北京邮电大学《机械设计基础》课后题解模块二.docx
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北京邮电大学《机械设计基础》课后题解模块二
北京邮电大学《机械设计基础》课后题解模块二
模块二
一、填空
1、在对构件进行变形分析时,对变形固体作了三种假设,其内容是:
连续性假设、均匀性假设、各向同性假设。
2、拉压杆的轴向拉伸与压缩变形,其轴力的正号规定是:
轴力指向截面外部为正。
3、塑性材料在拉伸试验的过程中,其
—
曲线可分为四个阶段,即:
弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。
4、构件在工作过程中要承受剪切的作用,其剪切强度条件为:
。
5、扭转是轴的主要变形形式,轴上的扭矩可以用截面法来求得,扭矩的符号规定为:
右手四指指向扭矩的转向,若大拇指指向截面的外部,则扭矩为正。
6、根据约束情况的不同静定梁可分为:
简支梁、外伸梁、悬臂梁三种常见形式。
二、选择
5、将构件的许用挤压应力和许用压应力的大小进行对比,可知(B),因为挤压变形发生在局部范围,而压缩变形发生在整个构件上。
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、一圆轴用碳钢制作,校核其扭转角时,发现单位长度扭转角超过了许用值。
为保证此轴的扭转刚度,采用哪种措施最有效(C)。
A.改用合金钢材料;B.增加表面光洁度;C.增加轴的直径;D.减小轴的长度。
7、等强度梁的截面尺寸(C)。
A.与载荷和许用应力均无关;B.与载荷无关,而与许用应力有关;C.与载荷和许用应力均有关;D与载荷有关,而与许用应力无关。
三、计算与分析
1、如图所示钢制拉杆承受载荷F=32kN,若材料的许用应力[σ]=120MPa,杆件横截面积为圆形,求横截面的最小半径。
题2-3-1图
解:
由截面法可知,轴力FN=F=32kN
拉杆的横截面面积A
=
=266.7mm2
即
r2
266.7mm2,故r
9.2mm
横截面的最小半径为9.2mm
2、如图所示,等直杆AD,左端固定,F1=100KN,F2=80KN,F3=60KN,求各段杆的轴力,做出轴力图。
题2-3-2图
解:
(1)求支座反力。
即FN+F1-F2+F3=0得FN=-F1+F2-F3=-100+80-60=-80kN
结果为负号,说明支座反力水平向左。
(2)分段计算轴力。
AB段,取左段为隔离体:
即N1-FN=0N1=FN=80kN(内力为拉力)
BC段,取左段为隔离体:
即N2+F1-FN=0N2=FN-F1=-20kN(内力为拉力)
CD段,取右段为隔离体:
即-N3+F3=0N3=F3=60kN
(3)做轴力图。
3、三角架如图所示,两杆截面均为圆形,材料的许用应力[σ]=60MPa,作用于B点的载荷G=30kN,试确定两杆的直径。
题2-3-3图
解1)取点B为研究对象,画受力图,求两杆的轴力FN1、FN2。
,
2)由强度条件,分别确定两杆的直径
对于AB杆
对于BC杆
两杆的直径分别取33.23mm、35.7mm。
4、如图所示的拖车挂钩靠销钉连接。
已知挂钩部分的钢板厚度δ=8mm,销钉材料的许用剪切应力[τ]=60MPa,许用挤压应力[σjy]=100MPa,拖力P=15kN。
试设计销钉的直径d。
题2-3-4图
解
(1)按剪切强度计算。
销钉受力图如图(b)所示。
销钉有两个剪切面,用截面法将销钉沿剪切面截开(见图(c)),以销钉中段为研究对象,由静力平衡条件可得每一截面上的剪力
销钉受剪面积
由剪切强度计算公式
得销钉直径
(2)按销钉挤压强度计算。
此时,挤压力Pjy=P/2,实用挤压面积为A=dδ,得
5、汽车传动轴由45号钢无缝钢管制成,外径D=90mm,壁厚t=2.5mm,[τ]=60MPa,其所承受的最大外力偶矩为1.5kN·m,试校核其强度。
若在τmax不变的条件下改用实心轴,试确定圆轴的直径D,并计算空心轴与实心轴的重量比。
解:
(1)校核空心轴的扭转强度
所以轴的扭转强度足够。
(2)确定实心圆轴直径
根据实心轴与空心轴最大剪应力相等的条件
抗扭截面模量Wp相等的条件
(3)计算空心轴与实心轴重量之比
6、设计图所示的起重机主梁。
其最大起重量P=20kN,主梁跨度l=5m,许用应力[σ]=140MPa。
主梁用工字钢(不考虑梁的自重),试选择工字钢型号。
解起重机主梁可视为简支梁,吊重在中间位置时梁受力最不利,如图(b)所示。
设计时应按此情况考虑。
(1)求支座反力。
(2)作弯矩图。
由图可见,危险截面在梁的中点C处,
Mmax=25kNm
(3)计算梁的抗弯截面模量。
(4)查表选工字钢型号。
由型钢表查得18号工字钢WZ=185cm3,故可选用18工字钢。
题2-3-6图