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《机械基础习题集（多学时）》参考答案

绪 论

一、填空题

1、机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息。

2、一台完整的机器，通常都是由动力装置、传动装置、执行装置和操纵、控制及辅助装置组成的。

3、构件是运动 单元，零件是 制造 单元。

4、工程上通常把为协同完成某一功能而装配在一起的若干个零件的装配体称为 部件 。

5、多数机械零件是由金属 材料制成的。

6、机械零件材料选择的一般原则是应满足零件的 使用性能 、 工艺性和 经济性 等三方面的要求。

7、零件的承载能力主要由强度、刚度、稳定性 三个方面来综合衡量。

8、稳定性是指零件受外力作用时能在原有的几何形状下保持平衡状态的能力。

9、按破坏的机理，磨损主要有四种基本类型，即粘着磨损、接触疲劳磨损、磨料磨损和腐蚀磨损 。

10、对机械零件结构的基本要求是：

功能要求、质量要求、创新要求。

二、选择题

1、零件具有足够的抵抗破坏的能力，我们就说零件具有足够的（D）。

A、刚度 B、稳定性C、硬度 D、强度

2、零件具有足够的抵抗变形的能力，我们就说零件具有足够的（C）。

A、强度 B、稳定性C、刚度 D、硬度

3、（B）是构成机械的最小单元，也是制造机械时的最小单元。

A、机器 B、零件 C、构件 D、机构三、名词解释

1、机械

答：

机械是人类在长期生产和实践中创造出来的重要劳动工具，它可以减轻体力劳动、改善劳动条件、提高劳动生产率、改进产品质量，是社会生产力发展水平的重要标志。

机械是机器和机构的总称。

2、机器

答：

机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息。

将其他形式的能量转换为机械能的机器称为原动机，如内燃机、电动机、燃气轮机等。

凡利用机械能去变换或传递能量、物料和信息的机器称为工作机，如各种机床（变换物料外形）、起重机（传递物料）、打印机（变换和传递信息）等。

机器具有3个共同的特征：

①都是一种人为的实物组合体；

②各组成部分形成不同的运动单元，且各单元之间具有确定的相对运动；

③能完成有用的机械功或实现能量、信息的变换、传递。

3、机构

29

答：

机构也是一种人为的实物组合体，能实现预期的运动和动力的传递。

4、构件

答：

从运动的角度说，机器是由各种机构组合而成的，而机构又是由若干个运动单元组成的，这些运动单元称为构件。

就结构来看，构件可以由一个零件构成也可以由多个零件组成。

5、零件

答：

从制造的角度来说，机器是由若干个零件装配而成的，零件是机器中不可拆的制造单元。

四、简答题

1、简述磨损的概念及减少零件的磨损的措施。

答：

磨损是指相互接触的一对介质表面，相对运动时接触表面不断发生损耗或产生塑性变形，使介质表面状态和尺寸改变的现象。

减少零件磨损的措施有：

（1）各润滑部位有清洁、充足的油脂润滑。

（2）做好空气、燃油的滤清工作，防止磨料进入机器内部。

（3）避免机器超负载工作。

（4）控制润滑油工作温度至安全温度。

（5）控制零件工作环境的高温辐射、水蒸气、煤气、灰尘、铁屑或其他液体、气体的化学腐蚀介质等。

（6）零件采用耐磨材料。

（7）零件的配合间隙要适中。

（8）及时保养、调整等。

2、简述润滑的作用。

答：

润滑的作用是减轻摩擦和磨损，同时润滑还能起减震、防锈、降温等作用。

五、考察实践性习题

1、观察日常生活和生产实践，列举出你知道的机器、机构。

答：

机器——汽车、拖拉机、电动机、洗衣机、缝纫机、电风扇、摩托车、机床等。

机构——牛头刨床中的齿轮变速机构、齿轮机构、导杆机构等。

2、考察在日常生活和生产实践中，说出增大摩擦、减小摩擦的方法。

答：

增大摩擦的方法：

冰上行驶的汽车轮胎上缠了铁链，鞋底上的花纹等。

减小摩擦的方法：

电脑椅下安装小轮子，机床中上润滑油等。

第1章杆件的静力分析

一、填空题

1、相互

2、大小、方向和作用点。

3、刚体

4、任何物体

5、正；负；牛顿·米；符号为Ｎ·m。

6、使刚体产生转动效应。

7、大小；力偶臂；Ｍ或Ｍ（F，F′）

8、

（1）力等于零；

（2）力的作用线通过矩心

9、柔体约束

10、

（1）确定研究对象；

（2）画主动力；（3）画约束反力二、选择题

1.A2.D3.A4.C5.B6.B7.D8.B9.A 10.C

三、判断题

1.√2.×3.√4.√5.×6.×7.×8.×9.×10.√四、受力图

（a） （b）

（c） （d）

（e） （f）

（g） （h）

（i）

五.计算题

1、取BC构件作为研究对象，受力图如下所示：

2、取AC构件作为研究对象，受力图如下所示：



因为BC构件为二力构件所以Fc=FB

因为AC构件为三力构件，根据三力平衡汇交定理，Fc1、FB、F三力必汇交于一点。

因为Fc与Fc1互为作用力与反作用力，所以Fc=-Fc1

3、根据力多边形法则，Fc1、FB、F必构成封闭力三角形。

因为FA与FC1相互垂直，F为水平力所以FA=FC1=Fc=FB=（1.414/2）F

第2章 直杆的基本变形

一、填空题

1、大小相等；方向相反；杆件轴线重合

2、附加内力；内力；变形；一定限度

3、截开；代替；平衡

4、应力；正应力；切应力

5、屈服

6、制造方法；热处理工艺；变形速度；温度相同；低于

7、危险应力；极限应力；σo

8、

（1）校核强度；

（2）选择截面尺寸；（3）确定许可载荷

9、剪切面；挤压面

10、梁

11、均匀

12、平行

13、平行；很近

14、垂直；相反

15、线性二、选择题

1.C2.B3.A 4.B 5.D 6.C 7.A 8.A 9.D 10.A

11.A12.B13.C14.B 15.A

三、判断题

1.×

2.×

3.√

4.×

5.× 6.×

7.×

8.√

9.√

10.×

11.√

12.×

13.×

14.×

15.×16.√

17.√

四、简答题

1、试述圆轴扭转变形的受力特点和变形特点。

答：

受力特点：

在杆件两端垂直于杆轴线的平面内作用一对大小相等，方向相反的外力偶矩。

变形特点：

各横截面绕轴线发生相对转动。

2、试述塑性材料和脆性材料的力学性能的主要区别。

答：

塑性材料和脆性材料力学性能的主要区别是：

①塑性材料断裂前有显著的塑性变形，还有明显的屈服现象，而脆性材料在变形很小时突然断裂，无屈服现象。

②塑性材料拉伸和压缩时的比例极限、屈服极限和弹性模量均相同，因为塑性材料一般

不允许达到屈服极限，所以其抵抗拉伸和抗压缩的能力相同。

脆性材料抵抗拉伸的能力远低于其抵抗压缩的能力。

3、衡量脆性材料强度的指标是什么？

答：

强度极限

4、什么是安全系数？

通常安全系数的取值范围是如何规定的？

答：

安全系数n——构件工作的安全储备。

通常安全系数是大于1的系数。

5、试述剪切变形的受力特点和变形特点。

答：

受力特点作用在构件两侧面上的外力的合力大小相等、方向相反、作用线平行且相距很近。

变形特点介于两作用力之间的各截面，有沿作用力方向发生相对错动的趋势。

6、试述圆轴扭转时横截面上切应力的分布规律。

答：

横截面上切应力方向与半径垂直。

其分布规律如下图所示。

（a）实心轴 （b）空心轴

7、试述圆轴扭转变形的受力特点和变形特点。

答：

受力特点：

在杆件两端垂直于杆轴线的平面内作用一对大小相等，方向相反的外力偶矩。

变形特点：

各横截面绕轴线发生相对转动。

8、试述弯曲变形的受力特点和变形特点。

答：

受力特点：

外力垂直于杆件的轴线，且外力和力偶都作用在梁的纵向对称面内。

变形特点：

梁的轴线由直线变成在外力作用面内的一条曲线。

9、什么是梁的纵向对称面？

什么是平面弯曲？

答：

梁的纵向对称面：

梁的轴线与横截面的对称轴所组成的平面。

平面弯曲：

当作用在梁上的外力或力偶都在梁的纵向对称面内，且各力都与梁的轴线垂直，梁弯曲变形后，其轴线在纵向对称面内由直线变成平面曲线。

10、什么是中性层？

什么是中性轴？

答：

中性层：

既不伸长也不缩短的纵向纤维层。

中性轴：

中性层与横截面的交线。

11、试述弯曲正应力的分布规律。

答：

梁横截面上正应力的大小沿梁的高度呈线性分布，中性轴上各点（y=0）的正应力为零，与中性轴等距的各点正应力相等，离中性轴最远的点正应力最大。

梁横截面上的弯曲正应力

12、什么是组合变形？

常见组合变形的类型有哪些？

答：

组合变形：

由两种或两种以上的基本变形所构成的变形。

常见组合变形的类型：

斜弯曲、拉伸（压缩）与弯曲组合变形、弯曲与扭转组合变形。

13、什么是交变应力与疲劳破坏？

答：

构件承受随时间周期性变化的应力，这种应力称为交变应力。

材料在交变应力作用下发生的破坏，称为疲劳破坏。

14、简述疲劳破坏的特点及危害。

答：

疲劳破坏特点是：

①交变应力产生破坏时，最大应力低于静载下的材料的强度极限Rm，有时甚至低于屈服极限Rel；

②疲劳破坏时，材料发生突然断裂，即使塑性很好的材料，破坏时也无明显的塑性变形；

③构件疲劳破坏的断口上有裂纹的起源点和两个明显不同的区域：

粗糙区和光滑区（图

2-56）；

④在交变应力下，材料发生破坏的循环次数与应力大小有关；应力越大，循环次数越少。

疲劳破坏的危害：

疲劳是由于远低于屈服点的载荷反复作用而引起的损伤累积过程。

这一过程十分危险，因为若载荷只作用一次，可能不会产生任何不良影响，而常规的应力分析会得出材料处于安全状态的假定，但实际上并非如此。

15、什么是疲劳强度？

简述影响疲劳强度的因素及提高疲劳强度的措施。

答：

疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力，又称为疲劳极限。

影响疲劳强度的因素

①构件外形的影响（应力集中的影响）

②构件尺寸的影响

③构件表面质量的影响提高疲劳强度的措施

①合理设计构件的外形

②提高构件的表面加工质量

③提高构件表面强度

16、简述压杆稳定性的概念。

答：

压杆保持原有直线平衡状态的能力，称为压杆的稳定性。

五、计算题

1、解：

2、

解：

∵NAB＝P1－P2＝30－10＝20（KN）

NBC＝NCD＝－P2＝－10KN

AB段：

oAB＝NAB/AAB＝20×103/500＝40MPa

BC段：

oBC＝NBC/ABC＝10×103/500＝20MPa

CD段：

oCD＝NCD/ACD＝10×103/200＝50MPa

∴σmax＝50MPa

3、

解：

作AB杆的部分受力图如图b所示，其平衡条件为：

∑MA=0

2aNCD－3aP=0

3

NCD=（ ）P

2

CD杆的应力：

3P

NCD 2

3 25

2

103



119.4



106Pa



119.4MPa

CD A d2

4

（20

4

103）2

因为σCD<［σ］，所以CD杆安全。

4、

5、两块钢板用螺栓联接，每块板厚t=10mm，螺栓d=16mm，试求螺栓的剪切面积和挤压面积。

解：

螺栓的剪切面积

AQ=πr2=π（d）2=3.14×82=200.96（mm）2

2

螺栓的挤