy1(200 106 ) 0.00817综合考虑销钉的剪切强度和挤压强度，按销钉直径d13.82mm，取 d=14mm。3. 如图所示，齿轮与轴用平键联接，已知轴直径 d=70mm，键的尺寸bhl=2012100mm，传递的力偶矩 T=2kNm；键材料的许用剪应力=80MPa，许用挤压应力jy=200MPa。试校核键的强度。许用剪应力=60MPa，许用挤压应力jy=200MPa。
36、 试设计销钉的直径 d。解：（1） 键受到的剪切力如下图所示。PmmP可将剪切力近似看作集中作用在剪切面 m-m 上，则其传递的力偶矩为T = P d22T2 2000所以P = 57142.9Nd70 10-3（2） 校核键的剪切强度，易知剪切面上剪力Q=P，剪切面积 A = b l ，则剪切应力QP57142.9t = 28.6 106 Pa = 28.6MPa Ab l0.020 0.1由于t t = 80MPa ，剪切强度足够。（3） 校核键的挤压强度因为键与轴，键与齿轮接触的面积相等，故任取一挤压面校核即可。由力的平衡条件知：挤压力 Pjy= P ，挤压计算面积 Ajy= h l ，
37、则挤压应力2Po=jy =P2P2 57142.9= 95.24 106 Pa = 95.2MPajyAjyh l2h l0.012 0.118由于sjy s = 200MPa ，挤压强度也足够。jy所以，键的强度足够。6 试分析比较图中两种齿轮的布局，哪 一种布局对提高传动轴强度有利？解：将三个齿轮从左到右分别标为A、B、C 轮，分别用截面法分析（a）、（b）两图中两段轴的转矩，各截面的转矩均按正值假设，用静力平衡条件可求各段的转矩。对（a）图布局：AB 段： T- Tn11= 0T= Tn11BC 段： Tn 2+ T - T21= 0Tn 2= T - T = T123对（b）图布局：A
38、B 段：T+ Tn12= 0Tn1= -T2BC 段： Tn 2+ T - T21= 0Tn 2= T - T = T123可见两种布局情况下，BC 段受到的扭矩相同，但对 AB 段（a）布局时受扭矩为T1，（b）布局时受扭矩为T 。2又知T1= T + T23，显然 T2 T ，故（b）布局对提高传动轴强度有利。18. 一带有框式搅拌桨叶的搅拌轴，其受力情况如图所示。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 3kW，机械传动效率为 85%，搅拌轴的转速为 5r/min，直径 d=75mm，材料为45 钢，许用剪应力=60MP。a的扭矩图（假设TB=TC=2TD）。解：传递到
39、搅拌轴上的实际功率19试校核搅拌轴的强度，并作出搅拌轴P = Ph = 3 85% = 2.55kW电机故作用于搅拌轴上的外力矩为T = 9.55 P = 9.55 2.55 = 4.870kN mAn5轴做匀速转动时，主动外力矩与阻力矩T 、T 、T相平衡，且T = T= 2T，于是T = T + T + TABCD= 2TBCD+ 2T + TDDD= 5TDBCD故 B、C、D 形成的阻力偶矩分别为T = 1 T = 1 4.870 = 0.974kN mD5 A5T = TCB= 2TD= 2 0.974 = 1.948 kN m利用截面法，可求得AB、BC、CD 段截面上的转矩分别为T- T
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