工程力学习题[1]

工程力学习题[1]内容摘要：

挤压应力为[j]=220MPa。 若轴径 d=20mm， 试 求 键允许 传递 给轴 的最大扭矩 M及此时在手柄处所施加的力 F。 67 图示接头中二端被连接杆直径为 D，许用应力为 []。 若销钉许用剪应力[]=[]， 试确定销钉的直径 d。 若钉和杆 的 许用 挤压 应力 为 [j]=[]， 销钉的工作长度 L应为多大。 F 习题 67图 F D d L 习题 65图 F 习题 66图 + 600mm M — — — — — — — — — — — — — 工程力学习题 — — — — — — — — — — — — — — — 29 68 欲在厚度为 100100mm的方孔，材料的剪切强度b=250MPa, 试确定所需的冲压力 F。 69 联轴节如图。 4个直径 d1=10mm的螺栓布置在直径 D=120mm的圆周上。 轴与连接法兰间用平键连接，平键尺寸为 a=10mm， h=8mm， L=50mm。 法兰厚t=20mm, 轴径 d=60mm， 传递扭矩 M=m， 设 []=80MPa， [j]=180MPa，试校核键和螺栓的强度。 610 图示搭接接头中，五个铆钉排列如图所示。 铆钉直径 d=25mm， []=100MPa。 板 2的厚度分别为 t1=12mm, t2=16mm, 宽度分别为 b1=250mm， b2=180mm。 板、钉许用挤压 应力均为 [j]=280MPa， 许用拉应力 []=160MPa，求其可以传递的 最大 载荷 Fmax。 习题 610图 F F t1 t2 b2 b1 t t D M o 习题 69图 h a L d M — — — — — — — — — — — — — 工程力学习题 — — — — — — — — — — — — — — — 30 611 起重机撑杆 AO为空心钢管， D1=105mm, d1=95mm； 钢索 2直径 均 为d2=25mm； 材料许用应力 均 为 []=60MPa， []=50MPa， [j]=80MPa。 1) 试确定起重机允许吊重 W。 2) 设计 A处销钉直径 d和长度 L。 习题 611图 1 t1 A O W 30 15 45 2 t2 t3 滑轮 撑杆 索 1 A — — — — — — — — — — — — — 工程力学习题 — — — — — — — — — — — — — — — 31 第七章 流体力、容器 习 题 71 某水渠木闸门如图。 已知 =， 宽度 b=2m， h=， 求闸门上 承受的 水的总压力及其作用位置。 72 如图所示闸门 AB，宽度为 1米，可绕铰链 A转动。 已知 h=1m， H=3m，=， 不计闸门自重，求通过拉索开启闸门所须拉力 F。  h  习题 71图 F h 习题 72图 O A B H — — — — — — — — — — — — — 工程力学习题 — — — — — — — — — — — — — — — 32 73 闸门 AB 宽为 1 米，左侧油深 h1=1m ，  油 =；水 深 h2=3m ，  水=， a) 求闸门所受 到的 液体总压力及其作用位置。 b) 求 A、 B处的约束 力。 c) 求 C截面上作用内力。 74 水力变压装置如图。 活塞直径 D=， d=， H=9m， 水 =， 求平衡状态时的 h值。 又若活塞杆材料许用应力为 []=100MPa， 试设计其直径 d0。 油 h1 习题 73图 C A B 水 h2 d D d0 H h 习题 74图 — — — — — — — — — — — — — 工程力学习题 — — — — — — — — — — — — — — — 33 75 求图中壁面上所受到的水的总压力 ， =。 a) d=10m， h=8m， 宽度 b=2m； b) d=4m， h=6m， 宽度 b=1m； c) d=4m， h=10m， 宽度 b=2m； 76 图示压力容器，内径 d=1m， 壁厚 t=10mm， 材料许用应力为 []=120MPa， 试计算其最 大许用压力 p。 77 球形压力容器 外径 D=2m， 工 作压 力为 20 个大 气 压， 材料 许用应 力为[]=150MPa， 试 设计 其壁厚 t。 z p 习题 76图 (a) (c) h 习题 75图 A B O A A B h d h h/2 d d d (b) — — — — — — — — — — — — — 工程力学习题 — — — — — — — — — — — — — — — 34 78 图示油缸内径 D=560mm， 油压 p=， 活塞杆直径 d=100mm。 a)若活塞杆材料 ys=300MPa， 求其工作安全系数 n。 b)若缸盖用直径 d1=30mm的螺栓与油缸连接，螺栓材 料许用应力为 []=100MPa， 求所需的螺栓个数 k。 c)若缸体材料许用应力 []=120MPa, 试确定其壁厚 t。 79 球形压力容器 直 径 为 D=2m， 工作压力为 p=2MPa， []=100MPa；二半 球 用d=30mm的螺栓紧固 ， []=200MPa。 试设计其壁厚 t并确定螺栓数 n。 d p 习题 78图 t d1 习题 79图 p D — — — — — — — — — — — — — 工程力学习题 — — — — — — — — — — — — — — — 35 710 水槽闸门开启机构如图。 水深 h=1m， 水槽宽度为 b=2m， =。 a) 求为使水槽关闭，所需的最小力 F。 b) 若 B处销钉的直径 d=20mm，材料的许用应力为 []=120MPa， [j]=200MPa， 试校核其强度。 习题 710图 3m A F B C D E 30 h 销钉 B 30mm 拉杆 BC — — — — — — — — — — — — — 工程力学习题 — — — — — — — — — — — — — — — 36 第 八 章 圆轴的扭转 习 题 81 试作图示各杆的扭矩图。 习题 81图 (a) C 2kNm A 2kNm 4kNm B A B C MC=3kNm (b) MB=2kNm (c) C 2kNm A 2kNm 6kNm B 1kNm 1kNm D E — — — — — — — — — — — — — 工程力学习题 — — — — — — — — — — — — — — — 37 82 一实心圆杆直径 d=100mm，扭矩 MT=100kNm，试求距圆心 d/ d/4及 d/2处 的剪应力，并绘出横截面上剪应力分布图。 83 圆轴 A端固定，受力如图。 AC=CB=1m， 剪切弹性模量 G=80GPa，试求： (1) 实心和空心段内的最大和最小剪应力，并绘出横截面上剪应力分布图； (2) )B截面相对 A截面的扭转角 BA。 84 阶梯形空心圆轴如图所示。 已知 A、 B和 C处的外力偶矩分别为 MA=80Nm、MB=50Nm、 MC=30Nm， 材料的剪切弹性模量 G=80GPa， 轴的许用剪应力[]=60MPa，许用 扭转角 []=1/m， 试校核轴的强度 与刚度。 习题 84图 MA l1=1000 20A l2=1000 B C 24 16MB MC A B C MC=m 习题 83图 MB=1kNm 80 60 — — — — — — — — — — — — — 工程力学习题 — — — — — — — — — — — — — — — 38 85 实心轴和空心轴通过牙嵌式离合器连接在一起。 已知其转速 n=98r/min，传递 功率 Np=，轴的许用剪应力 []=40MPa。 试 设计 实心轴的直径 D1，及内外径比值为 = D2和内径 d2。 86 机械设计中，初步估算 旋 转轴直径时，强度与刚度条件常分别采用下列公式： ； 式中 NP 为功率 (kW) ， n为转速 (r/min)。 试推证上述公式并导出 A、 B的表达式。 87 空心钢轴的外径 D=100mm，内径 d=50mm，材料 的剪切弹性模量 G=80GPa。 若要求轴在 2m内的最大扭转角不超过 ，试求所能承受的最大扭矩及此时轴内的最大剪应力。 88 传动轴的转速 n=500r/min，主动轮 A输入功率 NpA=367kW，从动轮 B、 C分别输出功率 NpB=147kW、 NpC=220kW。 已知材料的许用剪应力 []=70MPa，材料的剪切弹性模量 G=80GPa，许用扭转角 []=1/m。 试确定 AB段的直径 d1和 BC段的直径 d2。 D1 习题 85图 d2 D2 习题 88图 C A B C 3/1)( nNAd P 4/1)( nNBd P— — — — — — — — — — — — — 工程力学习题 — — — — — — — — — — — — — — — 39 89 一端 固定的 钢制圆轴如图。 在转矩 MB和 MC的作用下，轴内产生的最大剪应力为 ，自由端转过的角度为 AC=10rad。 已知材料的剪切弹性模量G=80GPa，试求作用在轴上的转矩 MB和 MC的大小。 810 实心圆轴如 图， 已知 输 出扭 矩 MB=MC=， MD=； 材料G=80GPa， []=40MPa ， []=1 /m， a）求输入扭矩 MA； b） 试设计轴的直径。 c）按 = 设计 空心 轴的 尺寸并与实心轴比较重量。 811 图中 实心圆轴 d=50mm， 二端固定。 a) 已知 MC=， 求反力偶矩。 b) 若材料为理想塑性且 ys=100MPa， 求屈服扭矩 MS和极限扭矩 MU。 A B C MC 习题 89图 MB 100 400 800 B MB MC C MA MD A D 习题 810图 习题 811图 A B C MC — — — — — — — — — — — — — 工程力学习题 — — — — — — — — — — — — — — — 40 第九章 梁的平面弯曲 习 题 91 试 画出图中各梁的剪力图与弯矩图 ，并确定梁中的maxQF和 maxM。 q B (a) A C a 2a M0 B (b) A F C a a a (c) A C B M0 M0 a a q q A B C a a (d) — — — — — — — — — — — — — 工程力学习题 — — — — — — — — — — — — — — — 41。