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材 料 力 学模块一 拉伸与压缩任务1 杆件轴向拉伸（或压缩）时的内力计算填空题：（请将正确答案填在空白处）1构件的承载能力，主要从 、 和 等三方面衡量。（强度 刚度 稳定性）2杆件是指 尺寸远大于 尺寸的构件。（纵向 横向）3杆件变形的四种基本形式有 、 、 、 。（拉伸与压缩变形 剪切变形 扭转变形 弯曲变形）4受轴向拉伸或压缩的杆件的受力特点是：作用在直杆两端的力，大小 ，方向 ，且作用线同杆件的 重合。其变形特点是：沿杆件的 方向伸长或缩短。（相等 相反 轴线 轴线）5材料力学中普遍用截面假想地把物体分成两部分，以显示并确定内力的方法，称为 。应用这种方法求内力可分为 、 和 三个步骤。（截面法 截开 代替 平衡）6.现代工程中常用的固体材料种类繁多，物理力学性能各异。所以，在研究受力后物体（构件）内部的力学响应时，除非有特别提示，一般将材料看成由（ ）、（ ）、（ ）的介质组成。 （连续性、均匀性、各向同性）选择题：（请在下列选项中选择一个正确答案并填在括号内）1在图2-1-1中，符合拉杆定义的图是 （ ）。A BC图2-1-1（A）2材料力学中求内力的普遍方法是（ ） A几何法 B解析法 C投影法 D截面法（D）3图2-1-2所示各杆件中的AB段，受轴向拉伸或压缩的是 （ ）。A B C图2-1-2（A）4图2-1-3所示各杆件中受拉伸的杆件有（ ）。 图2-1-3ABE杆几何法 BBD杆解析法 CAB杆、BC杆、CD杆和AD杆（C）5图2-1-4所示AB杆两端受大小为F的力的作用，则杆横截面上的内力大小为（ ）。AF BF/2 C0（A）6图2-1-5所示AB杆受大小为F的力的作用，则杆横截面上的内力大小为（ ）。AF/2 BF C0（B） 图2-1-4 图2-1-5判断题：（判断正误并在括号内填或）1在材料力学中各种复杂的变形都是由基本变形组合而成。 （ ）（）2构件的破坏是指构件断裂或产生过大的塑性变形。 （ ）（）3强度是指构件在外力作用下抵抗破坏的能力。 （ ）（）4“截面法”表明，只要将受力构件切断，即可观察到断面上的内力。（ ）（）5工程中通常只允许各种构件受载后产生弹性变形。 （ ）（）6轴向拉（压）时，杆件的内力的合力必与杆件的轴线重合。 （ ）（）7轴力是因外力而产生的，故轴力就是外力。 （ ）（）8使用截面法求得的杆件的轴力，与杆件截面积的大小无关。（ ）（）9杆件的不同部位作用着若干个轴向外力，如果从杆件的不同部位截开时所求得的轴力都相同。（ ）（）10长度和截面积相同、材料不同的两直杆受相同的轴向外力作用，则两杆的内力相同。 （ ）（）计算题：1如图2-1-7所示三角架中，在B处允许吊起的最大载荷G为25kN。试求AB，BC两杆上内力的大小。图2-1-7参考答案：解：(1)外力分析支架中的AB杆、BC杆均为二力杆,铰接点B的受力图如下图所示，图2-1-7参考答案列平衡方程由F x0 得 FRBCFRBA cos30o = 0F y0得 FRBA sin30oG= 0解以上两式，应用作用与反作用公理，可得AB杆、BC杆所受外力为FRBAFRBA G /sin30o25/sin30o50 kN (拉力)FRBCFRBCFRBA cos30o50cos30o43.3kN (压力)(2)内力分析用截面法可求得两杆内力。AB杆、BC杆的轴力分别为 AB杆 FN1FRBA50 k N (拉力) BC杆 FN2FRBC43.3kN (压力)任务2 支架中AB杆和BC杆的强度计算填空题：（请将正确答案填在空白处）1因受力而变形的构件在外力作用下， 的内力称为应力。（单位面积上）2构件在受到轴向拉、压时，其横截面上的内力是 分布的。其应力在截面上也是 分布的。（均匀 均匀）3轴向拉、压时，由于应力与横截面 ，故称为 ；计算公式是 ；单位是 。（垂直 正应力 Pa（帕）4若应力的计算单位为MPa,1MPa N/m2 N/cm2 N/mm2。（10 102 1）5正应力的正负号规定与 相同， 时符号为正， 时符号为负。（轴力 拉伸 压缩）6材料在外力作用下所表现出来的各种性能，称为材料的 。（力学性能）7拉（压）杆的强度条件是 ，可用于校核强度、 和 的计算。（ 选择截面尺寸 确定许可载荷）8构件的强度不够是指其工作应力 构件材料的许用应力。（大于）选择题：（请在下列选项中选择一个正确答案并填在括号内）1图2-1-8所示一受拉直杆，其中AB段与BC段内的轴力及应力关系为_。A：FNABFNBC B：FNABFNBC C：FNABFNBC 图2-1-8（C）2为保证构件安全工作，其最大工作应力须小于或等于材料的（ ）。 A正应力 B剪应力 C极限应力 D许用应力（D）3图2-1-9中杆内截面上的应力是（ ）。A拉应力 B压应力（B） 图2-1-9 图2-1-104图2-1-10中若杆件横截面积为A，则其杆内的应力值为（ ）。 AF/A BF/ (2A) C0（A）5构件的许用应力是保证构件安全工作的（ ）。 A最高工作应力 B最低工作应力 C平均工作应力（A）6为使材料有一定的强度储备，安全系数的取值应（ ）。 A1 B1 C1（B）7按照强度条件，构件危险截面上的工作应力不应超过材料的（ ）。A 许用应力 B极限应力 C破坏应力（A）判断题：（判断正误并在括号内填或）1与横截面垂直的应力称为正应力。 （ ）（）2长度和截面积相同、材料不同的两直杆受相同的轴向外力作用，则正应力也必然相同。 （ ）（）3应力表示了杆件所受内力的强弱程度。（ ）（）4构件的工作应力可以和其极限应力相等。（ ）（）5在强度计算中，只要工作应力不超过许用应力，构件就是安全的。（ ）（）6应力正负的规定是：当应力为压应力时为正。 （ ）（）计算题：1如图2-1-12所示，已知：F1=300N，F2=160N，求1-1和2-2截面的应力。图2-1-12参考答案：解：用截面法可求得1-1和2-2截面内力。1-1截面内力 FN1F1=300N（拉力）2-2截面内力 FN2F1F2=140N（拉力）1-1和2-2截面面积 A1A2/4314（mm2）1-1和2-2截面的应力为 1FN1/A1300/314 0.96 MPa (拉应力)2FN2/A2140/314 0.45 MPa (拉应力)5在图2-1-16中，AB为钢杆，其横截面积A1600mm2，许用应力+140MPa；BC为木杆，横截面积A23104mm2，许用应力3.5MPa。试求最大许可载荷FP。图2-1-16 参考答案：解：支架中的AB杆、BC杆均为二力杆,铰接点B的受力图如图所示，图2-1-16参考答案建立图示坐标系列平衡方程由F x0 得 FRBAFRBC cos= 0F y0得 FRBC sinFP= 0有几何关系可知 sin=0.8 cos=0.6解以上两式，应用作用与反作用公理，可得AB杆、BC杆所受外力为FRBAFRBA0.75FPFRBCFRBC1.25FP用截面法可求得两杆内力。AB杆、BC杆的轴力分别为 FN1FRBA0.75FP (拉力) FN2FRBC1.25FP (压力)根据强度条件=，得 FNAAB杆 FN1+A1 即0.75FP+A1代入已知得 FP112kNBC杆 FN2A2 即1.25FPA2代入已知得 FP84kN所以，欲使两杆均能正常工作，最大许可载荷取84kN。模块二 剪切与挤压 任务1 铆钉剪切强度计算填空题：（请将正确答案填在空白处）1在外力作用下构件在两力间发生 或 的变形，称为剪切变形。（相对错动 错动趋势）2构件剪切变形时的受力特点是：作用在构件上的两个力大小 ，方向 ，而且两力的 相距很近。（相等 相反 作用线平行）3剪切时的截面应力称为 ，用符号 表示，其单位是 。工程上近似认为切应力在剪切面上是 分布的。（切应力 Pa（帕） 均匀）4对于FQ/A，若FQ、A的单位分别取N、mm2，则的单位应取 。（MPa）5剪切强度条件的数学表达式为 ；运用剪切的强度条件可以对构件进行 校核，确定 和计算安全工作时所允许的 。（ 强度 截面尺寸 最大载荷）选择题：（请在下列选项中选择一个正确答案并填在括号内）1如图2-2-1所示，一个剪切面上的内力为（ ）。AF B2F CF/2图2-2-1（C）2校核图2-2-2所示结构中铆钉的剪切强度，剪切面积是（ ）。Ad2/4 Bdt C2dt Dd2（A）图2-2-2 图2-2-3 3在图2-2-3所示结构中，拉杆的剪切面形状是（ ），面积是（ ）。A圆 B矩形 C外方内圆 D圆柱面 Ea2 Fa2d2/4 Gd2/4 Hdb（D） （H）4.所有脆性材料，它与塑性材料相比，其拉伸力学性能的最大特点是（ ）。（A）强度低，对应力集中不敏感；（B）相同拉力作用下变形小；（C）断裂前几乎没有塑性变形；（D）应力-应变关系严格遵循胡克定律。C判断题：（判断正误并在括号内填或） 1剪切变形就是将被剪构件剪断。 （ ）（）2生产中利用剪切破坏来加工成形零件，如冲孔、剪断钢板等，此时要求工作切应力应大于被加工零件材料的剪切强度极限。 （ ）（）思考题：1在图2-2-7示的钢质拉杆与木板之间放置金属垫圈能起到什么作用？图2-2-7参考答案：在钢质拉杆与木板之间放置金属垫圈，扩大了拉杆与木板之间的接触面，增大了木板表面受挤压面面积，从而减小了木板表面的挤压应力，提高木板表面的承载能力。模块三 圆轴扭转任务1 圆轴扭转时的内力计算填空题：（请将正确答案填在空白处）1扭转变形的受力特点是：作用在直杆两端的一对 ，大小 ，方向 。且力偶的作用面与杆件轴线相 。变形特点是：杆件上各横截面绕杆件轴线发生 。（力偶 相等 相反 垂直 相对转动）2当轴所传递的功率P和旋转速度n已知时，作用在轴上的外力偶矩M可通过公式 来计算。其中P的单位是 ，n的单位是 ，M的单位是 。（M9550 Kw r/min Nm）3拖动机床的电动机功率不变，当机床转速越高时，产生的转矩越 。（小）4采用截面法求解圆轴扭转横截面上的内力时，得出的内力是个 ，称为 ，用字母 表示，其正负可以用 法则判定。即以右手四指弯曲表示扭矩 ，当大拇指的指向 横截面时，扭矩为正；反之为负。（力偶矩 扭矩 T 右手螺旋 转向 离开）5反映整个轴上各截面扭矩变化的图形叫 。（扭矩图）选择题：（请在下列选项中选择一个正确答案并填在括号内）1在图2-3-1所示的图形中，只发生扭转变形的轴是 （ ） A B C D 图2-3-1 （A）2图2-3-3所示的圆轴，用截面法求扭矩，无论取哪一段作为研究对象，其同一截面的扭矩大小与符号（ ）。a.完全相同 b.正好相反 c不能确定图2-3-3（A）判断题：（判断正误并在括号内填或）1圆轴扭转时，横截面上的内力是扭矩。（ ）（）2当轴两端受到一对大小相等、转向相反的力偶作用时，圆轴就会产生扭转变形。（ ）（）力偶方向垂直在3圆轴扭转时，各横截面之间产生绕轴线的相对错动，故可以说扭转变形的实质是剪切变形。 （ ）（）作图与计算题：如图2-3-5所示，试计算各轴段的扭矩，并作出扭矩图。图2-3-5参考答案：解：取截面右侧轴段考虑，由截面法可得AB段扭矩为 TABMBMC501535 NmBC段扭矩为 TBCMC15Nm扭矩图如图示图2-3-5参考答案扭矩图任务2 汽车传动轴强度校核填空题：（请将正确答案填在空白处）1将一表面画有矩形格（由圆周线及轴线平行线围成）的直圆轴扭转时，可以观察到： 所有的圆周线的 、 及 均无变化；所有的纵向线都 角度，使原来的矩形格变成 。（形状 大小 相互之间距离 倾斜 平行四边形）2由扭转实验中圆轴各截面的相对转动，可以推断横截面上有 存在；由圆轴轴线方向上长度不变，可以推断横截面上 。（切应力 无正应力）3圆轴扭转时横截面上切应力的分布规律是（见图2-3-6）：横截面上某点的切应力与该点至 成正比，方向与过该点的 垂直， 切应力为零，外圆周上切应力 。同一半径的圆周上各点切应力_。图2-3-6(圆心的距离 半径 圆心处 最大 相等)4抗扭截面系数是表示横截面抵抗 能力的一个几何量，它的大小与横截面的 和 有关。（扭转变形 结构形状 尺寸大小）5实心圆轴抗扭截面系数的计算公式为 ，空心圆轴抗扭截面系数的计算公式为 。（Wn0.2D3 Wn（14）0.2D3（14）6在扭矩相同的条件下，抗扭截面系数数值越 ，产生的切应力越大。（小）7为保证受扭转作用的圆轴安全工作，必须使危险截面的最大工作应力 许用应力。（小于）8应用扭转强度条件，可以解决 、 和 等三类强度计算问题。（抗扭强度校核 选择截面尺寸 确定许可载荷）9从力学角度来看，扭转时采用 轴要比 轴来的经济、合理。这样，它的强度并未削弱多少，但却大大减轻了自重。（空心 实心）10圆轴扭转时，除了考虑强度条件外，有时还需要满足 要求。（刚度）11扭转变形的大小，可以用两个横截面间绕轴线的 来度量，称为 ，单位是 。（相对转角 扭转角 弧度（rad）12实验证明：扭转角与 及 成正比，而与材料的剪切弹性模量和杆的横截面的 成反比。用公式表示为 ，式中GIp称为 。它反映了圆轴 和 两方面对扭转变形的抵抗能力。（扭矩T 杆长L 极惯性矩Ip TL/（GIp） 截面的抗扭刚度 材料 横截面几何因素）计算题：1某实心轴，直径d20mm，受到T100Nm的扭矩作用。求其横截面上最大和最小的切应力。参考答案：解：由max得max62.5（MPa）min0 （在截面圆心处）2图2-3-10所示圆截面空心轴，外径D40mm，内径d20mm，扭矩T1kNm。试计算15mm的A点处的扭转切应力A及横截面上的最大和最小扭转切应力。图2-3-10参考答案： 解：由空心圆轴IP1（）4 代入已知得 IP235500 (mm4)由得A63.69 MPa当R20mm时，切应力最大，即max84.93 MPa当r10mm时，切应力最小，即min42.46 MPa模块四 直梁弯曲任务1 计算台钻手柄杆的弯矩填空题：（请将正确答案填在空白处）1工程中常把以弯曲变形为主的杆件称为 。（梁）2梁的基本类型有 、 、 。（简支梁 外伸梁 悬臂梁）3作用在梁上的载荷，常见的有 、 、 。（集中力 集中力偶 均布载荷）4直梁弯曲时横截面上的内力有 和 ，对于跨度较大的梁， 对梁的强度影响比较小，所以 的作用可以忽略不计，只研究 对梁的作用。（剪力 弯矩 剪力 剪力 弯矩）5梁弯曲变形时，若作用在梁对称平面内的外力只有 时，则称为纯弯曲。（一对等值反向的力偶）任务2 螺栓压板夹具中压板正应力的计算填空题：（请将正确答案填在空白处）1梁纯弯曲变形实验中，横向线表示 ，在变形中它仍为 ，且仍与 正交。各纵向线都变成 ， 纵向线缩短， 纵向线伸长。(梁的各横截面 直线 梁轴线 弧线 轴线以上的 轴线以下的)2梁纯弯曲变形时,由凸边的拉应力过渡到凹边的压应力，中间有一层既不伸长又不缩短，即应力为 ，该层称为 ，它与 的交线称为中性轴，变形时梁的 均绕各自的中性轴相对偏转。（零 中性层 梁的横截面 各横截面）3梁弯曲变形时，梁横截面上有 存在，其大小与该点到 的距离成正比。上下边缘处正应力 ，中性轴处正应力为 。（正应力 中性轴 最大 零）4等截面梁的危险截面上，离 的应力是全梁的最大弯曲正应力， 往往从这里开始。（中性轴最远的上、下边缘处 破坏）5横截面上只有 而无 的梁段称为“纯弯曲梁段”。（弯矩 剪力）6已知矩形截面梁的横截面尺寸hb2bb，若沿铅垂方向的外载荷不变，则梁h边水平放置时的承载能力是梁h边铅垂放置时的 倍。（1/2）选择题：（请在下列选项中选择一个正确答案并填在括号内）1图2-4-9所示悬臂梁，在外力偶矩M的作用下，N-N截面应力分布图正确的是（ ） A B C D图2-4-9（D）2梁弯曲时横截面上的最大正应力在（ ）。A.中性轴上 B.对称轴上 C.离中性轴最远处的边缘上（C）3图2-4-10所示各截面面积相等，则抗弯截面系数的关系是（ ）。图2-4-10A.WzaWzbWzc B.WzaWzbWzc C.WzaWzbWzc（C）4纯弯曲梁的横截面上（ ）。A只有正应力 B只有剪应力 C既有剪应力又有正应力（A）5若矩形截面梁的高度h和宽度b分别增大一倍，其抗弯截面系数将增大 （ ）。 A.2倍 B.4倍 C.8倍 D.16倍（C）6图2-4-11表示横截面上的应力分布图，其中属于直梁弯曲的是图（ ），属于圆轴扭转的是图（ ）。A B C图2-4-11（B） （A）7在图2-4-12所示各梁中，属于纯弯曲的节段是（ ）。A图a中的AB，图b中的BC，图c中的BCB图a中的AC，图b中的AD，图c中的BCC图a中的AB，图b中的AC，图c中的AB图2-4-12（A）8材料弯曲变形后（ ）长度不变。A外层 B中性层 C内层（B）9一圆截面悬臂梁，受力弯曲变形时，若其它条件不变，而直径增加一倍，则其最大正应力是原来的_倍。 A： B：8 C：2D： （A）10横截面上仅有弯矩而无剪力的梁段称为 。 A：平面弯曲梁 B：纯弯曲梁（B）11梁的横截面上最大正应力相等的条件是_。A：与横截面积相等 B：与（抗弯截面系数）相等 C：与相等，且材料相等（B）判断题：（判断正误并在括号内填或）1由于弯矩是垂直于横截面的内力的合力偶矩，所以弯矩必然在横截面上形成正应力。（ ）（）2抗弯截面系数是反映梁横截面抵抗弯曲变形的一个几何量，它的大小与梁的材料有关。（ ）（）3无论梁的截面形状如何，只要截面面积相等，则抗弯截面系数就相等。 （ ）（）4梁弯曲变形时，弯矩最大的截面一定是危险截面。 （ ）（）5钢梁和木梁的截面形状和尺寸相同，在受同样大的弯矩时，木梁的应力一定大于钢梁的应力。 （ ）（）作图与计算题：1根据图2-4-13所示梁上外力偶矩M的方向，绘出截面1-1上应力分布情况。图2-4-13参考答案：图2-4-13参考答案2根据图2-4-14所示截面上的弯矩Mw，绘出该截面上正应力分布情况。 图2-4-14参考答案：图2-4-14参考答案3图2-4-15所示悬臂梁，梁长L=100 cm ,集中载荷F=10000 N ,梁截面为工字形，已知其102 cm3试求出该悬臂梁上最大正应力。图2-4-15参考答案：解：悬臂梁的最大弯矩在固定端处，该处的最大弯矩值为MWmaxFL100001000107Nm m其最大正应力为maxMWmax/WZ107 Nmm /102000mm398MPa任务3 确定铣床夹具中压板的厚度填空题：（请将正确答案填在空白处）1从弯曲强度条件maxMwmax/Wz可以看出，梁的强度与 、梁的 和尺寸及 有关。（载荷 截面形状 材料）2根据弯曲强度条件可以解决 、 和 等三类问题。（强度校核 选择截面尺寸 确定许可载荷）3为减轻自重和节省材料，将梁做成变截面梁，使所有截面上的 都近似等于 ，这样的梁称为等强度梁。（最大工作应力 梁材料的许用应力）4梁弯曲时的合理截面形状应是在材料相同的条件下，不增加 而使其 值尽可能大的截面形状。（截面面积 抗弯截面系数）5梁的最大弯矩值与载荷的 、 及支承情况有关。（大小 载荷的作用方式）6在材料、长度、受载情况和横截面面积都相同的情况下， 较大的梁的抗弯承载能力较强。（抗弯截面系数）7汽车前后桥弹簧按图2-4-16示逐片递减叠成，此结构符合 梁的特征。图2-4-16（等强度）选择题：（请在下列选项中选择一个正确答案并填在括号内）1工厂大型厂房的吊车横梁，一般都使用（ ）。A矩形钢 B工字钢 C圆钢 D槽钢（B）2图2-4-17所示截面积相等的四根梁，抗弯截面系数最大的是（ ）。A B C D图2-4-17（A）3图2-4-18所示工字钢的两种放置方法，对提高抗弯强度有利的是（ ）。 A B图2-4-18（B）4如图2-4-19所示，用T形截面形状的铸铁材料作悬臂梁，从提高梁的弯曲强度考虑，图（ ）的方案是合理的。 A B图2-4-19（B）5等强度梁各横截面上 数值近似相等。A最大正应力 B弯矩 C面积 D抗弯截面系数（A）判断题：（判断正误并在括号内填或）1对于矩形截面梁，无论平放还是立放，其抗弯强度相同。 （ ）（）2对于等截面梁，弯矩绝对值最大的截面，就是危险截面。（ ）（）3提高梁的承载能力，就是在横截面积相同的情况下，使梁能承受更大的载荷，或在承受载荷相同的条件下，更多地节省材料。（ ）（）4为保证承受弯曲变形的构件能正常工作，不但对它有强度要求，有时还要有刚度要求。（ ）（）5在直梁弯曲中，梁的强度完全由弯矩的大小和抗弯截面系数的大小决定。 （ ）（）6由不同材料制成的两根梁，若其截面面积、截面形状及所受外力均相同，则抗弯曲变形的能力也相同。（ ）（）7提高梁的弯曲刚度，可以采用缩小跨度或增加支座的方法。（ ）（）8等强度梁内的弯矩和抗弯截面系数均随横截面位置变化，弯矩和抗弯截面系数的比值也随横截面位置变化。（ ）（）9对于铸铁等抗压强度高于抗拉强度的脆性材料，最好采用T形等上、下不对称的截面，使中性轴偏于强度较弱的一边，使最大拉应力和最大压应力同时接近材料的许用应力。（ ）（）10在结构允许的条件下，应尽可能把集中力改变为分散的力，可有效减小梁的最大弯矩值。（ ）（）思考题： 1提高梁的弯曲刚度措施有哪些？ 参考答案：（1）改善结构形式，减小弯矩值（2）缩小跨度或增加支座（3）选择合理的截面形状2合理布置支座可减小梁内最大工作应力，选择合理截面形状也可减小梁内最大工作应力。以上两种措施的理论根据是否相同？参考答案：以上两种措施的理论根据不同。由可知，合理布置支座是通过降低梁上最大弯矩值MWmax，来减小梁内最大工作应力的；选择合理截面形状的目的是为了增大梁截面的抗弯截面系数，从而减小梁内最大工作应力的。计算题： 1图2-4-20所示矩形截面的悬臂梁，在B端受力F作用，已知b20mm，h60mm，L600mm，120MPa 。求力F的最大许用值。图2-4-20 参考答案：解：悬臂梁的最大弯矩在固定端处，该处的最大弯矩值为MWmaxFL由，WZ得F1202400N 2图2-4-21所示为一圆形截面外伸梁。已知m ,载荷F =8.4 KN,试计算梁的最危险截面的弯矩。若材料许用应力= 160MPa ，试计算此梁安全工作所需要的直径。图2-4-21参考答案：解：根据图示外伸梁的受力情况分析可知，梁B截面处弯矩最大，该截面为危险截面。由截面法可求得MwmaxMwBFa8400 0.43360Nm由，WZ0.1d3得0.1d3Mwmax/3360000/16021000d59.4mm取d60mm3跳水运动的跳板如图2-4-22所示，设运动员体重为800N，跳板材料的许用应力为45MPa。试确定跳板厚度。图2-4-22参考答案：解：最大弯矩在跳板根部,由截面法可求得MWmaxGl80024001920000Nm m由，WZ7002/6得7002/6Mwmax/1920000/4519.12mm数值圆整，取20mm可保证跳板强度足够。4图2-4-23所示车工用切断刀，受主切削力F800N的作用。设切断刀的材料许用应力200MPa。试校核刀杆的强度。图2-4-23参考答案：解：由截面法可求得1-1，2-2截面上弯矩值的大小：MW18F88006400Nm mMW230F3080024000Nm m求1-1，2-2截面上应力的大小1-190.89MPa2-2160MPa所以，车刀强度足够。模块五 组合变形任务1 校核钻床立柱的强度填空题：（请将正确答案填在空白处）1多数构件在外力作用下，常产生 或 以上的基本变形，这类变形形式称为组合变形。常见的组合变形有 组合变形和 组合变形。（两种 两种 拉伸（或压缩）与弯曲 弯曲与扭转）2图2-5-1所示构件的BC部分产生的变形是 与 的组合。（压缩 弯曲）图2-5-13拉伸（压缩）与弯曲组合变形的危险截面通常是构件上最大 所在截面，其强度条件的数学表达式是 。其中 是危险截面上危险点拉（压）弯组合变形时的最大正应力；式中比值 是由拉（压）作用产生的正应力；式中比值 是由弯曲作用产生的最大弯曲正应力； 是构件材料的许用应力。（弯矩 ）选择题：（请在下列选项中选择一个正确答案并填在括号内）1下列构件中，属于拉（压）弯组合变形的是（ ）。A钻削中的钻头 B车削中的车刀 C拧紧螺母时的螺杆 D工作中的带传动轴 E镗削中的刀杆（B）2如图2-5-2所示，AB杆产生的变形是（ ）。A拉伸与扭转的组合 B拉伸与弯曲的组合 C扭转与弯曲的组合 D压缩与弯曲的组合图2-5-2（B）3如图2-5-3所示结构，其中AD杆发生的变形为_。A弯曲变形 B压缩变形 C弯曲与压缩的组合变形 D弯曲与拉伸的组合变形（C）图2-5-3计算题：1一夹具如图2-5-4所示。已知：F2kN, 偏心距e60mm，夹具立柱为矩形截面，b10mm，h22mm，材料为Q235钢，许用应力为160MPa。试校核夹具立柱的强度。图2-5-4参考答案：解：根据题意夹具受力情况分析可知：夹具立柱在偏心力F的作用下产生拉、弯组合变形。由截面法可知其内力分别为FNF2kNMwFe2 0.06kNm0.12kNm158MPa所以，立柱的强度足够。任务2 圆轴弯扭组合变形的强度计算填空题：（请将正确答案填在空白处）1图2-5-5所示构件的BC部分产生的变形是 与 的组合，CD部分产生的变形是 与 的组合。（压缩 弯曲 扭转 弯曲） 图2-5-52图2-5-6所示构件在外力作用下产生的变形是 与 的组合。（扭转 弯曲）图2-5-63圆轴弯扭组合变形时的强度条件按照第三强度理论其数学表达式是 ，按照第四强度理论其数学表达式是 。其中 是危险截面上最大弯矩， 是危险截面上最大扭矩， 是危险截面上的抗弯截面系数， 是构件材料的许用应力。（ Mwmax T WZ ）选择题：（请在下列选项中选择一个正确答案并填在括号内）下列构件中，属于“扭弯”组合变形的是（ ）。A钻削中的钻头 B车削中的车刀 C拧紧螺母时的螺杆 D镗削中的刀杆（D）计算题：如图2-5-7所示拐轴在C处受铅垂力F作用，已知：F=3.2kN，轴的材料为45钢，试按第三强度理论校核AB轴的强度。图2-5-7参考答案：解：将力F平移到B点，则作用在AB轴B端是一个集中力F及一附加力偶矩M，AB轴将产生弯曲与扭转组合变形。附加力偶矩： MFLBC3200140448000Nm m弯矩： MwmaxFLAB3200150480000Nm m扭矩： TM448000Nm mWZ0.1d3校核强度： 52.5MPa所以，轴的强度满足要求。知识拓展 影响构件承载能力的其它因素填空题：（请将正确答案填在空白处）1无论构件在工作中产生何种变形，满足构件正常工作的强度条件都必须是实际工作应力 材料的许用应力。（小于）2构件在载荷作用下产生的实际应力大小与载荷的 、 、构件的 、 及制造构件的 有关。（大小 作用形式 截面形状 尺寸 材料）3作用在构件上的载荷按其作用性质不同，可分为 和 两大类。（动载荷 静载荷）4动载荷的 和 是随时间而变化的。（大小 方向）5在交变载荷作用下，构件内最大工作应力远低于材料静载荷作用下的 时，构件发生的断裂破坏现象，称为 。（极限应力 疲劳破坏）6啮合传动时齿轮轮齿根部各点都有 应力作用。（交变）7在构件截面发生突变的附近，应力大小有 的现象，这种现象称应力集中。（急剧增加）8为减小应力集中现象，在截面变化处，常采用 过渡。（圆角）9受压细长杆件当其应力还远小于杆件受压极限应力时，突然发生弯曲变形，不能保持其原有 状态而引起破坏的现象，称为压杆失稳。（直线平衡）判断题：（判断正误并在括号内填或）1在工程实际中，不仅载荷的大小会影响构件的强度，而且它的作用形式对构件强度也有显著影响。（ ）（）2静载荷是指大小和方向都随时间而变化的载荷。 （ ）（）3动载荷比静载荷对构件强度影响大。（ ）（）4长期受交变载荷作用的构件，虽然其最大工作应力远低于材料静载荷作用下的极限应力，也会突然发生断裂。（ ）（）5工程中许多构件的破坏都发生在截面突变处。（ ）（）6细长压杆的失稳现象并不是强度不足，而是稳定性不够，并且越细长的压杆越容易失稳。（ ）（）思考题：1为提高压杆的稳定性可采取哪些措施？参考答案：（1）选择合理的截面形状（2）减小杆长，改善两端支承（3）合理选择材料2图2-5-8所示台阶轴，从力学角度看是否合理？为什么？图2-5-8参考答案：从力学角度看，此轴结构不合理，有截面突变现象会引起应力集中，削弱轴的强度。第三篇 模 拟 试 卷模拟试卷一 填空题：（请将正确答案填在空白处；每空1分，共30分）1力对物体的作用效果取决于力的 、 、 ，这三者合称为力的三要素。（大小 方向 作用点）2物体的平衡是指物体相对于地球保持 或 状态。（静止 匀速直线运动）3如图3-1所示，已知：F100N, La80mm，Lb15mm。则力F对点A的矩为 。图3-1（5.3Nm）4一物体重100N，用F500N的力压在铅直墙上。物体与墙壁间的静摩擦因数s0.3，物体所受静摩擦力的大小为 。（100N）5力F在空间位置如图3-2所示，它沿x、y、z轴方向分力的计算公式分别为 、 、 。图3-2(FxFxysinFcossin FyFsin F zFxycosFcoscos)6车削直径500mm的工件，根据刀具寿命应选用最佳切削速度v52m/min，则主轴转速应为 。（33.12r/min）7构件的强度是指在外力作用下 的能力；构件的刚度是指在外力作用下 的能力；构件的稳定性是指在外力作用下 的能力。（抵抗塑性变形或断裂 抵抗过大的弹性变形 保持其原来直线平衡状态）8构件工作时，由 引起的应力称为工作应力。为保证构件能够正常工作，必须使其工作应力在 以下。（载荷 许用应力）9图3-3示连接结构，若校核该结构中铆钉的剪切和挤压强度，则其单个铆钉的剪切面面积应取 ，挤压面面积应取 。若校核钢板的抗拉强度，则其横截面面积应取 。图3-3（d2/4 d t (b-2d)t ） 10扭转变形的受力特点是：作用在直杆两端的一对 ，大小相等，方向相反。且力偶的作用面与杆件轴线相 。变