北京郵電大學(xué)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課后題解模塊二

模塊二一、填空1、 在對(duì)構(gòu)件進(jìn)行變形分析時(shí)，對(duì)變形固體作了三種假設(shè)，其內(nèi)容是：連續(xù)性假設(shè)、均勻性假設(shè)、各向同性假設(shè)。2、 拉壓桿的軸向拉伸與壓縮變形，其軸力的正號(hào)規(guī)定是：軸力指向截面外部為正。3、 塑性材料在拉伸試驗(yàn)的過程中，其b—￡曲線可分為四個(gè)階段，即：彈性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段、頸縮階段。4、構(gòu)件在工作過程中要承受剪切的作用，其剪切強(qiáng)度條件為：4、構(gòu)件在工作過程中要承受剪切的作用，其剪切強(qiáng)度條件為：TMax5、 扭轉(zhuǎn)是軸的主要變形形式，軸上的扭矩可以用截面法來求得，扭矩的符號(hào)規(guī)定為：右手四指指向扭矩的轉(zhuǎn)向，假設(shè)大拇指指向截面的外部，那么扭矩為正。6、 根據(jù)約束情況的不同靜定梁可分為：簡(jiǎn)支梁、外伸梁、懸臂梁三種常見形式。二、選擇1、 等截面直桿在兩個(gè)外力的作用下發(fā)生軸向壓縮變形時(shí)，這對(duì)外力所具備的特點(diǎn)一定是等值、(C)。A.反向、共線；B.反向，過截面形心；C.方向相對(duì)，作用線與桿軸線重合；D方向相對(duì)，沿同一直線作用。2、 軸向拉伸桿，正應(yīng)力最大的截面和剪應(yīng)力最大的截面(A)A.分別是橫截面、450斜截面；B.都是橫截面；C.分別是450斜截面、橫截面;D.都是450斜截面。3、 設(shè)軸向拉伸桿橫截面上的正應(yīng)力為。，那么45。斜截面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力(D)。A.分別為。/2和。；B.均為。；C.分別為。和。/2；D均為。/2。4、 在連接件上，剪切面和擠壓面分別(B)于外力方向。A.垂直、平行；B.平行、垂直；C.平行；D.垂直。5、 將構(gòu)件的許用擠壓應(yīng)力和許用壓應(yīng)力的大小進(jìn)行比照，可知（B），因?yàn)閿D壓變形發(fā)生在局部范圍，而壓縮變形發(fā)生在整個(gè)構(gòu)件上。A.前者要小些；B.前者要大些；C.二者大小相等；D.二者可大可小。6、 一圓軸用碳鋼制作，校核其扭轉(zhuǎn)角時(shí)，發(fā)現(xiàn)單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角超過了許用值。為保證此軸的扭轉(zhuǎn)剛度，采用哪種措施最有效（C）。A.改用合金鋼材料；B.增加外表光潔度；C.增加軸的直徑；D.減小軸的長(zhǎng)度。7、 等強(qiáng)度梁的截面尺寸（C）。A.與載荷和許用應(yīng)力均無關(guān)；B.與載荷無關(guān)，而與許用應(yīng)力有關(guān)；C.與載荷和許用應(yīng)力均有關(guān)；D與載荷有關(guān)，而與許用應(yīng)力無關(guān)。三、計(jì)算與分析1、如下圖鋼制拉桿承受載荷F=32kN,假設(shè)材料的許用應(yīng)力[o]=120MPa，桿件橫截面積為圓形，求橫截面的最小半徑。題2-3-1圖解：由截面法可知，軸力F=F=32kNN、F 32x103拉桿的橫截面面積A>-fMax= 2la」120x106即nr2>266.7mm2，故r>橫截面的最小半徑為2、如下圖，等直桿AD,左端固定，F(xiàn)=100KN,F=80KN,F=60KN,求各段桿的軸力，做出2 3軸力圖。題2-3-2圖解：〔1〕求支座反力。YFi=0即F+F-F+F=0得F二-F+F-F=-100+80-60=-80kNN1 2 3 N 1 2 3i=1

結(jié)果為負(fù)號(hào)，說明支座反力水平向左。〔2〕分段計(jì)算軸力。AB段，取左段為隔離體:丫Fi丫Fi=0即N-F=01NN=F=80kN（內(nèi)力為拉力）1Ni=1BC段，取左段為隔離體:YFi=0即N+F-F=oN=F-F=-20kN（內(nèi)力為拉力）1N 2N1i=1CD段，取右段為隔離體：Fi=0即-N+F=0N=F=60kN3 3 3i=1〔3〕做軸力圖。3、三角架如下圖，兩桿截面均為圓形，材料的許用應(yīng)力】o]=60MPa，作用于B點(diǎn)的載荷G=30kN，試確定兩桿的直徑。b）b）題2-3-3圖解1〕取點(diǎn)B為研究對(duì)象，畫受力圖，求兩桿的軸力FN1、FN2。ZF=0xF—Fcos30。=0 F=FN1 N2 N1 2N2ZF=0yFsin30。一G=0N2F=2G=60kN，F(xiàn)=、；3g=52kNN2 N12〕由強(qiáng)度條件，分別確定兩桿的直徑對(duì)于AB桿[d[d卩Mx52>kF對(duì)于BC對(duì)于BC桿兩桿的直徑分別取33.23mm、35.7mm。4、如下圖的拖車掛鉤靠銷釘連接。掛鉤局部的鋼板厚度5=8mm,銷釘材料的許用剪切應(yīng)力[t]=60MPa,許用擠壓應(yīng)力[。jy]=100MPa,拖力P=15kN。試設(shè)計(jì)銷釘?shù)闹睆絛o￡2￡2題2-3-4圖解（1〕按剪切強(qiáng)度計(jì)算。銷釘受力圖如圖（b）所示。銷釘有兩個(gè)剪切面，用截面法將銷釘沿剪切面截開〔見圖（c）〕，以銷釘中段為研究對(duì)象，由靜力平衡條件可得每一截面上的剪力P15Q=—= =7.5kN22銷釘受剪面積.兀d2A=—4QQ…由剪切強(qiáng)度計(jì)算公式T二 二 <[^]A兀d2/4得銷釘直徑,邁'4x7.5x103d> = =12.6x103m=12.6mm骯 3.14x60x106

(2〕按銷釘擠壓強(qiáng)度計(jì)算。P=j<2d8P=j<2d8ojy此時(shí),擠壓力Pjy=P/2,實(shí)用擠壓面積為A=d6，得d> iy-26ojy15X此時(shí),擠壓力Pjy=P/2,實(shí)用擠壓面積為A=d6，得d> iy-26ojy15X103二9.4x103m二9.4mm2x8xlO-3xlOOx1065、汽車傳動(dòng)軸由45號(hào)鋼無縫鋼管制成，外徑D=90mm，壁厚t=2.5mm,[t]=60MPa?m,試校核其強(qiáng)度。假設(shè)在Tmax不變的條件下改用實(shí)心軸，試確定圓軸的直徑D,并計(jì)算空心軸與實(shí)心軸的重量比。解：(1)校核空心軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度I-^-2x2.590iJUK："JJT~ 弓 :xJ61500J-r90-2x2.5所以軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度足夠。(2)確定實(shí)心圓軸直徑根據(jù)實(shí)心軸與空心軸最大剪應(yīng)力相等的條件-=—=509(3^)16抗扭截面模量Wp相等的條件jrxyo' Xjrxyo' X16I-90-2x2..^:D=53.1mm計(jì)算空心軸與實(shí)心軸重量之比iD2-叫I902-852_031tD2 _?42

6、設(shè)計(jì)圖所示的起重機(jī)主梁。其最大起重量P=20kN,主梁跨度l=5m，許用應(yīng)力［。］=140MPa。主梁用工字鋼〔不考慮梁的自重〕，試選擇工字鋼型號(hào)。解起重機(jī)主梁可視為簡(jiǎn)支梁，吊重在中間位置時(shí)梁受力最不利，如圖（b）所示。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按此情況考慮。〔1〕求支座反力。PN二N=—=10kNAB2〔2〕作彎矩圖。由圖可見