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1、第六章 杆件的强度设计练习题一、填空题:1.当梁的材料是钢时,应选用_与中性轴对称_ 的截面形状;若是铸铁,则应采用_与中性轴不对称_的截面形状。2.塑性材料的弯扭组合变形圆轴的强度条件为_。3.轮与轴的平键联接,已知轴径为d,传递力偶矩m。键材料许用剪应力,许用挤压应力bc,平键尺寸bhl,则该平键剪切强度条件为_, 挤压强度条件为_。4.下图所示木榫联结结构中,剪切面的面积为A= lb ,挤压面的面积为Abc= ab 。 5.图(a)所示杆件中,BC段是哪几种基本变形的组合: 弯曲、扭转 6.弯扭组合变形是指杆件在产生 弯曲 变形的 同时,还产生 扭转 变形。二、选择题1.横截面上最大弯曲
2、拉应力等于压应力的条件是_B_。 A、梁材料的拉、压强度相等 B、截面形状对称于中性轴 C、同时满足以上两条2.有一受偏心压力P的铸铁材料柱,偏心距为e,从强度考虑,以下方案哪个较为合理?( D )A、 应取偏心距尽可能大,使截面上只出现拉应力B、 应取偏心距尽可能小,使截面上只出现拉应力C、 应取偏心距尽可能大,使截面上只出现压应力D、 应取偏心距尽可能小,使截面上只出现压应力3. 矩形截面梁在横向力作用下发生平面弯曲时,同一横截面上最大正应力点和最大剪应力点的应力情况是( B )A、最大正应力点的剪应力一定为零,最大剪应力点的正应力不一定为零B、最大正应力点的剪应力一定为零,最大剪应力点的
3、正应力也一定为零C、最大剪应力点的正应力一定为零,最大正应力点的剪应力不一定为零 D、 最大正应力点的剪应力和最大剪应力点的正应力都不一定为零4. 图示矩形截面采用两种放置方式,从弯曲正应力强度观点,承载能力(b)是(a)的( A ) A、2倍 4020(a)2040(b)B、4倍C、6倍 D、8倍5. 矩形截面梁受弯曲变形,如果梁横截面的高度增加一倍时,则梁内的最大正应力为原来的多少倍?梁的最大挠度为原来的多少倍?( B )A、正应力为1/2倍,挠度为1/4倍B、应力为1/4倍,挠度为1/8倍C、正应力和挠度均为1/4倍D、无法确定6.插销穿过水平放置的平板上的圆孔,在其下端受有拉力P,则插
4、销的剪切面积和挤压面积分别等于 B 。A、pdh、pD2 B、pdh、p(D2d2) C、pDh 、pD2 D、pDh、p(D2d2)7.图示结构中,拉杆剪切面形状是: D ,面积是: D ;挤压面形状是: C ,面积是: B 。 (形状:A、圆形, B、矩形,C、外方内圆平面, D、圆柱面。 面积:A、a2 , B、a2- d2/4,C、ab, D、db。) 8.铸铁悬臂梁在自由端受到向下的集中力P作用,如图所示,在P和梁的跨度一定时,应选下列( C )截面形状较合理。 A、矩形截面梁; B、工字形截面梁;C、T字形截面梁; D、倒T字形截面梁。 9.提高梁的弯曲刚度的主要措施有: B、C、
5、E、F (多重选择)A、减小载荷; B、改善载荷作用情况; C、缩短梁的长度; D、选用优质材料; E、加大截面尺寸; F、增加约束。10.图示杆件在F的作用下,将产生组合变形,其危险点在 B (A点、B点),其强度条件是 A 。 A、; B、;C、; D、。三、计算题1.图示铸铁制外伸梁,截面为T形,受力如图,截面对形心轴Z的轴惯矩Iz=7.63*10(-6)m4。已知材料的许用拉应力+=30 MPa,许用压应力-=100MPa,试校核梁的正应力强度。 解:1、计算弯矩;C截面MC=+3kNm,B截面MB=-4kNm;2、校核梁的正应力强度;最大压应力在B截面最大拉应力在C截面所以,强度不够
6、。2.试校核电机轴的强度。已知: 解:1、扭矩T=外力偶矩 弯矩 2、校核强度强度足够。3.图示梁AD为工字钢,Wz=49103mm3。B点由钢制圆杆BC悬挂,已知圆杆直径d=30mm,梁和杆的许用应力均为=180Mpa。试求许可均布载荷q 。. 解:1、计算内力;圆杆轴力FN=2.25q,最大弯矩在B截面Mmax=0.5q。 2、按圆杆强度求许可载荷; 3、按梁的强度求许可载荷; 所以,许可载荷q=17.64kN/m。4.图示结构中的AB杆视为刚体,斜杆 CD为直径d20mm的圆形杆,许用应力160MPa。试求结构的许可载荷P 解:1、求斜杆内力; 解出FCD=2.02P。 2、求许可载荷P
7、 5.横截面为正方形(边长为a)的钢制梁AB,受力如图所示。已知a=50mm, L =1m,P=1500N,许用应力=160MPa。试校核AB梁的强度. 解:计算最大弯矩Mmax=1500Nm; 校核强度 所以强度足够。6.两杆用铰链连成支架,AB杆圆截面直径d1 =20mm,BC杆圆截面直径d2 =10mm,材料许用应力=140MPa,在铰接点B受垂直力F=10 kN。试校核两杆的强度。 解:,所以,两杆强度均足够。7.圆截面杆受集中力P和力偶m的作用,已知P=0.5kN,m=1.2kN.m,材料许用应力=120Mpa,力P的剪切作用略去不计,试用第三强度理论确定圆杆的直径d。 解: 8.拉
8、伸试样的夹头如图所示,已知试样尺寸d0=10mm,d=14mm,材料的许用切应力=80MPa, 许用挤压应力bc=250MPa。若试样拉断时的最大拉力Fmax=40kN,求(1)设计试样端部圆头尺寸D和h;(2)计算该拉伸试样的强度极限b。 解:(1)根据剪切强度和挤压强度列方程; ;解出:h=11.4mm,D=20mm。(2)拉伸试样的强度极限9.台钻受力F=20kN,铸铁立柱材料的许用应力 =40MPa,试设计立柱的直径d。解:先按弯曲强度设计,再进行拉弯组合强度校核; ,取d=130mm。 校核拉弯组合强度:10.简支梁跨度l=5m,全长受均布载荷q的作用 ,材料许用应力=120Mpa,
9、(1)试设计梁的截面尺寸。选用圆截面;(2)选用高宽比h/b=2/3的矩形截面。解:最大弯矩Mmax=1/8ql2=25kNm; (1) (2)11.图中所示为链条中的一环,已知直径d=40mm,拉力F = 10kN。A)试求环内的最大正应力max; B)若将圆环焊好,则链环横截面上的正应力是原来的百分之多少? 解: A) B)12.传动轴直径d=40mm,许用应力=60Mpa,功率由B输入,P=15kW,A轮输出2/3P, C轮输出1/3P。传动轴转速n=500r/min。试校核该轴的扭转强度。 解:计算扭矩 校核强度13.图示销钉连接中,已知Fp=2kN,1=8mm,2=5mm,销钉的直径
10、d=6销钉的许用切应力=60MPa,许用挤压应力bs=200MPa。试校核销钉的剪切强度和挤压强度。解:剪切强度挤压强度14.用平键连接轴和手柄,键的尺寸bhl= 10836mm,轴径d=35mm,手柄长度l1=175mm,材料的许用切应力=60MPa,许用挤压应力=120MPa。试确定手柄端部作用力F的许可值。 解:计算键联结允许载荷F 剪切: 挤压: F的许可值:15.图示轮轴的电动机功率P=8kW,转速n=955r/min,带轮直径D=200mm,紧边拉力是松边拉力的两倍,材料许用应力=140MPa。试按第三强度理论设计轴的直径。 解:1、计算外力, 2、计算内力T=Me=80Nm,Mmax=30.8Ft/4=480Nm; 3、设计轴的直径; 。8