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(I)出卷人：考试类型：开卷【】 闭卷【√】 适用班级： 班级 学号 姓名 填空题(19分) 1、为了保证构件在载荷作用下安全地工作，构件要有足够的 和 2、工程上通常将伸长率6≥5%的材料称为 伸长率6<5%的材料称 为 3、工程上常用的简单梁有三种类型 4、在边长为a的正方体的对角作用有力F,如图所示，则： F在X轴上的投影等于 F在Y轴上的投影等于 F在Z轴上的投影等于 F对X轴的矩等于 F对Y轴的矩等于 F对Z轴的矩等于」 5、图中，铆钉的剪切面积A为 计算挤压面积A,为」 6、己知物体重G=100N,若斜面的倾角α=30°，物体与斜面之间的摩 摖系数fs=0.5,则物体与斜面间的摩摖力为 当倾斜角a满足条件」 时，物体可停留在斜面上不自行下滑，我们把这种现象称 为 二、 判断题(8分) 1、铸铁等脆性材料耐拉而不耐压，所以不能做承压构件。 ( 2、约束力的方向总是与物体被限制的运动方向相反。 3、作用力与反作用力是一对平衡力
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（Ⅰ）出卷人： 考试类型：开卷【 】 闭卷【√】 适用班级： 一、 填空题(19 分) 1、为了保证构件在载荷作用下安全地工作，构件要有足够的 、 和 。 2、工程上通常将伸长率δ≥5％的材料称为 ；伸长率δ<5％的材料称 为 。 3、工程上常用的简单梁有三种类型 、 、 。 4、在边长为 a 的正方体的对角作用有力 F，如图所示，则： F 在 X 轴上的投影等于 ， F 在 Y 轴上的投影等于 ， F 在 Z 轴上的投影等于 ， F 对 X 轴的矩等于 ； F 对 Y 轴的矩等于 ； F 对 Z 轴的矩等于 ； 5、图中，铆钉的剪切面积 A 为 计算挤压面积 Abs 为 6、已知物体重 G＝100N，若斜面的倾角α＝30°，物体与斜面之间的摩 摖系数 fS＝0.5，则物体与斜面间的摩摖力为 ； 当倾斜角α满足条件 时，物体可停留在斜面上不自行下滑，我们把这种现象称 为 。 二、 判断题（8 分） 1、铸铁等脆性材料耐拉而不耐压，所以不能做承压构件。 （ ） 2、约束力的方向总是与物体被限制的运动方向相反。 （ ） 3、作用力与反作用力是一对平衡力。 （ ） 班级 学号 姓名
4、在受均布载荷作用的梁段内，其剪力图和弯矩图均是斜直线。 ( ) 5、脆性材料的失效为断裂失效，塑性材料的失效为屈服失效。 6、作用于刚体上的力在刚体内沿其作用线移动而不改变其对刚体的运动效应。 ( ) 7、T形截面梁发生弯曲变形时，梁内某一截面上的最大压应力和最大拉应力是相等的。 8、二力构件的受力方向与构件的形状无关。 ( ) 三、 选择题(14分) 1、如图所示两种齿轮的布局，对传动轴的受力有利的布局是 (A)图a (B)图b 心G心心的的 (C)都一样 (D)无法比较 2、两根截面积相等但截面形状和材料不同的拉杆受相同的轴向拉力，其应力是否相等？( (A)不相等：(B)相等： (C)不能确定 ⑦ B 3、选择拉伸曲线中三个强度指标的正确名称③ ( (A)①强度极限，②弹性极限，③屈服极限 (B)①屈服极限，②强度极限，③比例极限 (C)①屈服极限，②比例极限，③强度极限 (D)①强度极限，②屈服极限，③比例极限 4、冲床的冲压力为F,冲头的许用应力为[σ]，被冲钢板的剪切极限应力为[τ]，钢板厚度为t (如图所示)，被冲出的圆孔的最小直径d应是 () 4F F A) B) 冲头 π[tb] π…tTb 4F F C) D) Vπo πto] 5、实心圆轴扭转时，己知横截面上的扭矩为T,在所绘出的相应圆轴横截面上的切应力分布图（如 图所示)中正确的是 ()
4、在受均布载荷作用的梁段内，其剪力图和弯矩图均是斜直线。 （ ） 5、脆性材料的失效为断裂失效，塑性材料的失效为屈服失效。 （ ） 6、作用于刚体上的力在刚体内沿其作用线移动而不改变其对刚体的运动效应。 （ ） 7、T 形截面梁发生弯曲变形时，梁内某一截面上的最大压应力和最大拉应力是相等的。 （ ） 8、二力构件的受力方向与构件的形状无关。 （ ） 三、 选择题（14 分） 1、如图所示两种齿轮的布局，对传动轴的受力有利的布局是 ( ) (A) 图 a (B) 图 b (C) 都一样 (D) 无法比较 2、两根截面积相等但截面形状和材料不同的拉杆受相同的轴向拉力，其应力是否相等？ （ ） （A）不相等； （B）相等； （C）不能确定 3、选择拉伸曲线中三个强度指标的正确名称为 ( ) (A)①强度极限，②弹性极限，③屈服极限 (B)①屈服极限，②强度极限，③比例极限 (C)①屈服极限，②比例极限，③强度极限 (D)①强度极限，②屈服极限，③比例极限 4、冲床的冲压力为 F，冲头的许用应力为[σ]，被冲钢板的剪切极限应力为[τb] ，钢板厚度为 t （如图所示），被冲出的圆孔的最小直径 d 应是 ( ) A） [ ] 4 b F B） b t F C） 4F D） t F 5、实心圆轴扭转时，已知横截面上的扭矩为 T，在所绘出的相应圆轴横截面上的切应力分布图（如 图所示）中正确的是 （ ）
T (a) (b) (c) (c) 6、一受力弯曲的梁，其剪力图和弯矩图如图，产生纯弯曲的梁段是 ( (A)AC段： FQ图 A©d D©IB (B)DB段 (C)CD段： M图 C B (D)AC段和DB段： Fa (E)不存在 7、为了提高梁的承载能力，梁的支座 五 有图示四种方案，则最优方案为 ↓拉 1/5 41/5 (）。 (A) (B) s T 31/5 (C) (D) 四、作图与计算(60分) 1、己知轴上受力F=10kN:F2=20kN:F=35kN:F4=25kN,[o]=120Mpa。(1)计算轴各段的内 力，并画出轴力图。(2)设计该轴的直径。 C F2 FA
6、一受力弯曲的梁，其剪力图和弯矩图如图，产生纯弯曲的梁段是 （ ） (A) AC 段； （B）DB 段 （C）CD 段；； （D）AC 段和 DB 段； （E）不存在 7、为了提高梁的承载能力，梁的支座 有图示四种方案，则最优方案为 ( )。 四、作图与计算（60 分） 1、已知轴上受力 F1=10kN；F2=20kN；F3=35kN；F4=25kN， [σ]＝120Mpa。（1）计算轴各段的内 力，并画出轴力图。（2）设计该轴的直径。 FQ 图 M图
2、画出下图中，AB杆，BC杆，DE的受力分析图（其中，B、D、E均为铰链：不计杆件及铰链的重 量)。若有二力杆件，请指出。 3、(1)求出支座A、B的约束力(2)画出梁的剪力图及弯矩图（通过计算，在图中标出各关键 点的值)。 = 4、机床齿轮减速箱中的二级齿轮如图所示。轮B输入功率PB=400KW,轮A、C输出功率分别为 PA=160KW,Pc=240KW,n=500r/min,许用应力[t]=70Mpa,G=80Gpa,[0]=1°/m,(1)画出轴的扭矩 图：(2)试利用强度条件和刚度条件设计轴的直径（轴选用同一直径）。 MB B 5、简易悬臂吊车如图所示，起吊重力F=15KN,横梁AB为25a工字钢，查表得A=48.54cm2, WZ=402cm3[o]=100Mpa,试(1)说明梁AB在力F的作用下发生何种变形：(2)校核梁AB的强度： (3)指出梁 的危险截面，最大应力发生在该截面的何处？ 211 30
2、画出下图中，AB 杆，BC 杆，DE 的受力分析图(其中，B、D、E 均为铰链；不计杆件及铰链的重 量)。若有二力杆件，请指出。 3、 （1）求出支座 A、B 的约束力（2）画出梁的剪力图及弯矩图（通过计算，在图中标出各关键 点的值）。 4、机床齿轮减速箱中的二级齿轮如图所示。轮 B 输入功率 PB＝400KW，轮 A、C 输出功率分别为 PA =160KW， PC =240KW，n=500r/min,许用应力[τ]=70Mpa，G＝80Gpa,[θ]=1°/m， (1)画出轴的扭矩 图；（2）试利用强度条件和刚度条件设计轴的直径（轴选用同一直径）。 5、简易悬臂吊车如图所示，起吊重力 F＝15KN，横梁 AB 为 25a 工字钢，查表得 A=48.54cm2 , WZ=402cm3 [σ]＝100Mpa，试（1）说明梁 AB 在力 F 的作用下发生何种变形；（2）校核梁 AB 的强度； （3）指出梁 的危险截面，最大应力发生在该截面的何处？
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(I)出卷人：考试类型：开卷【】 闭卷【√】 适用班级： 班级 学号 姓名 得分 、 填空题： 1、强度，刚度，稳定性 2、塑性材料：脆性材料3、简支梁，外伸梁，悬臂梁 4、- 5F5F 3 3 5 1 3 Fa,0: 5、 πd2,d×S,6、43.3KN,a≤arctan0.5=26.5°，自锁 4 二、 判断题 1、【×】2、【√】3、【×】4、【×】5、【√】6、【√】7、【×】8、【√】 三、 选择题 1、【A】2、【B】3、【D】4、【C】5、【d】6、【C】7、【D】 四、 作图与计算 1、解：σ= FN= 25×103 1 ≤120 d≥16.3mm d2 1 4 d2 A B F F.(EN) 10 10 2 二力杆 B Ex B E FE
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（Ⅰ）出卷人： 考试类型：开卷【 】 闭卷【√】 适用班级： 一、 填空题： 1、强度，刚度，稳定性 2、塑性材料；脆性材料 3、简支梁，外伸梁，悬臂梁 4、 F F 3 3 ; 3 3 − ； , 3 3 , 3 3 Fa − Fa 0； 5、 2 4 1 d ，d×S， 6、43.3KN，α≤arctan0.5=26.5°，自锁 二、 判断题 1、【×】2、【√】3、【×】4、【×】5、【√】6、【√】7、【×】8、【√】 三、 选择题 1、【A】2、【B】3、【D】4、【C】5、【d】6、【C】 7、【D】 四、 作图与计算 1、解： 120 4 1 25 10 4 1 2 3 2 = = d d FN d 16.3mm 、 2、 班级 学号 姓名 得分 二力杆
3、解(1)解：对该梁作受力分析 1 由∑MB=0,有：qa×5a+F4×2a=ga F4= 49a 由∑E=0,有：F4+Fa-q0-g0=0 7 FB= qa F-qa B D 子u M 凸a2 ① 4、解：(1)计算外力偶矩 4 MB Mc MA=9549160 N.m=3060N.m 500 M.c=9549160 Nm=4580N.m 3060N-m 500 T1=MeA=3060N.m,T2=-MeC=-4580N.m 4580N.m
3、解（1）解：对该梁作受力分析 由 MB =0 ，有： 2 2 2 1 qa a + FA a = qa FA qa 4 1 == 由 FY = 0 ，有： FA + FB − qa − qa = 0 FB qa 4 7 = 4、解：（1）计算外力偶矩 N m 3060 N m 500 160 MeA = 9549 = N m 7640 N m 500 400 MeB = 9549 = N m 4580 N m 500 160 MeC = 9549 = T1=MeA=3060 N..m,, T2=－－MeC=－－4580 N..m 3060Nm 4580Nm (−) (+)
Tmax_Tmax≤] Wn d 316T 316×4580 16 d1 V)V元×70×10 =69.3×10-3m=69.3mm 按强度条件 _Tmax×180°_Tmax180 GIp π G29 s π 4 32×4580×180 32 d2≥ 432T×180 =76×10-3m=76mm Gπ2×[] V80×109×π2×1 按刚度条件： 直径d=76mm 5、解：(1) FA=FOX=213F=52KN Fy=F=15KN,Fcy =2F=30KN 梁发生拉弯变形 A Fy=52KN, B (2)M=FAy×2m=30KN.m 0w==52x10 =10.71MPa 52W A48.54×102 M30×106 OM= =74.63MPa W2402×103 M o=Ow+OM=85.34MPa(拉应力)≤ 30N.m (3)C截面为危险截面，最大拉应力发
按强度条件 按刚度条件：： 直径 d＝76mm 5、解：（1） FAX= FCX = 2 3F = 52KN FAY = F =15KN,FCY = 2F = 30KN 梁发生拉弯变形 （2） M F m KN m F KN AY N 2 30 . 52 , = = = MPa A FN N 10.71 48.54 10 52 10 2 3 = = = MPa W M Z M 74.63 402 10 30 10 3 6 = = = = + = 85.34MPa(拉应力） [] N M 梁的强度足够 （3）C 截面为危险截面，最大拉应力发生在 C 截面的上边缘 = = 16 max max 3 1 max d T Wn T 69.3 10 m 69.3mm π 70 10 16 4580 π[ ] 16 3 3 6 3 1 = = = − T d = = 180 32 max 180 max max 4 d G T GI T P 76 10 m 76mm 80 10 π 1 32 4580 180 π [ ] 32 180 3 4 9 2 4 2 2 = = = − G T d