第3章 习题
3-1 试确定图3-13所示联接或接头中的剪切面和挤压面。
图3-13 确定图示联接的剪切面和挤压面
3-2 可倾式压力机为防止过载采用了压环式保险器(见图3-14)。当过载时，保险器先被剪断，以保护其他主要零件。设环式保险器以剪切的形式破坏，且剪切面的高度δ=20mm，材料为HT21-40，其极限切应力τjx=200MPa，压力机的最大许可压力P=60kN。试确定保险器剪切部分的直径D。
3-3 试校核图3-15所示联接销钉的剪切强度。已知P=100kN，销钉直径d=30mm，材料的许用切应力[τ]＝60MPa。若强度不够，应改用多大直径的销钉?
图3-14 压力机压环式保险器 图3-15 销钉的尺寸设计
3-4 图3-16所示凸缘联轴节传递的力偶矩为m =200N·m，凸缘之间用四只螺栓联接，螺栓内径d ≈10mm，对称地分布在D0=80 mm的圆周上。如螺栓的许用切应力[τ]＝60MPa，试校核螺栓的剪切强度。
图3-16 联轴节螺栓的剪切强度
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3-5 图3-7所示机床花键轴有八个齿。轴与轮的配合长度l=60mm，外力偶矩m=4kN·m。轮与轴的挤压许用应力为[σjy］=140MPa，试校核花键轴的挤压强度。
图3-17 花键的挤压强度
3-6 用夹剪剪断直径d1=3mm的铅丝，如图3-18。若铅丝的极限切应力约为100MPa，试问需多大的P ? 若销钉B的直径为d2=8mm，试求销钉内的切应力。
图3-18 夹剪
3-7 图3-19所示铆接接头，承受轴向荷载P作用，已知：P=110kN,b=80mm,t=10mm,d=16mm,铆钉与板的材料相同，其许用应力[σ]＝160MPa，[τ]=140MPa,[σjy]=340MPa。试校核此接头的强度。
图3-19 铆钉联接的强度计算
3-8 图3-20所示焊接结构，P=300kN，盖板厚t=5mm,hf=5mm，焊缝许用切应力[τ]=110MPa，试求焊缝长度l(上下共四条焊缝)。
图3-20 焊缝的强度
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第4章习题
4-1 试作图4-32所示各轴的扭矩图，并求出｜Tmax｜及其作用处。
图4-32 绘扭矩图
4-2 齿轮轴上有四个齿轮，见图4-33，已算出各轮所受外力偶矩为mA=52N·m、mB=120N·m、mC=40N·m、mD=28N·m。已知各段轴的直径分别为dAB=15 mm、dBC=20mm、dCD=12mm。
②求1—1、2—2、3—3截面上的最大切应力。
图4-33绘扭矩图、求最大切应力
4-3 发动机涡轮轴的简图如图4-34所示。在截面B，I级涡轮传递的功率为21770kN·m/s；在截面C，Ⅱ级涡轮传递的功率为19344kN·m/s。轴的转速n=4650r/min。试画轴的扭矩图，并求轴的最大切应力。
图4-34 发动机涡轮轴的扭转
4-4 发电量为15000kW的水轮机主轴如图4-35所示。D=550mm,d=300mm,正常转速n =250r/min。材料的许用切应力[τ]=50MPa。试校核水轮机主轴的强度。
图4-35 校核轴的强度
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4-5 图4-36所示AB轴的转速n=120 r/min，从B轮输入功率N=44130 kN·m/s，功率的一半通过锥形齿轮给垂直轴C，另一半由水平轴H输出。已知D1=600mm,D2=240mm,d1=100mm,d2=80mm,d3=60mm,[τ]=20MPa。试对各轴进行强度校核。
图4-36 校核各轴强度
4-6 图4-37所示圆轴的AC段为实心圆截面，CB段为空心圆截面，外径D=30mm，空心段内径d=20mm、外力偶矩m=200N·m，试计算AC段和CB段横截面外边缘的切应力，以及CB段内边缘处的切应力。
图4-37 求切应力
4-7 二空心圆轴，其内外径之比分别为α1=d1/D1=0.5、α2=d2/D2=0.8。试问：根据强度条件，二轴所能承受的扭矩分别为截面面积与其相等的实心圆轴的几倍?
4-8 图4-38所示实心圆轴通过牙嵌离合器把功率传给空心圆轴。传递的功率N=7kW，轴的转速n=80r/min。试选择实心圆轴的直径d和空心圆轴的外径d2。已知空心圆轴的内外径之比α1=d1/d2=0.8，许用扭转切应力[τ]=40 MPa。
图4-38 设计轴的直径
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4-9 图4-39所示绞车同时由两人操作，若每人加在手柄上的力都是P=200N，已知轴的许用切应力[τ]=40MPa；试按强度条件初步估算AB轴的直径，并确定最大起重量Q。
4-10 阶梯形圆轴直径分别为d1=40mm，d2=70mm，轴上装有三个皮带轮，如图4-40所示。已知由轮3输入的功率为N3=3kW，轮1输出的功率为N1=13kW，轴作匀速转动，转速n=200r/min，材料的许用切应力[τ]=60MPa，G=80GPa，许用扭转角[θ]＝2°/m。试校核轴的强度和刚度。
图4-39 校核扭转强度和刚度 图4-40扭转强度问题〖TS〗〗
4-11 桥式起重机如图4-41所示。若传动轴传递的力偶矩m=108kN·m，材料的许用切应力[τ]=40MPa，G=80GPa，同时规定［θ］=0.5°/m。试设计轴的直径。
图4-41 设计轴的直径
4-12 传动轴的转速为n=500r/min，如图4-42，主动轮1输入功率N1=368kN·m/s，从动轮2、3分别输出功率N2=147kN·m/s，N3=221kN·m/s。已知[τ]=70MPa,［θ］=1°/m，G=80GPa。
①试确定AB段的直径d1和BC段的直径d2 ②若AB和BC两段选用同一直径，试确定直径d ③主动轮和从动轮应如何安排才比较合理?
图4-42〓常见传动轴的扭转问题〖TS〗〗
4-13 由厚度t=8mm的钢板卷制成的圆筒，平均直径为D=200mm。接缝处用铆
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材料力进修题
