化工设备机械基础复习1.doc

化工设备机械基础复习题
一、填空题
1、强度是指构件＿＿＿＿的能力。
2、刚度是指构件＿＿＿＿的能力。
3、稳定性是指构件＿＿＿＿平衡状态的能力。
4、如物体相对于地球静止或作匀速运动，则称物体处于＿＿＿＿。
5、物体受外力作用变形时，其内部各部分之间因相对位置改变而引的相互作力称为＿＿
6、脆性材料的安全系数一般取得比塑性材料要＿＿＿＿。
7、在轴向拉伸式压缩时，杆件不但有＿＿＿＿变形，同时＿＿＿＿也发生变形。

8、扭转是＿＿＿＿的又种变形方式。
9、τ=Gr称为＿＿＿＿虎克定律。
10、弯曲是工程实际中最常见的一种＿＿＿＿变形形式。
11、简支梁是梁的一端为固定铰支座，另一端为＿＿＿＿。
12、外伸梁是简支梁的一端或＿＿＿＿伸出支座之外。
13、悬臂梁是梁的一端固定，另一端＿＿＿＿。
14、最大拉应力理论又称＿＿＿＿强度理论。
15、最大伸长线应变理论又称＿＿＿＿强度理论。
16、最大剪应力理论又称＿＿＿＿强度理论。
17、形状改变比能理论，又称＿＿＿＿强度理论。
18、构件在工作时出现随时间作周期变化的应力称为＿＿＿＿应力。
19、硬度是用来＿＿＿＿固体材料软硬程度的力学性能指标。
20、裂纹构件抵抗裂纹失稳扩展的能力称为断裂＿＿＿＿。
21、化工设备的密封性是一个十分＿＿＿＿的问题。
22、化工设备的耐久性是根据所要求的＿＿＿＿年限来决定。
23、发生边缘弯曲的原因是由于＿＿＿＿变形不连续。
24、当q/b=2时为标准型椭圆形封头。
25、圆柱壳体的环向应力为σθ=PD/2δ
26、球形壳体的环向应力为σθ=PD/4δ
27、δd是圆筒的＿＿＿＿厚度。
28、δ是圆筒的＿＿＿＿厚度。
29、有效厚度δe=δ+△

30、凸形封头包括半球形封头＿＿＿＿封头、碟形封头、球冠形封头四种。
31、碟形封头由以Ri为半径的球面，以r为半径的＿＿＿＿和高度为h0的直边三部分组成。
32、锥形封头在同样条件下与凸形封头比较，其＿＿＿＿情况较差。
33、球冠形封头在多数情况下用作容器中两独立受压室的＿＿＿＿封头。
34、刚性圆筒，由于它的厚径比δe/D0较大，而长径比L/D0＿＿＿＿，所以一般不存在因失稳破坏的问题。
35、加强圈应有＿＿＿＿的刚性，通常采用扁钢、角钢、工字钢或其它型钢组成。

36、卧式容器的支座有＿＿＿＿圈座和支腿三种。
37、立式容器有耳式支座、＿＿＿＿腿式支座和裙式支座四种。
38、法兰按其整体性程度可分为松式法兰、＿＿＿＿法兰和任意式法兰三种。
39、国家标准中的手孔的公称直径有＿＿＿＿和DN250两种。
40、手带一般由数层帆布＿＿＿＿而成并用接头联接成环形带。
41、V带的横截面为＿＿＿＿，其工作面是与轮槽相接触的两侧面。

二、问答题
1、构件在外力作用下，安全可靠地进行工作应满足哪些力学条件？
2、常见典型平面约有几种？
3、材料力学对变形固体作了哪些假设？
4、提高梁弯曲强度和刚度的措施？
5、引构件产生交变应力的原因有哪些？
6、提高构件疲劳强度的措施？
7、化工容器零部件标准化的意义是什么？
8、从容器的安全、制造、使用等方面说明对化工容器机械设计有哪些基本要求？
9、轴对称回转壳体薄膜理论的应用范围？

10、压力试验的种类？
11、在简体与锥形封头联接时，可采用哪两种方法来降低联接处的边缘应用？

12、影响外压容器临界压力的因素有哪些？

13、为安全，可拆连接、法兰必须满足哪些基本要求？
14、带传动的优缺点？
15、轮齿失效有哪几种形式？
16、滚动轴承的主要失效形式是什么？

三、计算题
1、用三轴钻床在水平工件上钻孔时，每个钻头对工件施加一个力偶（如图）。已知三个力偶的矩分别为：M1=1kN·m；M2=1.4kN·m；M3=1kN·m，固定工件的两螺栓A和B与工件成光滑面接触，两螺栓的距离l=0.2m，求两螺栓受到的横向力。
400 720 δ
nn
d
o
M

A A h F
M2 45° B
M3 l
B C

题1图 题2图 题3图

2、如图所示，有一管道支架ABC。A、B、C处均为理想的圆柱形铰链约束。以知该支架承受的两管道的重量均为G=4.5kN，图中尺寸均为mm。试求管架中梁AB和BC所受的力。
3如图（a）表示齿轮用平键与轴连接，已知轴直径d=70mm ，键的尺寸为δ×h×l=20mm×12mm×100mm，传递的扭转的扭转力偶矩M=2kN·m，键的许用切应力[τ]=60MPa，
[σp]=100MPa，试校核键的强度。
4、如图所示结构中梁AB的变形及重量可忽略不计。杆1为钢制圆杆，直径d1=20mm,E1=200;杆2为铜制圆杆，直径d2=25mm,E2=100GPa。试问：（1）载荷F加在何处，才能使梁AB受力后仍保持水平？（2）若此时F=30kN，求两拉杆内横截面上的正应力。

1
1.5m x F 2 1m q
A B
l
2m

题4图 题7图
5、以圆轴以300r/min的转速传递331kW的功率。如[τ]=40MPa，[θ]=0.5°/m，G=80GPa，求轴的直径。
6、一外伸梁受均布载荷和集中力偶作用，如图所示（见答案），试作此梁的剪力图和弯矩图。
7、钢轴如图所示，已知E=80GPa，左端轮上受力F=20kN。若规定支座A处截面的许用转角，[θ]=0.5°，试选定此轴的直径。
8、如图所示（见答案）为一能旋转的悬臂式吊车梁，有28号工字钢做的横梁AB及拉杆BC组成。在横梁AB的中点D有一个集中载荷F=25kN，已知材料的许用应力[σ]=100MPa，试校核横梁AB的强度。
9、如图所示钻床，若F=15kN，材料许用拉应力[σt]=35MPa，试计算圆立柱所需直径d。

400 F M FN
m m F m m F

d
立柱

题9图(a) 题9图(b)
10、某球形内薄壁容器的最大允许工作压力Di=10m，厚度为δn=22mm,若令焊接接头系数φ=1.0，厚度附加量为C=2mm，试计算该球形容器的最大允许工作压力。已知钢材的许用应力[σ]t=147MPa.
11、乙烯储槽，内径1600mm，厚度为δn=16mm，设计压力p=2.5MPa，工作温度t=－35°C，材料为16MnR，双面对接焊，局部探伤，厚度附加量C=1.5mm，试校核强度。
12、某化工厂反应釜，内径为1600mm，工作温度为5~105°C，工作压力为1.6MPa，釜体材料选用0Gr18Ni10Ti。焊接采用对接焊，局部无损探伤，椭圆封头上装有安全阀，试设计筒体和封头的厚度。
13、今欲设计一台内径为1200mm的圆筒形容器。工作温度为10°C，最高工作压力为1.6MPa。筒体采用双面对焊接，局部探伤。端盖为标准椭圆形封头，采用整板冲压成形，容器装有安全阀，材质为Q235-B。已知其常温σs=235MPa,σb=370MPa，ns=1.6，nb=3.0。容器为单面腐蚀，腐蚀速度为0.2mm/a。设计使用年限为10年，试设计该容器筒体及封头厚度。
14、已知V带传动的功率P=5.5kW，小带轮基准直径D1=125mm，转速n1=1400r/min，求传动时带内的有效拉力Fe。
15、已知一V带传动，小带轮基准直径D1=140mm，大带轮基准直径D2=355mm，小带轮转速n1=1400r/min，滑动率ε=0.02，试求由于弹性滑动在5min内引起的大带轮转数的损失。
16、已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮α=20°，m=5mm，z=50，试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。
17、有一标准阿基米德蜗杆传动，已知其模数m=5mm，d1=50mm，蜗杆头数z1=1，蜗轮齿数z2=30，试计算主要几何尺寸。
18、已知一起重机卷筒的滑轮轴承所承受的最大径向载荷F=50000N，卷筒转速n=12r/min，轴颈直径d=80mm，试按非液体摩擦状态设计此轴承。
19、如图所示，A、B、C点表示三个受外力的钢制圆筒，材质为碳素钢，σS=216MPa，E=206GPa。试回答（1）A、B、C三个圆筒各属于哪一类圆筒？它们失稳时的波形数n等于（或大于几）？（2）当圆筒改为铝合金制造时（σS=108MPa，E=68.7GPa），它的许用外压有何变化？变化的幅度大概是多少？（用比值[p]a/[p]s=?表示）。

A D0
δe
C
B=[p](D0/δe)

B