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：AFQMax。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MaxF=63101201032=266.7mm2即r2266.7mm2，故r9.2mm横截面的最小半径为9.2mm2、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。niFi10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：niFi10即N1-FN=0N1=FN=80kN(内力为拉力)BC段，取左段为隔离体：niFi10即N2+F1-FN=0N2=FN-F1=-20kN(内力为拉力)CD段，取右段为隔离体：niFi10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。0xF030cos21NNFF2123NNFF0yF030sin2GFNkNGFN6022，kNGFN5231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kNPQ5.72152销钉受剪面积42dA由剪切强度计算公式][4/2dQAQ得销钉直径mmmQd6.12106.12106014.3105.744363(2）按销钉挤压强度计算。jyjyjydP2此时，挤压力Pjy=P/2，实用挤压面积为A=dδ,得mmmpdjyjy4.9104.9101001082101523633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22221112222908540.3153.14DdAAD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。kNPNNBA102（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。33663max17910179101401015cmmMWZ（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