化工设备机械基础第五版课后答案

化工仪表及自动化课后答案(1至26)

机械设计基础第五版(杨可桢程光蕴李仲生)课后答案(27至172)

化工仪表及自动化课后答案

想要学好化学化工仪表及自动化首先要把概念性的东西记住了，其次要我们学会分析答案的精华部分，祝大家学好化工每一个学科……………..李国鹏寄语

第一章自动控制系统基本概念（）

1.什么是化工自动化？它有什么重要意义？

答:在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。

实现化工自动化，能加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量、减轻劳动强度、保证生产安全，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。

2.化工自动化主要包括哪些内容？

答:化工生产过程自动化，一般包括自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制等方面的内容。

3.自动控制系统怎样构成？各组成环节起什么作用？

答:自动控制系统主要由两大部分组成。一部分是起控制作用的全套自动化装置，对于常规仪表来说，它包括检测元件及变送器、控制器、执行器等；另一部分是受自动化装置控制的被控对象。

在自动控制系统中，检测元件及变送器用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号(如气压信

10-1证明 当升角与当量摩擦角 符合 时，螺纹副具有自锁性。

当 时，螺纹副的效率

所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时，其效率必小于 50%。 10-2解 由教材表10-1、表10-2查得

，粗牙，螺距 ，中径

螺纹升角

，细牙，螺距 ，

中径

螺纹升角

对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中，细牙螺纹的升角较小，更易实现自锁。 10-3解 查教材表10-1得

粗牙 螺距 中径 小径

螺纹升角

普通螺纹的牙侧角 ，螺纹间的摩擦系数

当量摩擦角

拧紧力矩

由公式 可得预紧力

拉应力

查教材表 9-1得 35钢的屈服极限

拧紧所产生的拉应力已远远超过了材料的屈服极限，螺栓将损坏。

10-4解 （1）升角

当量摩擦角

工作台稳定上升时的效率：

（ 2）稳定上升时加于螺杆上的力矩

（ 3）螺杆的转速

螺杆的功率

（ 4）因 ，该梯形螺旋副不具有自锁性，欲使工作台在载荷 作用下等速下降，

需制动装置。其制动力矩为

10-5解 查教材表9-1得 Q235的屈服极限 ，

查教材表

机械设计基础第1章平面机构自由度习题解答

1-1至1-4 绘制机构运动简图。 1-1

1-2

1-3

1-4

1-5至1-12 计算机构自由度

局部自由度

局部自由度

1-5 有一处局部自由度（滚子），有一处虚约束（槽的一侧），无复合铰链 n=6 PL=8 PH=1 F=3×6-2×8-1=1 1-6 有一处局部自由度（滚子），无复合铰链、虚约束

n=8 PL=11 PH=1 F=3×8-2×11-1=1

1-7 无复合铰链、局部自由度、虚约束

n=8 PL=11 PH=0 F=3×8-2×11-0=2 1-8 无复合铰链、局部自由度、虚约束

n=6 PL=8 PH=1 F=3×6-2×8-1=1 1-9 有两处虚约束（凸轮、滚子处槽的一侧），局部自由度1处，无复合铰链

n=4 PL=4 PH=2 F=3×4-2×4-2=2

1-10 复合铰链、局部自由度、虚约束各有一处

凸轮、齿轮为同一构件时， n=9 PL=12 PH=2 F=3×9-2×12-2=1 凸轮、齿轮为不同构件时

n=10

《化工设备机械基础》习题解答

第一章 化工设备材料及其选择

一. 名词解释 A组：

1.蠕变：在高温时，在一定的应力下，应变随时间而增加的现象。或者金属在高温和应力的

作用下逐渐产生塑性变形的现象。

2.延伸率：试件受拉力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比的百分率。

3.弹性模数(E)：材料在弹性范围内，应力和应变成正比，即ζ=Eε,比例系数E为弹性模数。 4.硬度：金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。

荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。

6.泊桑比（μ）：拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。对于钢材，μ=0.3 。 7.耐腐蚀性：金属和合金对周围介质侵蚀（发生化学和电化学作用引起的破坏）的抵抗能力。 8.抗氧化性：金属和合金抵抗被氧化的能力。

9.屈服点：金属材料发生屈服现象的应力，即开始出现塑性变形的应力。它代表材料抵抗产

生塑性变形的能力。

10.抗拉强度：金属材料在受力过程中，从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值。 B组：

1.镇静钢： 镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂 Si, Al等完全脱氧脱氧，是脱氧完全的钢。把

FeO中的氧还原出来，生成SiO2和Al2O3。钢锭膜上大下小，浇注

《化工设备机械基础》习题解答

第一章 化工设备材料及其选择

一. 名词解释 A组：

1.蠕变：在高温时，在一定的应力下，应变随时间而增加的现象。或者金属在高温和应力的

作用下逐渐产生塑性变形的现象。

2.延伸率：试件受拉力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比的百分率。

3.弹性模数(E)：材料在弹性范围内，应力和应变成正比，即ζ=Eε,比例系数E为弹性模数。 4.硬度：金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。

荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。

6.泊桑比（μ）：拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。对于钢材，μ=0.3 。 7.耐腐蚀性：金属和合金对周围介质侵蚀（发生化学和电化学作用引起的破坏）的抵抗能力。 8.抗氧化性：金属和合金抵抗被氧化的能力。

9.屈服点：金属材料发生屈服现象的应力，即开始出现塑性变形的应力。它代表材料抵抗产

生塑性变形的能力。

10.抗拉强度：金属材料在受力过程中，从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值。 B组：

1.镇静钢： 镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂 Si, Al等完全脱氧脱氧，是脱氧完全的钢。把

FeO中的氧还原出来，生成SiO2和Al2O3。钢锭膜上大下小，浇注

《化工设备机械基础》习题解答

二、填空题

1、钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径是指它们的（ 内）径。 2、无缝钢管做筒体时，其公称直径是指它们的（ 外）径。 3、查手册找出下列无封钢管的公称直径DN是多少毫米？ 规格 DN（mm） PN（Mpa） PN（Mpa） 0.25 0.1 Φ14×3 10 0.60 0.25 Φ25×3 20 1.0 0.40 1.6 0.60 Φ45×3.5 40 2.5 1.0 Φ57×3.5 50 4.0 1.6 6.4 2.5 Φ108×4 100 4.0 4、压力容器法兰标准中公称压力PN有哪些等级？ 5、管法兰标准中公称压力PN有哪些等级？ 第三章 内压薄壁容器的应力分析

一、名词解释 A组：

⒈薄壁容器：容器的壁厚与其最大截面圆的内径之比小于0.1的容器。

⒉回转壳体：壳体的中间面是直线或平面曲线绕其同平面内的固定轴线旋转360°而成的壳体。 ⒊经线：若通过回转轴作一纵截面与壳体曲面相交所得的交线。

⒋薄膜理论：薄膜应力是只有拉压正应力没有弯曲正应力的一种两向应力状态，也称为无力矩理论。

⒌第一曲率半径：中间面上任一点M处经线的曲率半径。 ⒍小位移假设：壳体受力以后，各点位

机械设计基础（第五版）课后习题答案(完整版)

高等教育出版社

杨可桢、程光蕴、李仲生主编

1-1至1-4解 机构运动简图如下图所示。

图 1.11 题1-1解图 图1.13 题1-3解图 1-5 解 1-6 解 1-7 解 1-8 解 1-9 解

图1.12 题1-2解图

图1.14 题1-4解图

1-10 解 1-11 解 1-12 解

1-13解 该导杆机构的全部瞬心如图所示，构件 1、3的角速比为： 1-14解 该正切机构的全部瞬心如图所示，构件 3的速度为： 向垂直向上。

，方

1-15解 要求轮 1与轮2的角速度之比，首先确定轮1、轮2和机架4三个构件的三个瞬心，即 ，

和 ，如图所示。则： ，轮2与轮1的转向相反。

1-16解 （ 1）图a中的构件组合的自由度为：

自由度为零，为一刚性桁架，所以构件之间不能产生相对运

动。

（ 2）图b中的 CD 杆是虚约束，去掉与否不影响机构的运动。故图 b中机构的自由度为：

所以构件之间能产生相对运动。

题 2-1答 : a ） b ） c ） d ）

简要介绍

绪

论

化学工业与过程工业、化工机械与过程机 械 化工机械是指用于化工生产的各种机械 处理介质：气、液、固 一定条件下使化工原料发生化学变化和物 理变化，进而得到所需物质的生产过程 过程：无论生产过程简单还是复杂均需要 在一定的设备装置中进行 作用：输送、贮运、反应等

简要介绍

化工生产对化工设备的基本要求

化工生产是以流程性物料(气体、液体、 粉体)为原料，以化学处理和物理处理为 手段，以获得设计规定的产品为目的的工 业生产。化工生产过程不仅取决于化学工 艺过程，而且与化工机械装备密切相关。 化工机械是化工生产得以进行的外部条件。 如介质的化学反应，由反应器提供符合反 应条件要求的空间；质量传递通常在塔设 备中完成；

简要介绍

热量传递一般在换热器中进行；能量转换 由泵、压缩机等装置承担。同时化工机械 技术的发展和进步，又能促进新工艺的诞 生和实施，如大型压缩机和超高压容器的 研制成功，使人造金刚石的构想变为现实， 使高压聚合反应得以实现。所以，先进的 化工机械，一方面为化学工艺过程服务， 另一方面又促进化学工艺过程的发展。

简要介绍

甲醛生产二甲醚空 气

压缩机

压缩机

反 应 器(

冷 却 塔(

吸 收 塔

离 子 交 换 塔离 子 交 换

4.5课后习题详解

4-1解 分度圆直径

齿顶高 齿根高 顶 隙

中心距 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 齿距 齿厚、齿槽宽

4-2解由

分度圆直径 4-3解 由

可得模数

得

4-4解 分度圆半径

分度圆上渐开线齿廓的曲率半径

分度圆上渐开线齿廓的压力角 基圆半径

基圆上渐开线齿廓的曲率半径为 0； 压力角为

。

齿顶圆半径

齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径

齿顶圆上渐开线齿廓的压力角

4-5解 正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿根圆直径：

基圆直径 假定 故当齿数

，基圆小于 齿根圆。

则解

得

时，正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆大于齿根圆；齿数

4-6解 中心距 内齿轮分度圆直径 内齿轮齿顶圆直径 内齿轮齿根圆直径

4-7 证明 用齿条刀具加工标准渐开线直齿圆柱齿轮，不发

1.

化工厂安装塔设备时，分段起吊塔体如图所示。设起吊重量G=10KN，求钢绳AB、BC及BD的受力大小。设BC、BD与水平夹角为60℃。

2.

桅杆式起重机由桅杆D、起重杆AB和钢丝BC用铰链A连接而组成。P＝20KN，试求BC绳的拉力与铰链A的反力(AB杆重不计)。

3.

起吊设备时为避免碰到栏杆，施一水平力P，设备重G=30KN，求水平力P及绳子拉力T。

4.

悬臂式壁架支承设备重P(KN)，壁架自重不计，求固定端的反力。

5.

化工厂的塔设备，塔旁悬挂一侧塔。设 沿塔高受风压q(N／m)，塔高H(m)，侧塔与主塔中心相距为e(m)，主塔重P1(KN)，侧塔重P2(KN)。试求地面基础处的支座反力。

6.

梯子由AB与AC两部分在A处用铰链联结而成，下部用水平软绳连接如图放在光

滑面上。在AC上作用有一垂直力P。如不计梯子自重，当P＝600N，?=75℃，h=3m，

a＝2m时，求绳的拉力的大小。

.7

试用截面法求各杆件所标出的横截面上的内力和应力。杆的横截面面积A为250mm2，

P=10KN。

8.

一根直径d=3mm，长

L=3m的圆截面杆，承受轴向拉力P=30KN，其伸长为ΔL=2.2mm。

试求此杆横截面上的应力与此材料的弹性模