南京工业职业技术学院/学年第学期期末考试试卷 课程：机械设计基础一出卷人：一 考试类型：开卷【】 闭卷【√】 适用班级： 班级 学号 姓名 一、 填空题(20分) 1、力学研究的对象有变形体和刚体，静力学研究的是 材料力学研究的是 2、杆件的基本变形有： 和 3、低碳钢拉伸过程可分为四个阶段 b) c 4、下列各图中的剪切应力分别为(a)图r=」 :(b)图t= :(c)图= 5、约束力的方向总是与物体被限制的运动方向 6、构件的强度就是指其抵抗 的能力，刚度是指其抵抗 的能力，。 7、下列图a中的B杆产生 变形，图b中的B杆产生 变形，图c中的 AB杆产生 变形，图d中AB杆产生 变形。 正o 二、判断题(8分) 1、只要两个力大小相等、方向相反，该两力就组成一力偶。 2、低碳钢和铸铁等金属材料拉伸时的σ一ε曲线均可分成明显的四个阶段 3、二力平衡公理、加减平衡力系原理和力的可传性只适用于刚体。 第1页共8页
第 1 页 共 8 页 南京工业职业技术学院/ 学 年 第 学 期 期 末 考 试 试 卷 课程： 机械设计基础 出卷人： 考试类型：开卷【 】 闭卷【√】 适用班级： 一、填空题（20 分） 1、力学研究的对象有变形体和刚体，静力学研究的是 ，材料力学研究的是 。 2、杆件的基本变形有：_____ _____、___ _______、____ ______和 。 3、低碳钢拉伸过程可分为四个阶段 、 、 、 。 4、下列各图中的剪切应力分别为(a)图τ= ；（b）图τ= ；（c）图 τ= 。 5、约束力的方向总是与物体被限制的运动方向 。 6、构件的强度就是指其抵抗 的能力，刚度是指其抵抗 的能力，。 7、下列图 a 中的 AB 杆产生 变形，图 b 中的 AB 杆产生 变形，图 c 中的 AB 杆产生 变形，图 d 中 AB 杆产生 变形。 二、判断题（8 分） 1、只要两个力大小相等、方向相反，该两力就组成一力偶。 （ ） 2、低碳钢和铸铁等金属材料拉伸时的σ－ε曲线均可分成明显的四个阶段 （ ） 3、二力平衡公理、加减平衡力系原理和力的可传性只适用于刚体。 （ ） 班级 学号 姓名
4、受均布载荷作用的梁，若其它条件不变，缩小跨距把简支梁改为两端外伸梁，不影响其强度( 5、摩擦力的方向总是与物体滑动或滑动趋势方向相反。 () 6、对于平面弯曲梁，横截面为b×h的矩形，在截面积相等的情况下，其强度相同。 () 7、在有均布载荷作用的梁段上，其弯矩图一定是一条抛物线。 () 8、弯扭组合变形的轴多为塑性材料，通常采用最大切应力理论和形状改变比能理论进行强度计算 () 三、选择题(14分) 1、图示拉杆接头的剪切面A和挤压面A为 ( ) (A)A:bl Ai,:bl (B)A:hb Ais:hb (C)A:hb Aj,:bl (D)A:bl Aiy :hb 2、两根钢制拉杆受力如图，若杆长L2=2L1,横截面面积A2=2A1,则两杆的伸长△L和纵向 线应变ε之间的关系应为 2P () (A)若△L2=△L1,则e2=E1 (B)若△L2=2△L1,则e2=E1 (C)若△L2=2△L1,则e2=2e1 (D)若△L2=△L1/2,则e2=2e/2 3、低碳钢的拉伸过程中，(B)阶段的特点是应力几乎不变。 () A.弹性 B.屈服 C.强化 D.颈缩 4、在保持重量不变的情况下，空心轴与实心轴在强度和刚度方面较好的是 () (A空心轴 (B)实心轴 (C)两者都一样(D)以上都不正确 5、下面四个轴向拉压杆件中哪个杆件的轴力图不正确？ 第2页共8页
第 2 页 共 8 页 4、受均布载荷作用的梁，若其它条件不变，缩小跨距把简支梁改为两端外伸梁，不影响其强度（ ） 5、摩擦力的方向总是与物体滑动或滑动趋势方向相反。 （ ） 6、对于平面弯曲梁，横截面为 b×h 的矩形，在截面积相等的情况下，其强度相同。 （ ） 7、在有均布载荷作用的梁段上，其弯矩图一定是一条抛物线。 （ ） 8、弯扭组合变形的轴多为塑性材料，通常采用最大切应力理论和形状改变比能理论进行强度计算 （ ） 三、选择题（14 分） 1、图示拉杆接头的剪切面 A 和挤压面 Ajy 为 （ ） (A) Ａ: bl Ajy:bl (B) Ａ:hb Ajy:hb (C) Ａ: hb Ajy:bl (D) Ａ:bl Ajy :hb 2、两根钢制拉杆受力如图，若杆长 L2＝２Ｌ1，横截面面积 A2＝２Ａ1，则两杆的伸长 ΔＬ和纵向 线应变 ε 之间的关系应为 ( ) （A）若 ΔL2＝ΔＬ1，则ε2＝ε1 (B)若 ΔL2＝２ΔＬ1，则ε2＝ε1 (C) 若 ΔL2＝２ΔＬ1，则 ε2＝2ε1 (D)若 ΔL2＝ΔＬ1/2，则 ε2＝２ε1/2 3、低碳钢的拉伸过程中，（B）阶段的特点是应力几乎不变。 （ ） A.弹性 B.屈服 C.强化 D.颈缩 4、在保持重量不变的情况下，空心轴与实心轴在强度和刚度方面较好的是 ( ) (A 空心轴 (B)实心轴 (C)两者都一样 (D)以上都不正确 5、下面四个轴向拉压杆件中哪个杆件的轴力图不正确？ （ ）
由羊出 2T (A) m (B) U中 (C) 四 a (D) mimsim 题5 题6 6、如图所示受扭圆轴，正确的扭矩图为图 ( 7、图中，力F对A点的矩为 (A)Fcos B·b (B)FsinB·a·a (C)Fcos B·b+FsinB (D)Fcos B·b-Fsin B·a 五、作图与计算(58分) 1、画出下图中，AD杆，BC杆，物体E的受力分析图。（不计AD杆、BC杆的受力图，A、B、C均为 铰链) B 2、一T形铸铁梁如图，已知F,1,a,T形截面对形心轴Z的惯性矩Iz:求(1)A、B的支座反力： (2)试画出梁的剪力图和弯矩图(3)计算最大拉应力与最大压应力，分别位于何处？ 第3页共8页
第 3 页 共 8 页 6、如图所示受扭圆轴，正确的扭矩图为图 ( ) 7、图中，力 F 对 A 点的矩为 （ ） (A) Fcosβ·b (B) Fsinβ·a·a (C) Fcosβ·b+Fsinβ (D) Fcosβ·b－Fsinβ·a 五、作图与计算（58 分） 1、画出下图中，AD 杆，BC 杆，物体 E 的受力分析图。（不计 AD 杆、BC 杆的受力图，A、B、C 均为 铰链） 2、一 T 形铸铁梁如图，已知 F， l，a，T 形截面对形心轴 Z 的惯性矩 Iz；求(1)A、B 的支座反力； （2）试画出梁的剪力图和弯矩图（3）计算最大拉应力与最大压应力，分别位于何处？ 题 5 题 6
3、一刚性梁ACB由圆杆CD在C点悬挂连接，B端作用有集中载荷F=25kN。已知：CD杆的直径d=20mm, 许用应力[s]=150MPa。1)校核CD杆的强度：2)试求结构的许可载荷[F]:3)若F=50kN,试设计CD 杆的直径d。 (a) 4、计算A、B支座反力，并画出梁的剪力图及弯矩图（必须在图中标出各关键点的值）。 0 B△ 3 m I m 第4页共8页
第 4 页 共 8 页 3、一刚性梁 ACB 由圆杆 CD 在C 点悬挂连接，B 端作用有集中载荷 F=25 kN。已知：CD 杆的直径 d=20mm， 许用应力[s]=150MPa。1）校核 CD 杆的强度；2）试求结构的许可载荷[F]；3）若 F=50kN，试设计 CD 杆的直径 d。 4、计算 A、B 支座反力，并画出梁的剪力图及弯矩图（必须在图中标出各关键点的值）
5、传动轴的转速为F500r/min,主动轮A输入功率P1=400kW,从动轮C,B分别输出功率P2=160kW, P3=240kW。己知[t]=70MPa,[0]=1°/m,G=80GPa。(1)画出传动轴的扭矩图：(2)试确定AC段的 直径d和BC段的直径d2:(3)若AC和BC两段选同一直径，试确定直径d;(4)主动轮和从动轮应 如何安排才比较合理？ d a. Me M 2 第5页共8页
第 5 页 共 8 页 5、传动轴的转速为 n=500r/min，主动轮 A 输入功率 P1 =400kW，从动轮 C，B 分别输出功率 P2 =160kW， P3 =240kW。已知[τ]=70MPa， [θ]=1°/m，G=80GPa。（1）画出传动轴的扭矩图；(2)试确定 AC 段的 直径 d1 和 BC 段的直径 d2；(3)若 AC 和 BC 两段选同一直径，试确定直径 d ；(4)主动轮和从动轮应 如何安排才比较合理? Me1 A C B Me2 Me3 d1 d2
南京工业职业技术学院/学年第学期期末考试试卷参考答案 课程：机械设计基础一出卷人：一考试类型：开卷【】 闭卷【√】 适用班级： 班级 学号 姓名 得分 填空题 1、刚体，变形体2、轴向拉伸与压缩；剪切：扭转：弯曲：3、线弹性阶段：屈服阶段：强化 F F F 阶段：缩颈断裂阶段：4、 2 5、相反：6、破坏，变形：7、压弯组合变形： 1 nd,?nd t 1 4 弯扭组合变形：拉弯组合变形：弯曲变形 二、 判断题 1、【×】2、【×】3、【√】4、【×】5、【√】6、【×】7、【√】8、【√】 三、 选择题 1、【D】2、【B】3、【B】4、【A】5、【B】6、【C】7、【D】 四、 作图与计算 1、 G B 2F 2、解：(1)F4= 2 F 12F 12F 2)C截面：0，=2 B截面：O,= Fl×a 32F 12F FI
第 6 页 共 8 页 南京工业职业技术学院/ 学 年 第 学 期 期 末 考 试 试 卷 参考答案 课程： 机械设计基础 出卷人： 考试类型：开卷【 】 闭卷【√】 适用班级： 一、 填空题： 1、刚体 ，变形体 2、轴向拉伸与压缩 ；剪切；扭转；弯曲；3、线弹性阶段；屈服阶段；强化 阶段；缩颈断裂阶段； 4、 2 1 4 1 d F ， 2 2 4 1 2 d F ， d t F 1 5、相反；6、破坏，变形；7、压弯组合变形； 弯扭组合变形；拉弯组合变形；弯曲变形 二、 判断题 1、【×】2、【×】3、【√】4、【×】5、【√】6、【×】7、【√】8、【√】 三、 选择题 1、【D】2、【B】3、【B】4、【A】5、【B】6、【C】7、【D】 四、 作图与计算 1、 2、解：（1） F F F FA B 2 5 , 2 = = (2)C 截面： Z Y Z l I l a F I l a F = = 2 , 3 2 B 截面： Z Y Z l I Fl a I Fl a 3 , = = 班级 学号 姓名 得分
×30 最大拉应力在C截面的下边缘o,max= 2 最大压应力发生在B截面的下边缘oy.max= Flx3a 3、(1)∑MA=0,FCDx21-Fx31=0 为F F 6(25×103N) 0cD=1 A 4πd π(20mm)2 6 =119.4MPa<[o] cp=fa=6F A元so] F≤xd包]-x(20m'060MP-35×10N=35kN 6 6 FCD 3E② 2 (3) 为F OCD=- 6F 1650×103N0 A 1/ s[a] d≥ 9 4、解(1)解：求支座反力 由∑Ma=0,有：9×+F,x3= 1 2 3m I m E-青9 +q3 由∑F,=0,有：F4+Fa-4g=0 8 Fa= 39 8q9 53 12 5、解：(1)计算外力偶矩 第7页共8页
第 7 页 共 8 页 最大拉应力在 C 截面的下边缘 , 3 2 ,max Z l I l a F = 最大压应力发生在 B 截面的下边缘 Z Y I Fl 3a .max = 3、(1)∑MA =0 ，FCD×2l-F×3l=0 2 3F FCD = (2) (3) 4、解（1）解：求支座反力 由 MB =0 ，有： 2 3 2 1 3 2 1 q + FA = q FA q 3 4 = 由 FY = 0 ，有： FA + FB − 4q = 0 FB q 3 8 = 5、解：（1）计算外力偶矩 119.4 MPa [ ] π (20mm) 6(25 10 N) π 4 1 2 3 2 3 2 CD CD = = = = d F A F = = 2 CD CD π 6 d F A F 33.5 10 N 33.5kN 6 π (20mm) (160MPa) 6 π 3 2 2 = = = d F = = 2 CD CD π 4 1 2 3 d F A F 24.4 mm π (160MPa) 6(50 10 N) π 6 3 = = F d
4。=9549400 N.m=7640N.m 500 M.=954568N.m=3060Nam M.s=9549 240 N.m=4580N.m 500 T=-Me=-7640Nm T2=-Me3=-4580N.m T (2)按强度条件tmx= 4580Y.m 16 7640N.n d1= 167 =82.2mm,d2= 16T2 =69.3mm Vπ[t] Wπ[] 按刚度条件：日m= T 180°-7 18 Gx ax -≤[0] GxIp π π 32 32×7640×180 d1 432T,×180 =86.4×10-3m=86.4mm Gπ2×[] V80×109×π2×1 432T2×180 4 32×4580×180 d2≥ =76×10-3m=76mm Gm2×['] 80×109×π2×1 ∴.d1≥86.4mm, 取d1=87mm: d,=76mm (3)d=87mm el 4)将主动轮按装在两从动轮之间，受力合丑 T 3060N.1u 4580N.m 第8页共8页
第 8 页 共 8 页 N m 7640 N m 500 400 M e1 = 9549 = N m 3060 N m 500 160 M e2 = 9549 = N m 4580 N m 500 240 Me3 = 9549 = T1 = −Me1 = −7640 Nm T2 = −Me3 = −4580 Nm （2）按强度条件 16 max 3 d T w T n = = mm T d 82.2 [ ] 16 3 1 1 = = ， mm T d 69.3 [ ] 16 3 2 2 = = 按刚度条件：： [ ] 180 32 180 max 4 = = d G T G Ip T d1 86.4mm，取d1= 87mm ；； d2 = 76mm （3） d = 87mm 4）将主动轮按装在两从动轮之间,受力合理 86.4 10 m 86.4mm 80 10 π 1 32 7640 180 π [ ] 32 180 3 4 9 2 4 2 1 1 = = = − G T d 76 10 m 76mm 80 10 π 1 32 4580 180 π [ ] 32 180 3 4 9 2 4 2 2 2 = = = − G T d