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三零件及材料力学、机械原理

三、零件及材料力学、机械原理

1、什么是金属材料机械性能主要包括哪些？强度、刚度？

答、金属的机械性能主要包括：弹性、塑性、强度、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。强度:指金属材料构件在载荷作用下对变形和破裂抵抗的能力；刚度:指构件在外力作用下抵抗变形的能力。

2、什么是金属材料的韧性、稳定性？

（1）韧性:是指金属材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的性能叫韧性；

（2）稳定性:指受村构件保持原有直线平衡状态的能力。

3、简述带传动的优缺点。

答：带传动具有结构简单，传动平稳，价格低廉，缓冲吸振及过载打滑以保护其它零件的优点，缺点是传动比不稳定，传动装臵外形尺寸较大，效率较低，带的寿命较短以及不适合在高温易燃场合使用等。

4、简述齿轮传动的优缺点。

答：优点：传动功率和速度的适用范围广，具有恒定的传动比，传动效率高，工作可靠，使用寿命长，结构紧凑。

缺点：制造和安装精度要求较高，价格昂贵，精度低时，振动和噪声较大.

5、一对标准圆柱齿轮互相啮合，主动齿轮Z1＝24，被动齿轮Z2＝108，模数m＝6mm，试求出两齿轮的分度圆直径d1、d2，传动比i12，相啮合的齿顶隙c，标准中心距a。

解：d1＝ Z1 ×m＝24×6＝144mm

d2＝ Z2 ×m＝108×6＝648mm

i12＝ Z2÷ Z1＝108÷24＝4.5

c＝0.25×m＝0.25×6＝1.5mm

a＝( d1+d2)÷2＝(144+648)÷2＝396mm

6、常用螺纹联接的类型有哪几种？应用场合是什么？

答：常用的螺纹联接有4种类型：

（1）螺栓联接：用于被联接件不太厚有足够的装配空间的场合。（2）双头螺栓联接：用于被联接件之一很厚，又经常拆装的场合。（3）螺钉联接：用于被联接件之一很厚，又不经常拆装的场合。（4）紧钉螺钉联接：用于固定两被联接件的相对位臵，并且传动力和力矩不大的场合。

7、螺纹联接的防松方法常用的有几种？工作原理是什么？举例说明答：有3种。（1）摩擦防松：靠维持螺纹牙间不变的正压力来保证足够的摩擦力，如双螺母。（2）机械防松：用机械固定的方法使螺纹副之间无相对运动。如止动垫圈。（3）破坏螺纹副：使螺纹副破坏，如冲点法。

8、提高螺栓联接强度的措施有哪些？

答：5种：（1）改善载荷在螺纹牙间的分配，如：环槽螺母，目的是使载荷上移悬臵螺母，使螺杆螺母都受拉。（2）减小螺栓的应力幅，如采用柔性螺栓，目的是减小联接件的刚度。（3）减小应力集中，如采用较大的过渡圆角或卸荷结构。（4）避免附加弯曲应力，如采用凸台和沉头座。（5）采用合理的制造工艺，如：滚压、表面硬化处理等。

9、、螺纹防松方式有几种？分别为？

答：螺纹防松措施有（1）磨擦防松，包括双螺母、弹簧垫圈、自锁螺母；（2）机械防松包括开口销、止动垫片、带翅垫片、串联钢丝等；（3）永久防松包括爆接、冲齿等。

10、机械零件磨损分几个阶段？分别为哪些？

答:机械零件在正常工作时，有形磨擦的过程一般分为三个阶段，第一阶段为跑合阶段，第二阶段为稳定磨损阶段，第三阶段为剧烈磨损阶段。

11、表面粗糙度对零件工作性能有何影响？

答：（1）影响零件运动表面的磨擦和磨损；

（2）影响配合性质的稳定性和机器工作精度；

（3）影响零件的强度；

（4）影响零件的抗腐蚀性；

（5）对联接的密封性和零件的美观也有很大的影响。

12、对齿轮传动有哪些使用要求？

答：（1）传递运动的准确性；

（2）传动的平稳性；

（3）载荷分布均匀性；

（4）侧隙。即齿轮带啮合时非工作齿面之间要有适当的间隙。

13、珠光体灰铸铁的性能特点与用途有哪些。

答：强度低，塑性、韧性差，但具有良好的铸造性、切削性和加工性，较高的耐磨性、减振性及较低的缺口敏感性。主要用于制造随较大载荷运转和要求一定的气密性或耐蚀性等较重要的零

件，如齿轮、机座、飞轮、活塞、汽缸体、液压缸、阀门等。14、滚动轴承有哪些优点？

答：1、滚动轴承的摩擦系数小，因而滚动轴承摩擦阻力及起动摩擦力矩小，功率消耗少，机械效率高；

2、外形尺寸已标准化，具有互换性，安装、拆卸和维修都很方便；

3、轴向结构紧凑，使机器的轴向尺寸大为减小；

4、精度高、磨损小、寿命长，且能在较长时间内保持轴的安装精度；

5、具有自动调心特性的轴承，当主轴有轻微挠曲或配合部件有些不同心时仍能正常工作；

6、适宜于专业化大批量生产，质量稳定、可靠，生产效率高，成本亦较低。

15、滚动轴承中保持架有什么作用？

答：保持架将滚动体均匀隔开，引导滚动体在正确的轨道上运动，改善轴承内部载荷分配和润滑性能。

16、何谓带传动的弹性滑动和打滑？能否避免？

答：弹性滑动：带具有弹性，紧边拉力大，应变大，松为拉力小，应变小。当带由紧边侧进入主动轮到从松边侧离开主动轮有个收缩过程，而带由进入从动轮到离开从动轮有个伸长过程。这两个过程使带在带轮上产生弹性滑动。弹性滑动不能避免。

打滑：由于张紧不足，摩擦面有润滑油，过载而松弛等原因，使带在带轮上打滑而不能传递动力。打滑能避免。

17、简述空气的主要成分和气压传动的优点？

答：空气主要成分为氮气和氧气，还有少量的氩气和二氧化碳。优点：（1）空气为工作介质，较易取得，处理方便；（2）便于中

远距离输送；（3）气动动作迅速，反应快；（4）工作环境适应性好。

18、简述齿轮传动的优缺点。

答：优点：传动功率和速度的适用范围广，具有恒定的传动比，传动效率高，工作可靠，使用寿命长，结构紧凑。

缺点：制造和安装精度要求较高，价格昂贵，精度低时，振动和噪声较大，不宜用于轴间距离大的传动。

19、何谓齿面疲劳点蚀，它是如何形成的？齿轮齿面疲劳点蚀多发生在齿面的什么部位？为什么？

答：齿轮传动时，齿面承受很高的交变接触应力，在齿面上产生微小疲劳裂纹，裂缝中渗入润滑油，再经轮齿辗压，封闭在裂缝中的油压增高，加速疲劳裂缝的扩展，使齿面表层小片金属剥落形成小坑，称为疲劳点蚀。疲劳点蚀多发生在齿面的节圆附近。由于该处为单齿传力，接触应力高。

20、什么叫摩擦和磨损对机器有何危害

答:相接触的物体相互移动时发生阻力的现象称摩擦,相对运动零件的摩擦表面发生尺寸、形状和表面质量变化的现象称磨损.

摩擦和磨损相伴相生,严重时造成机器零件失效,机器失去正常工作能力或工作精度.机修中需修理更换的零件90%以上是由磨损造成的.

21、齿轮轮齿常见的失效形式有哪些？

答：有以下5种形式：齿面点蚀；齿面磨损；齿面胶合；轮齿折断；齿面塑性变形。

22、对齿轮传动有哪些使用要求？

答：（1）传递运动的准确性；

（2）传动的平稳性；

（3）载荷分布均匀性；

（4）侧隙。即齿轮带啮合时非工作齿面之间要有适当的间隙。

23、有一对标准直齿圆柱齿轮m=2，α=20度，Z1=25，Z2=50，求：（1）这对齿轮的分度圆直径d1，d2；周节P1，P2，齿顶圆直径da1，da2，齿根圆直径df1，df2；（2）中心距a；（3）如果n1=960r/min，n2=？

解：（1）d1=MZ1=2*25=50（mm） d2=MZ2=2*50=100（mm）

P1=P2=n*m=3.14*2=6.28（mm）

da1=m（Z1-2hax）=2*（25+2*1）=54（mm）

da2=m（Z2-2hax）=2*（50+2*1）=104（mm）

df1=m（Z1-2ahx-2Cx）=2*（25-2*1-2*0.25）=45（mm）

df2=m（Z2-2ahx-2Cx）=2*（50-2*1-2*0.25）=95（mm）（2）A=m（Z1+Z2）/2=2*（25+50）/2=75（mm）

（3）i=Z2/Z1=n1/n2

50/25=960/n2

∴ n2=960/2=480（r/min）

24、如图所示的轮系中，已知各轮齿数:

z1=15,z2=25,z2'=15,z3=30,z3'=15,z4=30,z4'=2(右旋蜗杆)，z5=60.求该轮传动比i15，并判断蜗轮5的转向。

答：i 15=(25*30*30*60)/(15*15*15*2)=200,蜗轮5方向如附图所示，顺时针。

25、某挖掘机提升传动系统的两极减速齿轮即斜齿轮组，各齿轮组的齿数分别为：

Z1=19,Z2=170，Z3=18，Z4=125。已知提升电动机的最大转数n=740转/分，若是设电动机轴转62转时计算它的速度比B 为多少？若是设电动机轴转62转时，计算卷筒的最大转数Rm 是多少？已知提升卷筒的直径D 为16米，则提升钢绳的最大运行速度Vm 为多少？

答：B=3142Z Z Z Z ??=1819125

170??≈62 Rm=B n =62740

=11.9转/分

Vm=πD 〃Rm 601=3.14×1.6×609

.11=0.996米/分

26、已知相啮合的一对标准直齿圆柱齿轮，Z1=20，Z2=50，a=210。求两齿轮的分度圆直径d1和d2。

答：利用 a =1/2 m(z1+Z2) 得;

m=420/(20+50)=6

d1=mz1=6*20=120

d2=mz2=6*50=300

27、简述链传动的优缺点。

答：链传动具有传动比准确，传动效率高，轴上受力较小，结构紧凑，能适应多种恶劣工作环境。缺点是瞬时传动比不稳定，工作中振动、冲击、噪声较大，不适合载负变化很大和急速反转的场合，只能实现两平行轴间同向传动等。

28、按曲柄与摇杆的存在情况，铰链四杆机构有哪些基本型式？答：曲柄摇杆机构；双曲柄机构；双摇杆机构。

29、已知相啮合的一对标准直齿圆柱齿轮，Z1=20，Z2=50，a=210mm，求分度圆直径。

解答；因为a=m/2（z1+z2），代入已知条件可得m=6mm又因为d=mz，所以d1=mz1=6×20=120mm d2=mz2=6×50=300mm

30、齿轮轮齿有哪几种失效形式？简述防止齿面胶合的方法？

答：齿轮失效的形式有五种：齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿断裂。防止齿面胶合的方法：对于低速传动，采用粘度大的润滑油；对于高速传动，可采用硫化的润滑油；还可以选用不同的材质，使齿面不容易胶合；以及提高齿面硬度，减小齿面粗糙度等。

31、一直径为2.5mm、长度为200mm的杆，在载荷2000N作用下，直

径缩小为2.2mm,试计算：（1）杆的最终长度l；（2）在该载荷作用下的真应力S；（3）在该载荷作用下的条件应力σ。

答：

（1）最终长度l=[π/4（2.5）2]×200/ [π/4（2.2）2]=258.3mm （2）真应力S=Ken=F/A=2000/[π/4（2.2）2]=526MPa

（3）条件应力σ=F/A0=2000/[π/4（2.5）2]=408 MPa

32、疲劳断口有什么特点？

答：有疲劳源。在形成疲劳裂纹之后，裂纹慢速扩展，形成贝壳状或海滩状条纹。这种条纹开始时比较密集，以后间距逐渐增大。由于载荷的间断或载荷大小的改变，裂纹经过多次张开闭合并由于裂纹表面的相互摩擦，形成一条条光亮的弧线，叫做疲劳裂纹前沿，这个区域通常称为疲劳裂纹扩展区，而最后断裂区则和静载下带尖锐缺口试样的断口相似。对于塑性材料，断口为纤维状，对于脆性材料，则为结晶状断口。总之，一个典型的疲劳断口总是由疲劳源、疲劳裂纹扩展区和最终断裂区三部分构成。

33、怎样提高零件的抗粘着磨损能力？

答：

①注意一对摩擦副的配对。不要用淬硬钢与软钢配对；不要用软金属与软金属配对。

②金属间互溶程度越小，晶体结构不同，原子尺寸差别较大，形成化合物倾向较大的金属构成摩擦副时粘着磨损就较轻微。

③通过表面化学处理，如渗硫、硫氮共镕、磷化、软氮化等热处理工

艺，使表面生成一化合物薄膜，或为硫化物、磷化物，含氮的化合物，使摩擦系数减小，起到减磨作用也减小粘着磨损。

④改善润滑条件。

34、什么条件下发生微动磨损？如何减少微动磨损？

答：微动磨损通常发生在一对紧配合的零件，在载荷和一定的振动频率作用下，较长时间后会产生松动，这种松动只是微米级的相对滑动，而微小的相对滑动导致了接触金属间的粘着，随后是粘着点的剪切，粘着物脱落。在大气环境下这些脱落物被氧化成氧化物磨屑，由于两摩擦表面的紧密配合，磨屑不易排出，这些磨屑起着磨料的作用，加速了微动磨损的过程。滚压、喷丸和表面化学处理都能有效的减少微动磨损。

35、某压力容器盖螺栓组连接如图所示，已知容器内径D=250mm，内装具有一定压强的液体，沿凸缘周均匀分布12个M16（d1=13.835mm）的普通螺栓，螺栓材料的许用拉应力[σ]=1 80MPa，螺栓的相对刚度Cb/（Cb+Cm）=0.5，按紧密性要求，剩余预紧力F1 =1.83F，F为螺栓的轴向工作载荷。试计算：该螺栓组连接允许容器内的液体最大压强Pmax及每个螺栓连接所需的预紧力F0。

答：①计算每个螺栓允许的最大总拉力：

F2=[σ]πd12 /4×1.3=20815N

②计算容器内液体最大压强

F2= F1+F=2.8F

即F=20815/2.8=7434N

F=((πD2/4)/12)×Pmax

Pmax=1.82MPa

36、螺纹联接常用的防松方法有哪些？

答：螺纹联接常用的防松方法，按工作原理主要有摩擦防松、机械防松和破坏螺纹副防松三种。其中摩擦防松有双螺母、弹簧垫圈和自锁螺母等，利用机械防松有开口销，开口销与槽形螺母止动垫片，花垫、串联钢丝等，永久防松：端铆、冲点、粘合等。

37、蜗杆传动有什么特点？常用于什么场合？

答：蜗杆传动结构紧凑，传动比大，传动平稳无噪音，可以实现自锁，传动效率低，为了减少摩擦，提高耐磨性和胶合能力，涡轮往往采用贵金属，成本高，互换性较差，用于传动比大传递功率较小的场合。

38、图示为某起重设备的减速装臵。已知各齿轮齿数

z1=z2=20,z3=60,z4=2,z5=40,轮Ⅰ转向如图所示，卷筒直径D=136mm，试求此时重物是上升还是下降。

答：传动装臵由蜗轮蜗杆机构与一行星轮系组成。蜗杆4与行星轮系中的系杆转速相同。

i13H=(n1-n4)/(n3-n4)=-z3/z1=-3

因为z1=20,z3=60,n3=0所以 n1=4n4

说明轮Ⅰ与系杆转向相同，可以确定蜗杆4的转动方向。

蜗杆右旋，用右手螺旋法则可以确定蜗轮的转向。即此时重物将上升。

39、链传动与带传动相比较有哪些优缺点？

答：与带传动相比，a链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；b需要的张紧力小，作用在轴上的压力也小，可减少轴承的摩擦损失；c结构紧凑；d能在温度较高，有油污等恶劣环境条件下工作。链传动的主要缺点是：瞬时链速和瞬时传动比不是常数，因此传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。

40、同滚动轴承相比，液体摩擦滑动轴承有哪些特点？

答：1）在高速重载下能正常工作，寿命长；2）精度高；滚动轴承工作一段时间后，旋转精度下降；3）滑动轴承可以做成剖分式的，能

满足特殊结构需要。如曲轴上的轴承；4）液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，可以吸收震动，缓和冲击；5）滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小；6）起动摩擦阻力较大。

41、试说明滚动轴承代号6308的含义？

答：6—深沟球轴承，3—中系列，08—内径d=40mm，公差等级为0级，游隙组为0组。

42、常用的螺纹紧固件有哪些？

答：常用的螺纹紧固件品种很多，包括螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈等。

43、按照轴所受载荷类型的不同，轴分为哪几种类型？并分别举例说明。

答：（1）仅受弯矩M的轴—心轴，只起支撑零件作用，如自行车前轴。（2）仅受转矩T的轴—传动轴，只传递运动和转矩不起支撑作用，如汽车后轮传动轴。

（3）既受弯矩又受转矩的轴，既起支撑又起传动和转矩作用，如减速器的输出轴。

44、常用的提高轴的强度和刚度的措施有哪些？

答：

（1）使轴的形状接近于等强度条件，以充分利用材料的承载能力；（2）尽量避免各轴段剖面突然改变以降低应力集中，提高轴的疲劳强度；

（3）改变轴上零件的布臵，有时可以减小轴上的载荷；（4）改进轴

上零件的结构可以减小轴上的载荷。

45、滚动轴承的失效形式有哪些？计算准则是什么？

答：滚动轴承的失效形式有三种：疲劳点蚀，塑性变形和磨损。计算准则。

（1）对于一般转速的轴承，疲劳点蚀为主要失效形式，以疲劳强度为据进行轴承的寿命计算。

（2）对于高速轴承，工作表面的过热也会引起失效，因此除需要进行寿命计算外，还应校验其极限转速。

（3）对于低速轴承，其失效形式为塑性变形，应进行以不发生塑性变形为准则的静强度计算。

46、简述连杆机构的传动特点与缺点？

答：传动特点：

1）其运动副一般均为低副。低副两运动副元素为面接触，压强较小，故可承受较大的载荷；且有利于润滑，磨损较小；另外其运动副的几何形状较简单，便于加工制造。

2）在连杆机构中，当原动件的运动规律不变可用改变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。

3）在连杆机构中，连杆曲线多。

4）可以方便地用来达到增力、扩大行程和实现远距离传动等目的。缺点：

由于连杆机构的运动必须经过中间构件进行传动，因而传递路线

较长，易产生较大的误差积累，同时，也使机械效率降低。

在连杆机构运动过程中，连杆及滑块的质心都在作变速运动，所产生的惯性力难于用一般的平衡方法加以消除，因而会增加机构的动载荷，所以连杆机构不宜用于高速运动。

47、简述构件和零件的区别和联系？

答：a)构件：从运动角度讲是不可再分的单位体。

b)零件：从制造角度讲是不可再分的单位体。

c)构件可以由多个零件通过刚性联结获得。

48、已知四杆机构各杆尺寸为AB=450mm，BC=400mm，CD=300mm，AD=200mm。问如何得到双曲柄机构，双摇杆机构及曲柄摇杆机构？答：根据铰链四杆机构中曲柄存在的条件，因为最长杆AB与最短杆AD之和小于其余两杆长度之和，则根据推论可得①如果以AB或CD 为机架，可得到曲柄摇杆机构；

如果以BC杆为机架，可得到双摇杆机构；

如果以AD杆为机架，可得到双曲柄机构。

49、如何理解机器、机构、机械？

答：机器的特征：人为的实体组合，实体间有确定的相对运动，提供机械能或转换机械能。机构：具有相对的运动，人为实体组合。通常认为机械和机构为机械。

50、凸轮机构传递动力的缺点？

答：凸轮机构为高副机构，凸轮和从动件之间为点、线接触，易磨损和产生点蚀，所以不宜传递较大的动力。

51、机械可以实现间歇运动的机构？

答：有槽轮机构、不完全齿轮机构、有休止凸轮廓线凸轮机构。52、如何理解带传动传动比？

答：带传动依靠传动带与带轮之间的摩擦力实现传动的，带以带轮之间存在弹性滑动，易产生丢转，传递载荷越大，则丢转越多，产生滑动率，所以带传动没有准确的传动比。

53、为什么链传动瞬间传动比不是常数，平均传动比为常数？

答：链传动的运动过程，链轮如多边形轮，链条每节都在多边形上缠绕，通过运动分析，存在多边形效应，瞬时传动比不是常数。而平均传动比因其传动过程，链轮没转动一周，链条一定转过与链轮齿轮相同的节数，所以有准确的平均传动比。

54、齿轮的啮合条件是什么？

答：直齿圆柱齿轮在传动中，齿轮上所受的正压力可分解成正压力和径向力，只有当两个齿轮的模数和压力角都相同时，两个齿轮才能啮合，传递动力。

55、理解调速器的作用？

答：当机械的速度波动是突然的、不规律的，没有一定周期时，这种非周期性的速度波动，不能依靠飞轮来进行调节，而必须采用特殊的装臵使驱动力的功与阻力的功保持平衡，即输入功和负荷所消耗的功达到平衡，以达到新的稳定运转，实现这种特殊功能的装臵为调速器。

56、回转件的动平衡，及目的是什么？

答：当回转件不对称、制造不准确或材质不均匀，使回转件在转动时产生离心力系的不平衡，使离心力系和合力偶距不等于零，它们的方向随着回转件的转动而发生周期性的变化，在轴承中引起一种附加的侧压力，使整个机械产生周期性的震动，产生噪声和零件的疲劳，降低机械的工作精度和可靠性。调整回转件的质量分布，使回转件工作时离心力系达到平衡，以消除附加动压力，尽量减轻有害的机械震动，改善机械工作性能和延长使用寿命，即为回转件平衡的目的。

57、如何理解机械零件的失效？

答：机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。失效形式主要为强度、刚度、耐磨性、震动稳定性等方面的影响，表现为断裂或塑性变形，过大的弹性变形，工作表面的过度磨损或损伤，发生强烈地震动，连接的松弛，带的打滑丢转等。

58、滚动轴承的失效形式？

答：疲劳破坏，滚动体和滚道在表层下产生疲劳裂纹，并逐渐扩展到表面，形成疲劳点蚀。塑性变形，滚动体和滚道接触的局部应力超过材料的屈服极限，出现塑性变形而失效。由于使用和保养不当或密封润滑不良等因素，引起轴承早期磨损、胶合、内外圈和保持架破损等不正常失效。

59、履带的损坏形式有几种？

答：链条的疲劳破坏，链条、链板的疲劳断裂。链条驱动齿磨损，链条磨损后，链节变长，引起跳齿或脱链。冲击破坏，滚子和销轴受冲击断裂。胶合，润滑不当或速度过高，销轴和套筒的工作表面发生胶

合。静力拉断，载荷超过链条的静力强度时，链条被拉断。

60、如何判断零件的疲劳损坏？

答：疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低，甚至比屈服极限低。不管脆性材料或塑性材料，疲劳断口表现无明显塑性变形的脆性突然断裂。疲劳断裂时损伤的积累，初期表现零件表面形成微裂纹，裂纹随着应力循环次数的增加而逐渐扩展，直至余下的未断裂的截面不足以承受外载荷时，突然断裂。

61、简述限矩型液力偶合器工作原理。

答：当工作腔内注入工作液体后，电机带动泵轮旋转，工作液体在泵轮叶片的带动下获得动能和压力能，形成高速，高压的液体冲向涡轮，使涡轮跟着泵轮旋转。工作液体在工作腔内流动的过程中，泵轮把电机输入的机械能转换为工作液压的动能和压力能，而涡轮是把液体的动能和压力能再转换成机械能传给减速机，从而实现了功能的传递，这就是液力偶合器的基本原理。

62、简述偶合器的主要功能？

答：（1）可轻载平稳起动；（2）过载保护；（3）起动时可充分利用原动机的最大扭矩；（4）消除冲击和振动；（5）能使原动机并列运转；（6）极易调整加速时间和拖线扭矩

63、向心推力轴承和圆锥滚子轴承安装时应注意些什么？

答：向心推力轴承和圆锥滚子轴承常是成对安装，安装时应注意调整轴向游隙。游隙大小直接影响机械装配精度和轴承使用寿命，轴向游

隙可用千分表、深度游标卡尺来检查，轴向游隙的大小由轴承布臵方式，轴承间距离，轴和壳体材料、工作时温升影响等来决定。

64、什么是轴承游隙？

答：指轴承在未安装于轴或轴承箱时，将其内圈或外圈的一方固定，然后便未被固定的一方做径向或轴向移动时的移动量。根据移动方向，可分为径向游隙和轴向游隙。运转时的游隙也叫做工作游隙，它的大小对轴承的滚动疲劳寿命、温升、噪声、振动等性能有影响。因此，所得到的测量值比理论游隙要大，从而也就增加了测量负荷产生

的弹性变形量。

65、在什么状态

下，斗杆和铲斗

的挖掘力最大？

答：在斗杆油缸

和斗杆成90°夹角时，斗杆挖掘力最大；在铲斗油缸和连杆成90°夹角时，铲斗挖掘力最大。

66、螺纹自锁？为什么还要防松？防松装臵？

原因：在冲击，振动和变载荷的作用下，螺旋副间的摩擦力可能减小或瞬间消失，这种现象多次重复出现，就会使连接松脱。防松装臵：对顶螺母，弹簧垫圈，自锁螺母，止动垫圈，串联钢丝等

67、带传动弹性滑动和打滑时如何发生的？二者是否能避免？对带传动各产生什么影响？

带传动在正常工作时，由于紧边和松边拉力影响，使带的弹性变形率发生变化，从而引起带和带轮间产生微量滑动，称为弹性滑动。若弹性滑动发生在带轮的整个包角上，即产生打滑。

弹性滑动不可避免，打滑应该避免！

弹性滑动将使从动轮的转速低于主动轮的转速。打滑使带传动失效！

68、提高螺栓强度的措施有哪些？

答:1.减少应力集中的影响；2.降低载荷的变化量；3.避免附加弯曲应力。

69、试述什么是表面强化工艺，常用方法有哪些？

答：表面强化处理是通过冷压使表面层发生冷态塑性变形，提高硬度，并产生残余压应力的加工方法，常见的表面强化方法有：喷丸强化，滚压加工，液体磨料强化。

70、提高轮齿抗弯疲劳强度的措施有：

增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀痕，可降低齿根应力集中；增大轴和支撑的刚度，可减少齿面局部受载；采取合理的热处理方法合轮芯部具有足够的韧性；在齿根部进行喷丸、滚压等表面强化处理，降低齿轮表面粗糙度，齿轮采用正变换等。

71、机械设备的磨损阶段可分为哪三个阶段？

答.跑合磨损阶段、稳定磨损阶段、事故磨损阶段（急剧磨损阶段）72、什么是摩擦、磨损和润滑？

答：摩擦：两个相互接触的物体，在外力作用下发生相对运动或具有

工程力学材料力学_知识点_及典型例题

作出图中AB杆的受力图。 A处固定铰支座 B处可动铰支座作出图中AB、AC杆及整体的受力图。 B、C光滑面约束 A处铰链约束 DE柔性约束作图示物系中各物体及整体的受力图。 AB杆：二力杆 E处固定端 C处铰链约束

（1）运动效应：力使物体的机械运动状态发生变化的效应。（2）变形效应：力使物体的形状发生和尺寸改变的效应。 3、力的三要素：力的大小、方向、作用点。 4、力的表示方法：（1）力是矢量，在图示力时，常用一带箭头的线段来表示力；（注意表明力的方向和力的作用点！）（2）在书写力时，力矢量用加黑的字母或大写字母上打一横线表示，如F、G、F1等等。 5、约束的概念：对物体的运动起限制作用的装置。 6、约束力（约束反力）：约束作用于被约束物体上的力。约束力的方向总是与约束所能限制的运动方向相反。约束力的作用点，在约束与被约束物体的接处 7、主动力：使物体产生运动或运动趋势的力。作用于被约束物体上的除约束力以外的其它力。 8、柔性约束：如绳索、链条、胶带等。 (1)约束的特点：只能限制物体原柔索伸长方向的运动。 (2)约束反力的特点：约束反力沿柔索的中心线作用，离开被约束物体。（） 9、光滑接触面：物体放置在光滑的地面或搁置在光滑的槽体内。（1）约束的特点：两物体的接触表面上的摩擦力忽略不计，视为光滑接触面约束。被约束的物体可以沿接触面滑动，但不能沿接触面的公法线方向压入接触面。（2）约束反力的特点：光滑接触面的约束反力沿接触面的公法线，通过接触点，指向被约束物体。（） 10、铰链约束：两个带有圆孔的物体，用光滑的圆柱型销钉相连接。约束反力的特点:是方向未定的一个力；一般用一对正交的力来表示，指向假定。（）11、固定铰支座（1）约束的构造特点：把中间铰约束中的某一个构件换成支座，并与基础固定在一起，则构成了固定铰支座约束。

材料力学习题册答案-第13章能量法

第十三章能量法一、选择题 1.一圆轴在图1所示两种受扭情况下，其（A ）。 M A 应变能相同，自由端扭转角不同； B 应变能不同，自由端扭转角相同； 2 M M C 应变能和自由端扭转角均相同； D 应变能和自由端扭转角均不同。—_a—一i—_a—一（图1） 2?图2所示悬臂梁，当单独作用力F时，截面B的转角为θ,若先加力偶M,后加F,则在加F的过程中，力偶M （ C ）。 A 不做功； B 做正功； 1 C 做负功，其值为Md ； D 做负功，其值为一Mr。 2 3 ?图2所示悬臂梁，加载次序有下述三种方式：第一种为F、M同时按比例施加；第二种为先加F ,后加M;第三种为先加M ,后加F。在线弹性范围内，它们的变形能应为（D ）。 A 第一种大； B 第二种大； C 第三种大； D 一样大。 4.图3所示等截面直杆，受一对大小相等，方向相反的力F作用。若已知杆的拉压刚度为 μFl EA ,材料的泊松比为μ,则由功的互等定理可知，该杆的轴向变形为，I为杆件长 EA 度。（提示：在杆的轴向施加另一组拉力F。） A0 ；卩Fb C EA F l M I *] A B C4 （图2） Fb EA D 无法确定。 b：

、计算题 1.图示静定桁架，各杆的拉压刚度均为 EA 相等。试求节点 C 的水平位移。解：解法1-功能原理，因为要求的水平位移与 P 力方向一致，所以可以用这种方法。由静力学知识可简单地求出各杆的内力，如下表所示。 L 2 — 2 Pa 2 Pa 2 ” 2 P ] i 一 2 a 2 EA 2 EA 2 EA 可得出：厶C =2 '2 1 Pa EA 解法2-卡氏定理或莫尔积分，这两种方法一致了。在C 点施加水平单位力，则各杆的内力如下表所杆 N i N i I i N i N t J i AB P 1 a Pa BC P 1 a Pa CD 0 0 a 0 BD -Λ∕2P -√2^ √2a 2、''2Pa AD a （2丁2 +2）Pa EA 则C 点水平位移为：札 J 2 IPa EA EA ,抗弯刚度均为 El 。试求A 截面的铅直位移。 1 P iC 2 2 ?图示刚架，已知各段的拉压刚度均为

材料力学基本概念

变形固体的基本假设、内力、截面法、应力、位移、变形和应变的概念、杆件变形的基本形式；轴力和轴力图、直杆横截面上的应力和强度条件、斜截面上的应力、拉伸和压缩时杆件的变形、虎克定律、横向变形系数、应力集中；扭转的概念、纯剪切的概念、薄壁圆筒的扭转，剪切虎克定律、切应力互等定理；静矩、惯性矩、惯性积、惯性半径、平行移轴公式、组合图形的惯性矩和惯性积的计算、形心主轴和形心主惯性矩概念；应力状态的概念、主应力和主平面、平面应力状态分析—解析法、图解法（应力圆）、三向应力圆，最大切应力、广义胡克定律、三个弹性常数E 、G 、μ间的关系、应变能密度、体应变、畸变能密度；强度理论的概念、杆件破坏形式的分析、最大拉应力理论、最大拉应变理论、最大切应力理论、畸变能理论、相当应力的概念；疲劳破坏的概念、交变应力及其循环特征、持久极限及其影响因素。第一章 a 绪论变形固体的基本假设、内力、截面法、应力、位移、变形和应变的概念、杆件变形的基本形式第一节材料力学的任务与研究对象 1、变形分为两类：外力解除后能消失的变形成为弹性变形；外力解除后不能消失的变形，称为塑性变形或残余变形。第二节材料力学的基本假设 1、连续性假设：材料无空隙地充满整个构件。 2、均匀性假设：构件内每一处的力学性能都相同 3、各向同性假设：构件某一处材料沿各个方向的力学性能相同。第三节内力与外力截面法求内力的步骤：①用假想截面将杆件切开，得到分离体②对分离体建立平衡方程，求得内力第四节应力 1、切应力互等定理：在微体的互垂截面上，垂直于截面交线的切应力数值相等，方向均指向或离开交线。胡克定律 2、 E σε=，E 为（杨氏）弹性模量 3、 G τγ=，剪切胡克定律，G 为切变模量第二章轴向拉压应力与材料的力学性能轴力和轴力图、直杆横截面上的应力和强度条件、斜截面上的应力、拉伸和压缩时杆件的变形、虎克定律、横向变形系数、应力集中第一节拉压杆的内力、应力分析 1、拉压杆受力的平面假设：横截面仍保持为平面，且仍垂直于杆件轴线。即，横截面上没有切应变，正应

材料力学性能考试题及答案

07 秋材料力学性能一、填空：（每空1分,总分25分） 1.材料硬度的测定方法有、和。 2.在材料力学行为的研究中，经常采用三种典型的试样进行研究，即、和。 3.平均应力越高，疲劳寿命。 4.材料在扭转作用下,在圆杆横截面上无正应力而只有,中心处切应力为,表面处。 5.脆性断裂的两种方式为和。 6.脆性材料切口根部裂纹形成准则遵循断裂准则；塑性材料切口根部裂纹形成准则遵循断裂准则； 7.外力与裂纹面的取向关系不同，断裂模式不同，张开型中外加拉应力与断裂面，而在滑开型中两者的取向关系则为。 8．蠕变断裂全过程大致由、和三个阶段组成。 9．磨损目前比较常用的分类方法是按磨损的失效机制分为、和腐蚀磨损等。 10．深层剥落一般发生在表面强化材料的区域。

11．诱发材料脆断的三大因素分别是、和。二、选择：（每题1分，总分15分）（）1. 下列哪项不是陶瓷材料的优点 a）耐高温 b) 耐腐蚀 c) 耐磨损 d)塑性好（）2. 对于脆性材料，其抗压强度一般比抗拉强度 a)高b)低c) 相等d) 不确定（）3.用10mm直径淬火钢球，加压3000kg，保持30s，测得的布氏硬度值为150的正确表示应为 a) 150HBW10／3000／30 b) 150HRA3000／l0／ 30 c) 150HRC30／3000／10 d) 150HBSl0／3000／30 （）4.对同一种材料，δ5比δ10 a) 大 b) 小 c) 相同 d) 不确定（）5.下列哪种材料用显微硬度方法测定其硬度。 a) 淬火钢件 b) 灰铸铁铸件 c) 退货态下的软钢 d) 陶瓷（）6.下列哪种材料适合作为机床床身材料 a) 45钢 b) 40Cr钢 c) 35CrMo钢 d) 灰铸铁（）7.下列哪种断裂模式的外加应力与裂纹面垂直，因而它是最危险的一种断裂方式。

工程力学试题库材料力学

材料力学基本知识复习要点 1. 材料力学的任务材料力学的主要任务就是在满足刚度、强度和稳定性的基础上，以最经济的代价，为构件确定合理的截面形状和尺寸，选择合适的材料，为合理设计构件提供必要的理论基础和计算方法。 2. 变形固体及其基本假设连续性假设：认为组成物体的物质密实地充满物体所在的空间，毫无空隙。均匀性假设：认为物体内各处的力学性能完全相同。各向同性假设：认为组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。小变形假设：认为构件在荷载作用下的变形与构件原始尺寸相比非常小。 3. 外力与内力的概念外力：施加在结构上的外部荷载及支座反力。内力：在外力作用下，构件内部各质点间相互作用力的改变量，即附加相互作用力。内力成对出现，等值、反向，分别作用在构件的两部分上。 4. 应力、正应力与切应力应力：截面上任一点内力的集度。正应力：垂直于截面的应力分量。切应力：和截面相切的应力分量。 5. 截面法分二留一，内力代替。可概括为四个字：截、弃、代、平。即：欲求某点处内力，假想用截面把构件截开为两部分，保留其中一部分，舍弃另一部分，用内力代替弃去部分对保留部分的作用力，并进行受力平衡分析，求出内力。 6. 变形与线应变切应变变形：变形固体形状的改变。线应变：单位长度的伸缩量。练习题一. 单选题 1、工程构件要正常安全的工作，必须满足一定的条件。下列除（）项，

其他各项是必须满足的条件。 A、强度条件 B、刚度条件 C、稳定性条件 D、硬度条件 2、物体受力作用而发生变形，当外力去掉后又能恢复原来形状和尺寸的性质称为（） A．弹性B．塑性C．刚性D．稳定性 3、结构的超静定次数等于（）。 A．未知力的数目B．未知力数目与独立平衡方程数目的差数 C．支座反力的数目D．支座反力数目与独立平衡方程数目的差数 4、各向同性假设认为，材料内部各点的（）是相同的。 A.力学性质 B.外力 C.变形 D.位移 5、根据小变形条件，可以认为（） A.构件不变形 B.结构不变形 C.构件仅发生弹性变形 D.构件变形远小于其原始尺寸 6、构件的强度、刚度和稳定性（） A.只与材料的力学性质有关 B.只与构件的形状尺寸有关 C.与二者都有关 D. 与二者都无关7、在下列各工程材料中，（）不可应用各向同性假设。 A.铸铁 B.玻璃 C.松木 D.铸铜二. 填空题 1. 变形固体的变形可分为和。 2. 构件安全工作的基本要求是：构件必须具有、和足够的稳定性。（同：材料在使用过程中提出三方面的性能要求，即、、。） 3. 材料力学中杆件变形的基本形式有。 4. 材料力学中，对变形固体做了四个基本假设。、、和、、、

机械基础静力学和材料力学试卷及答案

1 / 2 剑阁职中2.51班机械基础寒假作业（一）一、填空题 1．力是物体间相互的，这种作用能使物体的和发生改变。 2．工程中遇得到的物体，大部分是非自由体，那些限制或阻碍非自由体运动的物体称为。 3．力矩是使物体产生效应的度量，其单位，用符号表示，力矩有正负之分，旋转为正。 4．力偶合成为一个力，力偶向任何坐标轴投影的结果均为。 5．衡量材料塑性的两个重要指标是、。 6．低碳钢拉伸可以分成：阶段、阶段、阶段、阶段。 7．如果平面汇交力系的合力为零，则物体在该力系作用下一定处于状态。 8、活动铰链支座的约束力于支座支承面，且通过铰链中心，其指向待定。 9．作用于直杆上的外力（合力）作用线与杆件的轴线时，杆只产生沿轴线方向的伸长或缩短变形，这种变形形式称为轴向拉伸或压缩。 10、构件所受的外力可以是各式各样的，有时是很复杂的。材料力学根据构件的典型受力情况及截面上的内力分量可分为、、、四种基本变形。二、单项选择题 1.以下（）不属于工程设计中工程力学所包含的内容。 A.分析作用在构件上的力，分清已知力和未知力 B.选择合适的研究对象，建立已知力和未知力的关系 C.应用平衡条件和平衡方程，确定全部未知力 D.确定研究对象，取分离体 2.力使物体绕定点转动的效果用（ A ）来度量。 A ．力矩 B ．力偶矩 C ．力的大小和方向 D ．力对轴之矩 3.某刚体连续加上（或减去）若干个平衡力系，对该刚体的作用效应（ A ）。 A ．不变 B ．不一定改变 C ．改变 D ．可能改变 4.作用在同一刚体上的一对等大、反向、作用线平行的力构成（ C ）。 A ．一对平衡力 B ．作用力和反作用力 C ．一个力偶 D ．力矩 5.力偶向某坐标轴投影为（ B ）；对坐标轴上任意点取矩等于（ A ）。 A ．力偶矩 B ．零 C ．变化值 D ．不确定 6.图示多轴钻床同时加工某工件上的四个孔。钻孔时每个钻头的主切削力组成一个力偶矩为 123415N m M M M M ====?，200l =mm ，那么加工时两个固定螺钉A 和B 所受的力是（）。 A ．F A =F B =150N B ．F A =F B =300N C ．F A =F B =200N D ．F A =F B =250N 7.下列说法中不正确的是：（） A 力使物体绕矩心逆时针旋转为负 B 平面汇交力系的合力对平面内任一点的力矩等于力系中各力对同一点的力矩的代数和 C 力偶不能与一个力等效也不能与一个力平衡 D 力偶对其作用平面内任一点的矩恒等于力偶矩，而与矩心无关 8.同一刚体上，一力向新作用点平移后，新作用点上有（ D ）。 A ．一个力 B ．一个力偶 C ．力矩 D ．一个力和一个力偶 9.平面任意力系平衡的充分必要条件是（ D ）。 A ．合力为零 B ．合力矩为零 C ．各分力对某坐标轴投影的代数和为零 D ．主矢与主矩均为零 10.由①和②两杆组成的支架，从材料性能和经济性两方面考虑，现有低碳钢和铸铁两种材料可供选择，合理的选择是（）。 A.①杆为铸铁，②杆为铸铁； B.①杆为铸铁，②杆为低碳钢； C.①杆为低碳钢，②杆为铸铁； D.①杆为低碳钢，②杆为低碳钢。 11.如下图所示，其中正确的扭转切应力分布图是(a )、(d )。 12.图示阶梯形杆，AB 段为钢，BD 段为铝，在外力F 作用下( )。Ａ.AB 段轴力最大Ｂ.BC 段轴力最大Ｃ.CD 段轴力最大Ｄ.三段轴力一样大 13.衡量构件承载能力的主要因素是( )。 A. 轴向拉伸或压缩 B. 扭转 C. 弯曲 D. 强度、刚度和稳定性 14.物体系中的作用力和反作用力应是（C ）。 A. 等值、反向、共线 B. 等值、反向、共线、同体 C. 等值、反向、共线、异体 D. 等值、同向、共线、异体 15、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（）。啊、 A 、强度低，对应力集中不敏感； B 、相同拉力作用下变形小；

生活中的材料力学

生活中的材料力学罗晖淼 051310712 摘要：在我们身边的每一个角落都运用到了材料力学的原理。学完材料力学之后，用另一个角度去剖析生活中的材料力学现象，别有一番风味。关键字：应力集中，动载荷，稳定性一：应力集中大家可能都有过类似的体验，那就是有些零食的外包装非常平整美观，可是却不实用，它们经常因为撕不开而遭到我们的嫌弃。相反，有些小零食的包装袋上会有一排锯齿的形状，而当我们沿着锯齿的凹槽撕的时候，无论这个包装所用的材料多么特殊，都能轻松地撕开一个大口子。这是为什么呢？这其实运用到了圣维南原理。当我们沿着锯齿的凹槽撕的时候，手指所加的力是垂直于包装袋的，因此切应力都集中在了凹槽处，即产生应力集中现象。此时凹槽处的切应力会急剧增大，那么只要手指稍稍用力，就很容易从这个凹槽将包装袋撕开。这种应用应力集中的现象生活中还有很多。比如掰黄Array瓜，有时候我们想把黄瓜掰成两段时，往往会先用指甲在黄瓜中间掐一个小缝，然后双手用力一掰，黄瓜就很容易被掰成两段。同样的，因为在小缝处应力集中，黄瓜上作用的两个力矩使得缝隙处的切应力急剧增大，于是黄瓜中间截面发生脆断。再比如撕布条，如果一块完整的布条要将其撕成两半是很困难的，除非有很大的力把它拉断，而我们一般人是没有那么大的力气的，怎么办呢？通常我们会用剪刀在布条上剪出一个小缺口，然后沿着缺口撕开布条，其原理和食品包装袋是一样的。既然应力集中给我们的生活带来了这么多的便利，那是不是应力集中越多越好呢？其

实并不是，在工程上，基本都需要避免应力集中。像那些大桥，飞机，机床，建筑等大型工业结构，为了保证其坚固耐用寿命长，容易发生应力集中的地方如铆钉连接都需要特别地注意。所以工字钢并不是标准的工字型，在直角处都改造成了弧线形过度，就是为了防止工字钢因应力集中而断裂。工程上的这些问题可比生活中的小问题严重得多，一个小问题都有可能导致重大的事故。曾经有一起飞行事故：飞机起落架里的一个小零件由于应力集中而发生断裂，卡在那里，导致起落架无法放下。不过还好，凭借飞行员高超的技术最终还是平安降落了。二：动载荷生活中其实有一个有趣的小现象：在称体重时，如果很缓慢地站上去，体重计的示数也将慢慢增加，直至我们的真实体重，而如果我们一下子跳上去，体重计会在一瞬间飙到一百多公斤，然后再降回到我们的真实体重。这又是为什么呢？这里其实运用到了冲击载荷的知识。自由落体冲击是的动荷因数为：假设我们突然站上体重计时h=0，那么动荷因数就为2，也就是说站上去的那一瞬间给体重计加的动载荷是我们正常体重的2倍，所以我们能看到体重计示数一下升到一百多公斤。不过，这样的动载荷其实并不好，如果经常这样称体重，容易损坏体重计。同样的还有一个例子就是在乘电梯时也应该注意不要上下乱跳。有时和小孩一起乘坐电梯的时候会看到调皮的小孩在电梯里乱跳，这时我们会明显感觉到电梯剧烈地抖动，甚至还会害怕拉电梯的绳索崩断。可是小孩并不是太重，为什么能让电梯有如此大的反应呢？我们通过上述的动荷因数来分析一下：假设是一个小学生，他的体重是30公斤，这时他已经跳起在半空中，一个小学生大概跳0.2米。因为他在半空中，所以这时他对电梯的作用载荷为0，落回电梯上时，动荷因数为2.007，也就是2。那么他将给电梯带来600 牛的动载荷，而起跳前向下蹬时也会给电梯

材料力学性能期末考试[1]

第一章 1，静载荷下材料的力学性能包括材料的拉伸、压缩、扭转、弯曲及硬度等性能。2，在弹性变形阶段，大多数金属的应力与应变之间符合胡克定律的正比例关系，其比例系数称为弹性模量。 3，弹性比功为应力-应变曲线下弹性范围内所吸收的变形功。 4，金属材料经过预先加载产生少量塑性变形（残余应变小余1%~4%）,而后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象，称为包辛格效应。包辛格效应消除方法：(1) 预先进行较大的塑性变形； (2) 在第二次反向受力前先使金属材料于回复或再结晶温度下退火，如钢在400-500℃，铜合金在250-270℃退火。 5，屈服标准：（1），比利极限：应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力。（2），弹性极限：试样加载后再卸载，以不出现残留的永久变形为准则，材料能够完全弹性恢复的最高应力。（3），屈服强度：以规定发生一定的残余变形为标准。 6，影响材料强度的内在因素有：结合键、组织、结构、原子本性。影响材料强度的外在因素有：温度、应变速度、应力状态。 7，影响金属材料的屈服强度的四种强化机制： ①固溶强化；②形变强化；③沉淀强化和弥散强化；④晶界和亚晶强化。8，加工硬化的作用： (1) 加工硬化可使金属机件具有一定的抗偶然过载能力，保证机件安全。 (2) 加工硬化和塑性变形适当配合可使金属均匀塑性变形，保证冷变形工艺顺利实施。（如果没有加工硬化能力，任何冷加工成型的工艺都是无法进行。）(3) 可降低塑性，改善低碳钢的切削加工性能。 9，应力状态软性系数α： α值越大，表示应力状态越“软”，金属越易于产生塑性变形和韧性断裂。α值越小，表示应力状态越“硬”，金属越不易于产生塑性变形而易于产生脆性断裂。 10，冲击弯曲试验的作用：主要测定脆性或低塑性材料的抗弯强度。第二章 1，由于缺口的存在，在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态将会发生变化，产生所谓的“缺口效应”。 2，冲击韧性的定义是指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，用标准试样的冲击吸收功A k表示。 3，细化晶粒提高韧性的原因： (1) 晶界是裂纹扩展的阻力； (2) 晶界前塞积的位错数减少，有利于降低应力集中； (3) 晶界总面积增加，使晶界上杂质浓度减小，避免了产生沿晶脆性断裂。 4，断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性。 5，韧脆转变温度：

工程力学材料力学部分习题答案

b2.9 题图2.9所示中段开槽的杆件，两端受轴向载荷P 的作用，试计算截面1-1和2-2上的应力。已知：P = 140kN ，b = 200mm ，b 0 = 100mm ，t = 4mm 。题图2.9 解：(1) 计算杆的轴力 kN 14021===P N N (2) 计算横截面的面积 21m m 8004200=?=?=t b A 202mm 4004)100200()(=?-=?-=t b b A (3) 计算正应力 MPa 1758001000140111=?== A N σ MPa 350400 1000 140222=?== A N σ (注：本题的目的是说明在一段轴力相同的杆件内，横截面面积小的截面为该段的危险截面) 2.10 横截面面积A=2cm 2的杆受轴向拉伸，力P=10kN ，求其法线与轴向成30°的及45°斜截面上的应力ασ及ατ，并问m ax τ发生在哪一个截面？解：(1) 计算杆的轴力 kN 10==P N (2) 计算横截面上的正应力 MPa 50100 2100010=??==A N σ (3) 计算斜截面上的应力 MPa 5.37235030cos 2 230 =??? ? ???==ο ο σσ

MPa 6.212 3250)302 sin(2 30=?= ?= οο σ τ MPa 25225045cos 2 245 =??? ? ???==οο σσ MPa 2512 50 )452 sin(2 45=?= ?= οο σ τ (4) m ax τ发生的截面 ∵ 0)2cos(==ασα τα d d 取得极值 ∴ 0)2cos(=α 因此：2 2π α= ， ο454 == π α 故：m ax τ发生在其法线与轴向成45°的截面上。（注：本题的结果告诉我们，如果拉压杆处横截面的正应力，就可以计算该处任意方向截面的正应力和剪应力。对于拉压杆而言，最大剪应力发生在其法线与轴向成45°的截面上，最大正应力发生在横截面上，横截面上剪应力为零） 2.17 题图2.17所示阶梯直杆AC ，P =10kN ，l 1=l 2=400mm ，A 1=2A 2=100mm 2，E =200GPa 。试计算杆AC 的轴向变形Δl 。题图2.17 解：(1) 计算直杆各段的轴力及画轴力图 kN 101==P N （拉） kN 102-=-=P N （压）

化工设备机械基础复习及答案

化工设备机械基础复习及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

化工设备机械基础复习题一、填空题 1、强度是指构件＿抵抗破坏＿的能力。 2、刚度是指构件＿抵抗变形＿的能力。 3、稳定性是指构件＿保持原有＿平衡状态的能力。 4、如物体相对于地球静止或作匀速运动，则称物体处于＿平衡状态＿。 5、物体受外力作用变形时，其内部各部分之间因相对位置改变而引的相互作力称为＿内力 6、脆性材料的安全系数一般取得比塑性材料要＿大一些＿。 7、在轴向拉伸或压缩时，杆件不但有＿纵向＿变形，同时＿横向＿也发生变形。 8、扭转是＿杆件＿的又种变形方式。 9、τ=Gr称为＿剪切＿虎克定律。 10、弯曲是工程实际中最常见的一种＿基本＿变形形式。 11、简支梁是梁的一端为固定铰支座，另一端为＿可动＿。 12、外伸梁是简支梁的一端或＿两端＿伸出支座之外。 13、悬臂梁是梁的一端固定，另一端＿自由＿。 14、最大拉应力理论又称＿第一＿强度理论。 15、最大伸长线应变理论又称＿第二＿强度理论。 16、最大剪应力理论又称＿第三＿强度理论。 17、形状改变比能理论，又称＿第四＿强度理论。 18、构件在工作时出现随时间作周期变化的应力称为＿交变＿应力。 19、硬度是用来＿衡量＿固体材料软硬程度的力学性能指标。 20、裂纹构件抵抗裂纹失稳扩展的能力称为断裂＿韧性＿。 21、化工设备的密封性是一个十分＿重要＿的问题。 22、化工设备的耐久性是根据所要求的＿使用＿年限来决定。 23、发生边缘弯曲的原因是由于＿薄膜＿变形不连续。 24、当q/b=＿2＿时为标准型椭圆形封头。 25、圆柱壳体的环向应力为σθ=PD/2δ 26、球形壳体的环向应力为σθ=PD/4δ 27、δd是圆筒的＿设计＿厚度。 28、δ是圆筒的＿计算＿厚度。 29、有效厚度δe=＿δ+△＿ 30、凸形封头包括半球形封头＿椭圆形＿封头、碟形封头、球冠形封头四种。 31、碟形封头由以R i为半径的球面，以r为半径的＿过度弧＿高度为h0的直边三部分组成。 32、锥形封头在同样条件下与凸形封头比较，其＿受力＿情况较差。 33、球冠形封头在多数情况下用作容器中两独立受压室的＿中间＿封头。 34、刚性圆筒，由于它的厚径比δe/D0较大，而长径比L/D0＿较小＿，所以一般不存在因失稳破坏的问题。 35、加强圈应有＿足够＿的刚性，通常采用扁钢、角钢、工字钢或其它型钢组成。 36、卧式容器的支座有＿鞍座＿圈座和支腿三种。

(完整版)材料力学基本概念和公式

第一章绪论第一节材料力学的任务 1、组成机械与结构的各组成部分，统称为构件。 2、保证构件正常或安全工作的基本要求：a)强度，即抵抗破坏的能力；b)刚度，即抵抗变形的能力；c)稳定性，即保持原有平衡状态的能力。 3、材料力学的任务：研究构件在外力作用下的变形与破坏的规律，为合理设计构件提供强度、刚度和稳定性分析的基本理论与计算方法。第二节材料力学的基本假设 1、连续性假设：材料无空隙地充满整个构件。 2、均匀性假设：构件内每一处的力学性能都相同 3、各向同性假设：构件某一处材料沿各个方向的力学性能相同。木材是各向异性材料。第三节内力 1、内力：构件内部各部分之间因受力后变形而引起的相互作用力。 2、截面法：用假想的截面把构件分成两部分，以显示并确定内力的方法。 3、截面法求内力的步骤：①用假想截面将杆件切开，一分为二；②取一部分，得到分离体；③对分离体建立平衡方程，求得内力。 4、内力的分类：轴力N F ；剪力S F ；扭矩T ；弯矩M 第四节应力 1、一点的应力：一点处内力的集（中程）度。全应力0lim A F p A ?→?=?；正应力σ；切应力τ；p =2、应力单位：Pa （1Pa=1N/m 2，1MPa=1×106 Pa ，1GPa=1×109 Pa ）第五节变形与应变 1、变形：构件尺寸与形状的变化称为变形。除特别声明的以外，材料力学所研究的对象均为变形体。 2、弹性变形：外力解除后能消失的变形成为弹性变形。 3、塑性变形：外力解除后不能消失的变形，称为塑性变形或残余变形。 4、小变形条件：材料力学研究的问题限于小变形的情况，其变形和位移远小于构件的最小尺寸。对构件进行受力分析时可忽略其变形。 5、线应变：l l ?=ε。线应变是无量纲量，在同一点不同方向线应变一般不同。

材料力学性能习题及解答库

第一章习题答案一、解释下列名词 1、弹性比功：又称为弹性比能、应变比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。 2、滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。 3、循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性。 4、包申格效应：先加载致少量塑变，卸载，然后在再次加载时，出现ζ e 升高或降低的现象。 5、解理刻面：大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 6、塑性、脆性和韧性：塑性是指材料在断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。韧性：指材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力，或指材料抵抗裂纹扩展的能力 7、解理台阶：高度不同的相互平行的解理平面之间出现的台阶叫解理台阶； 8、河流花样：当一些小的台阶汇聚为在的台阶时，其表现为河流状花样。 9、解理面：晶体在外力作用下严格沿着一定晶体学平面破裂，这些平面称为解理面。 10、穿晶断裂和沿晶断裂：沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，一定是脆断，且较为严重，为最低级。穿晶断裂裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可能是脆性断裂。 11、韧脆转变：指金属材料的脆性和韧性是金属材料在不同条件下表现的力学行为或力学状态，在一定条件下，它们是可以互相转化的，这样的转化称为韧脆转变。二、说明下列力学指标的意义 1、E(G): E(G)分别为拉伸杨氏模量和切变模量，统称为弹性模量，表示产生100%弹性变形所需的应力。 2、Z r 、Z 0.2、Z s: Z r :表示规定残余伸长应力，试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。ζ 0.2:表示规定残余伸长率为0.2%时的应力。 Z S:表征材料的屈服点。 3、Z b韧性金属试样在拉断过程中最大试验力所对应的应力称为抗拉强度。 4、n:应变硬化指数，它反映了金属材料抵抗继续塑性变形的能力，是表征金属材料应变硬化行为的性能指标。 5、3、δ gt、ψ : δ是断后伸长率，它表征试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。 Δgt 是最大试验力的总伸长率，指试样拉伸至最大试验力时标距的总伸长与原始标距的百

工程力学材料力学答案

4-1 试求题4-1图所示各梁支座的约束力。设力的单位为kN，力偶矩的单位为kN m，长度单位为m，分布载荷集度为kN/m。(提示：计算非均布载荷的投影和与力矩和时需应用积分)。解： (b)：(1) 整体受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。 (c)：(1) 研究AB杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。 (e)：(1) 研究CABD杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。 4-5 AB梁一端砌在墙内，在自由端装有滑轮用以匀速吊起重物D，设重物的重量为G，又AB长为b，斜绳与铅垂线成角，求固定端的约束力。解：(1) 研究AB杆(带滑轮)，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Bxy，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。 4-7 练钢炉的送料机由跑车A和可移动的桥B组成。跑车可沿桥上的轨道运动，两轮间距离为2 m，跑车与操作架、平臂OC以及料斗C相连，料斗每次装载物料重W=15 kN，平臂长OC=5 m。设跑车A，操作架D和所有附件总重为P。作用于操作架的轴线，问P至少应多大才能使料斗在满载时跑车不致翻倒？解：(1) 研究跑车与操作架、平臂OC以及料斗C，受力分析，画出受力图(平面平行力系)； (2) 选F点为矩心，列出平衡方程； (3) 不翻倒的条件； 4-13 活动梯子置于光滑水平面上，并在铅垂面内，梯子两部分AC和AB各重为Q，重心在A点，彼此用铰链A和绳子DE连接。一人重为P立于F处，试求绳子DE的拉力和B、C两点的约束力。解：(1)：研究整体，受力分析，画出受力图(平面平行力系)； (2) 选坐标系Bxy，列出平衡方程； (3) 研究AB，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (4) 选A点为矩心，列出平衡方程； 4-15 在齿条送料机构中杠杆AB=500 mm，AC=100 mm，齿条受到水平阻力FQ的作用。已知Q=5000 N，各零件自重不计，试求移动齿条时在点B的作用力F是多少？解：(1) 研究齿条和插瓜(二力杆)，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选x轴为投影轴，列出平衡方程； (3) 研究杠杆AB，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (4) 选C点为矩心，列出平衡方程； 4-16 由AC和CD构成的复合梁通过铰链C连接，它的支承和受力如题4-16图所示。已知均布载荷集度q=10 kN/m，力偶M=40 kN m，a=2 m，不计梁重，试求支座A、B、D的约束力和铰链C所受的力。解：(1) 研究CD杆，受力分析，画出受力图(平面平行力系)； (2) 选坐标系Cxy，列出平衡方程；

机械基础教案——拉压

《机械基础》教案第3章杆件的基本变形安庆市第一职教中心胡绪林教材分析上一章已学习杆件的静力分析，本章学习的是材料力学部分，要求学生掌握基本变形类型，受力特点，变形特点；能求内力，并能进行强度校核。重点是第一章节:拉伸与压缩。学情分析本课程的教学对象是2011级机电对口高考班，复习课，但是高一时因学时等原因，本章未学。对中职学生来说本章是难点中的难点，所以根据考纲要求，适当降低难度，很有必要。学习目标（一）知识目标： 1、理解杆件的基本变形类型； 2、理解内力的概念； 3、掌握内力的分析方法； 4、掌握材料受力变形特点； 5、掌握拉压时材料的力学性质； 6、掌握材料的强度条件。（二）能力目标： 1、学会利用公式分析说明问题； 3、学会理论联系实际，在生活中寻找机械模型。（三）情感目标： 1、通过学习，培养学生叙述表达、创新思维能力。

2、倡导学生主动参与，乐于探索，敢于质疑，培养学生观察搜集处理信息、获取新知识的能力。培养学生类比思维，理论联系实际能力 3、教师合理评价，鼓励为主，以“育人为本”。让学生体会学习的乐趣，感受成功的喜悦，激发更大的专业学习兴趣。教学设计 §3-1 拉伸与压缩教学重点和难点 1、求内力的方法； 2、虎克定律。教学课时 6课时教学方法多媒体教学引导法归纳法理论与生活中模型联系法教学设计 (一)新课引入回顾上章的基础内容，从理想模型刚体引出变形。（二）请2-3个同学分析生活中，工程中变形实例，归纳出杆件的基本变形。（二）新课讲解在静力学部分，研究物体所受外力时，把物体当做不变形的刚体，而实际上真正的刚体并不从在，一般物体在外力的作用下，其几何形状和尺寸均要发生变法。杆件基本变形有四种： 1、轴向拉压变形； 2、剪切变形； 3、扭转变形； 4、弯曲变形。 §3-1 拉伸与压缩例：思考悬臂吊车中拉杆的受力情况及其变形特点。

材料力学性能考试答案

《工程材料力学性能》课后答案机械工业出版社 2008第2版第一章单向静拉伸力学性能 1、试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力-伸长曲线图上的区别？为什么？ 2、决定金属屈服强度的因素有哪些？【P12】答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。外在因素：温度、应变速率和应力状态。 3、试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险？【P21】答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。 4、剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同？【P23】答：剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离，一般是韧性断裂，而解理断裂是在正应力作用以极快的速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，解理断裂通常是脆性断裂。 5、何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化。 6、论述格雷菲斯裂纹理论分析问题的思路，推导格雷菲斯方程，并指出该理论的局限性。【P32】答： 212?? ? ??=a E s c πγσ，只适用于脆性固体,也就是只适用于那些裂纹尖端塑性变形可以忽略的情况。第二章金属在其他静载荷下的力学性能一、解释下列名词：（1）应力状态软性系数—— 材料或工件所承受的最大切应力τ max 和最大正应力σmax 比值，即： () 32131max max 5.02σσσσσστα+--== 【新书P39 旧书P46】（2）缺口效应—— 绝大多数机件的横截面都不是均匀而无变化的光滑体，往往存在截面的急剧变化，如键槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽及焊缝等，这种截面变化的部分可视为“缺口”，由于缺口的存在，在载荷作用下缺口截面上的应力状态将发生变化，产生所谓的缺口效应。【P44 P53】（3）缺口敏感度——缺口试样的抗拉强度σbn 的与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σ b 的比值，称为缺口敏感度，即：【P47 P55 】（4）布氏硬度——用钢球或硬质合金球作为压头，采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。【P49 P58】（5）洛氏硬度——采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头，以测量压痕深度所表示的硬度【P51 P60】。（6）维氏硬度——以两相对面夹角为136。的金刚石四棱锥作压头，采用单位面积所承

材料力学性能》复习资料

《材料力学性能》复习资料第一章 1塑性--材料在外力作用下发生不可逆的永久变形的能力 2穿晶断裂和沿晶断裂---穿晶断裂，裂纹穿过晶界。沿晶断裂，裂纹沿晶扩展。 3包申格效应——金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 4E---应变为一个单位时，E即等于弹性应力，即E是产生100％弹性变形所需的应力 5ζs----屈服强度，一般将ζ0.2定为屈服强度 6n—应变硬化指数 Hollomon关系式： S=ken （真应力S与真应变e之间的关系） n—应变硬化指数；k—硬化系数应变硬化指数n反映了金属材料抵抗继续塑性变形的能力。分析：n=1，理想弹性体;n=0材料无硬化能力。大多数金属材料的n值在0.1～0.5之间。 7δ10---长比例试样断后延伸率 L0=5d0 或 L0=10d0 L0标注长度 d0名义截面直径） 8静力韧度：静拉伸时，单位体积材料断裂所吸收的功（是强度和塑性的综合指标）。J/m3 9脆性断裂（1）断裂特点断裂前基本不发生塑性变形，无明显前兆；断口与正应力垂直。（2）断口特征平齐光亮，常呈放射状或结晶状；人字纹花样的放射方向与裂纹扩展方向平行。通常，脆断前也产生微量的塑性变形，一般规定Ψ<5%为脆性断裂；大于5％时为韧性断裂。 11屈服在金属塑性变形的开始阶段，外力不增加、甚至下降的情况下，变形继续进行的现象，称为屈服。 12低碳钢在室温条件下单向拉伸应力—应变曲线的特点p1-2 13解理断裂以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂。解理面一般是指低指数晶面或表面能量低的晶面。 14韧性是金属材料塑性变形和断裂全过程吸收能量的能力，它是强度和塑性的综合表现，因而在特定条件下，能量、强度和塑性都可用来表示韧性。 15弹性比功αe(弹性比能、应变比能) 物理意义：吸收弹性变形功的能力。几何意义：应力-应变曲线上弹性阶段下的面积。αe = (1/2) ζe*ε e

工程力学材料力学答案-第十一章解析

11-6 图示悬臂梁，横截面为矩形，承受载荷F 1与F 2作用，且F 1=2F 2=5 kN ，试计算梁内的最大弯曲正应力，及该应力所在截面上K 点处的弯曲正应力。解：(1) 画梁的弯矩图 (2) 最大弯矩（位于固定端）： max 7.5 M kN = (3) 计算应力：最大应力： K 点的应力： 11-7 图示梁，由No22槽钢制成，弯矩M =80 N.m ，并位于纵向对称面（即x-y 平面）内。试求梁内的最大弯曲拉应力与最大弯曲压应力。解：(1) 查表得截面的几何性质： 4020.3 79 176 z y mm b mm I cm === (2) 最大弯曲拉应力（发生在下边缘点处） ()30max 8 80(7920.3)10 2.67 17610x M b y MPa I σ -+-?-?-?===? 6max max max 22 7.510176 408066 Z M M MPa bh W σ?====?6max max 33 7.51030 132 ******** K Z M y M y MPa bh I σ????====? x M 1 z M M z

(3) 最大弯曲压应力（发生在上边缘点处） 30max 8 8020.3100.92 17610 x M y MPa I σ ---???===? 11-8 图示简支梁，由No28工字钢制成，在集度为q 的均布载荷作用下，测得横截面C 底边的纵向正应变ε=3.0×10-4，试计算梁内的最大弯曲正应力，已知钢的弹性模量E =200 Gpa ，a =1 m 。解：(1) 求支反力 31 44 A B R qa R qa = = (2) 画内力图 (3) 由胡克定律求得截面C 下边缘点的拉应力为： 49max 3.010******* C E MPa σε+-=?=???= 也可以表达为： 2 max 4C C z z qa M W W σ+== (4) 梁内的最大弯曲正应力： 2 max max max 993267.5 8 C z z qa M MPa W W σσ+ = === q x x F S M