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..思考与练习题参考答案绪论1．思考题（1）构件和零件的主要区别。答：构件是运动单元，零件是制造单元，零件组成构件。（2）一台完整的机器，通常都是由哪几部分组成。答：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）机械零件使用最广的材料是什么材料。答：机械零件使用最广的材料是金属材料。2．选择题（1）(A)统称为机械。A．机器和机构B．机构和构件C．构件和零件D．零件和机器（2）CA6140型普通车床的执行装置是(D)。A．床头箱B．进给箱C．挂轮箱D．主轴（3）下列说法中正确的是(B)。A．生活中如果没有摩擦，会给我们带来极大的方便B．冬天向冰雪覆盖的地面上洒些炉灰是为了增大摩擦C．胶鞋的鞋底一般都有花纹，是为了减小行走中摩擦力3．简答题（1）何谓机械?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）简述机械零件的承载能力。答：组成机器的零件具有足够的承受载荷的能力，称为承载能力。零件的承载能力主要由强度、刚度和稳定性三个方面来综合衡量。（3）简述摩擦的利弊及增大或减小摩擦的方法。答：（1）摩擦的有利作用①传动作用②制动作用③阻尼作用（2）摩擦的有害作用①损耗能量②引起磨损（3）增大摩擦的方法增大摩擦的方法有：增大压力、增大接触面的粗糙程度等。（4）减小摩擦的方法..减小摩擦的方法有：减小压力、减小接触面的粗糙程度、用滚动代替滑动、在接触面上加润滑剂、利用气垫、磁悬浮（使两个互相接触的摩擦面彼此分离）等。第1章题解思考题：1．力的三要素是什么？答：力的三要素是力的大小、方向和作用点。2．二力平衡条件是什么？答：二力平衡的条件是：作用在一个物体上的两个力，大小相等，方向相反，并作用在同一条直线上，这两个力就彼此平衡。3．作用力和反作用力的关系是怎样的？答：作用力与反作用力总是同时存在、同时消失，且大小相等，方向相反，其作用线沿同一直线，分别作用在这两个物体上。4．什么叫约束？答：限制非自由体运动的物体称为约束。5．常见的约束类型有哪些？答：常见的约束类型有柔体约束、光滑面约束、光滑圆柱铰链约束、固定端约束等。6．三力汇交于一点，是否一定平衡？为什么？答：否，因为三力平衡汇交定理是共面且不平行三力平衡的必要条件，但不是充分条件，即同一平面的作用线汇交于一点的三个力不一定都是平衡的。7．平面任意力系的独立平衡方程有几个？能求解几个未知数？答：平面任意力系的独立平衡方程有3个，能求解3个未知数。练习题：1．如图1-46所示，画出图示中球的受力图。（a）（b）（c）图1-46解：（a）（b）（c）..2．如图1-47所示，画出图示中AB杆的受力图。（a）（b）（c）图1-47解：（a）（b）（c）3．如图1-48所示，试分别画出图中AD杆件，BC杆件的受力图。解：4．已知垂直于手柄的作用力F＝80N，如图1-49所示，问拔起钉子的力Q有多大？解：根据MA（F）＝MA（Q）F·300＝Q·30Q=300F/30＝10F＝10×80＝800N·mm..5.如图1-50所示，已知F＝6kN，试求图中梁AB的支座反力。图1-50解：（1）画AB杆的受力图，如下图所示。（2）列平衡方程。由∑Fx＝0得NAX－F·cos45o＝0①由∑FY＝0得NAy+NB－F·sin45o＝0②由∑MA（F）＝0得NB·6－F·sin45o·2＝0③（3）求解未知量由①式得NAX＝F·cos45o＝6×22＝4.2kN·m由③式得NB＝(F·sin45o·2)/6＝6×22×2÷6＝2＝1.4kN由②式得NAy＝F·sin45o－NB＝6×22－1.4＝2.8kN第2章答案1．选择题（将正确答案的字母序号填入括号内）（1）如图2-62所示结构，若用铸铁制作杆1，用低碳钢制作杆2，是否合理?(B)A．合理B．不合理C．无法判断图2-62（2）什么是纯弯曲?(C)..A．载荷与约束力均作用在梁的纵向对称面内的弯曲B．剪力为常数的平面弯曲C．只有弯矩而无剪力的平面弯曲（3）试分析如图2-63所示，圆截面扭转时的切应力分布，正确的是（D）。ABCD图2-632．计算题（1）试求如图2-64所示，各杆1-1、2-2、3-3截面的轴力，并作轴力图。（a）（b）图2-64解：（a）如图（c）所示，杆上有四个外力，将杆分为AB、BC和CD三段，逐段计算轴力。设各段的轴力均为拉力，由截面法，如图2-9（d）、（e）、（f）可得:：AB段∑Fx=0－FN1+40+30－20=0解得FN1＝50kN（拉力）图2-9（d)BC段∑Fx＝0－FN2+30-20＝0解得FN2＝10kN(拉力）图2-9（e）CD段∑Fx＝0－FN3－20＝0解得FN3＝－20kN（压力）图2-9（f）FN3为负值，说明FN3的方向应指向截面，截面受压。..（b）（2）如图2-65所示，一重量为710N的电动机，采用M8吊环，螺钉根部直径d=6.4mm。已知许用应力[σ]=40MPa，问起吊电动机时，吊环螺钉是否安全。（不考虑圆环部分）图2-65解：分析：已知吊环螺钉材料的许用应力、截面尺寸及外力，问吊环螺钉是否安全，这是属于校核强度问题。∵①吊环螺钉的轴力：FN＝710N②吊环螺钉横截面积A＝πd2/4＝3.14×6.42/4＝32.15mm2③吊环螺钉横截面上的应力σ＝AFN＝15.32710＝20.1N/mm2＝20.1MPa≤[σ]∴吊环螺钉的强度足够，吊环螺钉是安全。如图（g）所示，杆上有3个外力。设各截面的轴力均为拉力，由截面法，如图2-9（h）、（i）、（j）可得:：1-1截面∑Fx=0FN1=0图2-9（h)2-2截面∑Fx＝0FN2-4P＝0解得FN2＝4P图2-9（i）3-3截面∑Fx＝0FN3＋P－4P＝0解得FN3＝3P图2-9（j）..（3）指出图2-66中构件的剪切面和挤压面。图2-66第3章答案思考题1.什么是黑色金属材料？在现代工业中应用最广泛的黑色金属材料是哪两种？答：主要是由铁和碳两种元素组成的合金材料，统称为黑色金属材料。钢和铸铁是现代工业中应用最为广泛的黑色金属材料。2.碳钢的有哪些性能特点，举例说明应用？答：碳钢因含碳量和用途不同其性能特点也不同，具体简要如下：1）（普通）碳素结构钢的性能和应用（普通）碳素结构钢是建筑及工程中应用最多的钢材，其性能特点是：碳素结构钢的杂质和非金属夹杂物较多，冶炼容易；工艺性能（焊接性、冷成形性）优良；价格便宜等性能特点，用于厂房、桥梁、船舶等建筑结构一些受力不大的机械零件，2）优质碳素结构钢的性能和应用优质碳素结构钢的性能特点是：化学成分准确、力学性能可靠；硫、磷有害杂质元素含量较少，钢的质量较高；力学性能和工艺性能取决于优质碳素结构钢的含碳量，具体而言：属于低碳钢的这类钢具有良好的强度、塑性、韧性及焊接性能，硬度较低。主要用于制造冲压件、焊接结构件及强度要求不高的机械零件、渗碳件，如法兰盘和垫圈等。属于中碳钢的这类钢具有较高的强度、硬度，其塑性、韧性随含碳量的增加而逐步降低，有良好的切削性能。这类钢经调质后，能获得较好的综合力学性能，主要用于制造受力较大的机械零件，如曲轴和齿轮等。属于高碳钢的这类钢具有较高的强度、硬度和弹性，但焊接性能不好，切削性能稍差，冷变形塑性差，一般制造过程均需要热处理（淬火与回火）。高碳钢主要用于制造具有较高强度、耐磨性和弹性的零件，如弹簧、板簧和螺旋弹簧等弹性零件及耐磨零件，3）碳素工具钢的性能和应用碳素工具钢均为含碳量在0.7％以上的高碳钢，且属于优质钢或高级优质钢。其性能主要特点是硬度高，脆性大，一般制造过程均需要热处理（淬火与回火）。碳素工具钢主要用来制造低速、手动刀具及常温下使用的工具、模具和量具等3.工程塑料的有哪些类型、有什么特性？举出应用实例？答：1）复合材料的分类答：①构件的剪切面铆钉与中间板的上表面、下表面同平面的横截面，铆钉的剪切面为圆平面。②构件的挤压面左边铆钉与中间板的挤压面是铆钉与中间板在右边的接触表面，挤压面是半圆柱表面。右边铆钉与中间板的挤压面是铆钉与中间板在左边的接触表面，挤压面是半圆柱表面。..复合材料按增强基体不同可分塑料基复合材料、金属基复合材料、橡胶基复合材料和陶瓷基复合材料；复合材料按性能不同可分结构复合材料和功能复合材料；复合材料按增强材料种类和结构形式不同可分为层叠、细粒、纤维增强复合材料等。2）复合材料的特性复合材料既保持原有材料特性外，又使各组分之间协同作用，形成了优于原材料的特性。如比重小、比强度高和比模量（材料的弹性模量与密度之比）大；具有优良的化学稳定性、润滑性；减摩性与耐磨性好；抗疲劳性与减振性好；耐蚀性与高温性能好；加工成形性好。3复合材料的应用实例如齿轮；储油罐、电解槽；船艇、汽车车身、大型发动机罩壳；泵、阀、管道；减摩、耐磨及密封件；电视机的外壳等。4.橡胶的有什么特性？举出应用实例？答：橡胶具有高的弹性；优异的伸缩性和储能能力；良好的耐磨性、隔音性、阻尼性和挠性；优良的电绝缘性、不透水性和不透气性等特点。举例：汽车轮胎；动、管道口密封垫；机座减振垫片；V带与运输胶带；橡胶管道；电线、电缆和电工绝缘材料；离合器上的制动片等。练习题1.什么叫碳素钢？它有哪些常用分类方法？答：1）碳素钢是指在冶炼时没有特意加入合金元素，且含碳量一般小于2%的钢。2）碳素钢常用的分类方法有四种：即按钢的含碳量分类，按钢的质量分类，按钢的用途分类及按冶炼时脱氧程度的不同分类。2.什么是铸铁？铸铁一般可分为哪几种类型？答：1）铸铁是含碳量大于2.11％的铁碳合金。2）铸铁的分类按断口颜色可将铸铁分为灰铸铁、白口铸铁和麻口铸铁；按化学成分可将铸铁分为普通铸铁和合金铸铁；按生产工艺和组织性能可将铸铁分普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等。3.指出下列碳素钢牌号的意义：Q235FA2065MnT10T12AZG250—550答：Q235FA——表示屈服强度为235Mpa质量为A级的普通碳素结构钢.20——含碳量为0.20％的优质碳素结构钢。45——含碳量不0.45％的优质碳素结构钢。65Mn——含碳量为0.65％的含锰量较高的优质碳素结构钢.T10——表示含碳量为1.0％的碳素工具钢。T12A——表示含碳量为1。2％的高级优质碳素工具钢。ZG250—550——表示最低屈服强度为250Mpa,而最低抗拉强度为550Mpa的铸造碳钢.4.指出下列铸铁牌号的意义：TH150TH300KTH300—06KTZ550—04QT500—7答：TH150——表示最低抗拉强度为150Mpa的灰铸铁。TH300——表示最低抗拉强度为300Mpa的灰铸铁。..KTH300—06——表示最低抗拉强度为300Mpa，最低延伸率为6％的黑心可锻铸铁KTZ550—04——表示最低抗拉强度为550Mpa，最低延伸率4％的珠光体可锻铸铁。QT500—7——表示最低抗拉强度500Mpa，最低延伸率7％的球墨铸铁。5.选择题1）工程机械上，承受冲击载荷，要求具有外硬内韧性能的零件应选择（B）材料制造。A，低合金结构钢B，合金渗碳钢C，合金调质钢2）受力复杂的，要求具有良好的综合力学性能的重要零件可采用（B）材料制成。A．合金渗碳钢B．合金调质钢C．流动轴承钢3）车床加工中，应用最广的刀具材料是（B）。A，碳素工具钢和高速钢B，高速钢和硬质合金C，合金刃具钢和高速钢4）生产塑料制品模具材料应采用（C）材料制成。A，碳素工具钢B，冷作模具钢C，热作模具钢5）通用工程机械上承受压力的座体、箱体零件一般采用（C）材料制成。A，普通碳素结构钢B，低合金结构钢C，灰铸铁6）铸件、锻件或焊件在粗机械加工之前应安排（A）处理工艺，以消除其内应力。A，退火或正火B，调质C，淬火7）航海船舶上需配制一齿轮零件，该零件应选用（C）材料制造。A，优质碳素结构钢B，合金结构钢C，铜合金黄D，铝合金8）制造飞机的元件材料主要是（B）。A，