工程力学机电一体化技术习题集含答案
《工程力学》课程习题集
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习题
【说明】：本课程《工程力学》（编号为09004）共有单选题,填空题1,计算题,简答题,填空题2,填空题3等多种试题类型，其中，本习题集中有[填空题2,填空题3]等试题类型未进入。
一、单选题
1.工程力学材料力学部分的基本研究对象是（）
A. 刚体
B. 质点
C. 弹性变形体
D. 变形杆件
2.工程力学静力学部分的基本研究对象是（）
A. 刚体
B. 质点
C. 弹性变形体
D. 变形杆件
3.两个力大小相等、方向相反、作用在两个相互作用物体的一条直线上，这是（）。
A. 二力平衡公理
B. 力偶的定义
C. 作用力和反作用力公理
D. 二力杆约束反力的特性
4.两个力大小相等、方向相反、作用在同一物体的一条直线上，这是（）。
A. 二力平衡公理
B. 力偶的定义
C. 作用力和反作用力公理
D. 二力杆约束反力的特性
5.两个力大小相等、方向相反、作用在同一物体的两条直线上称为（）。
A. 二力平衡公理
B. 力偶的定义
C. 作用力和反作用力公理
D. 二力杆约束反力的特性
6.刚体上作用着三个力并且保持平衡，则这三个力的作用线一定满足（）。
A. 共线
B. 共面
C. 共面且不平行
D. 共面且相交于同一点
7.下列四图中矢量关系符合F4=F1+F2+F3的是图（）。
8. 下列四图中矢量关系符合F 2+F 1=F 4+F 3的是图（ ）。
9. 下列四图中矢量关系符合F 3+F 1=F 4+F 2的是图（ ）。
10. 柔所约束的约束反力大小未知、作用点是柔索的联接点、方向在柔索的（ ）方向。 A. 垂直 B. 平行 C. 牵拉 D. 倾斜
11. 柔所约束的约束反力大小未知、作用点是柔索的联接点、方向在柔索的（ ）方向。
A. 垂直
B. 平行
C. 牵拉
D. 倾斜
12. 光滑铰链约束的约束反力大小和方向的特征是（ ）
A. 一个大小方向均未知
B. 两个大小未知
C. 两个大小未知方向已知
D. 一个未知
13. 光滑铰链约束的约束反力大小和方向均未知，受力分析中常将其表达为（ ）的力。
A. 一个大小方向均未知
B. 两个大小未知
C. 两个大小未知方向已知
D. 一个未知
14. 滚动支座约束的约束反力大小未知、作用线过铰链中心、方向（ ）。
A. 与活动方向垂直
B. 与活动方向平行
C. 为铅锤方向
D. 为水平方向
15. 二力杆约束的约束反力大小未知、作用点铰链中心、方向（ ）。
A. 未知
B. 平行于两个铰链的中心连线
C. 垂直于两个铰链的中心连线
D. 为水平方向
16. 力对坐标轴的投影和分力的概念不同，投影和分力分别对应于（ ）。
F 1
F 2 F 4
F 3
F 1
F 2 F 4
F 3
F 1
F 2 F 4
F 3
F 1
F 2 F 4
F 3 A B C D
F 1
F 2 F 4
F 3
F 1
F 2 F 4
F 3
F 1
F 2 F 4
F 3
F 1
F 2 F 4
F 3 A B C D
F 1
F 2 F 4
F 3
F 1
F 2 F 4
F 3
F 1
F 2 F 4
F 3
F 1
F 2 F 4
F 3
A B C D
A. 矢量和标量
B. 标量和矢量
C. 标量和标量
D. 矢量和矢量
17.对变形体来说，力的作用点（）其作用效果才可能不变。
A. 必须保持不变
B. 作用点沿作用线移动
C. 随意改变
D. 作用点沿作用线的垂线移动
18.对刚形体来说，力的作用点（）其作用效果才可能不变。
A. 必须保持不变
B. 作用点沿作用线移动
C. 随意改变
D. 作用点沿作用线的垂线移动
19.力系中各力的作用线（）的力系，称为一般空间力系。
A. 处于同一平面之内
B. 相交于同一点
C. 平行
D. 前三者都不符合
20.力系中各力的作用线（）的力系，称为平行力系。
A. 处于同一平面之内
B. 相交于同一点
C. 平行
D. 前三者都不符合
21.力系中各力的作用线（）的力系，称为平面力系。
A. 处于同一平面之内
B. 相交于同一点
C. 平行
D. 前三者都不符合
22.力F对某点p的矩不为0，则力F的（）p。
A. 作用点为
B. 作用点不为
C. 作用线经过
D. 作用线不经过
23.力F对某轴的矩为0，则力F的作用线与该轴必须（）。
A. 相交
B. 平行
C. 共面
D. 异面
24.一个平面汇交力系能列出（）个独立的平衡方程
A. 2
B. 3
C. 4
D. 6
25.一个平面任意力系能列出（）个独立的平衡方程
A. 2
B. 3
C. 4
D. 6
26.一个空间任意力系能列出（）个独立的平衡方程
A. 2
B. 3
C. 4
D. 6
27.一个空间平行力系能列出（）个独立的平衡方程
A. 2
B. 3
C. 4
D. 6
28.构件强度是指构件抵抗( )的能力
A. 破坏和塑性变形
B. 弹性变形
C. 干扰而不失稳
D. 前三者全部
29.构件刚度是指构件抵抗( )的能力
A. 破坏和塑性变形
B. 弹性变形
C. 干扰而不失稳
D. 前三者全部
30.构件稳定性是指构件抵抗( )的能力
A. 破坏和塑性变形
B. 弹性变形
C. 干扰而不失稳
D. 前三者全部
31.正应力是指截面指定局部（）。
A. 法线方向的力
B. 切线方向的力
C. 法线方向力的面密度
D. 切线方向力的面密度
32.剪应力是指截面指定局部（）。
A. 法线方向的力
B. 线方向的力
C. 法线方向力的面密度
D. 切线方向力的面密度
33.正应变是指材料局部（）。
A. 线元的伸长量
B. 垂直角度的改变量
C. 线元的伸长量与线元长度之比
D. 垂直角度的改变量与原来角度之比
34.剪应变是指材料局部（）。
A. 线元的伸长量
B. 垂直角度的改变量
C. 线元的伸长量与线元长度之比
D. 垂直角度的改变量与原来角度之比
35.杆件的四种基本变性形式是（）。
A. 拉压、剪切、扭转、弯曲
B. 拉压、挤压、扭转、弯曲
C. 挤压、剪切、扭转、弯曲
D. 拉压、剪切、挤压、弯曲
36.组合变形是指四种基本变性中，最少存在（）种基本变形的情况。
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
37.拉压变形时杆件存在的内力是（）。
A. 轴力
B. 弯矩
C. 扭矩
D. 剪力
38.拉压变形时杆件横截面上的应力（）
A. 只有均匀分布的正应力
B. 只有均匀分布的剪应力
C. 有均匀分布的正应力和剪应力
D. 有不均匀分布的正应力和剪应力
39.扭转变形时杆件存在的内力是（）。
A. 轴力
B. 弯矩
C. 扭矩
D. 剪力
40.剪切变形时存在的内力主要是（）。
A. 轴力
B. 弯矩
C. 扭矩
D. 剪力
41.剪切变形时的剪切面总是（）
A. 平行于外载荷
B. 垂直于外载荷
C. 水平方向
D. 铅锤方向
42.剪切变形时杆件剪切面上的应力主要是（）
A. 近似均匀分布的正应力
B. 近似均匀分布的剪应力
C. 线性不均匀分布的剪应力
D. 线性不均匀分布的正应力
43.剪切变形时的挤压面总是（）
A. 平行于外载荷
B. 垂直于外载荷
C. 水平方向
D. 铅锤方向
44.扭转变形时杆件横截面上的应力（）
A. 只有均匀分布的正应力
B. 只有均匀分布的剪应力
C. 只有不均匀分布的正应力
D. 只有不均匀分布的剪应力
45.一般弯曲变形时杆件存在的内力有（）。
A. 轴力和弯矩
B. 弯矩和扭矩
C. 扭矩和轴力
D. 剪力和弯矩
46.一般弯曲变形时杆件存在的内力有（）。
A. 轴力和弯矩
B. 弯矩和扭矩
C. 扭矩和轴力
D. 剪力和弯矩
47.衡量杆件弯曲变形的量有两个是（）。
A. 伸长量和截面转角
B. 挠度和截面扭转角
C. 挠度和截面转角
D. 截面转角和截面扭转角
48.多向应力分析中，在主平面上（）。
A. 正应力为0、剪应力取极值
B. 剪应力为0、正应力取极值
C. 正应力为0、剪应力为0
D. 正应力最大、剪应力取极值
49.适合脆性材料的强度理论是（）强度理论。
A. 第1和第2
B. 第2和第3
C. 第3和第4
D. 第1和第3
50.适合脆性材料的强度理论是（）强度理论。
A. 第1和第2
B. 第2和第3
C. 第3和第4
D. 第1和第3
51.受压杆失稳之后是被（）坏的。
A. 拉
B. 压
C. 扭
D. 弯
52.拉压变形时，圆截面杆件直径增大一倍，正应力降低为原来的（）分之一。
A. 2
B. 4
C. 8
D. 16
53.拉压变形时，圆截面杆件直径增大一倍，变形量降低为原来的（）分之一。
A. 2
B. 4
C. 8
D. 16
54.扭转变形时，圆截面杆件直径增大一倍，扭转角降低为原来的（）分之一。
A. 2
B. 4
C. 8
D. 16
55.扭转变形时，圆截面杆件直径增大一倍，最大剪应力降低为原来的（）分之一。
A. 2
B. 4
C. 8
D. 16
56.弯曲变形时，圆截面杆件直径增大一倍，最大正应力降低为原来的（）分之一。
A. 2
B. 4
C. 8
D. 16
57.弯曲变形时，圆截面杆件直径增大一倍，挠度和横截面转角降低为原来的（）分之一。
A. 2
B. 4
C. 8
D. 16
58.大柔度压杆稳定分析时，圆截面杆件直径增大一倍，临界载荷增加为原来的（）倍。
A. 2
B. 4
C. 8
D. 16
59.大柔度压杆稳定分析时，杆件长度降低一倍，临界载荷增加为原来的（）倍。
A. 2
B. 4
C. 8
D. 16
60.拉伸和压缩力学性能有突出差别的是（）。
A. 低碳钢
B. 合金钢
C. 铸铁
D. 铝合金
61.对称循环交变应力的循环特征是（）。
A. -1
B. 0
C. 0.5
D. 1
62.衡量脆性材料强度的指标是（）。
A. σp
B. σs
C. σb
D. σ-1
63.下列指标中，衡量塑性材料强度的指标是（）。
A. σp
B. σs
C. δ
D. σ-1
64.下列指标中，衡量塑性材料的塑性指标是（）。
A. σp
B. σs
C. δ
D. σ-1
65.最常用的材料疲劳强度的指标是（）。
A. σp
B. σs
C. σb
D. σ-1
66.构件的动载荷与静载荷之比成为（）。
A. 动载荷系数
B. 泊松比
C. 安全系数
D. 动静比
二、填空题1
67.在力的作用下不会发生变形的物体是。
68.力F与某轴的夹角为θ，则该力对该轴的投影为。
69.力F对某点的矩为0，则该力的作用线与该点的关系为。
70.力F对某轴的矩为0，则该力的作用线与该轴的关系为。
71.力系中各力的作用线处于同一平面之内的力系称为力系。
72.力系中各力的作用线相交于同一点的力系称为力系。
73.力系中各力的作用线平行的力系称为力系。
74.由许多大小相等、方向相反成对的力组成的力系称为系。
75.通常汇交力系的简化结果为。
76.通常力偶系的简化结果为。
77.一个平面汇交力系可以列出个独立的平衡方程。
78.一个平面一般力系可以列出个独立的平衡方程。
79.一个平面力偶系可以列出个独立的平衡方程。
80.一个空间一般力系可以列出个独立的平衡方程。
81.一个空间汇交力系可以列出个独立的平衡方程。
82.一个空间平行力系可以列出个独立的平衡方程。
83.杆件的组合变形是指同时存在种及以上的基本变形。
84.杆件拉压变形时杆件的内力只有。
85.杆件拉压变形时轴向正应变和横向正应变之比称为。
86.杆件拉压变形时杆件横截面上的正应力与轴向正应变之比称为。
87.杆件剪切拉压变形时剪切面上的主要内力是。
88.直径为d接触长度为h的受挤压圆柱构件，其积压面积为。
89.材料的剪应力与剪应变之比称为。
90.杆件扭转变形时杆件的内力只有。
91.杆件弯曲变形时杆件，剪力Q和弯矩M的关系是。
92.杆件弯曲变形时，轴线的挠度y和横截面转角θ的关系是。
93.杆件弯曲变形时，横截面转角θ和弯矩M之间符合关系。
94.多向应力分析中，主平面上的应力的数值取极值。
95.多向应力分析中，剪应力最大值的截面与主平面的夹角为度。
96.四种基本变形形式中，完全出于单向应力状态的是。
97.受压杆失稳之后是被破坏的。
98.按照计算压杆临界载荷公式，杆长度增加一倍，临界载荷降低至原来的分之一。
99.按照计算压杆临界载荷公式，柔度增加一倍，临界载应力低至原来的分之一。100.圆截面细长压杆，直径增加一倍，临界载荷增加为原来的倍。
101.构件的动载荷与静载荷之比称为。
102.降低冲击载荷应该构件的刚度。
103.最常用的材料疲劳强度的指标是。
三、计算题
104.等边对称三角支架ADEC，如图所示。在支架上置一圆筒重G＝2kN，不计杆重。
①以圆筒、整体为分离体画受力图。②列出平衡方程。③铰链A、C、D、E处的约束力。
105.图所示三角形构架，AB为直径d＝30mm的钢杆，钢的许用应力[σ]=170MPa，BC 为尺寸60mm×120mm的矩形截面木杆，木材的许用应力[σ]＝10MPa。①画出求杆AB、CB内力所需的受力图。②列出求杆AB、CB内力所需的平衡方程。③列出杆AB、CB强
度条件方程。④求该结构的B点竖直方向的许用载荷W。（不考虑杆的失稳问题）
106.如图所示AC和BC两杆铰接于C，并吊重物G。已知杆BC许用应力[σ]＝160MPa，杆AC许用应力[σ]＝100MPa，两杆截面积均为A＝200mm2。①画出求杆AC、CB内力所需的受力图。②列出求杆AC、CB内力所需的平衡方程。③列出杆AB、CB强度条件方程。④求该结构的C点竖直方向的许用载荷W。（不考虑杆的失稳问题）
107.传动轴及其所受外力偶如图所示，轴材料的剪切弹性模量G＝80GPa，许用剪应力100MPa，直径d＝40mm。①画出扭矩图。②进行强度校核。③计算各段的扭转角④试计算该轴的总转角
1.2kNm 2kNm 0.8kNm
108.等截面传动圆轴如图所示。已知该轴转速n=300 r／min，主动轮输入功率Pc＝30kw，从动轮输出功率P A=5kW，P B=10kw，P D＝15kw，材料的剪切模量G=80GPa，许用剪应力[τ]=40MPa，单位长度许可转角[θ]＝1／m。①求四个外力偶矩。②画出扭矩图。③按强度条件设计此轴直径。④按刚度条件设计此轴直径。
109.悬臂梁如图所示。已知q＝15kN／m，l＝2m，E=200GPa，[σ]＝160MPa，截面惯矩为I Z，①求约束力。②画出剪力、弯矩图。③按强度条件设计W Z。④按叠加原理求端点B挠度(只推导公式)。
110.外伸梁受均布载荷作用，q=12kN/m，[σ]=160MPa。①求约束力。②画出剪力、弯矩图。③按强度条件设计W Z。
111.如图所示的悬臂吊车，横梁AB最危险时的受力状况，起吊重量G=48kN，横梁材料为钢材，[σ]=160MPa横梁的横截面为矩形高度h=160mm，宽度b=80mm。①以横梁为分离体画受力图。②求出A、B处的约束力。③画出横梁的轴力图、剪力图和弯矩图。④按正应力强度条件校核梁的强度。
112. 图所示传动轴AB 由电机带动，轴长l=1.2m ，在跨中央安装一胶带轮，重力G=0.5kN ，半径R=0.6m ，胶带紧边张力F l ＝6kN ，松边张力F 2＝3kN 。轴直径d=0.1m ，材料许用应力[σ]＝50MPa 。①以轴为分离体画受力图。②求出A 、B 处的约束力和外力矩m 。③画出横梁的剪力图、弯矩图和扭矩图。④按第四强度理论校核轴的强度。
113. 如图所示气动夹具，压缩空气推动活塞向上运动，通过铰链A 使杆AB 和AC 逐渐
向水平位置BC 接近，因而推动杠杆BOD 绕点O 转动，从而压紧工件。巳知气体作用在活塞上的总压力P=3.5kN ，α＝20°，A 、B 、C 、O 处均为铰链，其余尺寸如图，不计各杆的自重。①分别以销钉A 、杠杆BOD 为分离体画受力图。②列出适当的平衡方程。③求杠杆压紧工件的压力．
114.如图所示，在齿条送料机构中，杠杆AB＝500mm,AC=100mm，齿条受到水平阻力Q的作用，已知Q＝5kN，不计各零件的自重，①分别以杆ACB、齿条为分离体画受力图。
②列出适当的平衡方程。③求移动齿条时在点B的作用力P是多少?
115.电瓶车挂钩用插稍联接，如图所示，已知t＝8mm，插销的材料20钢，[τ]＝30MPa：，[σ] bs=100MPa,牵引力P＝15kN。①在图中标出剪切面和挤压面。②按剪切强度确定插销直径。③按挤压强度确定插销直径。④选取插销直径d。
116.巳知圆片铣刀切削力P t＝22kN，Pr＝0.7kN，刀杆的许用应力[σ]＝30MPa，①画出刀杆的受力图。②求出轴承的约束力和驱动的力偶矩。③画出弯矩图和扭矩图。④按第三强度理论计算刀杆的直径。
117.图示为汽车台秤简图，BC为整体台面，杠杆AB可绕O转动，B、C、D三处均为铰链，DC处于水平位置。①分别以台面BC、杠杆为分离体画受力图。②列出适当的平衡方程。③求平衡时珐码的重量W1与被称汽车的重量W2的关系
118.面积为1000mm2的钢杆如图所示。P＝20kN，材料的弹性模量E＝2l0GPa,①作轴力图。②杆各段的正应力。③杆各段的伸长。④求杆的总伸长
119.如图所示，其横截面面积A＝25×10
mm，材料弹性模量E=200GPa。若在加载荷P 之前，杆的下端与地面的间隙δ=0.3mm，P＝200kN。①列出平衡方程。②列出胡可定律方程。③列出变形协调条件，④求各段的内力
120.用在变截面钢轴上的外力偶矩m1＝
1.8kNm，m2＝1.2kNm。材料的G＝80GPa。①
作扭矩图。
②求各段的最大剪应力。③求各段的转
角。④求轴的总转角
121.功率为150kW。转速为15.4r/s(转/秒)的电机
轴如图所示。其中d1＝125mm，d2＝90mmm，d3＝75mm，d4＝70mm，d5＝70mm．材料的许用应力[τ]=30Mpa。①求轴的传动力矩。②画扭矩图。③判断危险截面校核扭转强度。
122.T形截面铸铁梁受力如图所示，截面的I z=2.59×107mm4。①求梁的约束力。②作该梁的剪力图和弯矩图。③求梁弯矩最大（±）截面上的最大拉正应力和最大压正应力。
123. 矩形截面外伸梁受力如图所示，材料的[σ]＝160MPa 。①求梁的约束力。②作该梁
的剪力图和弯矩图。③按正应力强度条件确定截面尺寸b 。
124. 简化后的电机轴受力及尺寸如图所示．E=209GPa ，定子与转子间的空隙0.35mm ．①
求梁的约束力。②作该梁的剪力图和弯矩图。③用叠加原理求中点位移并校核刚度．
125. 等截面超静定梁，约束、载荷如图所示。①画叠加原理图。②按中点挠度为0求中
点约束力。③并画出剪力图和弯矩图
126. 等截面钢轴如图所示。轴材料的许用应力[σ]＝65MPa 若轴传递扭矩1kNm ，P H =4kN ，P Vl ＝1kN ，P V2=3.5kN ，①画出轴水平方向的受力图和弯矩图。②画出轴铅垂方向的受力图和弯矩图。③画出扭矩图。④试按第四强度理论确定轴的直径．
127. 标语牌由钢管支撑，如图所示。若标语牌的重量为P 1，作用在标语牌上的水平风力为P 2，①求下端的约束力。②画出钢管的轴力图、扭矩图、剪力图和弯矩图。③画出危险点处的应力微元。
四、简答题
128.简述画受力图的基本步骤
129.简述静力平衡问题分析的一般步骤。
130.指出“物体的重力是作用在重心上”这句话的局限性。
131.简述杆件内力的求法。
132.简述在剪切实用计算中剪切面和挤压面的确定方法。
133.简述梁弯曲变形中，载荷、剪力、弯矩、截面转角、挠度之间的关系。134.简述组合变形强度分析的一般步骤。
135.简述疲劳破坏的一般过程。
五、填空题2
（略）……
六、填空题3
（略）……
答案
一、单选题
1. D
2. D
3. C
4. C
5. B
6. D
7. C
8. D
9. B
10. C
11. B
12. A
13. C
14. A
15. B
16. B
17. A
18. B
19. D
20. C
21. A
22. C
23. C
24. A
25. B
26. D
27. B
28. A
29. B
30. C
31. C
32. D
33. A
34. B
35. A
36. B
37. A
38. A
39. C
40. D
41. A
42. B
43. B
44. D
45. D
46. D
47. B
48. B
49. A
50. A
51. D
52. B
53. B
54. D
55. C
56. C
57. D
58. D
59. B
60. C
61. A
62. C
63. B
64. C
65. D
66. A
二、填空题1
67.刚体
68. 90°或270°
69.力的作用线通过该点
70.力的作用线与该轴共面
71.平面
72.汇交
73.平行
74.力偶
75.一个力
76.一个力偶
77. 2
78. 3
79. 1
80. 6
81. 3
82. 3
83. 2
84.轴力
85.泊松比
86.拉压弹性模量
87.剪力
88. dh
89.剪切弹性模量
90.扭矩
91. dM/dx=Q
92.dy/dx=θ
93.EIzdθ/dx=M
94.正
95. 45°
96.拉压
97.弯曲
98. 4
99. 4
100. 16
101.动载荷系数
102.降低
103.σ-1
三、计算题
104. 解：分别以圆筒、整体为分离体，受例如图
平衡方程：
kN
Y Y X kN F F G Y m G Y Y Y X X G F F Y F F X C A A E D C
A
C
A
A E
D
E
D
1,041.10
300600:00
:00
:00
45sin 45sin :0045cos 45cos :0======?-?==-+====-?+?==?-?=∑∑∑∑∑解得：
对整体：
对圆筒：
105. 将杆AB 、BC 截断取左部分为分离体，受力如图
[][][][]kN
W kN A W kN A W A N BC A N AB W N
Y N N X BC BC AB AB BC BC BC AB AB AB BC
AB BC
363630sin 4.6930tan 0
30sin :0030cos :0max =??
??
=?≤=?≤≤≤=-?-==-?-=∑∑σσσσ解得：
杆：杆：强度条件：
平衡方程：
106. 解：将杆AC 、BC 截断取左部分为分离体，受力如图
[][][][]kN
W kN A W kN A W A N BC A N AB G N N
Y N N X CB CB AC AC CB CB CB AC AC AC CA CB
CA CB
6.38
7.4345sin 15cos 6.3830sin 15cos 0
45cos 30cos :0045sin 30sin :0max =??
??
=??≤=??≤≤≤=-?+?==?-?=∑∑σσσσ解得：
杆：杆：强度条件：
平衡方程：
107. 解：
① 画扭矩如图
《工程力学》课后习题与答案全集
工程力学习题答案 第一章 静力学基础知识 思考题：1. ×;2. √;3. √;4. √;5. ×;6. ×;7. √;8. √ 习题一 1．根据三力汇交定理，画出下面各图中A 点的约束反力方向。 解：（a ）杆AB 在A 、B 、C 三处受力作用。 由于力p u v 和B R u u v 的作用线交于点O 。 如图（a ）所示，根据三力平衡汇交定理， 可以判断支座A 点的约束反力必沿 通过A 、O 两点的连线。 （b ）同上。由于力p u v 和B R u u v 的作用线 交于O 点，根据三力平衡汇交定理， 可判断A 点的约束反力方向如 下图（b ）所示。 2．不计杆重，画出下列各图中AB 杆的受力图。 解：（a ）取杆AB 为研究对象，杆除受力p u v 外，在B 处受绳索作用的拉力B T u u v ，在A 和E 两处还受光滑接触面约束。约束力A N u u u v 和E N u u u v 的方向分别沿其接触表面的公法线， 并指向杆。其中力E N u u u v 与杆垂直， 力A N u u u v 通过半圆槽的圆心O 。 AB 杆受力图见下图（a ）。 (b)由于不计杆重，曲杆BC 只在两端受铰销B 和C 对它作用的约束力B N u u u v 和C N u u u v ， 故曲杆BC 是二力构件或二力体，此两力的作用线必须通过B 、C 两点的连线，且 B N = C N 。研究杆两点受到约束反力A N u u u v 和B N u u u v ，以及力偶m 的作用而 平衡。根据力偶的性质，A N u u u v 和B N u u u v 必组成一力偶。 (d)由于不计杆重，杆AB 在A 、C 两处受绳索作用的拉力A T u u v 和C T u u v ，在B 点受到支 座反力B N u u u v 。A T u u v 和C T u u v 相交于O 点， 根据三力平衡汇交定理， 可以判断B N u u u v 必沿通过
机电一体化习题及全解
例2—1 试设计一数控铣床工作台进给用滚珠丝杠副。已知平均工作载荷Fm ＝3800N ，丝杠工 作长度l ＝1.2m ，平均转速nm=l00r/min ，最大转速nmax ＝10000r ／min ，使用寿命L h’=15000h 左右，丝杠材料为CrWMn 钢，滚道硬度为58～62HRC ，传动精度要求σ＝±0.03mm 。 解：（1）求计算载荷F C 查表2-4决定选D 级精度丝杠，查表2-6、2-7、2-8，取K F =1.2，K H =1.0，K A =1.0 （2）计算额定动载荷 （3）初选丝杠 FC 1-5006-3 Ca=21379N FC 1-5008-2.5 Ca=22556N FC 1-4005-5 Ca=21183N 考虑各种因素选用FC 1-5006-3，由表2-9得 D = 50m m , P =6 m m , d 0=3.969m m , λ, R=(0.52~0.58)d 0=0.52×3.969=2.067mm (取0.52), e=0.707(R-0.5d 0)=0.056mm, d 1=D 0+2e-2R=45.98mm 。 3）此外滚珠丝杠副还受D 0 n 值的限制，通常要求D 0 n<7×104mm ·r/min D 0 n =50×100mm ·r/min=5×103mm ·r/min <7×104mm ·r/min 所以该丝杠副工作稳定。 （5）刚度校验 其中截面积 2323211066.1)1098.45(4 141m d A --?=??==ππ 极惯性矩 4743411039.4)1098.45(32 32m d J C --?=??==ππ 转矩 m N D F T m ?=+???=+??=8.3)"40'8'112tan(2 050.03800)tan(20ρλ 取最不利的情况 所以该丝杠刚度满足要求。 1） 效率校验 η要求在90%~95%之间。所以该丝杠效率满足要求。 经验证FC 1-5006-3型丝杠可满足要求。习题2-7试设计某数控机床工作台进给用滚珠丝杠副。已知平均工作载荷Fm=4000N ，丝杠工作长度l=2m ，平均转速=120r/min ，每天开机6小时，每年300个工作日，要求工作8年以上，丝杠材料为CrWMn 钢，滚道硬度为58~62HRC ，丝杠传动精度为±0.04mm. 解法一：设滚珠丝杠副采用采用一端固定一端游动方式， （1）求计算载荷F C 查表2-4决定选D 级精度丝杠，查表2-6、2-7、2-8，取K F =1.2，K H =1.0，K A =1.0 （2）计算额定动载荷 （3）初选丝杠 FC 1-5008-2.5 Ca=22556N FC 1-6308-3 Ca=29715N 考虑各种因素选用FC 1-6308-3，由表2-9得 D 0=63mm, P=8mm, d 0=4.763mm, λ=2°19′, R=(0.52~0.58)d 0=2.477mm(取0.52), e=0.707(R-0.5d 0)=0.0675mm, d 1=D 0+2e-2R=58.18mm ，
工程力学 试卷B及参考答案
《工程力学》试卷（B卷） 考试时间：90分钟闭卷任课老师： 班级：学号：姓名：成绩： 选择题（每题4分，共20分） ）。 A、合力为零 B、合力矩为零 C、各分力对某坐标轴投影的代数和为零 D、合力和合力矩均为零 ） A、构件不发生断裂破坏 B、构件原有形式下的平衡是稳定的 C、构件具有足够的抵抗变形的能力 D、构件具有足够的承载力、刚度和稳定性 ,同一截面上各点的切应力大小( )，同一圆周上的切应大小( )。 A、完全相同 B、全不相同 C、部分相同 D、无法确定 ）是正确的。 A、材料力学的任务是研究材料的组成 B、材料力学的任务是研究各种材料的力学性能 C、材料力学的任务是在既安全又经济的原则下，为设计构件的结构提供分析计算的基 本理论和方法 D、材料力学的任务是在保证安全的原则下设计构件的结构 、若某刚体在平面一般力系作用下平衡，则此力系各分力对刚体（）之矩的代数和 必为零。 A、特定点 B、重心 C、任意点 D、坐标原点 1、5分，共36分） 、工程中遇得到的物体，大部分是非自由体，那些限制或阻碍非自由体运动的物体称为 _____ ___。 、由链条、带、钢丝绳等构成的约束称为柔体约束，这种约束的特点：只能承受 ________不能承受________，约束力的方向沿________的方向。 ________效应的度量，其单位_________，用符号________表示，力 矩有正负之分，________旋转为正。
9 、平面一般力系的平衡方程的基本形式：________、________、________。 10、根据工程力学的要求，对变形固体作了三种假设,其内容是：________________、________________、________________。 11、拉压杆的轴向拉伸与压缩变形，其轴力的正号规定是：________________________。 12、塑性材料在拉伸试验的过程中，其σ—ε曲线可分为四个阶段，即：___________、___________、___________、___________。 13、构件在工作过程中要承受剪切的作用，其剪切强度条件___________、 14、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：______________________________________________________。 15、力学将两分为两大类：静定梁和超静定梁。根据约束情况的不同静定梁可分为：___________、___________、__________三种常见形式。 三．判断题：（每题3分，共15分） 16、杆件两端受等值、反向、共线的一对外力作用，杆件一定发生地是轴向拉（压）变形。（） 17、标准试件扎起常温、静载作用下测定的性能指标，作为材料测定力学性能指标。（） 18、当挤压面为圆柱形侧面时，挤压面的计算面积按该圆柱侧面的正投影面积算。（） 19、由于空心轴的承载能力大且节省材料，所以工程实际中的传动轴多采用空心截面。（） 20、梁的横截面上作用有负值弯矩，其截面中性轴上侧各点受到压应力作用，下侧各点受到拉应力作用。 （）
工程力学试题及答案
《工程力学Ⅱ》期末考试试卷 （ A 卷） （本试卷共4 页） 一、填空题（每空2分，共12分） 1、强度计算问题有三种：强度校核， ，确定许用载荷。 2、刚度是指构件抵抗 的能力。 3、由等值、反向、作用线不重合的二平行力所组成的特殊力系称为 ，它对物体只产生转动效应。 4、确定杆件内力的基本方法是： 。 5、若钢梁和铝梁的尺寸、约束、截面、受力均相同，则它们的内力 。 6、矩形截面梁的横截面高度增加到原来的两倍，最大正应力是原来的 倍。 二、单项选择题（每小题5分，共15分） 1、实心圆轴直径为d,所受扭矩为T ，轴内最大剪应力多大？（ ） A. 16T/πd 3 B. 32T/πd 3 C. 8T/πd 3 D. 64T/πd 3 2、两根拉杆的材料、横截面积和受力均相同，而一杆的长度为另一杆长度的两倍。下面的答案哪个正确？（ ） A. 两杆的轴向变形都相同 B. 长杆的正应变较短杆的大 C. 长杆的轴向变形较短杆的大 D. 长杆的正应力较短杆的大 3、梁的弯曲正应力（ ）。 A 、与弯矩成正比 B 、与极惯性矩成反比 C 、与扭矩成正比 D 、与轴力正比 三、判断题（每小题3分，共15分） 1、平面一般力系向一点简化，可得到主失和主矩。（ ） 2、力偶在坐标轴上的投影不一定等于零。（ ） 3、材料的弹性模量E 和泊松比μ都是表征材料弹性的常量。（ ） 4、杆件变形的基本形式是：轴向拉伸、压缩、扭转、弯曲（ ） 5、外伸梁、简支梁、悬臂梁是静定梁。（ ） 四、计算题（本题满分20分） 矩形截面木梁如图所示，已知P=10kN ，a =1.2m ，木材的许用应力 [ ]=10MPa 。设梁横 截面的高宽比为h/b =2，试：（1）画梁的弯矩图； (2)选择梁的截面尺寸b 和h 。 五、计算题（本题满分20分） 传动轴AB 传递的 功率为Nk=7.5kw, 轴的 转速n=360r/min.轴题号 一 二 三 四 五 六 总分 得分 得分 阅卷人 得分 阅卷 得分 阅卷人 得分 阅卷人 得分 阅卷人
工程力学课后习题答案主编佘斌
4-1 试求题4-1图所示各梁支座的约束力。设力的单位为kN ，力偶矩的单位为kN ?m ，长度单位为m ，分布载荷集度为kN/m 。(提示：计算非均布载荷的投影和与力矩和时需应用积分)。 解： (b)：(1) 整体受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy ，列出平衡方程； 0: 0.40 0.4 kN x Ax Ax F F F =-+==∑ ()0: 20.80.5 1.60.40.720 0.26 kN A B B M F F F =-?+?+?+?==∑ 0: 20.50 1.24 kN y Ay B Ay F F F F =-++==∑ 约束力的方向如图所示。 (c)：(1) 研究AB 杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy ，列出平衡方程； 2 ()0: 3320 0.33 kN B Ay Ay M F F dx x F =-?-+??==∑? A B C D 0.8 0.8 0.4 0.5 0.4 0.7 2 (b) A B C 1 2 q =2 (c) M=3 30o A B C D 0.8 0.8 0.8 20 0.8 M =8 q =20 (e) A B C 1 2 q =2 M=3 30o F B F Ax F A y y x dx 2?dx x A B C D 0.8 0.8 0.4 0.5 0.4 0.7 2 F B F Ax F A y y x
2 0: 2cos300 4.24 kN o y Ay B B F F dx F F =-?+==∑? 0: sin300 2.12 kN o x Ax B Ax F F F F =-==∑ 约束力的方向如图所示。 (e)：(1) 研究CABD 杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy ，列出平衡方程； 0: 0 x Ax F F ==∑ 0.8 ()0: 208 1.620 2.40 21 kN A B B M F dx x F F =??++?-?==∑? 0.8 0: 20200 15 kN y Ay B Ay F dx F F F =-?++-==∑? 约束力的方向如图所示。 4-16 由AC 和CD 构成的复合梁通过铰链C 连接，它的支承和受力如题4-16图所示。已知均布载荷集度q=10 kN/m ，力偶M=40 kN ?m ，a=2 m ，不计梁重，试求支座A 、B 、D 的约束力和铰链C 所受的力。 解：(1) 研究CD 杆，受力分析，画出受力图(平面平行力系)； (2) 选坐标系Cxy ，列出平衡方程； 0()0: -20 5 kN a C D D M F q dx x M F a F =??+-?==∑? 0: 0 25 kN a y C D C F F q dx F F =-?-==∑? (3) 研究ABC 杆，受力分析，画出受力图(平面平行力系)； A B C D 0.8 0.8 0.8 20 0.8 M =8 q =20 F B F Ax F A y y x 20?dx x dx A B C D a M q a a a C D M q a a F C F D x dx qdx y x y x A B C a q a F ’C F A F B x dx qdx
机电一体化复习题(附答案)
机电一体化复习题(附答案)
机电一体化复习题 一、名词解释 1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O接口 8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取（DMA） 二、判断题： 1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。 （×） 2 滚珠丝杆不能自锁。（√） 3 无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（×） 4 异步通信是以字符为传输信息单位。（√） 5 同步通信常用于并行通信。（×） 6 无条件I/O方式常用于中断控制中。（×）7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误 （1）影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差（√） （2）螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素（√）
（3）螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素（√）（4）温度误差是影响传动精度的因素（√） 三、单项选择题 1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（ B ）决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）。 A.1 《工程力学Ⅱ》期末考试试卷 （A 卷）（本试卷共4 页）题号一二三四五六总分 得分 得分 阅卷人 一、填空题（每空2分，共12分） 1、强度计算问题有三种：强度校核，，确定许用载荷。 2、刚度是指构件抵抗的能力。 3、由等值、反向、作用线不重合的二平行力所组成的特殊力系称为，它对物体只产生转动效应。 4、确定杆件内力的基本方法是：。 5、若钢梁和铝梁的尺寸、约束、截面、受力均相同，则它们的内力。 6、矩形截面梁的横截面高度增加到原来的两倍，最大正应力是原来的倍。 得分 阅卷人 二、单项选择题（每小题5分，共15分） 1、实心圆轴直径为d,所受扭矩为T，轴内最大剪应力多大？（） A. 16T/πd3 B. 32T/πd3 C. 8T/πd3 D. 64T/πd3 2、两根拉杆的材料、横截面积和受力均相同，而一杆的长度为另一杆长度的两倍。下面的答案哪个正确？（） A. 两杆的轴向变形都相同 B. 长杆的正应变较短杆的大 C. 长杆的轴向变形较短杆的大 D. 长杆的正应力较短杆的大 3、梁的弯曲正应力（）。 A、与弯矩成正比 B、与极惯性矩成反比 C、与扭矩成正比 D、与轴力正比 得分 阅卷人 三、判断题（每小题3分，共15分） 1、平面一般力系向一点简化，可得到主失和主矩。（） 2、力偶在坐标轴上的投影不一定等于零。（ ） 3、材料的弹性模量E 和泊松比μ都是表征材料弹性的常量。（ ） 4、杆件变形的基本形式是：轴向拉伸、压缩、扭转、弯曲（ ） 5、外伸梁、简支梁、悬臂梁是静定梁。（ ） 四、计算题（本题满分20分） 矩形截面木梁如图所示，已知P=10kN ，a =1.2m ，木材的许用应力 [ ]=10MPa 。设梁横截面的高宽比为h/b =2，试：（1）画梁的弯矩图； (2)选择梁的截面尺寸b 和h 。 五、计算题（本题满分20分） 传动轴AB 传递的功率为Nk=7.5kw, 轴的转速n=360r/min.轴的直径D=3cm,d=2cm. 试：(1)计算外力偶矩 及扭矩； (2)计算AC 段和BC 段轴横截面外边缘处剪应力； (3)求CB 段横截面内边缘处的剪应力。 得分 阅卷人 得分 阅卷人 《工程力学Ⅱ》期末考试试卷 （ A 卷） （本试卷共4 页） 一、填空题（每空2分，共12分） ? 1、强度计算问题有三种：强度校核， ，确定许用载荷。 2、刚度是指构件抵抗 的能力。 3、由等值、反向、作用线不重合的二平行力所组成的特殊力系称为 ，它对物体只产生转动效应。 4、确定杆件内力的基本方法是： 。 5、若钢梁和铝梁的尺寸、约束、截面、受力均相同，则它们的内力 。 6、矩形截面梁的横截面高度增加到原来的两倍，最大正应力是原来的 倍。 二、单项选择题（每小题5分，共15分） 1、实心圆轴直径为d,所受扭矩为T ，轴内最大剪应力多大？（ ） A. 16T/πd 3 B. 32T/πd 3 C. 8T/πd 3 D. 64T/πd 3 2、两根拉杆的材料、横截面积和受力均相同，而一杆的长度为另一杆长度的两倍。下面的答案哪个正确？（ ） A. 两杆的轴向变形都相同 B. 长杆的正应变较短杆的大 C. 长杆的轴向变形较短杆的大 D. 长杆的正应力较短杆的大 3、梁的弯曲正应力（ ）。 A 、与弯矩成正比 B 、与极惯性矩成反比 C 、与扭矩成正比 D 、与轴力正比 三、判断题（每小题3分，共15分） 1、平面一般力系向一点简化，可得到主失和主矩。（ ） 2、力偶在坐标轴上的投影不一定等于零。（ ） 3、材料的弹性模量E 和泊松比μ都是表征材料弹性的常量。（ ） 题号 一 二 三 四 五 六 总分 得分 得分 阅卷人 得分 阅卷 得分 阅卷人 4、杆件变形的基本形式是：轴向拉伸、压缩、扭转、弯曲（ ） 5、外伸梁、简支梁、悬臂梁是静定梁。（ ） 四、计算题（本题满分20分） 矩形截面木梁如图所示，已知P=10kN ，a =，木材的许用应力 [ ]=10MPa 。设梁横截面的高宽比为h/b =2，试：（1）画梁的弯矩图； (2)选择梁的截面尺寸b 和h 。 五、计算题（本题满分20分） 传动轴AB 传递的功率为Nk=, 轴的转速n=360r/min.轴的直径D=3cm,d=2cm. 试：(1)计算外力偶矩及扭矩； (2)计算AC 段和BC 段轴横截面外边缘处剪应力； (3)求CB 段横截面内边缘处的剪应力。 得分 阅卷人 得分 阅卷 人 一、判断题（正确的在括号中打“√”，错误的在括号中打“×”。） 1、加减平衡力系公理一般不适用于一个变形体。（√） 2、合力一定比分力大。（×） 3、物体相对于地球静止时，它一定平衡；物体相对于地球运动时，它一定不平衡。（×） 4、约束力的作用位置在约束与被约数物体的相互接触处。（√） 5、凡是只受到两个力作用的杆件都是二力杆件。（×） 6、汇交力系中各个力的作用点为同一点。（×） 7、力偶矩的单位与力矩的单位是相同的。（√） 8、力偶不能够合成为一个力，也不能用一个力来等效替代。（√） 9、平面一般力系的主矢与简化中心无关。（√） 10、平面力系与其作用面内的两个不同点简化，有可能得到主矩相等，但力系的主矢和主矩都不为零。（×） 11、平面汇交力系中各力在任意轴上投影的代数和分别等于零，则该力系平衡。（√） 12、一个汇交力系如果不是平衡力系，则必然有合力。（√） 13、在应用平面汇交力系的平衡方程解题时，所选取的两个投影轴必须相互垂直。（×） 14、平面力系的平衡方程可以是三个彼此独立的投影式的平衡方程。（×） 15、材料力学的任务是尽可能保证构件的安全工作。（√） 16、作用在刚体上的力偶可以任意平移，而作用在变形固体上的力偶一般不能平移。（√） 17、线应变是构件中单位长度的变形量。（√） 18、若构件无位移，则其内部不会产生内力。（×） 19、用圆截面低碳钢试件做拉伸试验，试件在颈缩处被拉断，断口呈杯锥形。（√） 20、一般情况下，脆性材料的安全系数要比塑性材料取得小些。（×） 21、胡克定律只适用于弹性变形范围内。（√） 22、塑性材料的应力-应变曲线中，强化阶段的最高点所对应的应力为强度极限。（√） 23、发生剪切变形的构件都可以称为剪切构件。（×） 24、在剪切构件中，挤压变形也是一个次要的方面。（×） 25、构件的挤压面和剪切面一般是垂直的。（√） 26、针对剪切和挤压，工程中采用实用计算的方法，是为了简化计算。（×） 27、受扭杆件的扭矩，仅与杆件受到的外力偶矩有关，而与杆件的材料及其横截面的大小和形状无关。（√） 28、根据平面假设，圆轴扭转时，横截面变形后仍保持平面。（√） 29、轴的受力特点是受到一对大小相等、转向相同、作用面与杆的轴线垂直的力偶的作用。（×） 30、若两梁的跨度、承受载荷及支撑相同，但材料和横截面面积不同，则两梁的剪力图和弯矩图不一定相同。（×） 31、最大弯矩必然发生在剪力为零的横截面上。（×） 32、控制梁弯曲强度的主要因素是最大弯矩值。（×） 33、在等截面梁中，正应力绝对值的最大值必然出现在弯矩值最大的截面上。（√） 34、力偶在任一轴上投影为零，故写投影平衡方程时不必考虑力偶。（√） 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.如图所示的平面汇交力系中，F 1=4kN ，F 2，F 3=5kN ，则该力系在两个坐标轴上的投影为( ) A.X= 12B. X=12, Y=0 D. X=-12 2.如图所示，刚架在C 点受水平力P 作用，则支座A 的约束反力N A 的方向应( ) A.沿水平方向 B.沿铅垂方向 C.沿AD 连线 D.沿BC 连线 3.如图所示，边长a=20cm 的正方形匀质薄板挖去边长b=10cm 的正方形，y 轴是薄板对称轴，则其重心的y 坐标等于( ) A.y C =1123 cm B.y C =10cm C.y C = 712 cm D.y C =5cm 4.如图所示，边长为a 的正方体的棱边AB 和CD 上作用着大小均为F 的两个方向相反的力，则二力对x 、y 、z 三轴之矩大小为 ( ) A.m x (F )=0，m y (F )=Fa ，m z (F )=0 B.m x (F )=0，m y (F )=0，m z (F )=0 C. m x (F )=Fa ，m y (F )=0，m z (F )=0 D. m x (F )=Fa ，m y (F )=Fa ，m z (F )=Fa 5.图示长度为l 的等截面圆杆在外力偶矩m 作用下的弹性变形能为U ，当杆长为2l 其它条件不变时，杆内的弹性变形能为( ) A.16U B.8U C.4U D.2U 6.图示结构为( ) A.静定结构 B.一次超静定结构 C.二次超静定结构 D.三次超静定结构 7.工程上，通常脆性材料的延伸率为( ) A.δ<5％ B. δ<10％ C. δ<50％ D. δ<100％ 8.如图，若截面图形的z轴过形心，则该图形对z轴的( ) A.静矩不为零，惯性矩为零 B.静矩和惯性矩均为零 C.静矩和惯性矩均不为零 D.静矩为零，惯性矩不为零 9.图示结构，用积分法计算AB梁的位移时，梁的边界条件为( ) A.y A≠0 y B=0 B.y A≠0 y B≠0 C.y A=0 y B≠0 D.y A=0 y B=0 10.图示为材料和尺寸相同的两个杆件，它们受到高度分别为h和2办的重量Q的自由落体的冲击，杆1的动荷系数K d1和杆2的动荷系数K d2应为( ) A.K d2>K d1 B.K d1=1 C.K d2=1 D.K d2 第一章静力学基础 二、填空题 2.1 –F1 sinα1；F1 cosα1；F2 cosα2；F2 sinα2；0； F3；F4 sinα4；F4 cosα4。 2.2 1200，0。 2.3 外内。 2.4约束；相反；主动主动。 2.53， 2.6力偶矩代数值相等（力偶矩的大小相等，转向相同）。 三、选择题 3.1(c)。3.2A。3.3 D。3.4D。3.5 A。3.6B。3.7C。 3.8 (d) (a) (b) (c) 四、计算题 4.1 4.2 五 、受力图 5.1 (c) A C C A B B mm KN F M ?-=180 30)(mm KN F M ?=-=3.2815325)(20mm KN F M ?-=25210.)(01=)(F M x m N F M y ?-=501)(0 1=)(F M z m N F M x ?-=2252)(m N F M y ?-=2252)(m N F M z ?=2252)(m N F M x ?=2253)(m N F M y ?-=2253)(m N F M z ?=2253)(q A M 5.2 (b) q (c) P 2 (d) A 5.3 (1) 小球 (2) 大球 (3) 两个球合在一起 P 2 P 1 A C B (a) (1) AB 杆 (2) CD 杆 (3)整体 (1) AC 杆 (2) CB 杆 (3)整体 (1) AC 段梁 (2) CD 段梁 (3)整体 (1) CD 杆 (2) AB 杆 (3) OA 杆 C (i) (1) 滑轮D (2) AB 杆 (3) CD 杆 (j) D D F P P A B K I BC F A Y A X I Y I X K Y C I D ,,BC F 'I X ' I Y D C E ,E F F C F A E . E F A Y A X B Y C A ,C F , A Y ,A X Y A C P 1 C D 1 B C P 1 A Y A X B Y B X C Y C X C X 'C Y 'C X 'C Y 'D Y <机电一体化复习题和答案> 一.填空 1. 通常一个较完善的机电一体化系统包含： 动力 、 执行器 、 传感器 、 计算机 和 传动机构 五部分。 2 传感器的静态特性指标主要有： 线性度 、 灵敏度 、 迟滞度 、 分辨力 和 重复度 等。 3. 电感式位移传感器是通过检测 电感量 的变化来检测被测量的位移。 4.滚珠丝杠副中采用双螺母是为了便于 螺旋弧轴向 间隙的调整。 5.在光栅式位移传感器中，莫尔条纹对光栅的 栅距 起到了放大作用。 6.谐波齿轮传动的三个主要部件是： 刚轮 、 柔轮 和 谐波发生器 。 7.直流伺服电机的优点是稳定性好、可靠性好、响应速度快和扭矩大等； 无刷直流伺服电动机的优点是_____无换向器 、可控性好和 稳定性好__等。 8. 机电一体化技术是 机械 与 微电子 的结合； 10. 传感器的灵敏度反映了被测量的数值处在稳定状态时， 输出量 的变化量与 输入量 的变化量的比值。 11. 电容式位移传感器是将被测物理量转换为 电容 变化的装置。 12. 滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有 循环 和 外循环 两种。 13. 测速发电机的负载电阻越大，其线性度 越好 。 14.步进电机的步距角指在 电脉冲 的作用下，电机转子转过的角位移。 15.直流伺服电机的机械特性指当 电枢电压 一定时， 转矩 与 转速 之间的关系；调节特性指在 负载转矩 一定时， 电枢电压 与 转速 之间的关系。 16.滚珠丝杆副中滚珠的循环方式有循环和外循环两种 17. 在谐波齿轮传动中，若柔轮固定、谐波发生器主动、刚轮从动，则主、从动件转向 相同 。 18. 传感器的迟滞特性是指输入量在增加和减少的过程中，同一输入量下其 输出量 的差别。 19、压电式加速度传感器中压电元件变形后所产生的 电荷量 与加速度成正比。 20、若max ?是传感器的最大非线性误差、FS y 为输出量的满刻度值，则传感器的线性度可表示为max ?∕FS y 。 21、在机电一体化产品的功能原理方案设计中，其功能元的组合方式常用的有串联结构、并 第一章 静力学基本概念与物体的受力分析 下列习题中，未画出重力的各物体的自重不计，所有接触面均为光滑接触。 1.1 试画出下列各物体（不包括销钉与支座）的受力图。 解：如图 (g) (j) P (a) (e) (f) W W F F A B F D F B F A F A T F B A 1.2画出下列各物体系统中各物体（不包括销钉与支座）以及物体系统整体受力图。 解：如图 F B B (b) (c) C (d) C F D (e) A F D (f) F D (g) (h) EO B O E F O (i) (j) B Y F B X B F X E (k) 1.3铰链支架由两根杆AB、CD和滑轮、绳索等组成，如题1.3图所示。在定滑轮上吊有重为W的物体H。试分别画出定滑轮、杆CD、杆AB和整个支架的受力图。 解：如图 ' D 1.4题1.4图示齿轮传动系统，O1为主动轮，旋转 方向如图所示。试分别画出两齿轮的受力图。 解： 1 o x F 2o x F 2o y F o y F F F' 1.5结构如题1.5图所示，试画出各个部分的受力图。 解： 第二章 汇交力系 2.1 在刚体的A 点作用有四个平面汇交力。其中F 1＝2kN ，F 2=3kN ，F 3=lkN ， F 4=2.5kN ，方向如题2.1图所示。用解析法求该力系的合成结果。 解 0 00 1 42 3c o s 30c o s 45c o s 60 c o s 45 1.29 Rx F X F F F F KN = =+- -=∑ 00001423sin30cos45sin60cos45 2.54Ry F Y F F F F KN ==-+-=∑ 2.85R F KN == 0(,)tan 63.07Ry R Rx F F X arc F ∠== 2.2 题2.2图所示固定环受三条绳的作用，已知F 1＝1kN ，F 2=2kN ，F 3=l.5kN 。求该力系的合成结果。 解：2.2图示可简化为如右图所示 23cos60 2.75Rx F X F F KN ==+=∑ 013sin600.3Ry F Y F F KN ==-=-∑ 2.77R F KN == 0(,)tan 6.2Ry R Rx F F X arc F ∠==- 2.3 力系如题2.3图所示。已知：F 1＝100N ，F 2=50N ，F 3=50N ，求力系的合力。 解：2.3图示可简化为如右图所示 080 arctan 5360 BAC θ∠=== 32cos 80Rx F X F F KN θ==-=∑ 12sin 140Ry F Y F F KN θ==+=∑ 161.25R F KN == ( ,)tan 60.25Ry R Rx F F X arc F ∠= = 2.4 球重为W ＝100N ，悬挂于绳上，并与光滑墙相接触，如题2.4 图所示。已知30α=， 填空题 1. 机电一体化技术的内涵是微电子技术和机械技术渗透过程中形成的一个新概念。 2. 机电一体化系统（产品）是机械和微电子技术的有机结合。 3. 工业三大要素是物质、能量、信息；机电一体化工程研究所追求的三大目标是：省能源、省资源、智能化。 4. 机电一体化研究的核心技术是接口问题。 5. 机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统。 6. 机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。 7. 机电一体化系统（产品）按设计类型分为：开放性设计、适应性设计、变异性设计。 8. 机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法。 9. 机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。 10.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）： 以能源转换为主和以信息转换为主。 11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动 四种形式。 12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类；按滚珠的循环方式分为内循环和外循环两类。 13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。 14. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有：单推—单推式、双推—双推式、双推—简支式、双推—自由式。 15. 机电一体化系统（产品）常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式。 16. 在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。 17. 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。 18. 导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度。 19. 机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件：电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件。 20. 电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率两个阶段，其转折点的转速和功率分别称为：额定转速和额定功率；伺服电动机用于调速控制时，应该工作在恒转矩阶段。 21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机三种。 22. 步进电机的工作方式有：单拍工作方式和倍拍工作方式。 23. 步进电机的开环控制精度主要由步进电机的结构形式和工作 一．最新工程力学期末考试题及答案 1．(5分) 两根细长杆，直径、约束均相同，但材料不同，且E1=2E2则两杆临界应力的关系有四种答案: (A)(σcr)1=(σcr)2；(B)(σcr)1=2(σcr)2； (C)(σcr)1=(σcr)2/2；(D)(σcr)1=3(σcr)2. 正确答案是. 2．(5分) 已知平面图形的形心为C，面积为A，对z轴的惯性矩为I z，则图形对z1轴的惯性矩有四种答案: (A)I z+b2A；(B)I z+(a+b)2A； (C)I z+(a2-b2)A；(D)I z+(b2-a2)A. 正确答案是. z z C z 1 二．填空题（共10分） 1．(5分) 铆接头的连接板厚度t=d，则铆钉剪应力τ=，挤压应力σbs=. P/2 P P/2 2．(5分) 试根据载荷及支座情况，写出由积分法求解时，积分常数的数目及确定积分常数的条件. 积分常数 个， 支承条件 . A D P 三．(15分) 图示结构中，①、②、③三杆材料相同，截面相同，弹性模量均为E ，杆的截面面积为A ，杆的长度如图示.横杆CD 为刚体，载荷P 作用位置如图示.求①、②、③杆所受的轴力. ￠ù C D 四．(15分) 实心轴与空心轴通过牙嵌离合器相连接，已知轴的转速n=100r/min，传递的功率N=10KW，[τ]=80MPa.试确定实心轴的直径d和空心轴的内外直径d1和D1.已知α=d1/D1=0.6. D 1 五．(15分) 作梁的Q、M图. qa2/2 六．(15分) 图示为一铸铁梁，P 1=9kN ，P 2=4kN ，许用拉应力[σt ]=30MPa ，许用压应力[σc ]=60MPa ，I y =7.63?10-6m 4，试校核此梁的强度. P 1 P 2 80 20 120 20 52 (μ ￥??:mm) 《机电一体化系统》复习题集参考教材：梁景凯编《机电一体化技术与系统》 汤定德 （机电教研室） 江西科技学院机械工程学院 2013年12月 1 第一章绪论 1、什么是机电一体化？ 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 2、机电一体化技术与传统机电技术的区别。 传统机电技术的操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现，如继电器、接触器等，在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。机械本体和电气驱动界限分明，整个装置是刚性的，不涉及软件和计算机控制。 机电一体化技术以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。 3、试分析机电一体化技术的组成及相关关系。 机电一体化系统是多学科技术的综合应用，是技术密集型的系统工程。其技术组成包括：机械技术、检测技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。现代的机电一体化产品甚至还包含了光、声、化学、生物等技术等应用。 4、一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素？ 机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。我们将这些部分归纳为：结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素；这些组成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。 5、试简述机电一体化系统的设计方法。 机电一体化系统的设计过程中，一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法，要从系统整体的角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系，从而确定系统各环节的设计方法，并用自动控制理论的相关手段，进行系统的静态特性和动态特性分析，实现机电一体化系统的优化设计。 6、机电一体化的智能化趋势体现在哪些方面。 （1）诊断过程的智能化、（2）人一机接口的智能化、（3）自动编程的智能化、（4）加工过程的智能化 7、机电一体化的发展趋势体现在哪些方面。 高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展 8、机电一体化系统中的接口的作用。 接口主要完成电平转换、信号隔离、放大、滤波、速度匹配等 9、试分析机电一体化系统设计与传统的机电产品设计的区别。 机电一体化系统设计方法与用经验公式、图表和手册为设计依据的传统方法不同，它是以计算机为手段，其设计步骤通常如下：设计预测一→信号分析一→科学类比一→系统分析设计一→创造设计一→选择各种具体的现代设计方法（如相似设计法、模拟设计法、有限元法、可靠性设计法、动态分析法、优化设计法、模糊设计法等）一→机电一体化系统设计质量的综合评价 10、机电一体化技术与自动控制技术的区别。 自动控制技术的侧重点是讨论控制原理、控制规律、分析方法和自动控制系统的构造等。机电一体化技术是将自动控制原理及方法作为重要支撑技术，将自控部件作为重要控制部件。它应用自控原理和方法，对机电一体化装置进行系统分析和性能测算。 11、机电一体化技术与计算机应用技术的区别。 机电一体化技术只是将计算机作为核心部件应用，目的是提高和改善系统性能。计算机在机电一体化系统中的应用仅仅是计算机应用技术中一部分，它还可以作为办公、管理及图象处理等广泛应用。机电一体化技术研究的是机电一体化系统，而不是计算机应用本身。 12、如何保证机电一体化系统的高性能？ 高性能化一般包含高速化、高精度、高效率和高可靠性。 《工程力学A （Ⅱ）》试卷（答题时间100分钟） 班级 姓名 班级序号 一、单项选择题（共10道小题，每小题4分，共40分） 1．关于下列结论的正确性： ①同一截面上正应力 σ 与切应力 τ 必相互垂直。 ②同一截面上各点的正应力 σ 必定大小相等，方向相同。 ③同一截面上各点的切应力 τ 必相互平行。 现有四种答案： A ．1对； B ．1、2对； C ．1、3对； D ． 2、3对。 正确答案是： 。 2．铸铁拉伸试验破坏由什么应力造成？破坏断面在什么方向？以下结论哪一个是正确的？ A ．切应力造成，破坏断面在与轴线夹角45o方向； B ．切应力造成，破坏断面在横截面； C ．正应力造成，破坏断面在与轴线夹角45o方向； D ．正应力造成，破坏断面在横截面。 正确答案是： 。 3．截面上内力的大小： A ．与截面的尺寸和形状有关； B ．与截面的尺寸有关，但与截面的形状无关； C ．与截面的尺寸和形状无关； Ｄ．与截面的尺寸无关，但与截面的形状有关。 正确答案是： 。 4．一内外径之比为D d /=α的空心圆轴，当两端承受扭转力偶时，横截面上的最大切应力为τ，则内圆周处的切应力为 A ．τ B ．ατ Ｃ．τα)1(3- Ｄ．τα)1(4- 正确答案是： 。 9．图示矩形截面拉杆，中间开有深度为 2 h 的缺口，与不开口的拉杆相比，开口处最 A．2倍； B．4倍； C．8倍； D．16倍。 正确答案是：。 10.两根细长压杆的横截面面积相同，截面形状分别为圆形和正方形，则圆形截面压 试用叠加法求图示悬臂梁自由端截面B 的转角和挠度，梁弯曲刚度EI 为常量。 2F a a A B C Fa 四、计算题（本题满分10分） 已知材料的弹性模量 GPa E 200=，泊松比25.0=ν，单元体的应力情况如图所示，试求该点的三个主应力、最大切应力及沿最大主应力方向的主应变值。 MPa 机电一体化技术课后习题及答案(孙卫青版第二版) 标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY- 机电一体化技术课后习题及答案 （孙卫青版第二版） 1-1、试说机电一体化的含义 答：机电一体化是在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。 1-2、机电一体化的主要组成、作用及其特点是什么 答：主要由机械本体、动力系统、传感与检测系统、信息处理及控制系统和执行装置等组成。机械本体用于支撑和连接其他要素，并把这些要素合理的结合起来，形成有机的整体。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，驱动执行机构工作以完成预定的主功能。传感与检测系统将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数及状态转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。执行装置在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。 1-3、工业三大要素是什么答：物质、能量和信息。 1-4、传统机电产品与机电一体化产品主要区别是什么 答：传统的机电产品机械与电子系统相对独立，可以分别工作。机电一体化产品是机械系统和微电子系统的有机结合，从而赋予其新的功能和性能的一种新产品，产品功能是由所有功能单元共同作用的结果。 1-6、应用机电一体化技术的突出特点是什么 答：①精度提高；②生产能力和工作质量提高；③使用安全性和可靠性提高；④调解和维护方便，使用性能改善；⑤具有复合功能，适用面广；⑥改善劳动条件，有利于自动化生产；⑦节约能源，减少耗材；⑧增强柔性。 1-7、机电一体化的主要支撑技术有哪些，它们的作用如何 答：1、传感测试技术，在机电一体化产品中，工作过程的各种参数、工作状态以及工作过程有关的相关信息都要通过传感器进行接收，并通过相应的信号检测装置进行测量，然后送入信息处理装置以及反馈给控制装置，以实现产品工作过程的自动控制。2、信息处理技术，在机电一体化产品工作过程中，参与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析。3、自动控制技术，主要实现机电一体化系统的目标最佳化。4、伺服驱动技术，它的作用是在控制指令的指挥下，控制驱动元件，使机械系统的运动按照指令要求进行运动。5、接口技术，将各组成要素的输入/输出装置联系成一体的系统。6、精密机械技术，机电一体化产品的主功能和构造功能大都以机械技术为主来实现。7、系统总体技术，它的作用是将各有关技术协调配合、综合运用，从而达到整体系统的最佳化。 1-8试论述机电一体化的发展趋势。 答：智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、人格化和自适应化。 2-1机电一体化系统对传动机构的基本要求是什么 答：传动间隙小、精度高、低摩擦、体积小、重量轻、运动平稳、响应速度快、传动转矩大、高谐振频率以及与伺服电机等其他环节的动态性能相匹配等要求的传动部件。 2-2丝杠螺母机构的传动形式及其特点是什么 答：①螺母固定、丝杠转动并移动。结构简单，精度较高，但刚性差。只适合行程较小的场合。 ②丝杠转动、螺母移动。结构紧凑，丝杠刚性较好，适合工作行程较大的场合。 ③螺母移动、丝杠移动。机构较复杂且占用轴向空间较大，故应用很少。 ④丝杠固定、螺母转动并移动。结构简单，紧凑，但使用不方便，应用较少。 2-3滚珠丝杠副的组成及特点有哪些最新工程力学试题及答案-A
工程力学试题及答案 A
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