機(jī)械基礎(chǔ)模擬題及參考答案解析一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列關(guān)于靜力學(xué)公理的描述中，正確的是（）A.作用力與反作用力公理適用于任何物體系統(tǒng)B.加減平衡力系公理僅適用于剛體C.力的可傳性原理說(shuō)明力是標(biāo)量D.二力平衡公理中兩個(gè)力必須作用在同一物體上2.某軸的尺寸標(biāo)注為φ50H7/g6，其中H7表示（）A.軸的公差帶代號(hào)B.孔的公差帶代號(hào)C.基軸制配合D.基孔制配合3.低碳鋼拉伸試驗(yàn)中，材料發(fā)生明顯塑性變形的階段是（）A.彈性階段B.屈服階段C.強(qiáng)化階段D.頸縮階段4.標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的分度圓直徑計(jì)算公式為（）A.d=m(z+2)B.d=mzC.d=m(z-2)D.d=2mz5.平鍵連接的主要失效形式是（）A.鍵的剪切破壞B.鍵的擠壓破壞C.輪轂的擠壓破壞D.軸的剪切破壞6.下列螺紋類(lèi)型中，常用于連接的是（）A.梯形螺紋B.鋸齒形螺紋C.三角形螺紋D.矩形螺紋7.兩構(gòu)件通過(guò)面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)為（）A.低副B.高副C.轉(zhuǎn)動(dòng)副D.移動(dòng)副8.帶傳動(dòng)中，彈性滑動(dòng)的主要原因是（）A.帶的預(yù)緊力不足B.帶與帶輪間的摩擦力不夠C.帶的材料彈性變形D.過(guò)載9.簡(jiǎn)支梁受均布載荷q作用，梁長(zhǎng)為L(zhǎng)，跨中截面的彎矩值為（）A.qL2/8B.qL2/4C.qL2/2D.qL210.滾動(dòng)軸承的基本額定壽命是指（）A.一批軸承中10%發(fā)生點(diǎn)蝕的壽命B.一批軸承中90%發(fā)生點(diǎn)蝕的壽命C.單個(gè)軸承的平均壽命D.單個(gè)軸承的最大壽命二、填空題（每空1分，共15分）1.力矩的單位是______，其正負(fù)號(hào)表示______。2.材料的強(qiáng)度指標(biāo)主要有______和______。3.平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式為_(kāi)_____，其中F為自由度，n為活動(dòng)構(gòu)件數(shù)，PL為低副數(shù)，PH為高副數(shù)。4.普通V帶的截面型號(hào)按尺寸從小到大依次為_(kāi)_____、A、B、C、D、E、F。5.軸按承載性質(zhì)可分為_(kāi)_____、______和______。6.螺紋連接的防松方法可分為_(kāi)_____、______和______三類(lèi)。7.胡克定律的表達(dá)式為_(kāi)_____，其中σ為正應(yīng)力，ε為線應(yīng)變，E為彈性模量。三、判斷題（每題1分，共10分）1.二力桿是指僅受兩個(gè)力作用的桿件，與桿件的形狀無(wú)關(guān)。（）2.孔的基本偏差是下偏差，軸的基本偏差是上偏差。（）3.圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，橫截面上的切應(yīng)力沿半徑線性分布，圓心處切應(yīng)力為零。（）4.漸開(kāi)線齒輪的模數(shù)越大，輪齒的尺寸越大，承載能力越強(qiáng)。（）5.帶傳動(dòng)中，包角越大，摩擦力越大，傳動(dòng)能力越強(qiáng)。（）6.滑動(dòng)軸承的主要失效形式是點(diǎn)蝕。（）7.靜定桁架中，若某節(jié)點(diǎn)連接三個(gè)桿件，其中兩桿共線，則第三桿的內(nèi)力必為零。（）8.齒輪傳動(dòng)的中心距可通過(guò)調(diào)整模數(shù)或齒數(shù)來(lái)改變。（）9.低碳鋼的延伸率δ大于5%，屬于塑性材料；鑄鐵的延伸率δ小于5%，屬于脆性材料。（）10.聯(lián)軸器與離合器的主要區(qū)別在于：聯(lián)軸器需在停機(jī)時(shí)才能分離，離合器可在工作時(shí)分離。（）四、計(jì)算題（共35分）1.（10分）如圖1所示，水平梁AB受集中力F=10kN和均布載荷q=5kN/m作用，梁長(zhǎng)L=4m，A端為固定鉸支座，B端為活動(dòng)鉸支座。求支座A、B的約束力。圖1水平梁受力圖（注：圖中AB為水平梁，A在左，B在右；F作用于距A點(diǎn)1m處，均布載荷作用于AB全跨）2.（10分）某圓軸受扭轉(zhuǎn)力矩T=2000N·m作用，軸的直徑d=60mm，材料的許用切應(yīng)力[τ]=50MPa。試校核該軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，并計(jì)算橫截面上的最大切應(yīng)力。3.（15分）一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知小齒輪齒數(shù)z1=20，大齒輪齒數(shù)z2=60，模數(shù)m=4mm，壓力角α=20°。求：（1）分度圓直徑d1、d2；（2）齒頂圓直徑da1、da2；（3）齒根圓直徑df1、df2；（4）中心距a；（5）傳動(dòng)比i。五、綜合分析題（20分）某機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)采用普通螺栓連接固定減速箱蓋，使用一段時(shí)間后出現(xiàn)螺栓松動(dòng)、結(jié)合面漏油現(xiàn)象。請(qǐng)分析可能的失效原因，并提出至少三種改進(jìn)措施（需結(jié)合機(jī)械連接相關(guān)知識(shí)說(shuō)明）。參考答案及解析一、單項(xiàng)選擇題1.B解析：作用力與反作用力公理適用于兩個(gè)物體之間（A錯(cuò)誤）；加減平衡力系公理僅適用于剛體（B正確）；力的可傳性原理說(shuō)明力是矢量（C錯(cuò)誤）；二力平衡公理中兩個(gè)力必須作用在同一物體上（D描述正確但非最佳選項(xiàng)，B更準(zhǔn)確）。2.D解析：H為孔的基本偏差代號(hào)，g為軸的基本偏差代號(hào)，H7/g6表示基孔制間隙配合（D正確）。3.B解析：低碳鋼拉伸試驗(yàn)中，屈服階段材料應(yīng)力基本不變但應(yīng)變顯著增加，出現(xiàn)明顯塑性變形（B正確）。4.B解析：標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪分度圓直徑d=mz（B正確）。5.C解析：平鍵連接中，鍵的強(qiáng)度通常足夠，主要失效形式是輪轂或軸的擠壓破壞（C正確）。6.C解析：三角形螺紋牙型角大，自鎖性好，常用于連接（C正確）。7.A解析：低副通過(guò)面接觸，高副通過(guò)點(diǎn)或線接觸（A正確）。8.C解析：彈性滑動(dòng)是由于帶的緊邊和松邊拉力不同，導(dǎo)致彈性變形量不同引起的（C正確）。9.A解析：簡(jiǎn)支梁受均布載荷時(shí)，跨中彎矩M=qL2/8（A正確）。10.A解析：基本額定壽命是指一批軸承中10%發(fā)生點(diǎn)蝕時(shí)的壽命（A正確）。二、填空題1.N·m；轉(zhuǎn)向（順時(shí)針為負(fù)或逆時(shí)針為正）2.屈服強(qiáng)度σs；抗拉強(qiáng)度σb3.F=3n-2PL-PH4.Y5.轉(zhuǎn)軸；心軸；傳動(dòng)軸6.摩擦防松；機(jī)械防松；永久防松7.σ=Eε三、判斷題1.√（二力桿只需滿足受兩個(gè)力且平衡，與形狀無(wú)關(guān)）2.×（孔的基本偏差可以是上或下偏差，軸同理，取決于基本偏差代號(hào)）3.√（圓軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力沿半徑線性分布，圓心處為零）4.√（模數(shù)越大，輪齒尺寸越大，承載能力越強(qiáng)）5.√（包角增大，接觸弧長(zhǎng)增加，摩擦力增大）6.×（滑動(dòng)軸承主要失效形式是磨損或膠合）7.√（節(jié)點(diǎn)平衡時(shí)，第三桿無(wú)其他力平衡，內(nèi)力必為零）8.×（標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)中心距a=m(z1+z2)/2，調(diào)整模數(shù)或齒數(shù)會(huì)改變中心距，但需滿足傳動(dòng)比要求）9.√（延伸率δ>5%為塑性材料，δ<5%為脆性材料）10.√（聯(lián)軸器需停機(jī)分離，離合器可在運(yùn)轉(zhuǎn)中分離）四、計(jì)算題1.解：取梁AB為研究對(duì)象，受力分析如圖（略）。列平衡方程：∑MA=0：FB×L-F×1m-q×L×(L/2)=0代入數(shù)據(jù)：FB×4-10×1-5×4×2=0→FB=(10+40)/4=12.5kN（向上）∑Fy=0：FA+FB-F-qL=0→FA=10+5×4-12.5=20-12.5=7.5kN（向上）答：支座A約束力7.5kN（向上），支座B約束力12.5kN（向上）。2.解：軸的抗扭截面系數(shù)Wp=πd3/16=π×603/16≈42411.5mm3=4.24×10??m3最大切應(yīng)力τmax=T/Wp=2000/(4.24×10??)≈47.17MPa許用切應(yīng)力[τ]=50MPa，τmax<[τ]，強(qiáng)度滿足。答：軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度合格，最大切應(yīng)力約47.17MPa。3.解：（1）分度圓直徑d1=mz1=4×20=80mm；d2=4×60=240mm（2）齒頂圓直徑da=d+2ha=mz+2×1×m=4×20+8=88mm（da1）；da2=4×60+8=248mm（3）齒根圓直徑df=d-2hf=mz-2×1.25m=4×20-10=70mm（df1）；df2=4×60-10=230mm（4）中心距a=(d1+d2)/2=(80+240)/2=160mm（5）傳動(dòng)比i=z2/z1=60/20=3答：各參數(shù)分別為d1=80mm，d2=240mm；da1=88mm，da2=248mm；df1=70mm，df2=230mm；a=160mm；i=3。五、綜合分析題失效原因分析：（1）預(yù)緊力不足：螺栓初始擰緊力矩不夠，導(dǎo)致結(jié)合面間正壓力不足，摩擦力無(wú)法抵抗工作載荷，出現(xiàn)松動(dòng)。（2）防松措施缺失：未采用摩擦防松（如彈簧墊圈）、機(jī)械防松（如開(kāi)口銷(xiāo)）或永久防松（如點(diǎn)焊），振動(dòng)或沖擊載荷下螺栓自松。（3）結(jié)合面加工質(zhì)量差：表面粗糙度高或平面度超差，導(dǎo)致實(shí)際接觸面積小，局部壓潰后間隙增大，密封失效。（4）螺栓材料強(qiáng)度不足：螺栓性能等級(jí)低（如4.8級(jí)），長(zhǎng)期受變載荷作用發(fā)生疲勞松弛。改進(jìn)措施：（1）合理控制預(yù)緊力：使用扭矩扳手按設(shè)計(jì)要求擰緊，確保結(jié)合面間壓力達(dá)到密封所需值（一般需大于工作壓力的1.5倍）。（2）增加防松裝置：采用雙螺母（摩擦防松）或在螺栓頭部