（2）h?37.2cm，?cmax?4.33MPa

14-9旋转式起重机由工字钢梁AB及拉杆BC组成，A、B、C三处均可简化为铰链约束。起

重荷载FP?22kN，l?2m。已知[?]?100MPa，试选择AB梁的工字钢型号。

解题思路：

（1）起重荷载移动到AB跨中时是最不利情况；

（2）研究AB梁，求BC杆的受力和A支座的约束力。AB梁发生压弯组合变形； （3）分析内力（轴力和弯矩），确定危险截面；

（4）先按弯曲正应力强度条件（12-27）设计截面，选择AB梁的工字钢型号； （5）再按式（14-2）计算危险截面的最大应力值，作强度校核。 答案：选No.16工字钢

14-11图示圆截面悬臂梁中，集中力FP1和FP2分别作用在铅垂对称面和水平对称面内，并且

垂直于梁的轴线。已知FP1?800N，FP2?1.6kN，l?1m，许用应力[?]?160MPa，试确定截面直径d。

解题思路：

（1）圆截面悬臂梁发生在两个互相垂直平面上的平面弯曲的组合变形； （2）分析弯矩My和Mz，确定危险截面及计算危险截面上的My和Mz值； （3）由式（14-15）计算危险截面的总弯矩值；

（4）按弯曲正应力强度条件（12-27）设计截面，确定悬臂梁截面直径d。

答案：d?59.5mm

14-13功率P?8.8kW的电动机轴以转速n?800r/min转动，胶带传动轮的直径

D?250mm，胶带轮重量G?700N，轴可以看成长度为l?120mm的悬臂梁，其许用应力[?]?100MPa。试按最大切应力理论设计轴的直径d。

解题思路：

（1）由式（6-1）计算电动机轴所受的扭转外力偶矩，并由扭转外力偶矩与传动轮胶带拉力

的关系求拉力FT；

（2）将电动机轴简化为在自由端受集中力G和大小为3FT的集中力以及扭转外力偶矩作用

的悬臂梁。梁发生扭转与在两个互相垂直平面内的平面弯曲的组合变形； （3）分析内力（扭矩和弯矩），确定危险截面，求危险截面上的扭矩、弯矩My和Mz、总弯矩M；

（4）按最大切应力理论（14-16）设计轴的直径d。 答案：d?33.8mm

14-14如图所示，手摇绞车车轴直径d?3cm。已知许用应力[?]?80MPa，试根据第三强

度理论计算最大的许可起吊重量F。

解题思路：

（1）受力分析，将力F向轮心平移，得一集中力和一力偶，车轴发生弯扭组合变形； （2）分析内力（扭矩和弯矩），确定危险截面及危险截面上的扭矩、弯矩； （3）按第三强度理论（14-13）计算最大的许可起吊重量F。 答案：Fmax?788N

第十五章

15-2一直径d?40mm的螺栓受拉力FP?100kN。已知许用剪切应力[?]?60MPa，求螺

栓头所需的高度h。

解题思路：

（1）剪切面是直径为d，高为h的圆柱面；

（2）应用剪切实用计算的强度条件（15-4）求螺栓头所需的高度h。

答案：h?13.3mm

15-3在测定材料剪切强度的剪切器内装一圆试件。试件的直径d?15mm，当压力

F?31.5kN时，试件被剪断。试求材料的名义剪切强度极限。若取许用剪切应力[?]?80MPa，试问安全系数等于多大？

解题思路：

（1）材料的名义剪切强度极限是指试件被剪断时剪切面上的平均切应力； （2）圆试件有2个剪切面；

（3）安全系数等于名义剪切强度极限除以许用切应力。 答案：?b?89.2MPa，n?1.1

15-9用两块盖板和铆钉把两块主板对接起来，已知FP?300kN，主板厚t?10mm，每块盖

板厚度t1?6mm，材料的许用剪切应力[?]?100MPa，许用挤压应力[?bs]?280MPa。若铆钉的直径d?17mm，求每边所需的铆钉数。

解题思路：

（1）每个铆钉受力相等；

（2）每个铆钉都有2个剪切面，由剪切实用计算的强度条件（15-4）求每边所需的铆钉数； （3）分别写出主板和盖板的挤压力和计算挤压面面积，由挤压强度条件（15-6）对主板和

盖板进行挤压强度计算，求每边所需的铆钉数；

（4）综合剪切实用计算和挤压强度的结果，确定每边所需的铆钉数。

答案：n?7

15-11图示的铆接件中，已知铆钉直径d?19mm，钢板宽度b?127mm，厚度??12.7mm，

铆钉的许用剪切应力[?]?137MPa，许用挤压应力[?bs]?314MPa；钢板的拉伸许用应力[?]?98MPa，许用挤压应力[?bs]?196MPa。假设四个铆钉所受的剪力相等，试求此联接件的许可载荷。

解题思路：

（1）四个铆钉所受的剪力相等；

（2）由剪切实用计算的强度条件（15-4）求许可荷载； （3）由挤压强度条件（15-6）求许可荷载；

（4）分析上板或下板的轴力变化及各横截面面积的情况，确定拉伸可能危险截面，由拉伸

强度条件（7-14）求许可荷载； （5）综合以上的结果，确定许可荷载。 答案：[FP]?134kN

第十六章

16-1图示（a）、（b）、（c）、（d）四桁架均由圆截面直杆组成，桁架的几何尺寸、加力点、加

力方向、各圆杆的材料和横截面直径均相同。关于四桁架所能承受的最大外力FPmax有如下四种结论，试判断哪一种是正确的。

（A）FPmax(a)?FPmax(c)?FPmax(b)?FPmax(d) （B）FPmax(a)?FPmax(c)?FPmax(b)?FPmax(d) （C）FPmax(a)?FPmax(d)?FPmax(b)?FPmax(c) （D）FPmax(a)?FPmax(b)?FPmax(c)?FPmax(d)