机械基础练习题题库及答案

项目一机械工程材料

一、填空题

1.金属材料的常用力学性能指标主要包括：强度'塑性'硬度'

冲击韧性和疲劳强度。

2.金属晶格的基本类型有体心立方晶格、面心立方晶格和密排

六方晶格三种

3.铁碳合金组织中有铁素体、奥氏体'渗碳体、珠光体和莱氏

体五种基本组织。

4.所谓热处理是将材料在一定介质中进行加热、保温和冷却，以

改变材料整体或表面，以获得所需的一种加工工艺。

5.合金钢按用途可分为合金结构钢'合金工具钢和特殊性能钢三

类，按合金元素总的质量分数分类可分为低合金钢'中合金钢和高合

金钢三类。

二'选择题

1.B2,B3.B4.A5.A

三'简答题

1.画出低碳钢的拉伸曲线，并简述拉伸变形的几个阶段。

o8

弹性阶段'屈服阶段'强化阶段'颈缩阶段和断裂阶段。

2.何谓金属的同素异构转变？试画出纯铁的结晶冷却曲线和晶

体结构变化图。

金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现

象称为金属的同素异构转变。

3.钢在热处理时加热的目的是什么？钢在加热时的奥氏体化过

程分为哪几步？

钢在热处理时,都要先加热。其目的是使钢的组织转变为奥氏体

组织，通常把这种加热转变过程称为钢的奥氏体化。这一转变过程遵

循结晶过程的基本规律，也是通过形核及晶核长大的过程来进行的,

其转变过程可归纳为以下三个阶段：第一阶段为奥氏体晶核的形成及

长大，第二阶段：残余渗碳体的溶解，第三阶段为奥氏体的均匀化。

4.不锈钢有哪几种分类方法?碳的质量分数对不锈钢的耐蚀性

有何影响？

按钢的组织结构分类'主要化学成分或钢中的一些特征元素分类'

性能特点和用途分类'功能特点分类。书中P36页。

因而碳是降低耐腐蚀性的一种有害元素，在不锈钢中应尽量控制

碳的含量。

5.塑料的种类有哪些？他们各具有什么样的特点及应用？

印为热固性塑料，强度高，韧性好，化学稳定性好，绝缘性、耐

热性、耐寒性好，常用于制造塑料模具、精密量具、电气和电子元件

等酚醛塑料；PF为热固性塑料，强度、刚度大，变形小，耐热性、耐

蚀性好，电性能好，常用于制造电气绝缘件'齿轮'轴承、耐酸泵、

刹车片'滑轮'仪表外壳等；聚四氟乙烯为热塑性塑料，化学稳定性

极好，又称为塑料王，加工成形性差，流动性差，只能采用粉末模压，

常用于制造化工管道、泵、内衬、电气设备隔离防护屏、腐蚀介质过

滤器等聚碳酸酯。

项目二构件的静力分析基础

一'填空题

1.平衡指构件处于静止或匀速直线运动状态。

2.力的三要素是指力的方向'大小和作用点。

3.力偶矩的大小、转向和作用面称为力偶的三要素。

4.两构件相互作用时，它们之间的作用与反作用力必然大小相

同'方向相反,但分别作用于两个构件上。

5.参照平面力系分类定义，可将各力作用线汇交于一点的空间

力系称为空间汇交力系；将各力作用线相互平行的空间力系称为空间

平行力系；将作用线在空间任意分布的一群力称为空间任意力系。

二、选择题

1.D2.A3.A4.D5.A

三、分析与计算题

1.合力是否一定比分力大？为什么？

不一定，如两分力反向，合力等于两分力之差，合力可能比每一

个分力都小，也可能比其中一个小。

2.几何法与解析法求解平衡力系有何区别？什么情况下更适合

用几何法？

几何法是力的多边形法则将力系中各力依次首尾相接所得到的

折线，一定是一个封闭的力多边形；解析法是通过力矢在坐标轴上的

投影来分析力系的合成及其平衡条件的一种方法。

3.力偶对物体的作用效果取决于什么？与力偶的作用位置是否

有关？

力偶矩的大小、力偶的转向以及力偶作用面的方位。与力偶的作

用位置无关。

4.设一平面任意力系向某一点简化得到一合力。如另选适当的

点为简化中心，力系能否简化为一力偶?为什么？

不能，因为力系的简化是所有力都作用在一个点上，而力偶是需

要不在同一点上的两个力且方向相反，均能垂直于同一直线上，两个

作用点有一定距离。

5.试画出图2-25各图中物体A或构件AB的受力图（未画重力的

物体重量不计，所有接触均为光滑接触）。

6.如图2-56所示平面汇交力系，求该力系的合力。

%:孑，|力-6'"'次.”的的“

7.支架如图所示，由杆AB与AC组成，A、B、C处均为钱链，在

圆柱销A上悬挂重量为G的重物，试求杆AB与杆AC所受的力。

解：（1）取圆柱销为研究对象，画受力图；

作用于圆柱销上有重力G,杆AB和AC的反力FAB和FAC;因杆

AB和AC均为二力杆，指向暂假设如图示。圆柱销受力如图所示，显

然这是一个平面汇交的平衡力系。

（2）列平衡方程

；£x=o：-尸想-%cos60=0

5y=0：

-FACsin60-G=0

/G=-1.15G

尸AC=

nV3

[HB=0-58G

8.如图2-58所示，100N的力作用于扳手柄端。当a角为何值

时，该力矩为最小值？当a角为何值时，该力矩为最大值？

答：当a角为零时，该力矩为最小值。当a角为90度时，该力

矩为最大值。

9.梯子AB靠在墙上，重200N,如图所示。梯子长为I,并与

水平面交角e=60。。已知接触面间的摩擦系数均为0.25o今有一重

650N的人沿梯子上爬，问人所能达到的最高点C到A点的距离s应

为多少？

解当人沿梯子向上，达到最高点C时，梯子处于临界状态，

梯子即将滑动，A点和B点同时达到最大静摩擦力，所以受力分析

时以梯子AB为研究对象，加上A、B处的摩擦力，大小为Fmax,

方向与A、B点运动趋势方向相反，再按平面任意力系的平衡方程求

解。

(1)以梯子为研究对象画受力图，如图所示

(2)列平衡方程

£Fx=0,FNB-FsA=0①

£Fy=0,FNA+FsB-P-P1=0②

LMA(F)=0,-FNBIsinG-FsBIcos0+P■(l/2)cos0+P1scos

e=o③

其中：

FsA=fsFNA④

FsB二fsFNB⑤

把数据fs=0.25,P=200N,P1=650N代入，解得

s=0.4561

项目三构件的基本变形

一'填空题

1.在对构件进行变形分析时，对变形固体作了三种假设,其内容

是连续性假设'均匀性假'各向同性假设。

2.拉压杆的轴向拉伸与压缩变形，其轴力的正号规定是：轴力指

向截面外部为正。

3.塑性材料在拉伸试验的过程中，其〃一£曲线可分为四个阶段,

即：弹性阶段'屈服阶段'强化阶段'局部变形阶段。

4.扭转是轴的主要变形形式，轴上的扭矩可以用截面法来求得，

扭矩的符号规定为：右手四指指向扭矩的转向，若大拇指指向截面的

外部，则扭矩为正。

5.根据约束情况的不同静定梁可分为：简支梁'外伸梁'悬臂梁

三种常见形式。

二'选择题

1.A2.D3.B4.C5.C

三'分析与计算题

1.什么是内力？什么是截面法？如何用截面法求内力？

内力：杆件的内力指杆件受到外力作用时，其内部产生的保持其形状

和大小不变的反作用力。

截面法：作一假想截面把杆件切开成两部分，留下其中的一部分，

并在切开处加上假设的内力，以该部分为研究对象列静力平衡方程，

求解未知的内力。

2.两根不同材料的等直杆，它们的截面积与长度相等，承受相等

的轴向拉力。试说明：

(1)两杆绝对变形和相对变形是否相等？

材料不同，绝对变形就不同，长度相同，所以相对变形也不同

(2)两杆截面上的应力是否相等？

拉力相同同，面积相同，应力就是单位面积上受力，所以应力相

同。

(3)两杆的强度是否相等？

强度不相等。材料不同。

3.写出轴向拉压时胡克定律的表达式，解释其含义，并说明其适

用范围。

(正文P85页)

4.试写出扭转强度条件，并说明该条件可解决哪些问题。

为保证圆轴扭转时具有足够的强度而不被破坏，必须限制轴的最

大剪应力不得超过材料的许用扭转剪应力。对于等截面圆轴，其最大

剪应力发生在扭矩值最大的横截面(危险截面)的外缘处，故圆轴扭

转的强度条件为切应力Tmax不超过材料的许用切应力[T],即T

maxW[T]O

5.扁担常常是在中间折断，而游泳池的跳水板则容易在固定端处

折断，这是什么原因？

扁担的受力点在中间，当压力过大时它就会从中间折断。跳水板

的受力点是在固定端，当压力过大时它就会在固定端折断了。

6.梁弯曲的强度条件是什么？提高梁的弯曲强度可采取哪些主

要措施？

梁截面上的弯矩M是随截面位置而变化的。因此，在进行梁的强

度计算时，应使在危险截面上，即最大弯矩截面上的最大正应力不超

过材料的弯曲许用应力。

方法是提高材料强度，增大梁的截面积。

7、如图所示钢制拉杆承受载荷F=32kN,若材料的许用应力［。］

=120MPa,杆件横截面积为圆形，求横截面的最小半径。

~I---------------------

解：由截面法可知，轴力FN=F二32kN

乙“32x0

拉杆的横截面面积ANa=120x1()6=266.7mm2

即乃r2?266.7mm2,故r29.2mm

横截面的最小半径为9.2mm

8、如图所示，等直杆AD,左端固定，FFWOKN,F2=80KN,F3=60KN,

求各段杆的轴力，做出轴力图。

.F；Fz：

.--H-----~I---1

-ABICD

,IniT3m-l.SnT>

题2-3-2图

解：(1)求支座反力。

yH=O

「

即FN+FF2+F3=0得FN=-F1+F2-F3=-100+80-60=-80kN

结果为负号，说明支座反力水平向左。

(2)分段计算轴力。AB段，取左段为隔离体：

yH=o

2即N「FN=ONI=Fk80kN(内力为拉力)

BC段，取左段为隔离体：

YFi=O

BPN2+F-FN=0N2=FN-FF-20kN(内力为拉力)

CD段，取右段为隔离体：

yFZ=O

2即-N3+F3=ON3=F3=60kN

(3)做轴力图。

9.一钢制圆轴，受一对外力偶的作用，其力偶矩Me=2.5kN・m,

已知轴的直径d=60mm,许用切应力⑶=60MPa。试对该轴进行强度校

核。

解：(1)计算扭矩Mn

(2)校核强度

圆轴受扭时最大切应力发生在横截面的边缘上，按式(7-10)计

算,得:

此=%2.5x10*16=59Mpa<[r]=60MPa

%"/标3.14x603

1F

故轴满足强度要求。

10.

11.一个三角架在节点B受铅垂载荷F作用，其中钢拉杆AB长

11=2m,截面面积S1=600mm2,许用应力1=160MPa,木压杆

BC的截面面积S2=1000mm2,许用应力2=7MPa。试确定许用

载荷［F荷

根据平衡条件

E&=0,%；-FB、CS3Q°=Q

解得,7=2F,F%=L73F

由AB杆强度条件得，&1。卜35八=2f]

IF]£打/4=600*10-6»160*10^V=48KN

由BC杆强度条件得，&[0：2FBl-1.73[f]

[F]<金4；M；=7^-1000**0-6*7-106N=1.05KN

故[F]=4.05KN

项目见常用机构及传动装置

一'填空题

1.机构具有确定运动的条件是：机构的原动件数目等于机构自

由度的数目。

2.•运动副是指能使两构件之间既能保持接触，而又能产生一定

形式的相对运动的连接。

3.一平面铉链四杆机构的各杆长度分别为a=350mm,b=600mm,

c=200mm,d=700mm；

(1)当取c杆为机架时，为双曲柄机构。

(2)当取d杆为机架时，则为曲柄摇杆机构。

4.钱链四杆机构有曲柄的条件(杆长之和条件)：

(1)最短杆与最长杆的长度之和应小于其他两杆的长度之和。

(2)连架杆或机架中必有一杆是短杆。

5.渐开线齿廓形状取决于基圆直径大小。

6.V带传动中，限制V带的根数zWzmax,是为了保证每根带受

力均匀。

7.一个基本周转轮系中，行星轮可有多个，太阳轮的数量不多于

两个，行星架只能有一个。

8.常见的减速器有齿轮减速器'摆线减速器和蜗杆减速器三种类

型。

9.滚动轴承内'外圈轴线的夹角称为偏转角，各类轴承对允许的

偏转角都有一定的限制，允许的偏转角越大，则轴承的调心性能越好。

二、选择题

1.B2.B3.B4.C5.A6.C7.C8.A9.C10,A

三'分析与计算题

1.简述机器与机构的区别。

机器是由各种机构所组成，可以完成能量的转换，或做有用的功;

如，内燃机，刨床等。而机构则仅仅是起着运动的传递和运动形成的

转换的作用。如，内燃机的凸轮机构，刨床中的齿轮机构。

2.机构由哪几部分组成？

原动件，从动件，机架

4.绘制如图所示活塞泵的机构运动简图。

1-曲柄；2-连杆；3-齿扇；4-齿条活塞；5-机架

解：

(1)分析、确定构件类型。

活塞泵由曲柄1、连杆2、齿扇3、齿条活塞4和机架5等五个

构件组成。曲柄1是原动件，2、3、4是从动件。当原动件1回转时，

活塞在气缸中往复运动。

(2)确定运动副类型。

各构件之间的连接如下：构件1和5,2和1,3和2,3和5之

间为相对转动，分别构成A、B、C、D转动副。构件3的轮齿与构件

4的齿构成平面高副Eo构件4与5之间为相对移动，构成移动副Fo

(3)定视图方向。

连杆运动平面为视图方向。

(4)选择比例尺，绘制简图。

选取适当比例，按题图示尺寸，定出A、B、C、D、E、F的相对

位置，用构件和运动副的规定符号画出机构运动简图，在原动件上标

注箭头，如图所示。

5.所示为被链四杆机构，已知绘制机构运动简图的长度比例尺

UI,各个构件的尺寸以及构件2的角速度32。求构件4的角速度3

4o

(1)该机构的瞬心数目为

N=K(K-1)=4X(4二I』

22

(2)确定各构件的瞬心。

转动副中心A、B、C和D分别是瞬心凡、外、%和凡，可

直接找出。

瞬心儿和月4则用瞬心多边形法来求。钱链四杆机构的瞬心多

边形为四边形，如图(b)所示，其顶点分别表示机构中的四个构

件1、2、3和4O每两个顶点之间的连线代表相应构件的速度瞬心，

因此四个棱边分别表示瞬心月2、月3'84和44。

(3)求构件4的角速度g4。

根据瞬心的概念，构件2和构件4在瞬心月4处的绝对速度相等。

所以，在瞬心月4处存在如下的关系：

VnFCi)2"PnPzF34'PaRa

4%和月4凡可直接从所作的图中按比例量取。可得出

g=a>2

鸟4耳4

6.现有正常齿制的标准直齿圆柱齿轮，齿数z1=20,模数m=2

mm,若将该齿轮用作某传动的主动轮1,现需配一从动轮2,要求传

动比i=3.5,试计算从动轮2的几何尺寸及两轮的中心距。

9.已知一正常齿制的标准直齿圆柱齿轮，齿数为=20,模数机=2mm,拟将该齿轮作某外啮

合传动的主动齿轮，现须配一从动齿轮，要求传动比z=3.5,试计算从动齿轮的几何尺寸及

两轮的中心距。

解：根据给定的传动比3可计算从动轮的齿数

Z2=zzi=3.5x20=70

已知齿轮的齿数Z2及模数m,由表5-2所列公式可以计算从动轮各部分尺寸。

X

分度圆直径d2=mz2=270=140mm

齿顶圆直径或2=(z2+=(7(R2X1)2=144mm

齿根圆直径d产(z2-2/Ja*-2c*)m=(70-2X1-2X0.25)2=135mm

全齿高〃=(2八*+c*)m=(2X1+0.25)2=4.5mm

中心距a=，；4=；(z1+z.)=.(20+70)=90mm

7.为什么普通车床的第一级传动采用带传动，而主轴与丝杠之间

的传动链中不能采用带传动？

因为电动机和机床1轴之间的距离很远，所以不适合使用齿轮传

动，而且当负荷超载时，皮带会打滑，可以保护其他传动零件。这是

采用皮带传动的主要目的。

而从1轴到丝杠之间采用齿轮传动,可以精确的保证传动比,而皮带

传动不能保证准确的传动比,这对于车床很重要。而且齿轮传动的结

构紧凑，可以在比较小的空间内合理安排，因此可以减小机床的体积，

并且可以实现方便的变速。虽然齿轮传动不能够打滑保护零件，但为

了机床的安全，会在整个的传动链中加入过载保护装置,比如摩擦片

离合器,过载保护器,超越离合器等。

8.已知V带传动所传递的实际功率P=7kW,带速v=10m/s,紧

边拉力是松边拉力的两倍，试求有效圆周力Fe和紧边拉力F1的大

功率：I=F10*v/1000（计算公式）

算得F10=700N

F1=2*F2（由条件得知）

F10=F1-F2（计算公式）

算出F1=1400N,F2=700N

9.如图4-164所示的轮系中，已知Z1=16,Z2=32,Z/=20,z3=40,

Z3'=2,Z4=40,均为标准齿轮传动。已知轮1的转速n1=1000r/min,

试求轮4的转速及转动方向。

.%zzz32X40X40。八

i=-=234=---------------=80

几4Z1z2z316x20x2

nE/i工000/80=12.5r/min

轮4的转向如图所示应该逆时针转动。

10.在如图所示的圆锥齿轮组成的行星轮系中，已知4=20,Z2

=30,z2=50,Z3=8O,〃=50r/mino求〃〃的大小和方向？

解将已知条件代入式（5-67）中，得

nH=」=-^r/min=20

4H2.4r/min

由于此定轴轮系中有2对外啮合齿轮，因而输出轴的转向与输入

相同。

11.如图所示的齿轮系中，已知z尸20,Z2=40,Z2'=20,Z3=30,

Z4=60,均为标准齿轮传动。试求iiHo

解：（1）分析轮系

由图可知该轮系为一平行轴定轴轮系与简单行星轮系组成的组合轮系，其中

行星轮系：2'—3—4—〃

定轴轮系：1—2

（2）分析轮系中各轮之间的内在关系，由图中可知

必=0,n^rk'

（3）分别计算各轮系传动比

定轴齿轮系传动比

32=（一］）在=.黑一2

n2Z120①

%=-2H2

行星齿轮系传动比

（H一〃HZ4Z360.

^2*4=u-====-3

%n4~nHZ3Z2'20

②

（3）联立求解

联立①、②式，代入m=0,传M得%—〃H=_3

°-〃H

〃尸-2色

所以j2=二=一8

〃H”

4

12.分析轴系结构的错误，简单说明错误原因，画出正确结构。

解：主要结构错误分析如下：

1）两侧的轴承端盖处没有调整垫片，不能调整轴承游隙和轴系的轴向位置；

2）轴的两端轴颈过长，与端盖接触严重磨损，浪费材料和加工时间、轴承装拆麻烦;

3）齿轮没有轴向定位，未将齿轮上的轴向力传到机座，应将轴承改为正装；

4）两轴承的内、外圈没有轴向固定，极易分离；

5）两轴承的内圈高度低于套筒，轴承拆卸困难；

6）两个齿轮不能共用一个键，而且键过长，三个套不能装配：

7）两个齿轮间用套筒定位，不能固定齿轮与轴的相对位置，应改为轴环;

8）两齿轮的轮毂长度与轴头箱等，也使齿轮轴向定位不可靠；

改正后的结构如图解所示。

项目五公差、配合与测量技术

一'填空题

1.极限尺寸是允许尺寸变动的两个界限尺寸。两个界限尺寸中较

大的一个称为上极限尺寸，较小的称为下极限尺寸。

2.轴的最大实体尺寸为轴的尺寸（上极限尺寸），孔的最大实体

尺寸为孔的尺寸（下极限尺寸）。

3.已知100m7的上偏差为+0.048mm,下偏差为+0.013mm,

100mm的6级标准公差值为0.022mm,那么100m6的上偏差为

+0.035mm,下偏差为+0.013mm。

4.测量仪器和测量工具可统称为计量器具，按计量器具的原理、

结构特点及用途可分为基准量器'通用计量量器、极限量规和检验夹

具。

5.几何公差的研究对象是构成零件几何特征的点'线'面，这

些点'线、面统称为几何要素，简称要素。

二'选择题

1.D2.BDA3.A4.D5,C

三、分析与计算题

1.机械产品实现互换性的基本前提条件是什么？怎样理解误差、

公差及其对产品性能与互换性的影响？

前提条件是公差。

公差与配合的选择是否恰当，对机械产品的使用性能和制造成本

都有很大影响，有时甚至起决定性作用。国家标准主要包括的内容为

基准制的选择；公差等级的选择；配合选择。

2.结合生产实习，举例说明随机误差'系统误差和粗大误差的特

性和不同，以及处理方法。

（根据学校所在地'生产实习内容等实际情况制定。）

3.孔、轴配合的选择内容、步骤以及选择公差等级的基本原则'

一般过程是什么？

孔与轴基本偏差换算的原则是：在孔和轴为同一公差或孔比轴低

一级的配合条件下，按照基孔制形成的配合和按照基轴制形成的配合

（同名配合），两者的配合性质相同，即两种基准制的同名配合应得

到相同的配合性质。

4.有一基孔制配合，孔、轴的基本尺寸为50,最大间隙

Xmax=+0.049mm,最大过盈Ymax=-0.015mm,轴公差Td=0.025mm。

要求：①计算孔和轴的极限尺寸'配合公差；②写出孔和轴的尺寸标

注形式；③查表并写出配合代号；④画出孔、轴公差带示意图和配合

公差带示意图。

解：Xmax=Dmax-dmin=0.049

Ymax=Dmin-dmax=0.015

Td=dmax-dmin=0.025

5.用游标卡尺测量箱体的中心距L,如图题5-26所示，有如下三种

测量方案：①测量孔径dl、d2和孔边距L1；②测量孔径dl、d2和

孔边距L2；③测量孔边距L1和L2。若已知它们的测量极限误差

△dllim=△d21im=±40Um,ALllim=60Um,△L21im=+70u

m,试计算三种测量方案的测量极限误差。

（1）采用第一种测量方案：

工=工+虫也

2

则匹T匹二•三」

这］现2dd22

中心距的测量不确定度为

Q=（图+图O=6635

（2）采用第二种测量方案：

4-d?

L=L、一

2

则2=］；曰=」0=」

dL2郎2'dd22

中心距的测量不确定度为

G=《岩［心J+僚j亿，八［豢）0冲

（3）采用第三种测量方案：

11+工、

Lr=——-

2

汉1

则

一=-

二2

中心距的测量不确定度为

GJ+图QJ+圜（”工…小

比较分析，可知应采用第三种测量方案。

项目六液压传动

一'填空题

1.一个完整的液压传动系统由动力元件、执行元件'控制元件'

辅助元件'传动介质组成。

2.液压传动的工作介质为，最常用的工作介质是液压油。

3.几乎所有液压系统都要用到溢流阀，它是液压系统中最重要的

压力控制阀。

4.方向控制回路利用各种方向阀来控制液流的通断与变向调节,

从而控制的启动'停止和换向。

5.压力控制回路是利用压力控制阀来对系统整体或局部压力进

行控制和调节，以满足液压执行元件对力'转矩以及实现动作的需要。

二'选择题

1.D2.A3.D4.A

三'分析与计算题

1.液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？

动