机械设计基础复习题.docx
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机械设计基础复习题
2014（上）机械设计基础复习题
一、选择题：
1．直棒AB的A端用铰链固定于墙上，重心C处用细绳连在墙上D处，如图
所示，则棒A端受到铰链作用力的方向是（A）
（A）沿棒通过A点（B）通过A点竖直向上
（C）过A点垂直于棒（D）过A点水平方向
2．放在斜面上的小盒装有砂，恰好能沿斜面匀速下滑，然后把盒中的砂取出
一些，则：
（ABC）
（A）斜面对小盒的支持力减小（B）斜面对小盒摩擦力减小
（C）小盒所受的合外力不变（D）小盒将减速运动
3．关于摩擦力，有如下几种说法，其中错误的是（AC）
（A）摩擦力总是阻碍物体间的相对运动
（B）摩擦力与物体运动方向有时是一致的
（C）摩擦力的方向与物体运动方向总是在同一直线上
（D）摩擦力的方向总是与物体间相对运动或相对运动趋势的方向相反
4．一个物体静止在水平桌面上，下列说法中正确的是（AD）
（A）桌面对物体的支持力与物体所受的重力是一对平衡力
（B）物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力是一对平衡力
（C）物体对桌面的压力就是物体所受的重力
（D）物体对桌面的压力大小等于物体所受的重力
5．关于合力与分力，下列说法正确的是（C）
（A）合力的大小一定大于每个分力的大小
（B）合力的大小至少大于其中的一个分力
（C）合力的大小可以比两个分力都大，也可以比两个分力都小
（D）合力不可能与其中的一个分力相等
6．重100N的物体，静止在粗糙水平面上，物体与水平面间的滑动摩擦系数为0.2，当物体
受到一个大小为10N，方向水平向右的力作用时，水平面对物体的摩擦力大小和方向是（A）
（A）10N，水平向左（B）10N，水平向右
（C）20N，水平向左（D）20N，水平向右
7．如图所示，一个质量为m=2.0kg的物体，放在倾角为θ=30°的斜面上而静止，若用竖直向
上的力F=5N提物体，物体仍静止（g=10m/s2），则下列说法中，正确的是（BC）
（A）斜面受到的压力减少5N
（B）斜面受的压力减少量小于5N
（C）物体受到的摩擦力减少2.5N
（D）物体受的摩擦力减少量小于2.5N
8．
若作用在A点的两个大小不等的力
和
，沿同一直线但方向相反。
则其合力可以表示为（C ）。
A、
；B、
；C、
。
9．杆OA和物块M的重力均为P，杆与物块间有摩擦，物块与地面间光滑，
当水平力F增大而物块仍然保持平衡时，则杆对物块M的正压力（C）
A、由小变大B、由大变小
C、不变D、无法确定
10．“二力平衡公理”和“力的可传性原理”只适用于（D）
A、任何物体；B、固体；C、弹性体；D、刚体。
11．关于平面力系的主矢和主矩，以下表述中正确的是（ D）.
A、主矢的大小、方向与简化中心无关。
B、主矩的大小、转向一定与简化中心的选择有关。
C、当平面力系对某点的主矩为零时，该力系向任何一点简化结果为一合力。
D、当平面力系对某点的主矩不为零时，该力系向任一点简化的结果均不可能为一合力。
12．下述不同力系分别作用于刚体，彼此等效的是（ A）（d表示两力作用线间的距离）
A、（a）（b）B、（b）（c）C、（c）（d）D、（d）（a）
13．平面任意力系独立平衡方程的个数为（C）
A、1个B、2个C、3个D、6个
14．同一种材料制成的阶梯杆，欲
使σ1=σ2，则两杆直经d1和d2的关
系为（B）。
A、d1=1.414d2B、d1=0.704d2
C、d1=d2D、d1=2d2
15．右端固定的悬臂梁，其M图如图，
则在x=2m处（A）
A.既有集中力，又有集中力偶
B.既无集中力，也无集中力偶
C.只有集中力
D. 只有集中力偶
16．图示结构中，AB杆将发生的变形为（D）
A、弯曲变形；
B、拉压变形；
C、弯曲与压缩的组合变形
D、弯曲与拉伸的组合变形。
17．图示简支梁，（B）对
减小梁的弯曲变形效果最明显
A、减小PB、减小L
C、增大ED、增大I
18．矩形截面梁当横截面的高度增加一倍、宽度减小一半时，从正应力强度考虑，该梁的承
载能力的变化为（B）
A.不变B.增大一倍C.减小一半D.增大三倍
19．简支梁由铸铁制成，从梁的强度考虑截面形状合理者为（B）。
20．矩形截面受纯弯曲作用的梁，横截面上的正应力分布规律是（ D）
21．有A，B两杆，其材料、横截面积及所受的轴力相同，而LA=2LB，则ΔLA与ΔLB的关系是（B）
A．ΔLA=ΔLBB．ΔLA=2ΔLBC．ΔLA=（1/2）ΔLB
22．拉（压）杆的危险截面（B）是横截面积最小的截面。
A．一定B．不一定C．一定不
23．30．图示为榫头连接中，剪切面积是（D），挤压面积是（F）。
A．2alB．alC．2blD．blE．2abF．ab
24．在图示各轴中，仅产生扭转变形的轴是（a）
25．圆轴扭转时，同一圆周上的切应力大小（A）
A．全相同B．全不同C．部分相同
26．平面弯曲时，梁上的外力（或力偶）均作用在梁的（C）上。
A．轴线上B．纵向对称平面内C．轴面内
27．图示横截面上的应力分布图，其中属于直梁弯曲的是图（b）。
28．如图所示，用工字钢作简支梁，从提高弯曲强度考虑，图（b）是正确的。
29．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（C）。
A．2倍B．4倍C．8倍D．16倍
30．为保证机械的正常工作，工件应有足够的能力承受载荷作用，因此它应当满足①、③、
④三方面要求。
①强度②柔度③刚度④稳定性⑤韧性
31．杆件变形的基本形式有：
①轴向拉伸与压缩、②剪切、④扭转和⑤弯曲。
①轴向拉伸与压缩②剪切③挤压④扭转⑤弯曲⑥屈服⑦弯矩⑧剪力
32．低碳钢的拉伸实验分：
①弹性阶段、③屈服阶段、④强化阶段和⑧断裂阶段四个阶段。
①弹性阶段②疲劳阶段③屈服阶段④强化阶段⑤反弹阶段
⑥局部变形阶段⑦失效阶段⑧断裂阶段
33．塑性材料的因强度不足引起的失效形式是④断裂。
①屈服②弯曲③挤压④断裂
34．梁横截面上只有弯矩，没有剪力，因而只有③，没有④这种情况称为纯弯曲。
①应力②应变③正应力④切应力
35．选择C球的受力图为：
（A）
36．重量未知的物块M悬挂如图所示，AOBC为绳子，绳子绕过光滑定滑轮B、动滑轮O，C端
挂一80N的重物。
当平衡时，物块M的重量与距离y之间的关系是：
（D）
（A）
（B）
（C）
（D）
37．图示简支梁，载荷按四种方式作用于梁上，试从内力方面考虑，选择最好的加载方式：
（D）
38．平面平行力系独立平衡方程的数目（ A）。
A.2个B.3个
C.6个D.1个
39．已知力F作用在直角折杆ABC的自由端C处，方向铅垂向下，如图所示。
AB部分长度为
l，BC部分长度为l/2，A端为固定端，则力F对图示x、y、z轴之矩的值分别为（C）
A.
Fl,Fl,FlB.Fl,0,
Fl
C.-
Fl,0,-FlD.
Fl,0,0
40．已知力P＝40kN，S＝20kN，物体与地面的静摩擦系数f=0.5，动摩擦系数f′=0.4，则
物体的摩擦力的大小为（ B ）。
A.15kNB.12kN
C.17.3kND.0
41．正应力计算公式σ=
适用范围是（D）
A.材料的比例极限之内B.材料的屈服极限之内
C.材料的弹性极限之内D.直杆的轴向拉伸与压缩
42．图示铆钉联接，铆钉的挤压应力σjy是（ B ）。
A.σjy＝2P/（πd2）
B.σjy=P/（2dt）
C.σjy=P/（2bt）
D.σjy=4P/（πd2）
43．①、②、③、④四种材料的应力应变图分别如图所示，材料的弹性模量E值最大者为（A）
A.①
B.②
C.③
D.④
44．圆形截面杆受扭如图所示，杆中的最大剪切应力为（C）
A.
B.
C.
D.
45．影响圆轴扭转角大小的因素是（B）
A.扭矩、材料、轴长B.扭矩、轴长、抗扭刚度
C.扭矩、材料、截面尺寸D.扭矩、轴长、截面尺寸
46．下列结论正确的是（ C ）。
A.杆件某截面上的内力是该截面上应力的代数和
B.杆件某截面上的应力是该截面上内力的平均值
C.应力是内力的集度
D.内力必大于应力
47．力偶的三要素不包括（B）
A.力偶矩的大小B.两平行力的间距
C.转向D.作用面
48．下列哪种约束类型的约束力方向需要假设，而不能直接准确判断（D）
A.柔性约束B.光滑面约束
C.活动铰链约束D.固定铰链约束
49．一根电线杆地上部分的重心距离地面为h，重为G。
台风过后被风吹倾斜，偏离竖直方向
30度，则该电线杆地面以下部分对地面以上部分的力偶为（B）
A.0B.Gh/2C.GhD.G
50.为使机构运动简图能够完全反映机构的运动特性,则运动简图相对于与实际机构的（D）
应相同。
A.构件数、运动副的类型及数目
B.构件的运动尺寸
C.机架和原动件
D.A和B和C
51.下面对机构虚约束的描述中，不正确的是（D）。
A.机构中对运动不起独立限制作用的重复约束称为虚约束，在计算机构自由度时应除去虚
约束。
B.虚约束可提高构件的强度、刚度、平稳性和机构工作的可靠性等。
C.虚约束应满足某些特殊的几何条件，否则虚约束会变成实约束而影响机构的正常运动。
为此应规定相应的制造精度要求。
虚约束还使机器的结构复杂，成本增加。
D.设计机器时，在满足使用要求的情况下，含有的虚约束越多越好。
52.有两个平面机构的自由度都等于1，现用一个带有两铰链的运动构件将它们串成一个平
面机构，则其自由度等于B。
A.0B.1C.2
53.原动件的自由度应为 B 。
A.1B.+1C.0
54.构件运动确定的条件是 C 。
A.自由度大于1B.自由度大于零C.自由度等于原动件数。
二、是非题判断
1．任意两个力都可以简化为一个合力。
（×）
2．力偶可以从刚体的作用平面移到另一平行平面，而不改变它对刚体的作用效应。
（×）
3．平面一般力系的合力对作用面内任一点的矩，等于力系各力对同一点的矩的代数和。
（√）
4．如果作用在刚体上的力系的主矢等于零，即力多边形自行封闭，则此力系平衡。
（×）
5．作用与反作用力是一对等值、反向、共线的平衡力。
（×）
6．若作用在刚体上的三个力的作用线汇交于同一个点，则该刚体必处于平衡状态。
（×）
7．力沿坐标轴分解就是力向坐标轴投影。
（×）
8．力偶系的主矢为零。
（√）
9．若一平面力系对某点之主矩为零，且主矢亦为零，则该力系为一平衡力系。
（√）
10．力系向一点简化的理论依据是力的平移定理。
（√）
11．凡在两个力作用下的构件称为二力构件。
（×）
12．力系的合力一定比各分力大。
（×）
13．平行力系中心只与力系各力的大小和作用点有关，而与各力的方向无关。
（√）
14．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（√）
15．平面任意力系向平面某点简化所得的主矢等于零就平衡。
（×）。
16．平面一般力系的合力对作用面内任一点的矩，等于力系各力对同一点的矩的代数和（√）。
17．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，同时与力偶与矩心间的相对
位置相关。
（×）
18．只要接触面间有正压力存在，则必然会产生滑动摩擦力。
（×）。
19．梁的弯曲变形与材料无关。
（×）
20．轴向拉（压）时，杆件的内力必与杆件的轴线重合。
（√）
21．使用截面法求得的杆件的轴力，与杆件截面积的大小无关。
（√）
22．构件的工作应力可以和其极限应力相等。
（×）
23．胡克定律表明：
杆件的绝对变形总是与轴力成正比的。
（×）
24．安全系数一定要大于1。
（√）
25．构件受剪切时，剪力与剪切面是垂直的。
（×）
26．剪切和挤压总是同时产生的，构件强度只需按剪切强度校核就可以了。
（×）
27．剪切和挤压总是同时产生，所以剪切面和挤压面是同—个面。
（×）
28．当挤压面为半圆柱面时，其计算挤压面积按该面的正投影面积计算。
（√）
29．扭转变形时横截面上的切应力一定垂直于截面半径。
（√）
30．公式τmax=T／Wn仅适用于圆轴扭转。
（√）
31．当圆轴传递的功率不变时，改变轴的转速，对轴的强度条件和刚度条件均有影响。
（√）
32．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。
（×）
33．图示矩形截面梁中，右图放置是正确的。
（×）
34．若作用于物体上的两个力大小相等，指向相反，并作用于同一直线上，则物体必处于平
衡状态。
（√）
35．作用于刚体上的力的三要素，是力的大小、方向和作用线。
（×）
36．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代数和等于零。
（√）
37．作用于刚体上的力可以沿作用线移动到刚体内任意点，不改变其对刚体的作用。
（√）
38．伸长率δ、断面收缩率ψ是衡量材料塑性的两个指标。
（√）
39．直杆在轴向拉力作用下，当应力不超过材料的比例极限时，应力与应变成正比。
（√）
40．重量相同的情况下，实心轴与空心轴比较，实心轴有较大的刚度。
（×）
41．将梁的支座离开梁的两端一小段距离，可提高弯曲强度。
（√）
42．传动轴的主动轮布置在中间的位置，从动轮布置在主动轮的两侧比较合理。
（√）
43．直径长度相同而材料不同的轴，在相同扭矩的作用下，其最大切应力相同。
（√）
44．梁上受到集中力偶的位置，剪力将发生突变。
（×）
45．若矩形截面的高度增加一倍，则截面的抗弯能力提高一倍；
若矩形截面的宽度增加一倍，则截面的抗弯能力提高一倍。
（×）
46．当横截面上的弯矩为正值时，中性层以上受压应力中性层以下受拉应力。
（√）
47.机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于零。
（×）
48.转动副限制了构件的转动自由度。
（×）
49.固定构件（机架）是机构不可缺少的组成部分。
（√）
50.4个构件在一处铰接，则构成4个转动副。
（×）
51.机构的运动不确定，就是指机构不能具有相对运动。
（×）
52.虚约束对机构的运动不起作用。
（√）
53．凡两构件直接接触，而又相互联接的都叫运动副。
（×）
54．运动副中，两构件联接形式有点、线和面三种。
（√）
55．由于两构件间的接触形式不同，运动副分为低副和高副。
（√）
56．点或线接触的运动副称为低副。
（√）
57．面接触的运动副称为低副。
（×）
58．任何构件的组合均可构成机构。
（×）
三、填空题
1、平面汇交力系平衡的几何条件是（力多边形自行封闭 ）。
2、力偶的三要素是（大小）、（ 方向 ）和（ 作用点 ）。
3、平面力系二矩式平衡方程的附加条件是（两矩心的连线不能与各力的作用线平行）。
4、静力学四大公理中只适用于刚体的公理是（ 二力平衡公理）。
5、作用在刚体上的两个力偶的等效条件是（ 作用在同一平面内、转向相同、力偶矩大小相等 ）。
6、作用在刚体上的三个力使刚体处于平衡状态，则这三个力必然（ 汇交于一点 ）。
7、力偶对任意点之矩等于力偶矩，力偶没有合力，力偶只能用力偶来平衡。
力偶中的
两个力在任一坐标轴上的投影的代数和等于零。
8、我们把构件抵抗破坏的能力称为强度；把构件抵抗变形的能力称为刚度。
9、已知一等直杆如右图所示，横截面面积为
，许用应力
，此杆强度
为
10、低碳钢的σ-ε曲线如图，则：
材料的弹性模量E＝204GPa，材料的屈服点σs＝240
Mpa，材料的抗拉强度σb＝410Mpa
11、构件在外力作用下，内力在截面上分布的集度称为应力。
轴向拉、压时，由于应力
与横截面垂直，故称为拉应力。
13、试验证明：
在杆内应力不超过某一限度时，杆的轴向变形与轴力和杆长成正比，而
与杆的横截面面积成反比。
14、构件工作时，由外载荷引起的应力称为工作应力。
为保证构件能够正常工作，必须
使工作应力在许用应力以下。
15、构件在剪切时的受力特点是构件受到一对大小相等、方向相反、作用线平行且相距很
近的外力。
变形特点是在这两力作用线间的截面发生相对错移。
16、当切应力不超过材料的剪切比例极限时，切应力与切应变成正比，数学表达式
为
。
17、圆轴扭转变形时，受到的载荷是外力偶，其作用平面与轴的轴线垂直，圆轴扭转
时的内力称为扭矩。
18、根据约束特点对支座简化，梁可分为简支梁、外伸梁和悬臂梁三类。
19、扭转变形的大小，可以用两个横截面间绕轴线的转角来度量，称为扭转角，单位是弧度。
20、梁弯曲时，横截面上的内力一般包括剪力和弯矩两个分量，其中对梁的强度影响较
大的是弯矩。
若截面上只有弯矩则称为纯弯曲。
21、梁弯曲变形时，梁横截面上有正压力存在，其大小与该点到中性轴的距离成正比。
22、平面汇交力系平衡的必要与充分条件是：
力系中所有力在任意两个坐标轴上投影的代数
和均为零。
23、不为零的力F对x轴的力矩为零的条件是力F的作用线与X轴平行_或者_与X轴相交。
24．材料力学求解杆件的内力时一般采用_截面法。
25．材料力学对变形固体作出的基本假设是：
_均匀连续性假设__、__各向同性假设_和弹性
小变形条件_。
26、构件在受力时应满足_强度__、_刚度_、_稳定性_三方面的的要求。
27、当应力不超过材料的_弹性_极限，横向线应变与轴向线应变之比的绝对值是一常数。
28、Wn=Ip/R,Wn称为_抗扭截面系数_，Ip称为_极惯性矩_。
29、梁弯曲时，各横截面是绕其中性轴发生相对转动的。
30、一般称EA为_抗拉压刚度_;GIp为_抗扭刚度_，在其他条件相同的情况下，其数值越大
则杆件变形_越小_（越小/大）。
32、两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为高副，它产1个约束，而保留2个
自由度。
33、机构具有确定相对运动的条件是原动件数 等于机构的自由度。
34、机构中的复合铰链是指 两个以上构件组成更多共轴线的转动副 ；局部自由度是指机
构中不影响输出与输入运动关系的构件独立运动自由度 ；虚约束是指 在机构中与其
他约束重复而不起限制运动作用的约束 。
35、运动副是指能使两构件之间既保持直接接触。
而又能产生一定形式相对运动的连接。
36、由于组成运动副中两构件之间的接触形式不同，运动副分为高副和低副。
37、运动副的两构件之间，接触形式有点接触，线接触和面接触三种。
38．房门的开关运动，是转动副在接触处所允许的相对转动。
39、抽屉的拉出或推进运动，是移动副在接触处所允许的相对移动。
40、机器或机构，都是由构件组合而成的。
41、组成机构、并且相互间能作相互运动的物体，叫做构件。
42、从运动的角度看，机构的主要功用在于传递运动或改变运动的形式。
43、构件是机器的运动单元。
零件是机器的制造单元。
44、在平面机构中若引入一个高副将引入_1_个约束，而引入一个低副将引入_2_个约束，构
件数、约束数与机构自由度的关系是 F=3n-2PL-PH 。
45、计算平面机构自由度的公式为Ｆ=3n-2PL-PH ，应用此公式时应注意判断：
A.复合铰链，
B.局部自由度，C.虚约束。
46.、机构运动简图是说明机构各构件间相对运动关系的简单图形。
四、综合题；
1．重500N的木箱放在水平地面上，木箱与地面间的最大静摩擦力为210N，木箱从原地移
动后只要施加200N的水平推力，就可使木箱做匀速直线运动，求：
（1）要使木箱从原地移动至少要施加多大水平推力？
（2）木箱与地面间的滑动摩擦因数。
解．
（1）要推动，F大于最大静摩擦力，F至少为210N
（2）匀速F=f=200N，f=
N=
G,
=0.4
2．一轻绳跨过两个等高的轻定滑轮（不计大小和摩擦），两端分别挂上质量为m1=4千克和
m2=2千克的物体，如图所示，在滑轮之间的一段绳上悬挂物体m，为使三个物体不可能
保持平衡，求m的取值范围。
解：
m≤2
kg或m≥6kg
3．如图质量为m=5千克的物体，置于倾角为θ=30°的粗糙斜面上。
用一平行于斜面的大小为
30牛顿的力推物体，使其沿斜面向上匀速运动，求地面对斜面M的静摩擦力是多少？
（g
取10米/秒2）
解：
15
N
4．求图示梁A、B处反力。
5.传动轴如图所示，已知，MA=1500N．m，MB=500N．m，，MC=1000N．m，轴的直径d=65mm，
[τ]=40MPa，[θ]=0．5°／m，G=80GPa，试校核轴强度和刚度。
6．杆件受力求图所示，P1=4KN，P2=1.8KN，P3=2.2KN，杆件的直径d=12mm，材料的许用应
力[σ]=40Mpa，
1试画出轴力图；
②对杆件的强度进行校核。
15题图
7．矩形截面悬臂梁如图所示，[σ]=30MPa，试画出梁的弯矩图并校核该梁的强度。
8．已知杆AB长
=2
m、自重G，绳BC长2m，A处为铰链连接。
（1）画出杆的受力图，
（2）求各约束力的大小
9．题目中的圆代表一圆轴的横截面，画出正扭矩的转向，以及切应力的分布规律
10．题目中的长方形为一段梁，在该梁的左右截面分别画出正向的剪力和弯矩示意图。
11．简述低碳钢拉伸试验的四个阶段以及每个阶段的特征。
12．试画出下列各杆件的内力图。
（15分）
1
2
13．试画出截面上对应扭矩T的切应力分布图。
（5分）
14．试画出图示各物体的受力图。
15．绘制图示各机构的运动简图。
16．指出下两图所示各机构的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算机构的自由度，并判断
它们是否具有确定的运动。
N=4.Pl=5,Ph=1.F=3n-2Pl-Ph=1N=7.Pl=10,Ph=0.F=3n-2Pl-Ph=1
N=6.Pl=8,Ph=1.F=3n-2Pl-Ph=1N=4.Pl=6,Ph=0.F=3n-2Pl-Ph=0
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