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

1、等截面直杆在两个外力的作用下发生轴向压缩变形时，这对外力所具备的特点一定是等值、（C）。

A.反向、共线；B.反向，过截面形心；C.方向相对，作用线与杆轴线重合；D方向相对，沿同一直线作用。

2、轴向拉伸杆，正应力最大的截面和剪应力最大的截面（A）

A.分别是横截面、450斜截面；B.都是横截面;C.分别是450斜截面、横截面;D.都是450斜截面。

3、设轴向拉伸杆横截面上的正应力为σ，则450斜截面上的正应力和剪应力（D）。

A．分别为σ/2和σ;B.均为σ；C.分别为σ和σ/2；D均为σ/2。

4、在连接件上，剪切面和挤压面分别（B）于外力方向。

A.垂直、平行；B.平行、垂直；C.平行；D.垂直。

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