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机械 基础 习题集 答案

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第一章 静力学 一、填空 1、力对物体的作用效应取决于力的三要素，即力的 力的大小 、 力的方向 和 力的作用点 。 2、平衡是指物体 相对于地球保持静止 或 作匀速直线运动的状态。 3、柔性约束对物体的作用力为 沿柔体伸长的 方向的_拉_力。 4、铰链约束分为__固定铰链__和_ 活动铰链__。 5、活动铰链的约束反力必通过_铰链中心__并与__支承面__相垂直。 6、固定铰链的约束反力是随 转动零件所处的位置的变化 而变化的，通常可用 两个相互垂直的分力 表示。约束反力的作用线必定通过 铰链的中心 。 7、固定端约束反力一般情况下可分解为相互垂直的两个分力和一个阻止其转动的力偶矩。 8、力对物体的作用效果是使物体 运动状态发生变化 或 使物体产生变形 .。 9、平面汇交力系平衡的几何条件是_力多边形自行封闭_；平衡的解析条件是_力系中所有各力在两坐标轴上的投影的代数和分别为零___。 10、作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力的作用点为 该两力的作用点 ，合力的大小和方向用 该两个分力为邻边所构成的平行四边形的对角线 表示。 11、力偶对物体的转动效应取决于_力偶矩的大小_、_力偶的转向__和_力偶作用面的方位__三要素。 12、力偶是指_作用于同一物体上大小相等，方向相反，而作用线不在同一直线上的一对平行力_。 13、物体受到的力一般可分为两类，一类是使物体产生运动的力称为 主动力 ；另一类是约束体对物体的运动起限制作用的力称为 约束反力 。 14、作用在刚体上各个力的作用线如果均在同一平面内，则这种力系称为 平面力系 ；平面力系中如果各力的作用线都汇交于一点，这样的力系又叫做 平面汇交力系 ；若平面力系中各力的作用线均相互平行，这种力系称为 平面平行力系 ；作用在物体上的各力的作用线在同一平面内，若它们既不汇交于一点，又不相互平行，这样的力系称为 平面任意力系 。 15、平面汇交力系的合力对平面内任一点之矩等于 该力系中各分力对同一点的力矩的代数和 。 16、任意一个平面任意力系均可向物体内的任一点进行简化，简化结果得到 一个主矢 ，它等于 原力系中各力的矢量和 ，作用在 简化中心 ； 一个主矩 ，它等于 原力系中各力对简化中心之矩的代数和 。 17、平面任意力系平衡的必要和充分条件是： 力系的主矢和力系对任一点的主矩都等于零 。 18、在应用平衡方程求解平衡问题时，为使计算简化，通常将矩心选在 多个未知力的交点上 ，而坐标轴尽可能选取为 与该力系中多数未知力的作用线平行或垂直 。 19、最大静滑动摩擦力的大小与 两物体接触面上的垂直压力 成正比。 20、工程上凡对依靠摩擦维持平衡的物体，若在满足一定的几何条件下，不论主动力的大小如何，总能保持平衡而不滑动，这种现象称为 自锁 。 二、判断题 1、物体作匀速直线运动时的状态属于平衡状态。（√） 2、作用在同一物体上的两个力,使物体保持平衡时，则这两个力大小相等、方向相反、作用线重合。(√) 3、力对物体的作用效果仅取决于力的大小及方向。（） 4、合力是各个分力的合成，因此合力一定大于分力。（） 5、力偶不能用一个力来等效替换。（√） 6、平面力偶系达到平衡状态时，合力偶矩必等于零。（√） 7、国际单位制中，力的单位用千克（kg）表示。（） 8、组成力偶的两个力，大小相等，方向相反，所以其合力为零。（） 9、当平面一般力系对某点的主矩为零时,该力系向任一点简化的结果必为一个合力。( ) 10、一个物体只受三个力而平衡，则这三个力的合力一定为零。（√） 11、力偶可在其作用平面内任意移动而不影响其对构件的作用效应。（√） 12、在外力大小相等和接触面摩擦因数相同的条件下，V型槽面的夹角愈小，其契形滑块的摩擦力愈大。（√） 13、摩擦力总是阻碍物体的运动，所以总是有害的。（） 14、若两个力在同一轴上的投影相等，则这两个力必相等。 （） 15、由力的多边形法则求平面汇交力系的合力时，其合力作用点仍为各力的汇交点，合力的大小和方向与各力相加的次序无关。（√） 16、作用于物体上的力，均可平移到物体的任一点，但必须同时增加一个附加力偶。 （√） 17、平面任意力系简化后，其主矢量与简化中心有关，主矩与简化中心无关。 （） 18、力偶对其作用面内任意点的力矩值恒等于此力偶的力偶矩，而与矩心的相对位置无关。（√） 19、静滑动摩擦因数是随着相对运动速度和单位面积上的压力的变化而变化的。（） 20、如果某刚体上仅受两个大小相等、方向相反的力的作用，那么该刚体就一定处于平衡状态。（） 三、选择题 1、力的法定计量单位是（D）。 A、千克力(kgf) B、达因（dyn） C、吨（t） D、牛顿（N） 2、光滑面约束的特点是（C）。 A、只能限制物体沿接触面公切线方向并指向光滑面的运动 B、只能限制物体沿接触面公切线方向并背离光滑面的运动 C、只能限制物体沿接触面公法线方向并指向光滑面的运动 D、只能限制物体沿接触面公法线方向并背离离滑面的运动 3、平面力偶系平衡条件是（B）。 A、平面力偶系中各力偶矩的代数和是一个常量 B、平面力偶系中各力偶矩的代数和等于零 C、平面力偶系中各力偶方向相同 D、平面力偶系中各力偶方向相反 4、有两个共点的力，力的大小分别为9N、12N，两力的夹角为90，则此两力的合力为（B）N。 A、3 B、15 C、21 D、30 5、力偶对物体产生的运动效应为(A )。 A、只能使物体转动 B、只能使物体移动 C、既能使物体转动,又能使物体移动 D、既不能使物体转动,又不能使物体移动 6. 下列表述中正确的是（D）。 A、任何平面力系都具有三个独立的平衡方程式 B、任何平面力系只能列出三个平衡方程式 C、在平面力系的平衡方程式的基本形式中，两个投影轴必须相互垂直 D、平面力系如果平衡，该力系在任意选取的投影轴上投影的代数和必为零 7. 下列表述中不正确的是（B）。 A、力矩与力偶矩的单位相同 B、改变力偶中力的大小和力偶臂的长短，则一定改变力偶对物体的作用效果 C、一个力偶不能用一个力来进行平衡 D、力偶对任一点之矩等于其力偶矩，力偶中两个力对任一轴的投影的代数和必等于零 8. 如图所示系统只受F作用而处于平衡。欲使A支座约束反力的作用线与AB成300角，则斜面的倾角α应为（D）。 A、0 B、30 C、45 D、60 9. 如图所示，在刚体上A、B、C三点分别作用三个大小相等的力Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3，则 （C）。 A、刚体平衡 B、刚体不平衡，其简化的最终结果是一个力 C、刚体不平衡，其简化的最终结果是一个力偶 D、刚体不平衡，其简化的最终结果是一个力和一个力偶 3N 3N 4N 3N 4N 4N 3N 4N 10、判断下图所示平面汇交力系中哪一个合力最大？（B） A B C D 11、两个平面汇交力系的力的关系图如图所示，其中结论正确的是（C）。 A、图a力系与图b力系都是平衡力系 B、图a力系与图b力系都不是平衡力系 C、图a力系是平衡力系，图b力系不是平衡力系 D、图a力系不是平衡力系，图b力系是平衡力系 12、某机构如图a所示，所给杆件AB的四个受力图中（A）。 A、图b正确 B、图c正确 C、图d正确 D、图e正确 13、如图所示的各图为平面汇交力系所作的力多边形，下面说法正确的是（ ）。 A、图a和图b是平衡力系 B、图b和图c是平衡力系 C、图a和图c是平衡力系 D、图c和图b是平衡力系 14、重力为G的圆柱放在如图a所示的结构中，在A点与光滑墙面接触，在C点与光滑板接触，在所给的四个受力图中，（C）是正确的。 A、图b B、图c C、图d D、图e 15、关于力偶与力矩的论述，（D）是正确的。 A、力偶对物体的作用效果与其在刚体作用面内的具体位置有关。 B、力偶对刚体既产生转动效应又产生移动效应 C、力偶可用一个力来等效替换 D、力偶对任意点之矩都等于力偶矩 16、下面说法错误的是（D）。 A、一个力平移后得到一个力和一个力偶 B、一个力可分解为一个力和一个力偶 C、一个力和一个力偶可以合成为一个单独的力 D、一个力和一个力偶可以合成为一个单独的力偶 17、平面平行力系独立的平衡方程式只有（B）个。 A、1个 B、2个 C、3个 D、4个 18、下面（C）不是平面平行力系的方程组。 A、ΣFx=0 ΣMo（F）=0 B、ΣFy=0 ΣMo（F）=0 C、ΣFx=0 ΣFy=0 D、ΣMA（F）=0 ΣMB（F）=0 19、楔形块放在V形槽内如图所示，其两侧面间的静滑动摩擦因数为μs,则沿槽推动楔块所需的最小水平力P为（A）。 A、 B、 C、 D、 20、设全部主动力的合力与接触面法线间的夹角为α，摩擦角为Ф，则α与Ф满足（C）关系时产生自锁现象。 A、α≥Ф B、α≤Ф/2 C、α≤Ф D、α≤2Ф 四、简答题 1、如图所示，在物体的A点上作用有一个力P，若在B点再作用一个力，能否使物体保持平衡。为什么？ 答：不能，因为如果刚体只受两个力作用而处于平衡时，这两个则必定大小相等、方向相反且作用线重合。现在B点处找不到能与P力重合的作用线。 2、怎样在A、B两点加力，使图中a、b两个物体保持平衡？ 答：如图所示： 3、推车时，人给小车一个作用力，小车也给人一个反作用力。此二力大小相等、方向相反、且作用在同一条直线上，因此二力互相平衡。这种说法对吗？为什么？ 答：不对，二力平衡是指大小相等，方向相反且作用线重合的两个力同时作用于同一个物体上，上面的作用力与反作用力是分别作用于不同的物体，因此不能说它们互相平衡。 4、怎样画出物体的受力分析图？ 答：画受力图的步骤为： （1）确定研究对象； （2）解解除研究对象上的全部约束，画出分离体； （3）画出分离体上的全部主动力； （4）按照约束的性质画出全部约束反力；即用约束反力代替原来约束对物体的作用力。 5、两个力三角形中的三个力的关系如图所示，试述这两个图中力三角形的含义？ 答：（a）F1+F2＝F3 （b）F1+F2+F3 ＝ 0 6、力偶不能用一个力来平衡，为什么图中的滑轮能平衡？ 答：图中滑轮在O点受到一个向上的作用力，力偶m是与力P和滑轮在O点受到向上的作用力这一对力构成的力偶相平衡。 7、求解平面任意力系平衡问题时，怎样选取直角坐标轴和矩心，才能使计算比较简捷。 答：在应用平衡方程解平衡问题时，将矩心选在多个未知力的交点上，将坐标轴尽可能选得与该力系中多数未知力的作用线平行或垂直，可使计算简化。 8、在简化一个已知平面力系时，选取不同的简化中心，其主矢和主矩是否发生变化？简化后的力系对物体的作用效果是否发生变化？ 答：主矢不变化，仍等于原力系中各力的矢量和；主矩变化，主矩等于原力系中各力对简化中心之矩的代数和；简化后的力系对物体的作用效果不发生变化。 9、如图所示，物体重G，与水平地面间的静摩擦因素为μs，欲使物块向右滑动，将图a的施力方法与图b的施力方法进行比较，哪一种比较省力，为什么？ 答：b比较省力，因为其摩擦力小。 10、把一个物体放在不光滑的平面上，此物体是否一定受到摩擦力的作用？ 答：不一定，只有当两个接触物体沿接触面相对运动或有运动趋势时，在接触面上有相互阻碍或阻止滑动的现象发生，才受到摩擦力的作用。 五、分析与计算题 1、画受力图（未画重力的物体其重力均不计） （1）试画出图示中的球的受力图。 （2）分别画出A轮、B轮的受力图。 （3）画出棘轮机构中棘轮及棘爪的受力图。 （4）画出图示杠杆OAB的受力图。 （5）试画出图示中AB杆、BC杆及销钉B的受力图。 （6）液压夹具如图所示，已知液压缸油的压力为P，沿活塞杆AD的轴线作用于活塞。机构通过活塞杆AD，连杆AB使杠杆BCD压紧工件。设A、B均为圆柱销钉连接，O为铰链支座，C、E为光滑接触面。试画出夹具工作时各零件的受力图。 （7）画出机床导轨的受力图 （8）画出支架ACEF、BDEH及轮G的受力图 （9）画出图示夹具中杠杆ABC、导柱CDH、拉杆DE及压板EFG的受力图。 （10）图示为一铣床夹具，当拧紧螺母时，压板便压紧工件，试画出压板和工件1、工件2的受力图。 （11）如图所示为某平面汇交力系合成时所作的力多边形，试画出该力系合力。 （12）试分别画出下面物体系统中的杆AD、BC以及重物E的受力图。 2、起重机吊起重G=20kN的钢管如图所示，已知α=15试求钢丝绳所受的拉力。 第2题图 解： 答：T＝38.64kN 3、由AC、BC两杆组成的支架，A、B为固定铰链支座，C为连接两杆的销子与两杆组成中间铰链，在销子C上悬挂一个重力G=15kN的物体，两杆与铅垂线夹角分别为α=30、β=60；若不计两杆重量，求两杆所受的力。 第3题图 解：NBCsin60=NABsin30 NBCcos60+NABcos30=G NBC】＝7.5 kN NAC＝12.99kN 答：NBC】受力为7.5 kN NAC受力为12.99kN 4、用组合机床加工某零件壳体上的多个径向孔，各个径向孔间的角度如图所示，已知F1=100N、F2=50N、F3=800N、F4=150N，求该力系的合力为多少。 第4题图 解：Rx=-F2cos45- F3+F4cos30=-50cos45- 800+150cos30=-705.5 Ry=-F1-F2sin45 +F4sin30= -100-50sin45+150sin30=-60.4 答：合力F＝708N 5、如图所示，起重葫芦匀速吊起一减速箱盖，箱盖重G=800N，已知铁链与铅垂线的夹角α=35，β=25，求铁链AB和AC的拉力。 第5题图 解：TABsinα= TACsinβ TABcosα+ TACcosβ=G TABsin35= TACsin25 TABcos35+ TACcos25=800 答：铁链TAB＝390.4N ， 铁链TAC=529.8N 6、一对圆柱齿轮大齿轮的分度圆直径d2= 400mm，其齿廓受小齿轮给予的法向压力Nn=2kN，压力角α=20，试求Nn力对大齿轮中心的转动力矩Mo（N）值。 第6题图 解： 答：Mo（N）＝0.376kNm 7、图示中轮子重20kN，半径r=400mm。今用一个通过其中心的水平力P使此轮越过高h=80mm的台阶，求此水平力的大小。如果要使作用的力为最小，问应沿哪个方向用力？并求此最小力的值。 第7题图 解： 3652 答：水平力的大小为15kN，沿着与水平方向向左呈3652用力，作用力最小；最小力的值为12kN。 8、如图所示，从钻套中卸钻头时，将一楔铁插入，用锤轻敲即能卸下钻头，设楔铁之楔角α=10,锤击力P=300N，试求楔铁对钻头的作用力（不计摩擦力） 第8题图 解：FDsinα-P=0 答：契铁对钻头的作用力为1727.6N 9、图示中的矩形钢板，a=4m，b=2m，要使钢板转动，需在板的1、3两点加两平行、反向的力P和P′，并且P= P′=200N，问应当如何加力可使钢板转动且用力最小，并求这最小的力Pmin。 第9题图 答：Pmin=89.44N 10、如图所示，一机床床身总重25kN，用称秤法测量重心位置。机床床身水平放置时（θ=0），秤上读数为17.5kN；使床身倾斜（θ=20）时，秤上读数为15kN；床身长AB=2.4m。试确定床身AB方向重心的位置。 第10题图 解： 答：距B点1.68m 11、在多孔钻床上加工一底盘上的六个孔。每个钻头的切削力偶矩的值均为m=10Nm，底盘用二个螺栓卡在钻床工作台面的T型槽中，两螺栓的距离l=500mm；求此两个螺栓所受的作用力。 第11题图 解：Tl=6M 答：120N 12、如图所示，多孔钻床在水平放置的工件上钻孔时，每个钻头对工件施加一压力和一力偶，已知：三个力偶的力偶矩分别为m1=m2=9.8Nm，m3=19.6Nm，固定螺栓A和B之间的距离l=0.2m，求两个螺栓所受的水平力。 第12题图 解： 答：196N 13、斜齿圆柱齿轮轮齿受力情况如图所示，已知Fn=1kN，α=20，β=15。试求圆周力Ft、径向力Fr和轴向力Fx的大小。 第13题图 解：Ft=Fncosαcosβ Fx=Fncosαsinβ Fr=Fnsinα 答：Ft=0.9077kN，Fx=0.2432 kN，Fy=0.3420 kN 14、汽车起重机在图示位置保持平衡，已知起量Q=10kN，起重机自重G=70kN。求A、B两处地面的反力。并问起重机在此位置的最大起重量为多少。 第14题图 解： 答：NA＝36 kN ，NB＝44 kN，起重机在此位置的最大起重量为46.67 kN。 15、龙门刨床工作台如图所示，已知工作台重量G=20kN，两导轴各承受G/2，静滑动摩擦因数μs=0.05，2β=60，求导轨的最大静滑动摩擦力。 第15题图 解： 2＋＝＝1.5kN 答： 导轨的最大静摩擦力为1.5kN 16、简易升降装置如图所示，货物和吊筒共重25（kN），吊筒与滑道间的静滑动摩擦因数μs=0.3，分别求出重物上升和下降时绳子的张力。 第16题图 解： 答：重物上升时绳子的张力为26.06kN，重物下降时绳子的张力为20.93kN。 17、如图所示在轴上作用着一个力偶，力偶矩M=1kNm。轴上有直径d=500mm的制动轮，轮缘和制动块间的静滑动摩擦因数μs=0.25。问制动块应对制动轮施加多大的压力Q，才能使轴不转动。 第17题图 答：8kN 18、变速箱中双联滑移齿轮如图所示，已知齿轮孔与轴间的静滑动摩擦因数为μs双联齿轮与轴的接触长度为b。问拨叉（图中未画出）作用在齿轮上的力P到轴线的距离a为多少时，齿轮就不会被卡住。（齿轮重量忽略不计） 第18题图 解： 要保证双联齿轮在力作用下滑动的条件为： 答： 19、，如图所示，有A、B二物体重叠放在粗糙水平地面上，设A、B间的最大静滑动摩擦力为F1，B物与地面间的最大静滑动摩擦力为F2，在物体A上加一水平力P，若 第19题图 （1）P＜F1＜F2 ；（2）F1＜P＜F2 ； （3）F1＞P＞F2 ；（4）P＞F1＞F2；则A、B两物体各作什么运动？ 答：（1）A、B静止；（2）A动，B静止；（3）A、B作为一个整体运动；（4）A、B作为一个整体运动 注：（4）A、B作为一个整体的加速度大于（3）作为一个整体的加速度 20、图示构件1、2通过楔块联结，已知楔块与构件间的静滑动摩擦因数μs=0.1，试求楔块能自锁的倾角α。 第20题图 解：略 答：α≤1125 第二章 材料力学 一、填空题 1、为保证构件使用时安全可靠，必须使其具有足够的 强度 、 刚度 和 稳定性 ，同时还要符合 经济性的原则。 2、构件在外力作用下其基本的变形方式主要有： 拉伸与压缩 、 剪切与挤压 、 扭转 、弯曲 等种类。 3、材料丧失正常工作能力时的应力称为 极限应力 或 危险应力 。 4、材料的 屈服强度 和 抗拉强度 分别是塑性材料和脆性材料的极限应力。 5、合理确定 安全系数 ，是解决安全与经济矛盾的关键。 6、挤压应力与压缩应力的区别在于挤压应力只分布于两构件 相互接触的局部区域 ，而压缩应力分布于整个构件内部 。 7、起重机用钢丝绳加速提升重物时，在钢丝绳中产生的应力称为 动荷应力 。 8、圆轴扭转时，横截面上某点剪切应力与该点至圆心的距离成 正比 ，圆心处的剪力为 零 ，横截面边缘的剪应力 最大 ，剪应力沿截面半径成 线性 分布。 9、构件在外力作用下单位面积上的内力称为应力，拉伸、压缩时的应力用符号 σ 表示。 10、拉伸（压缩）时的强度条件为。 11、利用强度条件可以解决 校核强度 、 选择截面尺寸 、 确定许可载荷 等问题。 12、计算挤压面积时，当挤压面是平面时，挤压面积为 接触面积 ；当接触面是曲面时，挤压面积为 受挤压部分圆柱表面在挤压力方向上的投影面积 。 13、许用切应力的符号为 [τ] ，许用挤压应力的符号为 [σjy] 。 14、圆轴扭转时其横截面上有切应力。其分布规律为 各点的切应力的方向与直径相垂直 ，大小为 与该点到圆心的距离成正比 ，最小切应力位置在 圆心 。其值为 零 ，最大切应力的位置在 圆周 上。 15、构件弯曲时，其横截面上有与截面相垂直的 拉应力或压应力 ，其大小为 与到中性轴的距离成正比 。中性轴处值为 零 ，边缘处的值为 最大 。 16、压杆在轴向压力作用下保持其原有平衡状态的能力称为 压杆的稳定性 。 17、构件发生疲劳破坏时的主要原因是 应力集中 。因此消除或改善构件的 应力集中 对提高构件的疲劳强度十分重要。 18、构件外形突然变化而引起局部应力急剧增大的现象称为 应力集中 。 19、圆轴扭转时，强度条件的计算公式为，该式表达的意义是，为了保证圆轴在扭转时安全可靠，必须使危险截面上的 最大切应力 不超过材料的 许用切应力 。 20、面积相同的圆形、竖放的矩形和工字形截面，它们的抗弯截面模量以 工字形截面 最大， 竖放的矩形截面 次之， 圆形 最小。 二、判断题 1、构件工作时，其横截面上承受的最大应力应小于或等于材料的极限应力。（） 2、合理确定安全系数，是解决构件安全性与经济性矛盾的关键。（√） 3、构件产生剪切变形的外力条件是该构件受到一对大小相等、方向相反、作用线与构件轴心线重合的力的作用。（） 4、所谓内力即构件内部产生抵抗外力使构件变形的力。（√） 5、拉伸（压缩）变形其横截面上的应力垂直于横截面，并在横截面上均匀分布，这种应力称为正应力。（√） 6、圆轴扭转变形时其横截面上的应力为正应力。（） 7、构件挤压变形常伴随着承受剪切作用的同时发生，挤压应力与切应力都是构件内部单位面积上所承受的应力。(√) 8、受剪切作用构件的剪切面总是平面。() 9、若在构件上作用有两个大小相等、方向相反、相互平行的外力，则此构件一定产生剪切变形。() 10、构件所承受的正应力低于其屈服强度时，疲劳破坏不会发生。（） 11、疲劳破坏发生前，构件一般会产生明显的塑性变形，即有一定的迹象出现，从而可以加以预防。（） 12、物体受拉力或压力时，产生的应力即为拉伸应力或压缩应力。（√） 13、压缩应力分布于整个构件内部，而挤压应力只分布于两构件相互接触的局部区域。（√） 14、安全系数应大于1。（√） 15、抗扭截面模量与截面形状、尺寸及扭矩的大小有关。（） 16、直径相同的空心轴比实心轴抗弯能力大。（√） 17、当传递功率不变时，降低轴的转速可使轴实际承受扭矩的值增大。（√） 18、直径和长度相同而材料不同的两根轴，在承载能力范围内受到相同扭矩作用，其最大切应力不相同。（） 19、直径和长度相同而材料不同的两根轴在相同扭矩作用下，其抗扭截面模量相同。（√） 20、抗弯截面模量与抗扭截面模量的量纲均为m3或mm3。（√） 三、选择题 1、材料力学的任务是研究构件的强度、刚度和（A），即在保证构件既安全又经济的前提下，提供相应的分析和计算方法，从而为构件选择合适的材料，确定合理的截面形状和尺寸。 A、稳定性 B、变形 C、剪切 D、压缩 2、当杆件受大小相等、方向相反、作用线相距很近的一对横向力作用时，杆件上两力之间的部分沿外力方向发生相对错位，杆件的这种变形称为（C）变形。 A、弯曲 B、扭转 C、剪切 D、压缩 3、常见的梁的三种基本形式是（C）。 A、简支梁、外伸梁和直杆梁 B、承重梁、悬臂梁和外伸梁 C、简支梁、悬臂梁和外伸梁 D、简支梁、悬臂梁和起重梁 4、梁的一端为固定铰链支座，另一端为活动铰链支座，这种梁称作（C）。 A、悬臂梁 B、外伸梁 C、简支梁 D、承重梁 5、梁的内力主要有（D）两种形式。 A、压缩和扭矩 B、剪力和拉力 C、剪力和扭转 D、剪力和弯矩 6、构件设计时，从强度方面考虑应使得（B）。 A、工作应力≤极限应力 B、工作应力≤许用应力 C、危险应力≤工作应力 D、极限应力≤许用应力 7、一等直杆由两段不同的材料连接构成，若其一段为钢，另一段为铝，两段的长度相等，当该等直杆的两端承受拉力作用时，则这两段的（B）。 A、应力相同，变形相同 B、应力相同，变形不同 C、应力不同，变形相同 D、应力不同，变形不同。 8、如图所示，一根等直的传动轴上，主动轮在B、D，从动轮在A、C、E。设主动轮B、D上的输入功率相等，从动轮A、C、E上的输出功率也相等，只考虑扭转而不考虑弯曲的条件下，危险截面在（D）。 A、AB区间 B、BC区间 C、CD区间 D、AB区间和DE区间 9、如图所示矩形截面采用两种放置方式，从弯曲正应力强度观点分析，图b放置方式的承截能力是图a放置方式的承载能力的（A）。 A、2倍 B、4倍 C、6倍 D、8倍 10、如图所示，一阶梯形杆件受拉力Ｐ的作用，其截面1-1，2-2，3-3上的内力分别为N1，N2和N3，三者的关系为(B)。 A、N1≠N2 　N2≠N3 B、N1＝N2 　N2＝N3 　C、N1＝N2 　N2＞N3 　D、N1＝N2 　N2＜N3 11、图示阶梯形杆，CD段为铝，横截面面积为A；BC为钢、DE段为铜，横截面面积均为2A。设1-1、2-2、3-3截面上的正应力分别为σ1、σ2、σ3，则其大小次序为(B)。 A、σ1＞σ2＞σ3 　B、σ1＞σ2=σ3 C、σ1＜σ2=σ3 D、σ1＞σ3＞σ2 12、图示钢梁ＡＢ由长度和横截面面积相等的钢杆１和铝杆２支承，在载荷Ｐ作用下，欲使钢杆1和铝杆2材料的强度得到充分利用，则载荷Ｐ的作用点应(A)。 A、靠近A端 B、靠近B端 C、在AB梁的中点 D、任意点 13、在下列说法中，(A)是正确的。 A、内力在一定范围内随外力的增大而增大 B、内力与外力无关 C、内力随外力增大而减小 D、内力的大小和分布方式与杆件的强度无关 14、在连接件上，剪切面和挤压面分别(B)于外力方向。 A、垂直、平行 B、平行、垂直 C、平行 D、垂直 15、图示铆接件，若板与铆钉为同一材料，且已知[σjy]＝2[τ]，为充分提高材料的利用率，则铆钉的直径ｄ应为(D)。 A、d=2t 　 B、d=4t C、d=4t/π D、d=8t/π 16、传动轴转速n＝250r/min，此轴上轮C输入功率为P=150kw，轮A、B的输出功率P=50KW，P=100KW为使轴横截面上的最大扭矩最小，轴上三个轮子的布置从左到右应按顺序(A)安排比较合理。 A、C-B-A B、A-B-C C、B-A-C D、A-C-B 17、一空心钢轴和一实心铝轴的外径相同，比较两者的抗扭截面模量，可知(B)。 A、空心钢轴的较大 B、实心铝轴的较大 C、其值一样大 D、其大小与轴所承受的扭矩大小有关 18、如图所示，在平板和受拉螺栓之间垫上一个垫圈，可以提高（D） A、螺栓的拉伸强度； B、螺栓的挤压强度； C、螺栓的剪切强度； D、平板的挤压强度。 19、下列关于内力的说法，错误的是（B ） A、内力是由外力引起的 B、内力随外力增大而无限增大 C、内力是构件内部抵抗外力使构件变形的力 D、外力去除后, 可使变形减少或消失 20、若将圆形截面梁的直径增大为原来的2倍,则允许的梁内的最大弯矩值将增大为原来的（D）倍。 A、 2 B、 4 C、 6 D、 8 21、某减速器的传动轴，在通过皮带轮的传动而受力时将产生（C）变形。 A、弯曲 B、扭转 C、弯曲和扭转 D、拉伸与压缩 四、简答题 1、两根材料不同，截面不同的杆，受同样的轴向拉力作用，它们的内力是否相同？ 答：相同，内力是杆件受外力作用变形时在构件内部各部分之间因相对位置变化而产生的相互作用的力，它与构件的材料、截面等没有关系。 2、两根轴力相同，截面面积相同而材料不同的拉杆，它们的正应力是否相同？ 答：相同，因为正应力是轴力与截面积之比值。 3、内力和应力有何区别？ 答：内力是杆件受外力作用变形时在构件内部各部分之间因相对位置变化而产生的相互作用的力；构件在外力作用下，单位面积上的内力称为应力。 4、何谓挤压？它与轴向压缩有何区别？ 答：接触表面互相压紧而产生局部变形的现象称为挤压。挤压只分布于两构件相互的局部区域，而压缩是分布在整个构件内部。 5、图示所画的实心圆轴和空心圆轴在扭转时，其横截面剪应力分布图是否正确？如有错误，请改正。（T为截面上的扭矩） 答：上述图中横截面切应力分布图均有误，正确的图见教材图2－19。 6、试述梁的合理截面与等强度梁的联系与区别，什么样截面形状的梁最为合理。 答：梁的合理截面是其抗弯截面模量与截面面积比值高的截面，等强度梁是指梁的各截面的最大应力都达到许用应力值的梁；梁的截面在选取等强度梁的截面或合理截面时，均可提高梁抵抗弯矩的能力，但两者侧重点不同，合理截面注重梁的的截面形状，而等强度注重沿梁的轴线选取不同大小的截面积；梁的截面形状既是合理截面又是等强度梁截面时最为合理。 7、在同一个减速器中，高速旋转的轴的直径应比低速旋转的轴的直径大还是小？为什么? 答： 对于同一个减速器齿轮箱中，功率一定的情况下，低速轴承受的扭矩比较大，高速轴承受的扭矩比较小。所以低速轴要粗，能承受更大的扭矩。 8、试述提高梁的抗弯能力的方法。 答：提高梁的抗弯能力的方法： 1）降低最大弯矩值； 2）选择合理的截面形状。 9、圆轴弯曲和扭转联合作用时，如何进行强度校核。 答：考虑两种应力对材料的综合影响，其计算公式一般为： 式中 M、Mn、W分别为危险截面的弯矩、扭矩和抗弯截面模量。 满足上述条件即强度达到要求。 10、什么是相当弯矩及相当应力。 答：公式中： 为相当弯矩，σT称为相当应力。 五、分析与计算 1、试计算图示杆件AB、BC、CD段的轴力。 第1题图 答：用截面法可求得：1-1截面轴力为50kN；2-2截面轴力为10kN；3-3截面轴力为-20kN。 2、如图所示，在某轴上铣出一个槽，已知该轴受拉力F=15kN作用，轴的直径d=20mm，试求横截面1-1和2-2上的应力。（铣去槽的横截面面积可近似按矩形计算） 第2题图 解： 答：σ1-1＝70MPa;σ2-2=47.75MPa 3、如图所示为铸造车间吊运钢水包的吊钩吊耳装置，吊钩杆部的横截面为矩形，b=25mm，h=50mm。杆部材料的许用应力[σ]=50MPa。钢水包总重为38kN（其中钢水包自重8kN，钢水最大重量30kN）。试校核吊杆的强度。 第3题图 答：σ1-1＝15.2MPa＜[σ]，故强度合格 4、图示活塞杆受最大拉力F=300kN的作用，活塞杆用40Cr钢制成，其许用应力[σ]=300MPa，试求活塞杆退刀槽C处的直径最小应为多少。 第4题图 解： 答：d≥35.7mm 5、图示桁架，杆1、2的横截面均为圆形，直径分别为d1=36mm，d2=24mm，两杆材料相同，许用应力[σ]=160MPa，该桁架在节点处受铅垂方向的载荷F作用，求F的最大允许值。 第5题图 即： 上述计算中取较小值作为F的最大允许值。 答：F最大值139.761kN 6、如图所示，两轴的凸缘用4只螺栓配合相连，螺栓均布于直径D=150mm的圆周上。已知传递的力偶矩m=2500Nm，凸缘厚度h= 10mm，螺栓材料为Q235A，[τ]=80MPa， [σjy]200MPa。试设计螺栓直径。（假设每只螺栓的受力相等）。 第6题图 解：按剪应力校核 按挤压应力校核 答：螺栓直径≥11.52mm，可取12mm。 7、如图所示，在冲床上将厚度δ=5mm的钢板冲出直径d=20mm的圆孔，钢板的剪切强度极限τb=315MPa，试求冲头所需冲力Pc。 第7题图 解： 答：Pc＝99N 8、如图所示，螺栓承受拉力F，如螺栓横截面上的正应力和螺栓头内的切应力同时到达它们的许用值试求螺栓直径d与螺栓头高度h的比值。已知 [τ]=0.6[σ]。 第8题图 解： 得： 答： 9、某操纵杆受力及尺寸如图所示。材料的许用应力[σ]=50MPa。截面Ⅰ-Ⅰ及Ⅱ-Ⅱ的截面形状和尺寸相同，h=3b，试求截面的尺寸b和 h。 第9题图 解： P＝16.1kN 1-1截面为危险截面 h=3b=341.7=125.1mm 答：b=41.7mm，h=125.1mm 10、某机构如图所示，已知P=200N，AB与CD杆的截面均为圆形，它们的许用应力[σ]=100MPa，试确定AB与CD杆的直径。 第10题图 解：对于AB杆 对于CD杆 答：dAB=23mm，dCD=5.75mm 11、 已知一传动轴传递的功率为37kW，转速为n＝900 r/min，如果轴上扭转的切应力值不允许超过40Mpa，求该轴的直径。要求： （1）按实心轴计算； (2）按空心轴计算，内外径之比取0.4，0.6，0.8三种方案； 答：（1） 即：d≥36.84mm （2） 答：按实心轴计算该轴的直径不小于36.84mm；按空心轴计算内外径之比取0.4、0.6、0.8三种方案时其外径分别不得小于3.69mm、3.83mm、4.36mm。 12、 有一台装置由电动机进行驱动，电动机功率P＝7.5 kW，轴的转速n＝1 440 r/min，轴的直径为50mm。试估算轴上横截面的最大切应力。 解： 答：τ＝2.03MPa 13、已知图示铆接钢板的厚度δ=10mm,铆钉直径d=17mm,铆钉的许用剪应力[τ]=140MPa，许用挤压应力[σjy]=320MPa,P=24kN,试作强度校核。 第13题图 解： 答：τ＝105.7MPa＜［τ］，σjy＝141.2Mpa＜［σjy］；故强度合格。 14、如图所示，在槽钢横梁的一端冲制d=14mm的孔，设冲孔部分板厚δ=7.5mm，槽钢钢材的剪切强度极限τb=300MPa，求所需冲力的大小。 第14题图 解： 答：所需冲力的大小为98960N 15、车床的传动光杠上装有销联接的安全联轴器，当载荷超过一定值时，安全销即被剪断。已知轴的直径D=20mm，销的直径d=5mm，材料为45钢，其剪切强度极限τb=360MPa。试求此联轴器所能传递的最大力偶矩。 第15题图 解： 答：此联轴器所能传递的最大力偶矩为141.3Nm 16、某机器传动轴传递功率N=15kW，轴的转速n=500r/min, 轴所使用材料的许用切应力[τ]= 40MPa，试估算传动轴的最小直径。 解： 答：传动轴的最小直径为33mm 17、某轴的尺寸如图所示，已知外力偶矩T=260Nm，轴所使用材料的许用切应力[τ]= 50MPa，试核算轴的扭转强度。 第17题图 解：实心 空心 ＜［τ］ ＜［τ］ 答：经计算扭转强度合格 18、用套筒扳手拧紧螺钉时，垂直作用在手柄端部的作用力P=200N，手柄长l=300mm，直径d=18mm。求手柄的最大正应力。 第18题图 解： 答：手柄的最大正压力为104.7MPa 19、扳手拧紧螺母时，手施力P=300N，扳手长l=130mm,l1=100mm，截面宽b=6mm，h=20mm，扳手材料的许用应力[σ]=120MPa。试校核扳手的强度。 第19题图 解： 答：σ＝75MPa＜[σ]，扳手强度合格 20、一电动机，轴的直径d=35mm，其上装一皮带轮，已知电动机的输出功率N=3.5kW，转速n=1440r/min，胶带两边的拉力T1=600N，T2=300N，方向均垂直向下，轴的许用应力[σ]=80MPa，试校核电动机轴的强度。 第20题图 解： 答：σT＝12MPa＜[σ]，电动机轴的强度合格 第三章 机械零件 一、填空题 1、机械的种类繁多，形式各异，它们一般均由 动力部分 、 执行部分 、 传动部分 和 控制部分 等组成。 2、两个构件之间直接接触并能作一定相对运动的联接称为 运动副 。 3、两构件之间以面接触构成的运动副称为 低副 ；两构件之间通过点接触或线接触所组成的运动副称为高副 。 4、螺纹的牙型有 三角形 、 矩形 、 梯形 、 锯齿形 、 圆形（管螺纹） 等几种。 5、螺纹联接防松措施有 摩擦防松 、 机械防松 和 不可拆防松 等几种。 6、轴按所承受载荷的不同可分为 心轴 、 传动轴 和 转轴 等三类。 7、轴按其形状分类可分为 直轴 、 曲轴 和 挠性轴 。 8、轴上零件的周向固定方法有 键销联接 、 过盈配合 和 紧定套固定 等。 9、轴承可分为 滑动轴承 和 滚动轴承 两大类。 10、对于滑动轴承，其摩擦状态有 干摩擦 、 边界摩擦 、 液体摩擦 和 混合摩擦 。 11、滑动轴承的失效形式主要有 磨损 和 胶合 。 12、只有在机械停止后才能将联接的两根轴分离的部件称为 联轴器 。 13、可以在机械的运转过程中根据需要使两根轴随时接合和分离的部件称为 离合器 。 14、构件是 机构运动 的基本单元，零件是 机构及制造 的基本单元。 15、心轴承受的是_弯矩_；传动轴承受的是_扭矩_；转轴承受的是_扭矩和弯矩_。 16、垫圈有_平垫圈_ 、__弹簧垫圈_ 和__斜垫圈_等种类。 17、滚动轴承按照其所能承受载荷的方向，可分为 以承受径向载荷为主的向心轴承 和 以承受轴向载荷为主的推力轴承 两类。 18、轴的工艺结构有 倒角 、 过渡圆角 、 退刀槽 、 越程槽 、 中心孔 等。 19、销的种类有 圆柱销 、 圆锥销 和 开口销 等。 20、受径向载荷的轴承称为 向心轴承 ，受轴向载荷的轴承称为 推力轴承 ，同时承受径向载荷和轴向载荷的轴承称为 向心推力轴承 。 二、判断题 1、阶梯轴的两端车制成45的目的是为了美观。（） 2、、转轴只承受弯矩而不承受转矩。（） 3、阶梯轴的截面尺寸变化处采用圆角过渡的目的是为了便于加工。（ ） 4、螺纹联接中，用于穿过被联接件的铰制孔，以传递横向载荷或需要精确固定被联接件相互位置的场合，应用铰制孔用螺栓联接。（√） 5、螺纹联接中，用于被联接件之一较厚，受力不大，且需要拆卸的场合一般用双头螺柱联接。（） 6、楔键的左右侧面是工作面，其键与键槽的接触面都具有1/100的斜度。（） 7、两个互相配合螺纹，其旋向正好相反。（） 8、调心式轴承必须成对使用。（√） 9、螺纹联接为不可拆联接。（） 10、牙嵌式离合器与摩擦离合器相比，可在任何条件下接合，且接合平稳，无冲击，过载时会自动打滑而起到安全保护作用。（） 11、滚动轴承能用于剖分的场合。（） 12、螺纹的旋向有左、右旋之分，常用的是左旋。（） 13、机器中各机构之间具有确定的相对运动。（√） 14、轴与滑动轴承间构成的运动副为低副；（√） 15、所有的轴承都有轴瓦。 () 16、轴瓦与轴承座之间不允许有相对移动。 (√) 17、在相同直径情况下，球轴承比滚子轴承的承载能力大。（） 18、十字滑块联轴器属于可移式刚性联轴器。（√） 19、用联轴器联接的同一轴线上的两根轴或两个构件，能在机器运转过程中方便地接合或者分离。（） 20、滚动轴承适用于在高速、重载、高精度或承受较大冲击力的场合下使用。（） 三、选择题 1、两构件之间为点接触或线接触的运动副是（D）。 A、螺旋副 B、转动副 C、移动副 D、高副 2、用于被联接件之一较厚不宜制作通孔，且不需要经常装拆的螺纹联接是（B ）。 A、螺栓联接 B、双头螺柱联接 C、紧定螺钉联接 D、螺钉联接 3、在螺纹联接中使用弹簧垫圈属于（C ）。 A、机械防松 B、不可拆防松 C、摩擦防松 D、粘结防松 4、下列属于可移式刚性联轴器的是（C ）。 A、套筒联轴器 B、凸缘联轴器 C、十字滑块联轴器 D、弹性柱销联轴器 5、在机器运转状态下，能方便地将两轴分离或接合的是（D）。 A、联轴器 B、制动器 C、万向联轴器 D、离合器 6、既承受弯矩又承受转矩作用的轴称为（A）。 A、转轴 B、心轴 C、传动轴 D、挠性轴 7、电动机中安装小带轮的轴按承载情况分类属于（C ）。 A、直轴 B、心轴 C、转轴 D、传动轴 8、汽车传动轴的主要作用是（B）。 A、支撑回转零件 B、传递动力 C、既支撑回转零件又传递动力 D、承受较大弯矩 9、关于套筒联轴器下列说法中（D）是不正确的。 A、结构简单，径向尺寸小。 B、可用键将两轴与套筒连接起来从而实现两轴的同轴转动 C、可用销将两轴与套筒连接起来从而实现两轴的同轴转动 D、可用于工作平稳性不高的场合 10、在转速较高、有振动的场合应选用（C）。 A、凸缘式联轴器 B、齿式联轴器 C、弹性柱销联轴器 D、万向联轴器 11、两根轴的转速不高，对中精度高，载荷大而平稳，应选用（C ）联轴器。 A、套筒式 B、齿式 C、凸缘式 D、滑块式 12、下列健中不属于松键的是（C）。 A、平键 B、花键 C、切向键 D、导向平健 13、圆锥销主要用于（C）。 A、传递扭矩 B、传递弯矩 C、定位 D、安全保险 14、用于轴的端部的平键是（C） A、双圆头普通平键 B、平头普通平键 C、单圆头普通平键 D、都可以 15、自行车的后轮轴属于（B）。 A、心轴 B、转轴 C、传动轴 D、不确定 16、轴在运转过程中出现了同轴度误差，不能对其误差进行位移补偿的是（C）。 A、万向联轴器 B、滑块联轴器 C、套筒联轴器 D、弹性柱销联轴器 17、下列不能用于制造轴的材料是（C ）。 A、45钢 B、40Cr C、HT150 D、QT200—400 18、为了减少应力集中，常将轴肩处作成圆角，设其圆角半径为R,安装在轴上的零件若倒角则倒角宽度为C；若倒圆则倒圆半径为r，则下列说法中正确的是（C）。 A、R>C ,Rr C、RC R>r 19、变速箱中滑移齿轮的轴向移动量较大时宜采用(D )。 A、普通平键 B、半圆键 C、花键 D、导向平键 20、普通螺纹的牙型角是(D)。 A、3 B、30 C、55 D、60 21、联轴器和离合器的主要功用是(B )。 A、改变轴的转向 B、联结两轴并传递转矩 C、校正两轴的同轴度 D、降低轴的转速 22、汽车的离合器在承受很大的载荷时会打滑,该离合器的种类为(D)。 A、牙嵌离合器 B、超越离合器 C、安全离合器 D、摩擦离合器 23、下列轴中结构最简单的是（D）。 A、心轴 B、传动轴 C、阶梯轴 D、光轴 24、下列轴的轴线为曲线的是（D）。 A、心轴 B、转轴 C、曲轴 D、软轴 25、下列轴承中按摩擦性质分类的是（C）。 A、向心轴承 B、推力轴承 C、滚动轴承 D、向心推力轴承 26、主要承受轴向载荷的轴承为（B）。 A、向心轴承 B、推力轴承 C、向心推力轴承 D、滚动轴承 27、关于整体式滑动轴承，下列说法不正确的是（A）。 A、轴承座多用铸造轴承合金制造并用螺栓与机座联接 B、轴套安装在轴承座孔内，是用减摩材料制成的 C、在轴承座的顶部可装油杯 D、轴套上开有进油孔，并在内表面开有周向油沟以分配润滑油 28、下列不是整体式滑动轴承缺点的是（B）。 A、轴承的工作表面磨损过大时无法调整 B、结构简单 C、轴颈只能从端部装入 D、对具有中间轴颈的轴安装及拆卸不方便 29、下列不属于剖分式滑动轴承组成部分的是（C ）。 A、轴承座 B、轴承盖 C、轴套 D、座盖联接螺栓 30、有关剖分式滑动轴承的油孔和油

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