化工设备机械基础复习及答案汇总Word文档格式.docx
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23、发生边缘弯曲的原因是由于＿薄膜＿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＿设计＿厚度。
28、δ是圆筒的＿计算＿厚度。
29、有效厚度δe=＿δ+△＿
30、凸形封头包括半球形封头＿椭圆形＿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＿过度弧＿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＿受力＿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＿中间＿封头。
34、刚性圆筒，由于它的厚径比δe/D0较大，而长径比L/D0＿较小＿，所以一般不存在因失稳破坏的问题。
35、加强圈应有＿足够＿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＿鞍座＿圈座和支腿三种。
37、立式容器有耳式支座、＿支承式支座＿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、＿整体＿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＿DN150＿和DN250两种。
40、平带一般由数层帆布＿粘合＿而成并用接头连接成环形带。
41、V带的横截面为＿等腰梯形＿，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？
答：
（1）强度条件；
（2）刚度条件；
（3）稳定性条件
2、常见典型平面约束有几种？
（1）柔索约束，如绳子、链条、皮带、钢丝等
（2）理想光滑面约束
（3）圆柱铰链约束
3、材料力学对变形固体作了哪些假设？
（1）连续性假设
（2）均匀性假设（3）各向同性假设
4、提高梁弯曲强度和刚度的措施？
（1）合理安排梁的受力情况
（2）选择合理的截面形状
5、引构件产生交变应力的原因有哪些？
（1）载荷作周期性变化
（2）载荷不变化，但构件作某些周期性运动
6、提高构件疲劳强度的措施？
（1）减缓应力的集中
（2）降低表面粗糙度（3）增加表面强度
7、化工容器零部件标准化的意义是什么？
标准化是组织现代化生产的重要手段，实现标准化，有利于成批生产，缩短生产周期，提高产品质量，降低成本，从而提高产品的竞争力，实现标准化，可以增加零部件的互换性，有利于设计、制造、安装和维修，提高劳动生产率。
标准化为组织专业生产提供了有利条件。
有利于合理利用国家资源，节省材料等。
标准化的基本参数公称直径、公称压力。
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？
答
（1）强度
（2）刚度（3）稳定性（4）耐久性（5）密封性（6）节省材料和便于制造（7）方便操作和便于运输：
9、轴对称回转壳体薄膜理论的应用范围？
（1）回转壳体曲面在几何上是轴对称的壳体厚度无实变。
曲率半径连续变化的、材料均匀、连续且各向同性。
（2）载荷在壳体曲面上的分布是轴对称和连续的没有突变情况
（3）壳体边界应该是自由。
（4）壳体在边界上无横向剪力和弯矩。
10、压力试验的种类？
（1）液压试验
（2）气压试验（3）气密试验
11、在简体与锥形封头连接时，可采用哪两种方法来降低连接处的边缘应力？
（1）使联接处附近的封头及筒体厚度增大，即采用局部加强的方法
（2）在封头与筒体间增加一个过渡圆弧，则整个封头由锥体过渡弧及高度为h0的
直边三部分组成。
12、影响外压容器临界压力的因素有哪些？
（1）筒体的几何尺寸的影响
（2）筒体材料性能的影响
（3）筒体椭圆度和材料不均匀的影响
13、为安全，可拆连接、法兰必须满足哪些基本要求？
（1）有足够的刚度
（2）有足够的强度
（3）能耐腐蚀
（4）成本廉价
14、带传动的优缺点？
优点
（1）适用于两轴中心距较大的传动
（2）带具有良好的弹性，可以缓和冲击和吸收振动
（3）过载时，带在轮上打滑，可防止其他零件损坏
（4）结构简单，加工和维护方便，成本低廉
缺点
（1）传动的外廓尺寸较大
（2）不能保证固定不变的传动比
（3）带的寿命短
（4）传动效率较低等
15、轮齿失效有哪几种形式？
（1）轮齿的折断
（2）齿面的点蚀（3）齿面磨损（4）齿面胶合（5）齿面
塑性变形
16、滚动轴承的主要失效形式是什么？
在正常使用情况下，只要选择，安装，润滑，维护等方面都考虑周到。
绝大多数轴承因滚道或滚动表面疲劳点蚀而失效。
当轴承不回转，缓慢摆动或低速转动时，一般不会产生疲劳损坏。
但在很大的静载荷作用下，会使轴承滚道和滚动体接触处的局部应力超过材料的屈服极限，出现表面塑性变形不能正常工作。
此外，由于使用维护和保养不当或密封润滑不良等因素，也能引起轴承长期磨损、胶合等不正常失效现象。
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·
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。
解：
据M=±
Fd
M=M1+M2+M3=1+1.4+2=4.4kN·
m
F=M/d=4.4/0.2=22kN
两螺栓受到的横向力为22kN
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。
梁AB的受力图
Fy
FxFN1FN2
AB
FB
∑Fx=0Fx+FBcos45°
=0
∑Fy=0Fy1―FN1―FN2＋FBcos45°
∑MA=0Fy1×
0－FN1×
0.4－FN2×
1.12＋FBcos45°
×
1.12=0
∴FB=9.67kNFx=6.84Fy=2.16
杆BC的受力图
F′B
FA
FC=F′B=FB=9.67
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。
先校核键的剪切强度。
将平键沿n-n截面分成两部分，并把n-n以下部分和轴作为一
整体来考虑（图b），对轴心取矩，由平衡方程∑M0=0，得
FS·
（d/2）=M,FS=2M/d=57.14（kN）
剪切面面积为A=δl=20×
100=2000mm2，有
τ=FS/A=57.14×
103/2000×
10－6=28.6（MPa）＜[τ]
可见平键满足剪切强度条件。
其次校核键的挤压强度。
考虑键在n-n截面以上部分的平衡（图c），则挤压力F=FS=57.14kN，挤压面面积AP=hl/2，有
σp=F/Ap=57.14×
103/6×
100×
10－6=95.3（MPa）＜[σp]
故平键也满足挤压强度条件。
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。
杆1的拉力F1杆2的拉力F2
F1=E1·
π/4·
d2=200GPa×
π/4×
（20）2=6.28×
107N
F2=E2·
d2=100GPa×
（25）2=4.91×
∑MA=0－Fx+F2×
2=0
∑MC=0－F·
（2－x）+F1×
Fx=11.19×
107Nx=0.88
（2）当F=30kN时
∑MA=0－F×
0.88+F2×
∑MB=0－F·
F1=1.68×
104NF2=1.32×
104N
对杆1σ1=F1/（π/4·
d12）=1.68×
104/（π/4×
202×
10-6）=53.5MPa
对杆2σ2=F2/（π/4·
d22）=1.32×
252×
10-6）=26.9MPa
∴杆1的正应力为53.5MPa
杆2的正应力为26.9MPa
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。
由强度条件设计轴的直径
τmax=T/wt=16T/πd3＜[τ]
T=9550p/n=9550×
331／300=10.536kN·
∴d≥（16T/π[τ]）1/2=[16×
10536/（π×
40×
106）]=11.03（cm）
由钢度条件设计轴的直径
Dmax=T/GIp×
180/π=32T/Gπd4×
180/π≤[θ]
d≥（32T/Gπ[θ]×
180/π）1/2={32×
10536×
180/（80×
109×
0.5π）}1/2=11.13（cm）
取d11.13cm
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。
（1）求支反力
取全梁为研究对象，由平衡方程
∑MA=0qa2/2+Me+FRB·
2a=0
FRB=－qa/4－Me/2a=－20×
1/4－20/2×
1=－15（kN）
负号表示FRB实际方向与假设方向相反，即向下。
∑Fy=0，FRA+FRB－qa=0
FRA=qa－FRB=20×
1―（―15）=35（kN）
（2）作剪力图
根据外力情况，将梁分为三段，自左至右。
CA段有均布载荷，剪力图为斜直线。
AD和DB段为同一条水平线（集中力偶作用处剪力图无变化）。
A截面左邻的剪力FSA左=－20kN，其右邻的剪力FSA右=15kN，C截面上剪力FSC=0，可得剪力图如图（b）。
由图可见，在A截面左邻横截面上剪力得绝对值最大，|FS|max=20kN
（3）作
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