材料力學(xué)習(xí)題

1、 材 料 力 學(xué)任務(wù)1 桿件軸向拉伸（或壓縮）時(shí)的內(nèi)力計(jì)算填空題：（請(qǐng)將正確答案填在空白處）1材料力學(xué)主要研究構(gòu)件在外力作用下的 、 與 的規(guī)律，在保證構(gòu)件能正常、安全工作的前提下最經(jīng)濟(jì)地使用材料，為構(gòu)件選用 ，確定 。(變形 受力 破壞 合理的材料 合理的截面形狀和尺寸)2構(gòu)件的承載能力，主要從 、 和 等三方面衡量。（強(qiáng)度 剛度 穩(wěn)定性）3構(gòu)件的強(qiáng)度是指在外力作用下構(gòu)件 的能力；構(gòu)件的剛度是指在外力作用下構(gòu)件 的能力；構(gòu)件的穩(wěn)定性是指在外力作用下構(gòu)件 的能力。（抵抗塑性變形或斷裂 抵抗過大的彈性變形 保持其原來直線平衡狀態(tài)）4桿件是指 尺寸遠(yuǎn)大于 尺寸的構(gòu)件。（縱向 橫向）5桿件變形的四種

2、基本形式有 、 、 、 。（拉伸與壓縮變形 剪切變形 扭轉(zhuǎn)變形 彎曲變形）6受軸向拉伸或壓縮的桿件的受力特點(diǎn)是：作用在直桿兩端的力，大小 ，方向 ，且作用線同桿件的 重合。其變形特點(diǎn)是：沿桿件的 方向伸長(zhǎng)或縮短。（相等 相反 軸線 軸線）7在材料力學(xué)中，構(gòu)件所受到的外力是指 和 。（主動(dòng)力 約束反力）8構(gòu)件受到外力作用而變形時(shí)，構(gòu)件內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間產(chǎn)生的 稱為內(nèi)力。內(nèi)力是因 而引起的，當(dāng)外力解除時(shí)，內(nèi)力 。（抵抗變形的“附加內(nèi)力” 外力 隨之消失）9材料力學(xué)中普遍用截面假想地把物體分成兩部分，以顯示并確定內(nèi)力的方法，稱為 。應(yīng)用這種方法求內(nèi)力可分為 、 和 三個(gè)步驟。（截面法 截開 代替 平衡）10

3、拉（壓）桿橫截面上的內(nèi)力稱為 ，其大小等于該橫截面一側(cè)桿段上所有 的代數(shù)和。為區(qū)別拉、壓兩種變形，規(guī)定了軸力FN正負(fù)。拉伸時(shí)軸力為 ， 橫截面；壓縮時(shí)軸力為 ， 橫截面。（軸力 外力 正 背離 負(fù) 指向）選擇題：（請(qǐng)?jiān)谙铝羞x項(xiàng)中選擇一個(gè)正確答案并填在括號(hào)內(nèi)）1在圖2-1-1中，符合拉桿定義的圖是 （ ）。A BC圖2-1-1（A）2材料力學(xué)中求內(nèi)力的普遍方法是（ ） A幾何法 B解析法 C投影法 D截面法（D）3圖2-1-2所示各桿件中的AB段，受軸向拉伸或壓縮的是 （ ）。A B C圖2-1-2（A）4圖2-1-3所示各桿件中受拉伸的桿件有（ ）。 圖2-1-3ABE桿幾何法 BBD桿解析法

4、 CAB桿、BC桿、CD桿和AD桿（C）5圖2-1-4所示AB桿兩端受大小為F的力的作用，則桿橫截面上的內(nèi)力大小為（ ）。AF BF/2 C0（A）6圖2-1-5所示AB桿受大小為F的力的作用，則桿橫截面上的內(nèi)力大小為（ ）。AF/2 BF C0（B） 圖2-1-4 圖2-1-5判斷題：（判斷正誤并在括號(hào)內(nèi)填或）1在材料力學(xué)中各種復(fù)雜的變形都是由基本變形組合而成。 （ ）（）2構(gòu)件的破壞是指構(gòu)件斷裂或產(chǎn)生過大的塑性變形。 （ ）（）3強(qiáng)度是指構(gòu)件在外力作用下抵抗破壞的能力。 （ ）（）4“截面法”表明，只要將受力構(gòu)件切斷，即可觀察到斷面上的內(nèi)力。（ ）（）5工程中通常只允許各種構(gòu)件受載后產(chǎn)生彈

5、性變形。 （ ）（）6軸向拉（壓）時(shí)，桿件的內(nèi)力的合力必與桿件的軸線重合。 （ ）（）7軸力是因外力而產(chǎn)生的，故軸力就是外力。 （ ）（）8使用截面法求得的桿件的軸力，與桿件截面積的大小無關(guān)。（ ）（）9桿件的不同部位作用著若干個(gè)軸向外力，如果從桿件的不同部位截開時(shí)所求得的軸力都相同。（ ）（）10長(zhǎng)度和截面積相同、材料不同的兩直桿受相同的軸向外力作用，則兩桿的內(nèi)力相同。 （ ）（）計(jì)算題：1試求圖2-1-6所示桿件上指定截面內(nèi)力的大小。 a） b）圖2-1-6參考答案：解：圖a： (1) 求1-1截面的內(nèi)力1） 截開 沿1-1截面將桿件假想分成兩部分。2） 代替 取右端為研究對(duì)象（可簡(jiǎn)化計(jì)算

6、）畫受力圖，如下圖a所示。3） 平衡 根據(jù)靜力學(xué)平衡方程式求內(nèi)力FN1為： 由Fx0 得 4FF N10F N14F（壓力）(2) 求2-2截面的內(nèi)力 同理，取2-2截面右端為研究對(duì)象畫受力圖（如下圖a所示），可得F N23F4FF（壓力）圖b： (1) 求1-1截面的內(nèi)力截開 沿1-1截面將桿件假想分成兩部分。代替 取左端為研究對(duì)象（可簡(jiǎn)化計(jì)算）畫受力圖，如下圖b所示。平衡 根據(jù)靜力學(xué)平衡方程式求內(nèi)力FN1為： 由Fx0 得 FF N10F N1F（壓力）同理，取2-2截面左端為研究對(duì)象畫受力圖如下圖b所示，可得F N22FFF（拉力）取3-3截面右端為研究對(duì)象畫受力圖如下圖b所示，可得F

7、N3F（壓力） a) b)圖2-1-6參考答案2如圖2-1-7所示三角架中，在B處允許吊起的最大載荷G為25kN。試求AB，BC兩桿上內(nèi)力的大小。圖2-1-7參考答案：解：(1)外力分析支架中的AB桿、BC桿均為二力桿,鉸接點(diǎn)B的受力圖如下圖所示，圖2-1-7參考答案列平衡方程由F x0 得 FRBCFRBA cos30o = 0F y0得 FRBA sin30oG= 0解以上兩式，應(yīng)用作用與反作用公理，可得AB桿、BC桿所受外力為FRBAFRBA G /sin30o25/sin30o50 kN (拉力)FRBCFRBCFRBA cos30o50cos30o43.3kN (壓力)(2)內(nèi)力分析

8、用截面法可求得兩桿內(nèi)力。AB桿、BC桿的軸力分別為 AB桿 FN1FRBA50 k N (拉力) BC桿 FN2FRBC43.3kN (壓力)任務(wù)2 支架中AB桿和BC桿的強(qiáng)度計(jì)算填空題：（請(qǐng)將正確答案填在空白處）1因受力而變形的構(gòu)件在外力作用下， 的內(nèi)力稱為應(yīng)力。（單位面積上）2構(gòu)件在受到軸向拉、壓時(shí)，其橫截面上的內(nèi)力是 分布的。其應(yīng)力在截面上也是 分布的。（均勻 均勻）3軸向拉、壓時(shí)，由于應(yīng)力與橫截面 ，故稱為 ；計(jì)算公式是 ；單位是 。（垂直 正應(yīng)力 Pa（帕）4若應(yīng)力的計(jì)算單位為MPa,1MPa N/m2 N/cm2 N/mm2。（10 102 1）5正應(yīng)力的正負(fù)號(hào)規(guī)定與 相同， 時(shí)符

9、號(hào)為正， 時(shí)符號(hào)為負(fù)。（軸力 拉伸 壓縮）6材料在外力作用下所表現(xiàn)出來的各種性能，稱為材料的 。（力學(xué)性能）7材料的極限應(yīng)力除以一個(gè)大于1的系數(shù)n作為材料的 ，用符號(hào) 表示。它是構(gòu)件工作時(shí)允許承受的 。（許用應(yīng)力 最大應(yīng)力）8構(gòu)件工作時(shí)，由 引起的應(yīng)力稱為工作應(yīng)力。為保證構(gòu)件能夠正常工作，必須使其工作應(yīng)力在 以下。（載荷 許用應(yīng)力）9拉（壓）桿的危險(xiǎn)截面一定是全桿中 最大的截面。（工作應(yīng)力）10桿件受力后變形量與桿件的長(zhǎng)度有關(guān)。受軸向拉、壓的桿件，其沿軸向的 量，稱為桿件的絕對(duì)變形。相對(duì)變形是指桿件 ，以字母 表示，簡(jiǎn)稱線應(yīng)變。在桿件材料比例極限范圍內(nèi)，正應(yīng)力與線應(yīng)變存在下列關(guān)系： 。在桿件材

10、料尺寸不變的情況下，外力增加，應(yīng)力也相應(yīng) ，同時(shí)桿件變形也隨之 ，即線應(yīng)變 。（變形 單位長(zhǎng)度變形量 E 增加 增加 增加）11拉（壓）桿的強(qiáng)度條件是 ，可用于校核強(qiáng)度、 和 的計(jì)算。（ 選擇截面尺寸 確定許可載荷）12構(gòu)件的強(qiáng)度不夠是指其工作應(yīng)力 構(gòu)件材料的許用應(yīng)力。（大于）13若橫截面為正方形的鋼質(zhì)拉桿的許用應(yīng)力100MPa，桿兩端的軸向拉力F =2500N。根據(jù)強(qiáng)度條件算出的拉桿橫截面的邊長(zhǎng)至少為 mm。（5）14用強(qiáng)度條件確定的拉（壓）桿橫截面尺寸應(yīng)為最 尺寸；用強(qiáng)度條件確定的拉（壓）桿許可載荷應(yīng)為允許承受的最 載荷。（小 大）選擇題：（請(qǐng)?jiān)谙铝羞x項(xiàng)中選擇一個(gè)正確答案并填在括號(hào)內(nèi)）1圖

11、2-1-8所示一受拉直桿，其中AB段與BC段內(nèi)的軸力及應(yīng)力關(guān)系為_。A：FNABFNBC B：FNABFNBC C：FNABFNBC 圖2-1-8（C）2為保證構(gòu)件安全工作，其最大工作應(yīng)力須小于或等于材料的（ ）。 A正應(yīng)力 B剪應(yīng)力 C極限應(yīng)力 D許用應(yīng)力（D）3與構(gòu)件的許用應(yīng)力值有關(guān)的是（ ）。 A外力 B內(nèi)力 C材料 D橫截面積（C）4圖2-1-9中桿內(nèi)截面上的應(yīng)力是（ ）。A拉應(yīng)力 B壓應(yīng)力（B） 圖2-1-9 圖2-1-105圖2-1-10中若桿件橫截面積為A，則其桿內(nèi)的應(yīng)力值為（ ）。 AF/A BF/ (2A) C0（A）6如圖2-1-11所示A，B，C三桿，材料相同，承受相同的

12、軸向拉力，A與B等截面而長(zhǎng)度不等。那么：（1）對(duì)它們的絕對(duì)變形分析正確的是（ ）。A由于三桿材料相同，受力相同，故絕對(duì)變形相同B由于A、C兩桿的材料、受力和長(zhǎng)度都相同，故A、C兩桿的絕對(duì)變形相同C由于A、B兩桿的材料、受力和截面積都相同，故A、B兩桿的絕對(duì)變形相同D由于三桿的長(zhǎng)度、截面兩兩各不相等，故絕對(duì)變形各不相同（D）（2）對(duì)于它們的相對(duì)變形分析正確的是（ ）。A由于三桿的絕對(duì)變形相等，而A與C長(zhǎng)度相等，故其相對(duì)變形相等B由于三桿的絕對(duì)變形各不相等，故它們的相對(duì)變形也各不相等C由于A、B桿的材料、截面及受力均相同，故A、B兩桿的相對(duì)變形相等（C）A B C圖2-1-11（3）對(duì)于各桿截面上

13、的應(yīng)力大小分析正確的是（ ）。A三桿所受軸向外力相同，故它們的應(yīng)力也相同B由于A、B兩桿的截面積處處相同，故截面上應(yīng)力也處處相等；而C桿由于截面積不完全相同，故各截面上應(yīng)力也不完全相同（B）7構(gòu)件的許用應(yīng)力是保證構(gòu)件安全工作的（ ）。 A最高工作應(yīng)力 B最低工作應(yīng)力 C平均工作應(yīng)力（A）8為使材料有一定的強(qiáng)度儲(chǔ)備，安全系數(shù)的取值應(yīng)（ ）。 A1 B1 C1（B）9按照強(qiáng)度條件，構(gòu)件危險(xiǎn)截面上的工作應(yīng)力不應(yīng)超過材料的（ ）。A 許用應(yīng)力 B極限應(yīng)力 C破壞應(yīng)力（A）10拉（壓）桿的危險(xiǎn)截面（ ）是橫截面積最小的截面。 A一定 B不一定 C一定不（B）判斷題：（判斷正誤并在括號(hào)內(nèi)填或）1與橫截面垂

14、直的應(yīng)力稱為正應(yīng)力。 （ ）（）2長(zhǎng)度和截面積相同、材料不同的兩直桿受相同的軸向外力作用，則正應(yīng)力也必然相同。 （ ）（）3桿件受軸向拉（壓）時(shí)，平行于桿件軸線的縱向截面上的正應(yīng)力為零。（ ）（）4應(yīng)力表示了桿件所受內(nèi)力的強(qiáng)弱程度。（ ）（）5構(gòu)件的工作應(yīng)力可以和其極限應(yīng)力相等。（ ）（）6在強(qiáng)度計(jì)算中，只要工作應(yīng)力不超過許用應(yīng)力，構(gòu)件就是安全的。（ ）（）7應(yīng)力正負(fù)的規(guī)定是：當(dāng)應(yīng)力為壓應(yīng)力時(shí)為正。 （ ）（）思考題： 1為什么不能將材料破壞時(shí)的極限應(yīng)力作為許用應(yīng)力？參考答案：為了保證構(gòu)件正常地工作，一般不允許它在受力后發(fā)生斷裂或者發(fā)生過量的塑性變形。所以我們不能將材料破壞時(shí)的極限應(yīng)力作為許用

15、應(yīng)力。同時(shí)還要考慮到外力計(jì)算的誤差和工作中可能出現(xiàn)超負(fù)荷等情況，故一般只能取極限應(yīng)力的幾分之一作為許用應(yīng)力。計(jì)算題：1如圖2-1-12所示，已知：F1=300N，F(xiàn)2=160N，求1-1和2-2截面的應(yīng)力。圖2-1-12參考答案：解：用截面法可求得1-1和2-2截面內(nèi)力。1-1截面內(nèi)力 FN1F1=300N（拉力）2-2截面內(nèi)力 FN2F1F2=140N（拉力）1-1和2-2截面面積 A1A2/4314（mm2）1-1和2-2截面的應(yīng)力為 1FN1/A1300/314 0.96 MPa (拉應(yīng)力)2FN2/A2140/314 0.45 MPa (拉應(yīng)力)2如圖2-1-13所示，在圓鋼桿上銑出一

16、槽，已知：鋼桿受拉力F15kN作用，桿的直徑d20mm，試求A-A和B-B截面上的應(yīng)力，說明A-A和B-B截面哪個(gè)是危險(xiǎn)截面（銑去槽的截面可近似按矩形計(jì)算，暫時(shí)不考慮應(yīng)力集中）。圖2-1-13參考答案：解：用截面法可求得A-A和B-B截面內(nèi)力均為FN1FN2F15kNA-A截面上的應(yīng)力A-A70.09MPaB-B截面上的應(yīng)力B-B47.77MPa因A-AB-B所以A-A截面是危險(xiǎn)截面。3如圖2-1-14，鋼拉桿受力F40kN的作用,若拉桿材料的許用應(yīng)力100MPa，橫截面為矩形，且b2a,試確定a , b 的尺寸。圖2-1-14參考答案：解：用截面法可求得鋼拉桿截面內(nèi)力均為FNF40kN根據(jù)強(qiáng)

17、度條件=得Aab2a2FN/代入已知得a14.14mm取a為15mm，則b為30mm。4汽車離合器踏板如圖2-1-15所示。已知踏板受力F400N，壓桿的直徑d9mm，L1330mm，L256mm，壓桿材料的許用應(yīng)力50MPa，試校核壓桿強(qiáng)度。圖2-1-15參考答案：解：由力矩平衡條件MO（Fi）0得F cos45L1FRL20FRF cos45L1/L24000.707330/561666.5N根據(jù)作用與反作用定理，可得壓桿所受外力為FRFR1666.5N用截面法可求得壓桿截面內(nèi)力為FNFR1666.5N根據(jù)強(qiáng)度條件得26.2MPa所以壓桿強(qiáng)度足夠。5在圖2-1-16中，AB為鋼桿，其橫截面

18、積A1600mm2，許用應(yīng)力+140MPa；BC為木桿，橫截面積A23104mm2，許用應(yīng)力3.5MPa。試求最大許可載荷FP。圖2-1-16 參考答案：解：支架中的AB桿、BC桿均為二力桿,鉸接點(diǎn)B的受力圖如圖所示，圖2-1-16參考答案建立圖示坐標(biāo)系列平衡方程由F x0 得 FRBAFRBC cos= 0F y0得 FRBC sinFP= 0有幾何關(guān)系可知 sin=0.8 cos=0.6解以上兩式，應(yīng)用作用與反作用公理，可得AB桿、BC桿所受外力為FRBAFRBA0.75FPFRBCFRBC1.25FP用截面法可求得兩桿內(nèi)力。AB桿、BC桿的軸力分別為 FN1FRBA0.75FP (拉力)

19、 FN2FRBC1.25FP (壓力)根據(jù)強(qiáng)度條件=，得 FNAAB桿 FN1+A1 即0.75FP+A1代入已知得 FP112kNBC桿 FN2A2 即1.25FPA2代入已知得 FP84kN所以，欲使兩桿均能正常工作，最大許可載荷取84kN。6有一重50kN的電動(dòng)機(jī)需固定到支架B處（圖2-1-17），現(xiàn)有兩種材料的桿件可供選擇：（1）鑄鐵桿，+30MPa，90MPa；（2）鋼質(zhì)桿120MPa。試按經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則選取支架中AB和BC桿的材料，并確定其直徑。（桿件自重不計(jì)）。圖2-1-17參考答案：解：鉸接點(diǎn)B的受力圖如圖 所示，建立圖示坐標(biāo)系圖2-1-17參考答案列平衡方程由F x0 得 FR

20、BAFRBC cos30= 0F y0得 FRBC sin30G= 0代入已知解以上兩式，應(yīng)用作用與反作用定理，可得AB桿、BC桿所受外力為FRBAFRBA86.6 kNFRBCFRBC100kN用截面法可求得兩桿內(nèi)力。AB桿、BC桿的軸力分別為 FN1FRBA86.6 kN (拉力) FN2FRBC100 kN (壓力)鑄鐵桿耐壓不耐拉，故拉桿AB選鋼材料，壓桿BC選鑄鐵材料。根據(jù)強(qiáng)度條件=，得 AFN /AB桿 A ABd /4FN1/代入已知得 dAB30.3mm圓整取dAB31mmBC桿 A BCd /4FN2/代入已知得 dBC37.6mm圓整取dBC38mm模塊二 剪切與擠壓 任務(wù)

21、1 鉚釘剪切強(qiáng)度計(jì)算填空題：（請(qǐng)將正確答案填在空白處）1在外力作用下構(gòu)件在兩力間發(fā)生 或 的變形，稱為剪切變形。（相對(duì)錯(cuò)動(dòng) 錯(cuò)動(dòng)趨勢(shì)）2構(gòu)件剪切變形時(shí)的受力特點(diǎn)是：作用在構(gòu)件上的兩個(gè)力大小 ，方向 ，而且兩力的 相距很近。（相等 相反 作用線平行）3在承受剪切作用的構(gòu)件中，發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)的截面稱為 ，它位于構(gòu)成 之間， 兩力作用線。（剪切面 剪切的兩力 平行于）4剪切時(shí)的內(nèi)力稱為 ，它和 力總是平衡的。（剪力 外）5剪切時(shí)的截面應(yīng)力稱為 ，用符號(hào) 表示，其單位是 。工程上近似認(rèn)為切應(yīng)力在剪切面上是 分布的。（切應(yīng)力 Pa（帕） 均勻）6對(duì)于FQ/A，若FQ、A的單位分別取N、mm2，則的單位應(yīng)取

22、 。（MPa）7剪切強(qiáng)度條件的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ；運(yùn)用剪切的強(qiáng)度條件可以對(duì)構(gòu)件進(jìn)行 校核，確定 和計(jì)算安全工作時(shí)所允許的 。（ 強(qiáng)度 截面尺寸 最大載荷）選擇題：（請(qǐng)?jiān)谙铝羞x項(xiàng)中選擇一個(gè)正確答案并填在括號(hào)內(nèi)）1如圖2-2-1所示，一個(gè)剪切面上的內(nèi)力為（ ）。AF B2F CF/2圖2-2-1（C）2校核圖2-2-2所示結(jié)構(gòu)中鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度，剪切面積是（ ）。Ad2/4 Bdt C2dt Dd2（A）圖2-2-2 圖2-2-3 3在圖2-2-3所示結(jié)構(gòu)中，拉桿的剪切面形狀是（ ），面積是（ ）。A圓 B矩形 C外方內(nèi)圓 D圓柱面 Ea2 Fa2d2/4 Gd2/4 Hdb（D） （H）判斷題：（判斷

23、正誤并在括號(hào)內(nèi)填或） 1切應(yīng)力方向總是和外力的方向相反。 （ ）（）2剪切變形就是將被剪構(gòu)件剪斷。 （ ）（）3生產(chǎn)中利用剪切破壞來加工成形零件，如沖孔、剪斷鋼板等，此時(shí)要求工作切應(yīng)力應(yīng)大于被加工零件材料的剪切強(qiáng)度極限。 （ ）（）4構(gòu)件受剪切時(shí)，剪力與剪切面是垂直的。（ ）（）計(jì)算題：1圖2-2-4所示的鉚釘聯(lián)接，已知F20kN，鉚釘材料的許用應(yīng)力80MPa，試確定鉚釘?shù)闹睆?。圖2-2-4 參考答案：解：由題意可知，每個(gè)鉚釘所受外力為F /2，工作中受雙剪切作用。由截面法可求得一個(gè)鉚釘其每個(gè)剪切面上的剪力為FQF /45kN，剪切面面積：Ad2/4由剪切強(qiáng)度條件得AFQ /即銷釘?shù)闹睆綖?d

24、 8.9 mm將直徑數(shù)值圓整，鉚釘直徑取d9mm2如圖2-2-5所示，欲在厚度5mm的鋼板上沖出直徑d20mm的圓孔。已知：鋼板的剪切強(qiáng)度極限b320MPa。試求沖床所需的沖裁力F。圖2-2-5參考答案：解：在鋼板上沖裁圓孔時(shí)，鋼板的剪切面為圓柱面，其面積為Ad3.14205314mm2根據(jù)題意，剪斷鋼板的條件為b得FFQbA320314100480N任務(wù)2 確定拖車掛鉤插銷的直徑填空題：（請(qǐng)將正確答案填在空白處）1構(gòu)件局部承受較大壓力后在力作用處附近出現(xiàn) 的現(xiàn)象稱為擠壓。(壓潰)2一般當(dāng)兩構(gòu)件的擠壓接觸面是平面時(shí)，計(jì)算擠壓面積按 計(jì)算，若擠壓表面為圓柱形表面，進(jìn)行擠壓強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)以受擠壓部

25、分圓柱表面在 方向上的投影面積為擠壓面積。（接觸面面積 擠壓力）3一圓柱形銷釘，直徑為d，擠壓高度為h，則擠壓面積Ajy 。（dh）4一般來說，許用切應(yīng)力不大于其許用 應(yīng)力。（拉）5擠壓強(qiáng)度條件的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 。（= ）6對(duì)于同時(shí)產(chǎn)生剪切和擠壓變形的構(gòu)件，其強(qiáng)度必須同時(shí)滿足 。（剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度要求）選擇題：（請(qǐng)?jiān)谙铝羞x項(xiàng)中選擇一個(gè)正確答案并填在括號(hào)內(nèi)）1在圖2-2-3所示結(jié)構(gòu)中，拉桿的擠壓面形狀是（ ），面積是（ ）。A圓 B矩形 C外方內(nèi)圓 D圓柱面Ea2 Fa2d2/4 Gd2/4 Hd（C） （F）2圖2-2-6所示連接結(jié)構(gòu)，鉚釘為鋼質(zhì)，被連接件為銅質(zhì)。（1）該連接為 結(jié)構(gòu)。（2）剪

26、切破壞發(fā)生在 上。（3）擠壓破壞發(fā)生在 上。A單剪切 B雙剪切 C被連接件之一 D鉚釘圖2-2-6（A） （D） （C）3擠壓變形為構(gòu)件 變形。A軸向壓縮 B局部互壓 C全表面（B）4剪切破壞發(fā)生在 上；擠壓破壞發(fā)生在 上。A受剪構(gòu)件 B受剪構(gòu)件周圍物體 C受剪構(gòu)件和周圍物體中強(qiáng)度較弱者（A）（C）5在校核材料的剪切和擠壓強(qiáng)度時(shí)，當(dāng)其中有一個(gè)超過許用值時(shí)，強(qiáng)度就（ ）。A不夠 B足夠 C無法判斷 （A）判斷題：（判斷正誤并在括號(hào)內(nèi)填或）1剪切變形與擠壓變形同時(shí)存在，同時(shí)消失。 （ ）（）2擠壓變形實(shí)際上就是軸向壓縮變形。（ ）（）3剪切和擠壓總是同時(shí)產(chǎn)生，所以剪切面和擠壓面是同一個(gè)面。（ ）（

27、）4擠壓應(yīng)力實(shí)質(zhì)就是在擠壓面上的壓力強(qiáng)度，常用符號(hào)表示。（ ）（）5擠壓力Fjy同樣是一種內(nèi)力。（ ）（）6為簡(jiǎn)化計(jì)算，擠壓時(shí)無論零件間的實(shí)際擠壓面形狀如何，其計(jì)算擠壓面總是假定為平面。（ ）（）7當(dāng)擠壓面為半圓柱面時(shí)，其計(jì)算擠壓面積按該面的正投影面積計(jì)算。（ ）（）8擠壓應(yīng)力在構(gòu)件實(shí)際擠壓面上均勻地分布。 （ ）（）思考題：1在圖2-2-7示的鋼質(zhì)拉桿與木板之間放置金屬墊圈能起到什么作用？圖2-2-7參考答案：在鋼質(zhì)拉桿與木板之間放置金屬墊圈，擴(kuò)大了拉桿與木板之間的接觸面，增大了木板表面受擠壓面面積，從而減小了木板表面的擠壓應(yīng)力，提高木板表面的承載能力。2擠壓與壓縮有什么區(qū)別？試指出圖2-2

28、-8中哪個(gè)構(gòu)件應(yīng)當(dāng)考慮壓縮強(qiáng)度？哪個(gè)構(gòu)件應(yīng)當(dāng)考慮擠壓強(qiáng)度。圖2-2-8參考答案：擠壓發(fā)生在兩構(gòu)件接觸表面及附近，即局部受壓變形；壓縮則發(fā)生在一對(duì)壓力之間的整個(gè)構(gòu)件內(nèi)。構(gòu)件B應(yīng)當(dāng)考慮壓縮強(qiáng)度，構(gòu)件A應(yīng)當(dāng)考慮擠壓強(qiáng)度。計(jì)算題：1圖2-2-9中已知F100kN，掛鉤連接部分的厚度15mm。銷釘直徑d30mm，銷釘材料的許用切應(yīng)力60MPa，許用擠壓應(yīng)力180MPa，試校核銷釘強(qiáng)度。若強(qiáng)度不夠，應(yīng)選用多大直徑的銷釘？圖2-2-9 參考答案：解：由截面法可得銷釘每個(gè)剪切面上的剪力為 FQ F /2100/250kN取銷釘中間段：擠壓面上的擠壓力為 Fjy F100kN，擠壓面面積：d2銷釘剪切面面積：A

29、d2/4， 由剪切強(qiáng)度條件公式 ，代入已知得：70.77MPa 所以銷釘?shù)募羟袕?qiáng)度不夠。由擠壓強(qiáng)度條件公式 ，代入已知得 1 11.11MPa所以銷釘?shù)臄D壓強(qiáng)度足夠。為了保證銷釘安全工作，其必須同時(shí)滿足剪切和擠壓強(qiáng)度的要求所以，由銷釘?shù)募羟袕?qiáng)度條件得銷釘?shù)闹睆綖?d 32.58 mm將銷釘直徑數(shù)值圓整，應(yīng)取d33 mm。2如圖2-2-10所示，構(gòu)件中D2d32mm ，h12mm；拉桿材料的許用拉應(yīng)力120MPa；70MPa；jy170MPa。試計(jì)算拉桿的許可載荷F。圖2-2-10參考答案：解：由拉伸強(qiáng)度條件=，得 FNA 代入已知得 FNA /41203.14162/424115（N）由截面法

30、可知：拉桿的許可載荷FFN24115 N。由剪切強(qiáng)度條件 ，得FQ A代入已知得 FQ Adh703N）由截面法可知：拉桿的許可載荷FFQ42201 N。由擠壓強(qiáng)度條件jy，得FjyjyAjy代入已知得 FjyjyAjyjy170102489.6（N）拉桿的許可載荷FFjy102489.6N。為保證拉桿安全使用，應(yīng)同時(shí)滿足拉伸強(qiáng)度條件、剪切強(qiáng)度條件和擠壓強(qiáng)度條件，所以取拉桿的許可載荷FFN24115 N。3圖2-2-11所示為鉚釘連接。已知：F20kN，110mm，28mm，60MPa，jy125MPa。試選定鉚釘?shù)闹睆健D2-2-11參考答案：解：由題意可知：?jiǎn)蝹€(gè)鉚

31、釘所受外力為F /2。（1）按鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度條件計(jì)算鉚釘?shù)闹睆接山孛娣傻妹總€(gè)鉚釘剪切面上的剪力為 FQ F /220/210（kN）每個(gè)鉚釘剪切面積：Ad2/4由鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度條件 得鉚釘?shù)闹睆綖?d 14.57（mm）（2）按鉚釘?shù)臄D壓強(qiáng)度條件計(jì)算鉚釘?shù)闹睆矫總€(gè)鉚釘擠壓面上的擠壓力為 Fjy F /220/210（kN）按鋼板厚度較小值確定擠壓面面積 Ajyd2由鉚釘?shù)臄D壓強(qiáng)度條件 jy 得鉚釘?shù)闹睆綖閐 10（mm）為保證鉚釘安全使用，應(yīng)同時(shí)滿足剪切強(qiáng)度條件和擠壓強(qiáng)度條件，所以鉚釘?shù)闹睆綉?yīng)取15mm。4如圖2-2-12所示,某機(jī)械中的一根軸與齒輪是用平鍵連接的。軸徑d50mm ,鍵的尺寸

32、為b16mm,h10mm,L50mm,軸傳遞的轉(zhuǎn)矩M0.5kNm ,鍵的許用剪切應(yīng)力60MPa,許用擠壓應(yīng)力100MPa ,試校核鍵的強(qiáng)度。圖2-2-12參考答案：解：（1）首先要分析鍵、軸所受的外力，如圖2-2-12b所示計(jì)算鍵所受的載荷F由MF0 得F2M/d2500000/5020000N（2）校核鍵的剪切強(qiáng)度由截面法求鍵剪切面上的剪力為 FQ F20000N剪切面面積Abl1650800(mm2)所以 25( MPa)鍵的剪切強(qiáng)度足夠。（3）校核鍵的擠壓強(qiáng)度鍵擠壓面上的擠壓力為 F jyF20000N擠壓面面積A jylh/25010/2250(mm2)所以 80( MPa)jy鍵的擠

33、壓強(qiáng)度足夠。綜上可知：鍵的強(qiáng)度足夠。模塊三 圓軸扭轉(zhuǎn)任務(wù)1 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的內(nèi)力計(jì)算填空題：（請(qǐng)將正確答案填在空白處）1扭轉(zhuǎn)變形的受力特點(diǎn)是：作用在直桿兩端的一對(duì) ，大小 ，方向 。且力偶的作用面與桿件軸線相 。變形特點(diǎn)是：桿件上各橫截面繞桿件軸線發(fā)生 。（力偶 相等 相反 垂直 相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)）2當(dāng)軸所傳遞的功率P和旋轉(zhuǎn)速度n已知時(shí)，作用在軸上的外力偶矩M可通過公式 來計(jì)算。其中P的單位是 ，n的單位是 ，M的單位是 。（M9550 Kw r/min Nm）3拖動(dòng)機(jī)床的電動(dòng)機(jī)功率不變，當(dāng)機(jī)床轉(zhuǎn)速越高時(shí)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩越 。（?。?采用截面法求解圓軸扭轉(zhuǎn)橫截面上的內(nèi)力時(shí)，得出的內(nèi)力是個(gè) ，稱為 ，用字母 表

34、示，其正負(fù)可以用 法則判定。即以右手四指彎曲表示扭矩 ，當(dāng)大拇指的指向 橫截面時(shí)，扭矩為正；反之為負(fù)。（力偶矩 扭矩 T 右手螺旋 轉(zhuǎn)向 離開）5圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)截面上扭矩的計(jì)算規(guī)律是：圓軸上任一截面上的扭矩等于 的代數(shù)和。（截面一側(cè)（左或右）軸上的所有外力偶矩）6反映整個(gè)軸上各截面扭矩變化的圖形叫 。（扭矩圖）7在扭矩圖中，橫坐標(biāo)表示 ，縱坐標(biāo)表示 ；正扭矩畫在 ，負(fù)扭矩畫在 。（軸各橫截面位置 扭矩 橫坐標(biāo)上方 橫坐標(biāo)下方）選擇題：（請(qǐng)?jiān)谙铝羞x項(xiàng)中選擇一個(gè)正確答案并填在括號(hào)內(nèi)）1在圖2-3-1所示的圖形中，只發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形的軸是 （ ） A B C D 圖2-3-1 （A）2圖2-3-2所示為一傳

35、動(dòng)軸上齒輪的布置方案，其中對(duì)提高傳動(dòng)軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度有利的是（ ）。A B圖2-3-2（B）3圖2-3-3所示的圓軸，用截面法求扭矩，無論取哪一段作為研究對(duì)象，其同一截面的扭矩大小與符號(hào)（ ）。a.完全相同 b.正好相反 c不能確定圖2-3-3（A）判斷題：（判斷正誤并在括號(hào)內(nèi)填或）1圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，橫截面上的內(nèi)力是扭矩。（ ）（）2當(dāng)軸兩端受到一對(duì)大小相等、轉(zhuǎn)向相反的力偶作用時(shí)，圓軸就會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。（ ）（）3圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，各橫截面之間產(chǎn)生繞軸線的相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，故可以說扭轉(zhuǎn)變形的實(shí)質(zhì)是剪切變形。 （ ）（）思考題：圖2-3-4所示為一傳動(dòng)軸上齒輪的兩種布置方案，請(qǐng)畫出兩軸的扭矩圖并進(jìn)行比較，確定哪一種對(duì)提

36、高傳動(dòng)軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度有利。圖2-3-4參考答案： 圖2-3-4扭矩圖從扭矩圖中可以看出，a圖扭矩絕對(duì)值較小，b圖扭矩絕對(duì)值較大。由此可見，主動(dòng)輪置于兩從動(dòng)輪之間，對(duì)提高軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度有利。作圖與計(jì)算題：如圖2-3-5所示，試計(jì)算各軸段的扭矩，并作出扭矩圖。圖2-3-5參考答案：解：取截面右側(cè)軸段考慮，由截面法可得AB段扭矩為 TABMBMC501535 NmBC段扭矩為 TBCMC15Nm扭矩圖如圖示圖2-3-5參考答案扭矩圖任務(wù)2 汽車傳動(dòng)軸強(qiáng)度校核填空題：（請(qǐng)將正確答案填在空白處）1將一表面畫有矩形格（由圓周線及軸線平行線圍成）的直圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，可以觀察到： 所有的圓周線的 、 及 均無變化；所有

37、的縱向線都 角度，使原來的矩形格變成 。（形狀 大小 相互之間距離 傾斜 平行四邊形）2由扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)中圓軸各截面的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，可以推斷橫截面上有 存在；由圓軸軸線方向上長(zhǎng)度不變，可以推斷橫截面上 。（切應(yīng)力 無正應(yīng)力）3圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上切應(yīng)力的分布規(guī)律是（見圖2-3-6）：橫截面上某點(diǎn)的切應(yīng)力與該點(diǎn)至 成正比，方向與過該點(diǎn)的 垂直， 切應(yīng)力為零，外圓周上切應(yīng)力 。同一半徑的圓周上各點(diǎn)切應(yīng)力_。圖2-3-6(圓心的距離 半徑 圓心處 最大 相等)4抗扭截面系數(shù)是表示橫截面抵抗 能力的一個(gè)幾何量，它的大小與橫截面的 和 有關(guān)。（扭轉(zhuǎn)變形 結(jié)構(gòu)形狀 尺寸大?。?實(shí)心圓軸抗扭截面系數(shù)的計(jì)算公式為 ，空心

38、圓軸抗扭截面系數(shù)的計(jì)算公式為 。（Wn0.2D3 Wn（14）0.2D3（14）6在扭矩相同的條件下，抗扭截面系數(shù)數(shù)值越 ，產(chǎn)生的切應(yīng)力越大。（?。?為保證受扭轉(zhuǎn)作用的圓軸安全工作，必須使危險(xiǎn)截面的最大工作應(yīng)力 許用應(yīng)力。（小于）8應(yīng)用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件，可以解決 、 和 等三類強(qiáng)度計(jì)算問題。（抗扭強(qiáng)度校核 選擇截面尺寸 確定許可載荷）9從力學(xué)角度來看，扭轉(zhuǎn)時(shí)采用 軸要比 軸來的經(jīng)濟(jì)、合理。這樣，它的強(qiáng)度并未削弱多少，但卻大大減輕了自重。（空心 實(shí)心）10圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，除了考慮強(qiáng)度條件外，有時(shí)還需要滿足 要求。（剛度）11扭轉(zhuǎn)變形的大小，可以用兩個(gè)橫截面間繞軸線的 來度量，稱為 ，單位是 。（相對(duì)轉(zhuǎn)角

39、 扭轉(zhuǎn)角 弧度（rad）12實(shí)驗(yàn)證明：扭轉(zhuǎn)角與 及 成正比，而與材料的剪切彈性模量和桿的橫截面的 成反比。用公式表示為 ，式中GIp稱為 。它反映了圓軸 和 兩方面對(duì)扭轉(zhuǎn)變形的抵抗能力。（扭矩T 桿長(zhǎng)L 極慣性矩Ip TL/（GIp） 截面的抗扭剛度 材料 橫截面幾何因素）選擇題：（請(qǐng)?jiān)谙铝羞x項(xiàng)中選擇一個(gè)正確答案并填在括號(hào)內(nèi)）1兩根受扭圓軸，一根是鋼軸，另一根是銅軸，若受力情況及截面均相同，則（ ）。A兩軸的最大切應(yīng)力相同，強(qiáng)度也相同 B兩軸的最大切應(yīng)力不同，強(qiáng)度也不同C兩軸的最大切應(yīng)力相同，但強(qiáng)度不同 D兩軸的最大切應(yīng)力不同，但強(qiáng)度相同（C）2圓軸在扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，其截面上只受（ ）。A正壓力

40、B扭曲應(yīng)力 C切應(yīng)力 D彎矩（C）3下列結(jié)論中正確的是（ ）。A圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，橫截面上有正應(yīng)力，其大小與截面直徑無關(guān) B圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，截面上有正應(yīng)力，也有切應(yīng)力，其大小均與截面直徑無關(guān) C圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，橫截面上只有切應(yīng)力，其大小與到圓心的距離成正比（C）4如圖2-3-7所示，圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，下列切應(yīng)力分布圖正確的是（ ）。A B C D圖2-3-7（B）5實(shí)心圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，橫截面上的最小切應(yīng)力（ ）。A一定為零 B.一定不為零 C可能為零，也可能不為零（A）6空心圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，橫截面上的最小切應(yīng)力（ ）。A.一定為零 B一定不為零 C可能為零，也可能不為零（B）7圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，同一截面上各點(diǎn)的切應(yīng)力大?。?）

41、；同一圓周上的切應(yīng)力大小（ ）。 A.全相同 B.全不相同 C.部分相同（C） （A）8截面C處扭矩的突變值為（ ）。A： B： C： D：圖2-3-8（B）判斷題：（判斷正誤并在括號(hào)內(nèi)填或）1承受扭轉(zhuǎn)作用的圓軸，其扭矩最大處就是切應(yīng)力最大處。 （ ）（）2空心軸和實(shí)心軸的外徑相同，如果它們承受的扭矩也相同，則橫截面上產(chǎn)生的切應(yīng)力也一定相同。 （ ）（）3圓軸抗扭能力的大小與材料的性質(zhì)無關(guān)。（ ）（）4對(duì)于承受扭轉(zhuǎn)作用的等截面圓軸而言，扭矩最大的截面就是危險(xiǎn)截面。 （ ）()5外徑相同的空心圓軸和實(shí)心圓軸相比，空心圓軸的承載能力要大些。 （ ）（）6.在材料用量相同時(shí)，空心圓軸與實(shí)心圓軸相比，

42、空心圓軸的抗扭截面系數(shù)值較大。（ ）()7.當(dāng)材料和橫截面積相同時(shí)，與實(shí)心圓軸相比，空心圓軸的承載能力要大些。（ ）()8圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，橫截面上切應(yīng)力的方向總是和扭矩方向相反。 （ ）（）9扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，橫截面上產(chǎn)生的切應(yīng)力可以形成一個(gè)力偶矩與外力偶矩平衡。 （ ）()10圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，橫截面上有正應(yīng)力也有切應(yīng)力，它們的大小均與截面直徑成正比。（ ）（）11扭轉(zhuǎn)變形時(shí)橫截面上的切應(yīng)力一定垂直于截面半徑。 （ ）（）12.當(dāng)圓軸傳遞的功率不變時(shí)，改變軸的轉(zhuǎn)速，對(duì)軸的強(qiáng)度條件和剛度條件均有影響。 （ ）（）13直徑和長(zhǎng)度相同而材料不同的兩根軸，在相同扭矩作用下，它們的抗扭截面系數(shù)相同，強(qiáng)度也相同。 （

43、）（）思考題：1空心圓軸在扭轉(zhuǎn)時(shí)，橫截面上的扭矩為T，如圖2-3-9所示，試在該圖的直線OA上畫出應(yīng)力分布圖，并標(biāo)出其最大應(yīng)力。圖2-3-9參考答案：圖2-3-9參考答案2兩根長(zhǎng)度及重量都相同且由同一材料制成的軸，其中一根是空心軸，內(nèi)、外徑之比為0.8；另一根是實(shí)心軸，直徑為D2。試問：在相同的許用應(yīng)力情況下，空心軸與實(shí)心軸所能承受的扭矩哪個(gè)大？說明理由。參考答案：由于兩軸由同一材料制成，長(zhǎng)度及重量都相同，所以兩軸截面積相等。即，由已知 0.8代入上式得 D20.6 D1故實(shí)心軸的抗扭截面系數(shù)Wn實(shí) 0.2D230.0432 D13空心軸的抗扭截面系數(shù)Wn空0.2D13（14）0.2D13（1 0.8 4）0.118D13根據(jù)扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件max可知TmaxWn，由于Wn空Wn實(shí)所以在相同的許用應(yīng)力情況下，空心軸所能承受的扭矩比實(shí)心軸大。計(jì)算題：1某實(shí)心軸，直徑d20mm，受到T100Nm的扭矩作用。求其橫截面上最大和最小的切應(yīng)力。