化工設(shè)備機械基礎(chǔ)第二版課件

1-1兩球自重為G1和G2,以繩懸掛如圖1-33試畫；①小球②大球③兩球合在一起的受力圖。FBAFAFBFAB

第一章習(xí)題講解1......1-1兩球自重為G1和G2,以繩懸掛如圖1-33試畫；①小FAFB2......FAFB2...1-4棘輪裝置如圖1-36所示。通過繩子懸掛重量為G的物體，AB為棘輪的止推爪，B處為平面鉸鏈。試畫出棘輪的受力圖。X0Y0GSA′G03......X0Y0SA′G03...1-5塔器豎起的過程如圖1-37所示。下斷擱在基礎(chǔ)上，在C處系以鋼繩并用絞盤拉住，上端在B處系以鋼繩通過定滑輪D連接到卷揚機E。設(shè)塔重為G，試畫出塔器的受力圖。FAFBGT4......1-5塔器豎起的過程如圖1-37所示。下斷擱在基礎(chǔ)上，在C1-6化工廠中起吊反應(yīng)器時為了不致破壞欄桿，施加一水平力p，使反應(yīng)器與欄桿相離開（圖1-38）。已知此時牽引繩與鉛垂線的夾角為30℃，反應(yīng)器重量為30KN，試求水平力p的大小和繩子的拉力T。解：取反應(yīng)器為研究對象，畫受力圖如圖30°PGTXy5......1-6化工廠中起吊反應(yīng)器時為了不致破壞欄桿，施加一水平力p1-8用三軸鉆床在水平工件上鉆孔時，每個鉆頭對工件施加一個力偶（圖1-40）。已知三個力偶的矩分別為：m1=1kN·m，m2=1.4kN·m，m3=2kN·m，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。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=22kN6......1-8用三軸鉆床在水平工件上鉆孔時，每個鉆頭對工件施加一個1-9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，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對側(cè)塔的約束反力。2XB

－G×1=0，XB=10kNXA+XB=0，XA=-10kNYA－G=0，YA=20kNAB解以側(cè)塔為研究對象，由平衡方程A、B點受力如圖YAXAXB7......1-9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1-10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為研究對象畫受力圖如圖CBSCSBSB＝8.64kN-G×400-G×(400+720)+SB×(400+720)sin45°=0∑MA＝08......1-10如圖1-42所示，有一管道支架ABC。A、B、C處ABGGYAXASB′取支架AB為研究對象,畫受力圖如圖（2）∑X=0,XA+SB×cos45°=0,XA=-6.11kN∑Y=0,YA+SB′×sin45°－2G=0,YA=2.89kN9......ABGGYAXASB′∑X=0,XA+SB×cos45°=1-13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。10......1-13如圖1-45所示結(jié)構(gòu)，B、E、C處均為鉸接。已知P=FAY+FBY=PFAX+FBX=0-P·2000+FBY·4000=0聯(lián)立得FAY=FBY=1/2P=1/2KNP·6000－FAY·8000－FFE·3000·sin45°=0FFE=FAY+FCY+FFEsin45°－P=0FCY=解：取AB為研究對象，受力如圖取AC為研究對象，受力如圖11......FAY+FBY=PFAX+FBX=0-P·2000+FBYFAX－FFEsin45°=0FAX=12......FAX－FFEsin45°=0FAX=12..1-14求圖1-46所示桁架中各桿所受的力解：以節(jié)點A為研究對象，受力如圖得13......1-14求圖1-46所示桁架中各桿所受的力解：以節(jié)點A為研以B節(jié)點為研究對象，受力如圖以C節(jié)點為研究對象，受力如圖同理可得′14......以B節(jié)點為研究對象，受力如圖以C節(jié)點為研究對象，受力如圖1-16圖1-48所示水平傳動軸上裝有兩個皮帶輪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T1=2t2=5KN，D輪上皮帶與鉛直線夾角，兩張力為T2=2t2。當(dāng)傳動軸均勻傳動時，試求皮帶張力T2、t2和軸承A、B的反力。15......1-16圖1-48所示水平傳動軸上裝有兩個皮帶輪C和D,半解：得：∵NAyNAZNByNBZ16......解：得：∵NAyNAZNByNBZ16..17......17...2-1試求出圖2-34所示各桿1-1，2-2，及3-3截面上的軸力，并作軸力圖。18......2-1試求出圖2-34所示各桿1-1，2-2，及3-3截面解b

使用截面法，沿截面1-1將桿分成兩段，取出右段并畫出受力圖（b）用FN1表示左段對右段的作用，由平衡方程∑Fx=0，

得FN1=F（拉）同理，可以計算橫截面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=019......解b使用截面法，沿截面1-1將桿分成兩段，取出右段并畫出解b使用截面法，沿截面1-1將桿分成兩段，取出右段并畫出受力圖（b）用FN1表示左段對右段的作用，由平衡方程∑Fx=0，得FN1=F（拉）20......解b使用截面法，沿截面1-1將桿分成兩段，取出右段并畫出同理，可以計算橫截面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）21......同理，可以計算橫截面2-2上的軸力FN2，由截面2-2右段圖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)力計算

用截面法分別計算左段和右段的內(nèi)力并作桿的軸力圖（b）

得F左=4kN（拉）

F右=4kN（拉）22......2-2試求圖2-35所示鋼桿各段內(nèi)橫截面上的應(yīng)力和桿的總左段：

右段：

23......左段：

右段：23...24......24...2、各段變形的計算左、右兩段的軸力為F左

F右，橫截面面積A左、A右，長度L左，L右均不相同，變力計算應(yīng)力分別進(jìn)行。3、總變形計算

25......2、各段變形的計算左、右兩段的軸力為F左F右，橫截面面4、計算結(jié)果表明，左段伸長5.0955x10-5m，右段伸長0.637x10-5m，全桿伸長5.73x10-5m。26......4、計算結(jié)果表明，左段伸長5.0955x10-5m，右段伸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d1＝20mm，桿BC直徑d2＝40mm，兩桿材料均為Q235鋼。設(shè)重物的重量G＝20kN。問此支架是否安全。27......2-3圖2-36所示三角形支架，桿AB及BC都是圓截面的解選取B為研究對象

1、如圖所示，由平衡方程得

∑Fx=0

G－FBCSin30o=0

∑Fy=0

FAB－FBCCos30o=0

解得FBC=G

28......解選取B為研究對象

1、如圖所示，由平衡方程

2、正應(yīng)力為

29......2、正應(yīng)力為29...2-4蒸汽機的汽缸如圖2-37所示，汽缸的內(nèi)徑D＝400mm，工作壓力P＝1.2MPa。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數(shù)。30......2-4蒸汽機的汽缸如圖2-37所示，汽缸的內(nèi)徑D＝400m解：作用在活塞桿截面的工作應(yīng)力由強度條件有即

31......解：作用在活塞桿截面的工作應(yīng)力由強度條件有即31..所以即活塞桿的直徑

由強度條件式得

32......所以即活塞桿的直徑由強度條件式得32..整理得

螺栓應(yīng)至少為16個33......整理得螺栓應(yīng)至少為16個33..2-5

三角形支架ABC如圖2-38所示，在C點受到載荷F的作用。己知，桿AC由兩根10號槽鋼所組成，[σ]AC=160MPa；桿BC是20a號工字鋼所組成，[σ]BC=100MPa。試求最大許可載荷F。

34......2-5三角形支架ABC如圖2-38所示，在C點受到載荷F解選取C為研究對象

1、如圖所示，由平衡方程得∑Fx=0FACCos30o－FBCCos30o=0∑Fy=0FACSin30o－F＋FBCSin30o=0

解得FAC=FBC=F35......解選取C為研究對象35..2、許用應(yīng)力為

桿AC的承載極限：桿BC的承載極限：由得36......2、許用應(yīng)力為

桿AC的承載極限：桿BC的承載極限：由得32-6

圖2-39所示結(jié)構(gòu)中梁AB的變形及重量可忽略不計。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：(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F=30kN，求兩拉桿內(nèi)橫截面上的正應(yīng)力。37......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。解有平衡方程得由FA引起的變形等于FB引起的變形即有38......解有平衡方程得由FA引起的變形等于FB引起的變形即有3解得X=1.08m，當(dāng)F=30KN時，

正應(yīng)力正應(yīng)力39......解得X=1.08m，當(dāng)F=30KN時，正應(yīng)力正應(yīng)2-7目2-40所示銷釘連接、已知F＝18kN．板厚t1＝8mm，t2＝5mm．銷釘與板的材料相同，許用切應(yīng)力[τ]＝60MPa．許用擠壓應(yīng)力[σp]＝200MPa。試設(shè)計銷釘直徑d。

40......2-7目2-40所示銷釘連接、已知F＝18kN．板厚t1解

許用剪應(yīng)力得擠壓應(yīng)力

得41......解許用剪應(yīng)力得擠壓應(yīng)力得41..擠壓應(yīng)力

得綜上可知42......擠壓應(yīng)力得綜上可知42..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，試校核鍵的強度。43......2-8如圖2-41所示，齒輪與軸用平鍵連接，已知軸直徑解對軸心取矩，由平衡方程得：力偶44......解對軸心取矩，由平衡方程得：力偶44..剪切面積為

切應(yīng)力

校核鍵的擠壓強度，擠壓面積

45......剪切面積為切應(yīng)力校核鍵的擠壓強度，擠壓面積45..擠壓應(yīng)力

46......擠壓應(yīng)力46...第三章扭轉(zhuǎn)習(xí)題解答47......第三章扭轉(zhuǎn)習(xí)題解答47..3-1作出圖3-15所示各軸的扭矩圖。48......3-1作出圖3-15所示各軸的扭矩圖。48..3-4一根鋼軸，直徑為20mm，如[]=100MPa,求此軸能承受的扭矩。如轉(zhuǎn)速為100r/min,求此軸能傳遞多少kW的功率。解：鋼軸抗扭截面模量根據(jù)扭轉(zhuǎn)的剛度條件代入數(shù)值得：m=157N·m根據(jù)解得：N=1.64kW49......3-4一根鋼軸，直徑為20mm，如[]=100MPa,求3-5

如圖3-17所示，在一直經(jīng)為75mm的等截面圓軸上，作用者外力偶矩：m1=1kN·m,m2=0.6kN·m,m3=0.2kN·m,m4=0.2kN·m。

（1）求作軸的扭矩圖。

（2）求出每段內(nèi)的最大剪力。

（3）求出軸的總扭轉(zhuǎn)角。設(shè)材料的剪切模量G=80GPa。

（4）若m1和m2的位置互換，問在材料方面有何增減。50......3-5如圖3-17所示，在一直經(jīng)為75mm的等截面圓軸上，（2）（1）（3）根據(jù)MPaMPaMParadradrad51......（2）（1）（3）根據(jù)MPaMPaMParadradrad5（4）若m1和m2的位置互換，kN·mkN·mkN·m最大剪力減少，所以用料將降低52......（4）若m1和m2的位置互換，kN·mkN·mkN·m最大剪3-6

如圖3-18所示汽車方向盤外徑=500mm，駕駛員每只手加在方向盤上的里P=300N，方向盤軸為空心圓軸，其外徑之比，材料的許用應(yīng)力=600MPa。試求方向盤軸的內(nèi)外直徑。解：N·m由解得：mm53......3-6如圖3-18所示汽車方向盤外徑=500mm，4-1試列出各梁的的剪力和彎矩方程，并作剪力圖和彎矩圖，求出FSmax和Mmax(1)列剪力方程和彎矩方程(2)作剪力圖和彎矩圖54......4-1試列出各梁的的剪力和彎矩方程，并作剪力圖和彎矩（1）求支反力

由平衡方程∑MA=0,（2）列剪力方程和彎矩方程（3）作剪力圖和彎矩圖55......（1）求支反力

由平衡方程∑MA=0,（2）列剪（2）列剪力方程和彎矩方程（3）作剪力圖和彎矩圖（1）求支反力由平衡方程∑MA=0,56......（2）列剪力方程和彎矩方程（3）作剪力圖和彎矩圖（1）求支反（1）求支反力

由平衡方程∑F=0,∑MA=0（2）列剪力方程和彎矩方程（3）作剪力圖和彎矩圖57......（1）求支反力

由平衡方程∑F=0,∑MA=0（2（1）求支反力由平衡方程∑F=0,∑MA=0（2）列剪力方程和彎矩方程58......（1）求支反力由平衡方程∑F=0,∑MA=0（2）列（3）作剪力圖和彎矩圖當(dāng)時，當(dāng)時59......（3）作剪力圖和彎矩圖當(dāng)時，當(dāng)（1）求支反力

由平衡方程∑F=0,∑MA=0（3）作剪力圖和彎矩圖（2）列剪力方程和彎矩方程60......（1）求支反力

由平衡方程∑F=0,∑MA=0（3）（1）求支反力

由平衡方程∑F=0,∑MC=0（2）列剪力方程和彎矩方程61......（1）求支反力

由平衡方程∑F=0,∑MC=0（2）（1）求支座反力查表4-2，32a工字鋼的抗彎截面系數(shù)WZ=692×10-6m3(2)列彎矩方程，求Mmax4-2滿足要求62......（1）求支座反力查表4-2，32a工字鋼的抗彎截面系數(shù)WZ=4-3（1）求支座底部彎矩M環(huán)形截面的抗彎截面系數(shù)W63......4-3（1）求支座底部彎矩M環(huán)形截面的抗彎截面系數(shù)W63.4-5（1）當(dāng)P作用在AB梁的中點時

FA=FB=0.5F(2)當(dāng)P作用在AB梁的中點時

FC=FD=0.5F64......4-5（1）當(dāng)P作用在AB梁的中點時(2)當(dāng)P作用在AB梁的從而有解得65......從而有解得65..4-7（1）彎矩方程（2）代入撓曲線近似微分方程并積分66......4-7（1）彎矩方程（2）代入撓曲線近似微分方程并積分66(3)確定積分常數(shù)，邊界條件為C=0,D=0當(dāng)x=0.075時，撓度最大或查表4-3有67......(3)確定積分常數(shù)，邊界條件為C=0,D=0或查表44-8(2)求工字鋼的慣性矩IZ查表4-3（1）求工字鋼的抗彎截面系數(shù)查表4-2可知，同時滿足以上兩個條件的工字鋼型號為25a，其抗彎截面系數(shù)為68......4-8(2)求工字鋼的慣性矩IZ查表4-3（1）求工字鋼的25a工字鋼的理論重量為38.105kg/m,考慮自重時，

作用在AB梁上的均布載荷為校核應(yīng)力和撓度69......25a工字鋼的理論重量為38.105kg/m,考慮自重時，

4-9由∑MA=0，解得FA=30kN,FB=-10kN70......4-9由∑MA=0，解得70..代入邊界條件：由連續(xù)性方程可知，在x=1處的轉(zhuǎn)角聯(lián)立求解得：在x=1處，所允許的最大轉(zhuǎn)角為：71......代入邊界條件：由連續(xù)性方程可知，在x=1處的轉(zhuǎn)角聯(lián)立求解得求解得D≥111.69mm≈112mm72......求解得D≥111.69mm≈112mm72..735-1、求以下單元體m-m斜截面上的正應(yīng)力和切應(yīng)力。代入公式解得：73......735-1、求以下單元體m-m斜截面上的正應(yīng)力和切應(yīng)力。代入代入公式解得：74......代入公式解得：74...代入公式解得：75......代入公式解得：75...5-2、求以下單元體內(nèi)主應(yīng)力的大小及方向，并在它們中間繪出僅受主應(yīng)力作用的單元體。代入公式解得：76......5-2、求以下單元體內(nèi)主應(yīng)力的大小及方向，并在它代入公式解得代入公式解得：77......代入公式解得：77...代入公式解得：78......代入公式解得：78...5-3受扭圓軸的應(yīng)力狀態(tài)為純剪切，其剪切力為：因此有：代入公式求出主應(yīng)力79......5-3受扭圓軸的應(yīng)力狀態(tài)為純剪切，其剪切力為：因此有：代入公由主應(yīng)變和主應(yīng)力的關(guān)系式有解得：代入已知條件：80......由主應(yīng)變和主應(yīng)力的關(guān)系式有解得：代入已知條件：80..5-4建立x-y坐標(biāo)軸，如圖所示將力F分解作軸力圖和彎矩圖由FCx引起的壓應(yīng)力為81......5-4建立x-y坐標(biāo)軸，如圖所示作軸力圖和彎矩圖81..由FCy引起的拉、壓應(yīng)力為：故最大壓應(yīng)力為：最大的拉應(yīng)力為：82......由FCy引起的拉、壓應(yīng)力為：故最大壓應(yīng)力為：最大的拉應(yīng)力為：5-5、已知條件a=60mm，d=50mm，83......5-5、已知條件a=60mm，d=50mm，83..5-8、解：由My=0，Mz=0,M1+M2=M3求得84......5-8、解：由My=0，Mz=0,M1+M2=M3求得84作出各個彎矩圖并判斷危險截面1、2、B點處的合力矩為：由合力矩可知：B點最危險85......作出各個彎矩圖并判斷1、2、B點處的合力矩為：由合力矩可知：圓軸的抗彎截面系數(shù)為：代入B點處的數(shù)值根據(jù)第三強度理論有：根據(jù)第四強度理論有：故滿足強度要求86......圓軸的抗彎截面系數(shù)為：代入B點處的數(shù)值根據(jù)第四強度理論有：故信心是成功的開始恒心是成功的方法謝謝您的關(guān)注！信心是成功的開始1-1兩球自重為G1和G2,以繩懸掛如圖1-33試畫；①小球②大球③兩球合在一起的受力圖。FBAFAFBFAB

第一章習(xí)題講解88......1-1兩球自重為G1和G2,以繩懸掛如圖1-33試畫；①小FAFB89......FAFB2...1-4棘輪裝置如圖1-36所示。通過繩子懸掛重量為G的物體，AB為棘輪的止推爪，B處為平面鉸鏈。試畫出棘輪的受力圖。X0Y0GSA′G090......X0Y0SA′G03...1-5塔器豎起的過程如圖1-37所示。下斷擱在基礎(chǔ)上，在C處系以鋼繩并用絞盤拉住，上端在B處系以鋼繩通過定滑輪D連接到卷揚機E。設(shè)塔重為G，試畫出塔器的受力圖。FAFBGT91......1-5塔器豎起的過程如圖1-37所示。下斷擱在基礎(chǔ)上，在C1-6化工廠中起吊反應(yīng)器時為了不致破壞欄桿，施加一水平力p，使反應(yīng)器與欄桿相離開（圖1-38）。已知此時牽引繩與鉛垂線的夾角為30℃，反應(yīng)器重量為30KN，試求水平力p的大小和繩子的拉力T。解：取反應(yīng)器為研究對象，畫受力圖如圖30°PGTXy92......1-6化工廠中起吊反應(yīng)器時為了不致破壞欄桿，施加一水平力p1-8用三軸鉆床在水平工件上鉆孔時，每個鉆頭對工件施加一個力偶（圖1-40）。已知三個力偶的矩分別為：m1=1kN·m，m2=1.4kN·m，m3=2kN·m，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。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=22kN93......1-8用三軸鉆床在水平工件上鉆孔時，每個鉆頭對工件施加一個1-9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，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對側(cè)塔的約束反力。2XB

－G×1=0，XB=10kNXA+XB=0，XA=-10kNYA－G=0，YA=20kNAB解以側(cè)塔為研究對象，由平衡方程A、B點受力如圖YAXAXB94......1-9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1-10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為研究對象畫受力圖如圖CBSCSBSB＝8.64kN-G×400-G×(400+720)+SB×(400+720)sin45°=0∑MA＝095......1-10如圖1-42所示，有一管道支架ABC。A、B、C處ABGGYAXASB′取支架AB為研究對象,畫受力圖如圖（2）∑X=0,XA+SB×cos45°=0,XA=-6.11kN∑Y=0,YA+SB′×sin45°－2G=0,YA=2.89kN96......ABGGYAXASB′∑X=0,XA+SB×cos45°=1-13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。97......1-13如圖1-45所示結(jié)構(gòu)，B、E、C處均為鉸接。已知P=FAY+FBY=PFAX+FBX=0-P·2000+FBY·4000=0聯(lián)立得FAY=FBY=1/2P=1/2KNP·6000－FAY·8000－FFE·3000·sin45°=0FFE=FAY+FCY+FFEsin45°－P=0FCY=解：取AB為研究對象，受力如圖取AC為研究對象，受力如圖98......FAY+FBY=PFAX+FBX=0-P·2000+FBYFAX－FFEsin45°=0FAX=99......FAX－FFEsin45°=0FAX=12..1-14求圖1-46所示桁架中各桿所受的力解：以節(jié)點A為研究對象，受力如圖得100......1-14求圖1-46所示桁架中各桿所受的力解：以節(jié)點A為研以B節(jié)點為研究對象，受力如圖以C節(jié)點為研究對象，受力如圖同理可得′101......以B節(jié)點為研究對象，受力如圖以C節(jié)點為研究對象，受力如圖1-16圖1-48所示水平傳動軸上裝有兩個皮帶輪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T1=2t2=5KN，D輪上皮帶與鉛直線夾角，兩張力為T2=2t2。當(dāng)傳動軸均勻傳動時，試求皮帶張力T2、t2和軸承A、B的反力。102......1-16圖1-48所示水平傳動軸上裝有兩個皮帶輪C和D,半解：得：∵NAyNAZNByNBZ103......解：得：∵NAyNAZNByNBZ16..104......17...2-1試求出圖2-34所示各桿1-1，2-2，及3-3截面上的軸力，并作軸力圖。105......2-1試求出圖2-34所示各桿1-1，2-2，及3-3截面解b

使用截面法，沿截面1-1將桿分成兩段，取出右段并畫出受力圖（b）用FN1表示左段對右段的作用，由平衡方程∑Fx=0，

得FN1=F（拉）同理，可以計算橫截面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=0106......解b使用截面法，沿截面1-1將桿分成兩段，取出右段并畫出解b使用截面法，沿截面1-1將桿分成兩段，取出右段并畫出受力圖（b）用FN1表示左段對右段的作用，由平衡方程∑Fx=0，得FN1=F（拉）107......解b使用截面法，沿截面1-1將桿分成兩段，取出右段并畫出同理，可以計算橫截面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）108......同理，可以計算橫截面2-2上的軸力FN2，由截面2-2右段圖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)力計算

用截面法分別計算左段和右段的內(nèi)力并作桿的軸力圖（b）

得F左=4kN（拉）

F右=4kN（拉）109......2-2試求圖2-35所示鋼桿各段內(nèi)橫截面上的應(yīng)力和桿的總左段：

右段：

110......左段：

右段：23...111......24...2、各段變形的計算左、右兩段的軸力為F左

F右，橫截面面積A左、A右，長度L左，L右均不相同，變力計算應(yīng)力分別進(jìn)行。3、總變形計算

112......2、各段變形的計算左、右兩段的軸力為F左F右，橫截面面4、計算結(jié)果表明，左段伸長5.0955x10-5m，右段伸長0.637x10-5m，全桿伸長5.73x10-5m。113......4、計算結(jié)果表明，左段伸長5.0955x10-5m，右段伸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d1＝20mm，桿BC直徑d2＝40mm，兩桿材料均為Q235鋼。設(shè)重物的重量G＝20kN。問此支架是否安全。114......2-3圖2-36所示三角形支架，桿AB及BC都是圓截面的解選取B為研究對象

1、如圖所示，由平衡方程得

∑Fx=0

G－FBCSin30o=0

∑Fy=0

FAB－FBCCos30o=0

解得FBC=G

115......解選取B為研究對象

1、如圖所示，由平衡方程

2、正應(yīng)力為

116......2、正應(yīng)力為29...2-4蒸汽機的汽缸如圖2-37所示，汽缸的內(nèi)徑D＝400mm，工作壓力P＝1.2MPa。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數(shù)。117......2-4蒸汽機的汽缸如圖2-37所示，汽缸的內(nèi)徑D＝400m解：作用在活塞桿截面的工作應(yīng)力由強度條件有即

118......解：作用在活塞桿截面的工作應(yīng)力由強度條件有即31..所以即活塞桿的直徑

由強度條件式得

119......所以即活塞桿的直徑由強度條件式得32..整理得

螺栓應(yīng)至少為16個120......整理得螺栓應(yīng)至少為16個33..2-5

三角形支架ABC如圖2-38所示，在C點受到載荷F的作用。己知，桿AC由兩根10號槽鋼所組成，[σ]AC=160MPa；桿BC是20a號工字鋼所組成，[σ]BC=100MPa。試求最大許可載荷F。

121......2-5三角形支架ABC如圖2-38所示，在C點受到載荷F解選取C為研究對象

1、如圖所示，由平衡方程得∑Fx=0FACCos30o－FBCCos30o=0∑Fy=0FACSin30o－F＋FBCSin30o=0

解得FAC=FBC=F122......解選取C為研究對象35..2、許用應(yīng)力為

桿AC的承載極限：桿BC的承載極限：由得123......2、許用應(yīng)力為

桿AC的承載極限：桿BC的承載極限：由得32-6

圖2-39所示結(jié)構(gòu)中梁AB的變形及重量可忽略不計。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：(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F=30kN，求兩拉桿內(nèi)橫截面上的正應(yīng)力。124......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。解有平衡方程得由FA引起的變形等于FB引起的變形即有125......解有平衡方程得由FA引起的變形等于FB引起的變形即有3解得X=1.08m，當(dāng)F=30KN時，

正應(yīng)力正應(yīng)力126......解得X=1.08m，當(dāng)F=30KN時，正應(yīng)力正應(yīng)2-7目2-40所示銷釘連接、已知F＝18kN．板厚t1＝8mm，t2＝5mm．銷釘與板的材料相同，許用切應(yīng)力[τ]＝60MPa．許用擠壓應(yīng)力[σp]＝200MPa。試設(shè)計銷釘直徑d。

127......2-7目2-40所示銷釘連接、已知F＝18kN．板厚t1解

許用剪應(yīng)力得擠壓應(yīng)力

得128......解許用剪應(yīng)力得擠壓應(yīng)力得41..擠壓應(yīng)力

得綜上可知129......擠壓應(yīng)力得綜上可知42..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，試校核鍵的強度。130......2-8如圖2-41所示，齒輪與軸用平鍵連接，已知軸直徑解對軸心取矩，由平衡方程得：力偶131......解對軸心取矩，由平衡方程得：力偶44..剪切面積為

切應(yīng)力

校核鍵的擠壓強度，擠壓面積

132......剪切面積為切應(yīng)力校核鍵的擠壓強度，擠壓面積45..擠壓應(yīng)力

133......擠壓應(yīng)力46...第三章扭轉(zhuǎn)習(xí)題解答134......第三章扭轉(zhuǎn)習(xí)題解答47..3-1作出圖3-15所示各軸的扭矩圖。135......3-1作出圖3-15所示各軸的扭矩圖。48..3-4一根鋼軸，直徑為20mm，如[]=100MPa,求此軸能承受的扭矩。如轉(zhuǎn)速為100r/min,求此軸能傳遞多少kW的功率。解：鋼軸抗扭截面模量根據(jù)扭轉(zhuǎn)的剛度條件代入數(shù)值得：m=157N·m根據(jù)解得：N=1.64kW136......3-4一根鋼軸，直徑為20mm，如[]=100MPa,求3-5

如圖3-17所示，在一直經(jīng)為75mm的等截面圓軸上，作用者外力偶矩：m1=1kN·m,m2=0.6kN·m,m3=0.2kN·m,m4=0.2kN·m。

（1）求作軸的扭矩圖。

（2）求出每段內(nèi)的最大剪力。

（3）求出軸的總扭轉(zhuǎn)角。設(shè)材料的剪切模量G=80GPa。

（4）若m1和m2的位置互換，問在材料方面有何增減。137......3-5如圖3-17所示，在一直經(jīng)為75mm的等截面圓軸上，（2）（1）（3）根據(jù)MPaMPaMParadradrad138......（2）（1）（3）根據(jù)MPaMPaMParadradrad5（4）若m1和m2的位置互換，kN·mkN·mkN·m最大剪力減少，所以用料將降低139......（4）若m1和m2的位置互換，kN·mkN·mkN·m最大剪3-6

如圖3-18所示汽車方向盤外徑=500mm，駕駛員每只手加在方向盤上的里P=300N，方向盤軸為空心圓軸，其外徑之比，材料的許用應(yīng)力=600MPa。試求方向盤軸的內(nèi)外直徑。解：N·m由解得：mm140......3-6如圖3-18所示汽車方向盤外徑=500mm，4-1試列出各梁的的剪力和彎矩方程，并作剪力圖和彎矩圖，求出FSmax和Mmax(1)列剪力方程和彎矩方程(2)作剪力圖和彎矩圖141......4-1試列出各梁的的剪力和彎矩方程，并作剪力圖和彎矩（1）求支反力

由平衡方程∑MA=0,（2）列剪力方程和彎矩方程（3）作剪力圖和彎矩圖142......（1）求支反力

由平衡方程∑MA=0,（2）列剪（2）列剪力方程和彎矩方程（3）作剪力圖和彎矩圖（1）求支反力由平衡方程∑MA=0,143......（2）列剪力方程和彎矩方程（3）作剪力圖和彎矩圖（1）求支反（1）求支反力

由平衡方程∑F=0,∑MA=0（2）列剪力方程和彎矩方程（3）作剪力圖和彎矩圖144......（1）求支反力

由平衡方程∑F=0,∑MA=0（2（1）求支反力由平衡方程∑F=0,∑MA=0（2）列剪力方程和彎矩方程145......（1）求支反力由平衡方程∑F=0,∑MA=0（2）列（3）作剪力圖和彎矩圖當(dāng)時，當(dāng)時146......（3）作剪力圖和彎矩圖當(dāng)時，當(dāng)（1）求支反力

由平衡方程∑F=0,∑MA=0（3）作剪力圖和彎矩圖（2）列剪力方程和彎矩方程147......（1）求支反力

由平衡方程∑F=0,∑MA=0（3）（1）求支反力

由平衡方程∑F=0,∑MC=0（2）列剪力方程和彎矩方程148......（1）求支反力

由平衡方程∑F=0,∑MC=0（2）（1）求支座反力查表4-2，32a工字鋼的抗彎截面系數(shù)WZ=692×10-6m3(2)列彎矩方程，求Mmax4-2滿足要求149......（1）求支座反力查表4-2，32a工字鋼的抗彎截面系數(shù)WZ=4-3（1）求支座底部彎矩M環(huán)形截面的抗彎截面系數(shù)W150......4-3（1）求支座底部彎矩M環(huán)形截面的抗彎截面系數(shù)W63.4-5（1）當(dāng)P作用在AB梁的中點時

FA=FB=0.5F(2)當(dāng)P作用在AB梁的中點時

FC=FD=0.5F151......4-5（1）當(dāng)P作用在AB梁的中點時(2)當(dāng)P作用在AB梁的從而有解得152.....