生活中的机械设计
之风扇
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2014.12
生活中处处充满着人类的智慧结晶，只要你有一双发现的眼睛，会发现生活处处充满惊喜，而今天的研究对象就是我们经常使用的夏日神器——电扇，让我们一起来看看其中巧妙的机械设计吧。
研究对象我们选取了一台壁挂的电扇，如图一。其组成部分大概分为防护罩、风叶、电机、挂钩和控制系统。
图一图二
接下来我们先观察叶片和电机主轴之间的连接件和连接方法。叶片（如图二）是通过一个穿过主轴的销子将叶片卡在轴上，再利用一个塑料制得的左旋螺母（图三）紧固在轴上，其螺纹旋向可通过图四观测得出，利用螺纹的判定方法，即轴线方向呈竖直放置，左边高即为左旋，右边高即为右旋可判断为左旋，这样设计的目的是因为电扇为顺时针旋转，空气的阻力和轴自身的圆周力可以使螺母受拧紧的力，不会长时间使用导致变松，发生意外。
图三螺帽M6 左旋图四轴D=6mm 销子D=2mm
电机是利用螺钉和卡扣与外壳固定在一起的，其连接方式如图六所示，其中所使用的螺
钉为M3的十字螺钉。
图五 螺钉 M3 图六 电机与外壳的连接
最后介绍工作部分和底座部分的连接处，这里是利用一个M4.8的螺钉来调节风扇头部的仰角的，通过控制螺钉的松紧来实现，而在这里我们还可以发现电扇是额外用一个电机实现其头部的左右摇摆，其使用了凸轮机构、齿轮减速机构和一个四杆机构。
图七 图八
图九
我们仔细看会发现这是一个减速电机，它的内部自带了减速齿轮组，然后用一个凸轮提供方向的转换，整个机构是四杆机构，也就是用底座作为固定杆，风扇电机和下边的铁杆作为其余两根杆，凸轮可以作为一根杆，从而利用凸轮的特性实现摇杆机构的摆动。而台扇则只用一个电机外加一对锥齿轮改变转动维度即可实现。
图十即为台扇的摇头装置图，图十一是是四杆装置的简图。
图十图十一
从以上介绍中，我们可以发现电风扇在设计时候的一些技巧和解决问题的方案，这帮助我们了解了机械零件中各种螺钉、轴类、销子等的用途，同时也让我们学会了一些机械原理中讲的基本机构的巧妙运用，尤其是最后的摇头装置，虽然简单，但是其设计方式却是十分精巧的，值得我们学习。
1. 在研究力的外效应时把物体看成是（）的物体；在研究力的外效应时把物体看成是（）的物体。 2. 物体抵抗破坏的能力叫（），物体抵抗变形的能力叫（）,构件在外力作用下具有抵抗变形的能力称为构件的（）。 3. 在工程力学中，对变形固体提出下面的假设，这些假设包括（），( )，（），和（）四个。 4、刚体只在两个力的作用下而处于平衡的充要条件是：（）。 5、工程上把受两个力作用而平衡的物体叫做（）或（）， 6、力对一般物体的作用效应取决于力的三要素：即力的（）、（）、（）。 7、力F对轴之矩等于该力在垂直于此轴的平面上的（）对该轴与此平面的交点的力矩。 8、平面任意力系向其作用面内任意一点简化，可得到一个力和一个力偶。该力作用于（），其大小和方向等于原力系的各力的（）；该力偶的力偶矩等于原力系中各力对简化中心（） 9、某截面上的扭矩在数值上等于截面任意一侧的（）的代数和。 10、某截面上的剪力在数值上等于该截面任一侧所有垂直轴线方向外力的（）。 某截面上的弯矩，在数值上等于截面任意一侧所有外力对该截面形心（）的代数和。 11、拉压杆横截面上只有均匀分布的（）应力，没有( )应力。 44、一般将单元体上切应力等于零的平面称为（）。作用在主平面上的正应力称为（）应力 12、低碳钢的拉伸试验可分为四个阶段，即（）、（）、（）和（） 13 物体抵抗破坏的能力叫（），物体抵抗变形的能力叫（）,构件在外力作用下具有抵抗变形的能力称为构件的（）。 切剪和挤压 1、拉压杆横截面上只有均匀分布的（）应力，没有( )应力。 2、两块钢板用螺栓联接，每块板厚t=10mm，螺栓d=16mm,[τ]=60Mpa，钢板与螺栓的许用挤压应力［σjy］=180Mpa，则螺栓能承受的许可载荷Ｐ＝______。 3、轮轮与轴的平键联接，已知轴径为d，传递力偶矩m。键材料许用剪应力［τ］，许用挤压应［σjy］，平键尺寸bhl，则该平键剪切强度条件为_______，挤压强度条件为_________。 （二题）（三题） 4、图示榫头结构，当Ｐ力作用时，已知b.c.a.l接头的剪应力τ=___________，挤压应力σ=___________。
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2011年10月江苏农林职业技术学院 05799 工程力学与机械设计 模拟卷B 一、单项选择题（每小题1分，共10分） 在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。 1.在题1图所示的结构中，若不计各杆自重， 则二力构件为（ ） A ．AC B ．AC 和BC C ．BC D ．没有二力构件 2.已知力F 与x 轴夹角为30°，其在x 轴、y 轴上的投影分别为轴在86.6N 、50N ，则 该力F 的大小为（ ） A ．100N B ．50Ｎ C ．86.6 N D ．-100N 3.在题3图中，已知F =10kN ，则其对点O 的矩为（ ） A ．15 kN·m B ．-15 kN·m C ．5kN·m D ．-5 kN·m 4.解平面任意力系的独立平衡方程有（ ）个。 A.1 B. 2 C.3 D.4 5.杆件受力后，所发生的变形是多种多样的，其基本形式是（ ）。 A. 轴向拉伸与压缩、剪切、扭转、弯曲 B. 轴向拉伸与压缩 C. 剪切 D. 弯曲 6. 塑性材料拉和压时的屈服极限（ ）。 A.相同 B.不同 C.拉伸时大于压缩时 D.压缩时大于拉伸时 7. 组成机器的运动单元是（ ）。 A. 机构 B. 构件 C. 部件 D. 零件
8. 齿轮的渐开线形状取决于它的（ ）直径。 A. 齿顶圆； B. 分度圆； C. 基圆；D. 齿根圆。 9.当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接件不可以经常拆卸时，常常采用（ ） A.螺栓连接 B.双头螺栓连接 C.螺钉连接 D.紧定螺钉连接 10. 车床的主轴属于（ ） A. 心轴 B. 转动轴 C. 传动轴 D.既是传动轴也是转动轴 二、填空题（每小题1分，共10分） 11.力的大小、方向 和作用点，称为 。 12.平面汇交力系平衡的充分必要条件 。 13.一对等值、反向、不共线的平行力系，称为 。 14.在国际单位制中，应力的基本单位是 。 15.拉伸试验时，国家标准中规定标距l 与直径d 之比有： l =10d 和 两种。 16.脆性材料的极限应力为σb ，塑性材料的极限应力为 。 17.带传动的主要失效形式打滑和 。 18.直齿圆柱齿轮传动的主要优点为 。 19.普通螺纹的公称直径指的是螺纹的 。 20.轴承润滑的作用是 摩擦力，减少磨损，提高效率。 三、判断改错题（每小题2分，共10分） 在题后的括号内，正确的打“√”，错误的打“×”并在题下空处进行改正。 21.作用于刚体上的两个力使刚体处于平衡状态的充要条件是：这两个力大小相等、方向相同，且作用在同一条直线上。（ ） 22.圆柱形铰链约束特点是：力作用线通过销钉中心，垂直于销钉轴线，方向可以确定。（ ）
第十四章 机械系统动力学 14-11、在图14-19中，行星轮系各轮齿数为123z z z 、、，其质心与轮心重合，又齿轮1、2对质心12O O 、的转动惯量为12J J 、，系杆H 对的转动惯量为H J ，齿轮2的质量为2m ，现以齿轮1为等效构件，求该轮系的等效转动惯量J ν。 2222 2121221 12323121 13212 1 13222 12311212213121313 ( )()()()1()()()( )()()()o H H H o H J J J J m z z z z z z z z z O O z z z z z z z O O J J J J m z z z z z z z z νννωωω ωωωω ωω ωωωωνω=+++=-= += +=+-=++++++解： 14-12、机器主轴的角速度值1()rad ?从降到时2()rad ?，飞轮放出的功 (m)W N ，求飞轮的转动惯量。 max min 122 2 121 ()2 2F F Wy M d J W J ?ν??ωωωω==-=-? 解： 14-15、机器的一个稳定运动循环与主轴两转相对应，以曲柄和连杆所组成的转动副A 的中心为等效力的作用点，等效阻力变化曲线c A F S ν-如图14-22所示。等效驱动力a F ν为常数，等效构件（曲柄）的平均角速度值25/m rad s ?=， 3 H 1 2 3 2 1 H O 1 O 2
不均匀系数0.02δ=，曲柄长度0.5OA l m =，求装在主轴（曲柄轴）上的飞轮的转动惯量。 (a) W v 与时间关系图 （b ）、能量指示图 a 2 24()2 3015m Wy=25N m 25 6.28250.02 c va OA vc OA OA va F W W F l F l l F N Mva N J kg m νν=∏?∏=∏+==∏= =?解：稳定运动循环过程 14-17、图14-24中各轮齿数为12213z z z z =、，，轮1为主动轮，在轮1上加力矩1M =常数。作用在轮 2 上的阻力距地变化为： 2r 22r 020M M M ??≤≤∏==∏≤≤∏=当时，常数；当时，，两轮对各自中心的转动惯量为12J J 、。轮的平均角速度值为m ω。若不均匀系数为δ，则：（1）画出以轮1为等效构件的等效力矩曲线M ν?-；（2）求出最大盈亏功；（3）求飞轮的转动惯量F J 。 图14-24 习题14-17图 40Nm 15∏ 12.5∏ 22.5∏ 15Nm ∏ 2∏ 2.5∏ 4∏ 25∏ 1 1 z 2 z 2 r M 2 M ∏ 2∏ 2?
机械工程师考试大纲，你看一下有没有含金量 Ⅰ.基本要求 1．熟练掌握工程制图标准和表示方法。掌握公差配合的选用和标注。 2．熟悉常用金属材料的性能、试验方法及其选用。掌握钢的热处理原理，熟悉常用金属材料的热处理方法及其选用。了解常用工程塑料、特种陶瓷、光纤和纳米材料的种类及应用。3．掌握机械产品设计的基本知识与技能，能熟练进行零、部件的设计。熟悉机械产品的设计程序和基本技术要素，能用电子计算机进行零件的辅助设计，熟悉实用设计方法，了解现代设计方法。 4．掌握制订工艺过程的基本知识与技能，能熟练制订典型零件的加工工艺过程，并能分析解决现场出现的一般工艺问题。熟悉铸造、压力加工、焊接、切（磨）削加工、特种加工、表面涂盖处理、装配等机械制造工艺的基本技术内容、方法和特点并掌握某些重点。熟悉工艺方案和工艺装备的设计知识。了解生产线设计和车间平面布置原则和知识。 5．熟悉与职业相关的安全法规、道德规范和法律知识。熟悉经济和管理的基础知识。了解管理创新的理念及应用。 6．熟悉质量管理和质量保证体系，掌握过程控制的基本工具与方法，了解有关质量检测技术。7．熟悉计算机应用的基本知识。熟悉计算机数控（CNC）系统的构成、作用和控制程序的编制。了解计算机仿真的基本概念和常用计算机软件的特点及应用。 8．了解机械制造自动化的有关知识。 Ⅱ.考试内容 一、工程制图与公差配合 1．工程制图的一般规定 （1）图框 （2）图线 （3）比例 （4）标题栏 （5）视图表示方法 （6）图面的布置 （7）剖面符号与画法 2．零、部件（系统）图样的规定画法 （1）机械系统零、部件图样的规定画法（螺纹及螺纹紧固件的画法齿轮、齿条、蜗杆、蜗轮及链轮的画法花键的画法及其尺寸标注弹簧的画法） （2）机械、液压、气动系统图的示意画法（机械零、部件的简化画法和符号管路、接口和接头简化画法及符号常用液压元件简化画法及符号） 3．原理图 （1）机械系统原理图的画法 （2）液压系统原理图的画法 （3）气动系统原理图的画法 4．示意图 5．尺寸、公差、配合与形位公差标注 （1）尺寸标注 （2）公差与配合标注（基本概念公差与配合的标注方法） （3）形位公差标注 6．表面质量描述和标注 （1）表面粗糙度的评定参数
江苏自学考试《工程力学与机械设计》复习题 课程代码：05799 一、单项选择题 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．平面汇交力系如图所示，已知：F 1=F 2=2kN ，F 3=4kN ，则该力系合力R 的大小为（ ） A ．R=2(1+3)kN B ．R=4kN C ．R=23kN D ．R=0 2．大小相等、方向相反、沿同一直线作用的两个力（ ） A.作用于同一物体时构成二力平衡 B.作用于同一物体时构成作用力与反作用力 C.作用于同一刚体时构成二力平衡 D.作用于同一刚体时构成作用力与反作用力 3．两个力大小相等，分别作用于物体同一点处时，对物体的作用效果（ ） A ．必定相同 B ．未必相同 C ．必定不同 D ．只有在两力平行时相同 4．平面上的合力对该平面内一点的矩（ ） A ．大于其各分力对该点的矩的代数和 B ．等于其各分力对该点的矩的代数和 C ．小于其各分力对该点的矩的代数和 D ．有时大于、有时小于其各分力对该点的矩的代数和 5．截面上的正应力的方向（ ） A ．平行于截面 B ．垂直于截面 C ．可以与截面任意夹角 D ．与截面无关 6．物块与水平面间的摩擦角为?，所受主动力的合力F 的作用线与接触面法线的夹角为α且已知α＞?。则（ ） A.力F 值愈大，物块愈容易滑动 B.力F 值愈小，物块容易滑动 C.无论力F 为何值，物块必滑动
D.无论力F 为何值，物块必静止 7．截面上的正应力的方向（ ） A.平行于截面法线 B.垂直于截面法线 C.可以与法线任意夹角 D.与截面法线无关 8．图示桁架结构受F 力作用，其中拉伸的杆件是（ ） A.1杆 B.2杆 C.3杆 D.1杆和2杆 9．图示4种塑性材料的拉伸曲线，强度最低的是（ ） A. a B. b C. c D. d 10．图示低碳钢拉伸曲线下屈服极限对应于（ ） A ．a 点 B ．b 点 C ．c 点 D ．d 点 11．平面汇交力系如图所示，已知F 1=F 2= F 3=2kN ，则该力系合力R 的大小为( ) A ．R =4kN B ．R =2(2+1)kN C ．R =2(2-1)kN D ．R =2kN 12．若平面任意力系为平衡力系，则该力系向任意一点A 简化的结果一定是( ) A ．主矢R ＇≠0，主矩M A =0 B ．主矢R ＇=0，主矩M A =0 C ．主矢R ＇=0，主矩M A ≠0 D ．主矢R ＇≠0，主矩M A ≠0 13．图示轴向受拉杆在P 力作用下的弹性变形能为U ，当P 增大到2P 时，杆内的弹性变形能为（ ）
机械设计基础（含工程力学）课程标准 课程代码：课程性质：必修课课程类型：B类课（一）课程目标 《工程力学》是机械设计与制造专业的一门重要的主干课程。在整个教学过程中应从高职教育培养目标和学生的实际情况出发，在教学内容的深广度、教学方法上都应与培养高技能人才目标接轨。通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1、深刻理解力学的基本概念和基本定律，熟练掌握解决工程力学问题的定理和公式。能将实际物体简化成准确的力学模型，应用力学基本概念和定理解决相关力学问题； 2、能对静力学问题进行分析和计算，对刚体、物系进行受力分析和平衡计算； 3、正确应用公式对受力不很复杂的构件进行强度、刚度和稳定性的计算； 4、通过应力状态分析建立强度理论体系。 5、步掌握材料的力学性能及材料的相关力学实验。掌握基本实验的操作及测试方法 （二）课程内容与要求 工程力学分为理论力学和材料力学部分。理论力学部分以静力学为主，包括静力学基础、力系的简化、力系的平衡。材料力学部分包括杆件的四种基本变形（轴向拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转、弯曲）的内力、应力和变形，应力状态与强度理论，组合变形杆的强度和压杆稳定。第一篇静力学静力学主要内容有：力的概念，约束与约束反力，受力分析和受力图；力对点的矩，力对轴的矩，力偶与力偶系的简化，力的平移，力系的简化；平衡条件与平衡方程，特殊力系的平衡，空间一般力系的平衡，物体系的平衡，平面静定桁架的内力，考虑摩擦时的平衡。第二篇材料力学材料力学主要内容有：材料的力学性能，拉伸与压缩时的力学性能，构件的强度、刚度和稳定性，强度条件、刚度条件，应力状态分析与四种强度理论。 课程要求：熟练掌握静力学的基本概念：四个概念、六个公理及推论、一个定理。能应用静力学的基本理论对刚体进行受力分析；明确平面任意力系的简化；熟练掌握平面力系的平衡方程及其应用；掌握材料力学的基本概念；掌握四种变形方式的内力、应力、内力图；学会四种载荷作用方式下强度、刚度、稳定性计算；理解应力状态与强度理论。 （三）课程实施和项目设计 1、课程实施 高等职业技术教育培养的是应用性工程技术人才，结合模具专业及学生特点，对少 学时《工程力学》的教学采用讲授、练习、自学、集中答疑等多种方法；在教学中要注意理论联系实际，讲解力学概念、原理和定理时，应从生活中的感性认识和生产实践中常见的实际力学问题出发，通过理想的抽象分析的实验观察，进行科学的逻辑推理，得出结论。要指导学生将已学的知识应用到专业理论的学习和生产实习中去，培养学生分析问题和解决
机械工程材料基本知识 1.1 金属材料的力学性能 任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用。如起重机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用；柴油机上的连杆，在传递动力时，不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等。这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力。这种能力就是材料的力学性能。金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标。 1.1.1强度 强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，符号为c,单位为MPa 工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用③ 表示。抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用c表示。 对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其强度设计的依据。 1.1.2塑性 塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。 工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号S表示。断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用表示。 伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。 1.1.3 硬度 硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。硬度的测试方法很多，生产
1.题1图中，零件自重不记，二力杆是（ ）。 A.AB B. BC C.AB 和BC D.都不是 题1图 2.题2图中，若F 平行于y 轴，大小100N ，则该力在x ，y 轴上投影为（ ）。 A.0，100N B. 0，-100N C.100N ，0 D.-100N ，0 题2图 3.题3图中，F 对o 的力矩大小为（ ）。 A.Fa B. Fb C.0 题3图 4. 力沿其作用线滑移( )改变力矩的大小。 2012年10月无锡工艺职业技术学院 05799工程力学与机械设计（模拟卷） 一、 单项选择题（每小题1分，共10分） 在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确的答 案，并将其字母标号填入题干的括号内。
A ．必定 B ．不会 C ．不一定 D ．ABC 三种说法都不正确 5.塑性材料下列哪项值最大（ ）。 A.p σ B.e σ C.s σ D.b σ 6. 在图示结构的拉杆中，其剪切面积是（ ）。 A ．2πDh B ．(D 2－d 2)π/4 C ．πDh D ．(D －d)π /4 题6图 7. 带传动若开始打滑现象时，是（ ）。 A.沿小带轮上先发生 B.沿大带轮上先发生 C.沿两轮上同时发生 D.很难判断是小带轮还是大带轮上先发生 8. 分度圆上的齿距是指（ ）。 A.两个相邻齿的同侧端面齿廓之间的距离 B.两个相邻齿的同侧端面齿廓之间的弧长 C.两个相邻齿的同侧端面齿廓间在分度圆上的弧长 D.两个相邻齿的异侧端面齿廓间在分度圆上的弧长 9. 采用螺纹联接时，若被联接件的总厚度较大，且材料较软，强度较低，但不需要经常装拆的情况下，宜采用（ ）联接。 A.螺栓 B.双头螺柱子 C.螺钉 D.紧定螺钉 10. 轴和轴上零件广泛采用平键联接的主要原因是（ ）。 A.轮毂零件的键槽容易加工 B.能实现轴向固定 D.装拆方便和对中性好 11. 一对平衡力是作用在________________物体上的等值、反向、共线的力。 12. 平面汇交力系的合成结果为______________。 13. 力沿其作用线在物体上滑移时，其力矩值___________。 14. 沿杆轴线的内力称为___________。 15. 工程上通常把伸长率δ＜5%的材料称为_________。 16. 剪切变形的特点是，使构件两部分沿剪切面发生_____________的趋势。 17. 在带传动中，张紧轮一般安装在 轮处。 二、 填空题（每小题1分，共10分）
高纲1058 05799 工程力学与机械设计 南京工程学院编 第一篇 工程力学 第一章 力学基本概念和公理·受力图 领会：静力学基本概念；静力学基本原理。 掌握：约束的基本类型及其约束力的表达方式。 重点掌握：单个物体与简单物体系统的受力分析。 第二章 平面汇交力系 领会：力在直角坐标轴上的投影；合力投影定理。 掌握：平面汇交力系合成的解析法。 重点掌握：平面汇交力系的平衡方程及其应用。 第三章 力矩 平面力偶系 领会：力矩的概念；力偶与力偶矩的概念。 掌握：力矩的计算；力偶的性质；平面力偶系的合成。 重点掌握：平面力偶系的平衡方程及其应用。 第四章 平面任意力系 领会：静定与超静定概念。 掌握：平面任意力系的平衡方程；平面平行力系的平衡方程。 重点掌握：求解单个物体和简单物体系统的平衡问题。 第五章 材料力学的基本概念 领会：强度、刚度的概念，变形固体的基本假设，弹性变形与塑性变形，杆件的四种基本变形形式。 第六章 轴向拉伸和压缩 领会：轴向拉伸和压缩的概念；内力的概念；应力的概念；应变的概念；比例极限P σ、屈服极限s σ、强度极限b σ、伸长率δ；塑性材料与脆性材料的划分标准及其性能特点；强度失效的两种形式；极限应力概念；许用应力与安全因数概念。 掌握：轴力计算和轴力图的绘制；拉压杆轴向变形的计算。 重点掌握：拉压杆的强度计算。 第七章 剪切与挤压 领会：剪切概念、挤压概念。 重点掌握：简单连接件的强度计算。 掌握：剪切面和挤压面的判断、剪切面上切应力的实用计算、挤压面上挤压应力的实用计算。 第二篇 机械设计 第八章 机械设计概论 领会：机械零件应满足的要求；机械零件设计的一般步骤；零件计算准则的概念。
机械设计之力学 紫桥机械设计整理版 QQ ：865864275 机械设计--力学 一、 牛顿三大定律 1. 牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到受到其它物体的作用力迫使它改变这种状态为止。 2. 牛顿第二定律：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。 3. 牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力，在同一条直线上，大小相等，方向相反。 二、 力学公式 1. 力学符号 名称 符号 单位 名称 符号 单位 名称 符号 单位 功率 P 瓦 功 W 焦耳 力 F 牛顿 质量 m 千克 时间 t 秒 速度 V 米/秒 扭矩 T 牛·米 转速 N 转/分 加速度 a 米/秒2 角速度 ω 弧度/秒 惯量 J 千克·米2 重力加速度 g 米/秒2 重力 G 牛顿 减速比 i 无 角加速度 β 弧度/秒2 距离 S 米 摩擦系数 μ 无 密度 ρ 千克/米3 2. 力学基础公式 名称 公式 名称 公式 说明 重力 G =mg 摩擦力 F =μFn Fn ：压力 惯量 J =mr2 线速度 Vt =Vo +at Vo ：初速度 Vt ：末速度 向心力 F =mr ω2 角速度 V =ωr 力 F =ma 匀加速 S =Vo ·t +1 2 at2 Vo ：初速度 功 W =FS 胡克定律 F =?kX k:劲度系数，X:位移 功率 P =FV 惠更斯公式 T =2π√l g T:单摆震动周期， l ：摆长 扭矩 T =Fr 动量定理 Ft =mVt ?mVo 圆周速度 V =(N 60·2πr) 动能定理 FS =12mVt2?12 mVo2 Vo ：初速度 Vt ：末速度 浮力 F =ρVg V ：体积 1弧度=57.3度 1度=60弧分（角分、分） 1弧分=60弧秒（角秒、秒） 矢量：即有大小，又有方向。像力、速度等。 标量：只有大小，没有方向。像长度、质量、时间、能量等。 质点：用来代替物体的有质量的点。 轨迹：运动的质点通过的路线，叫做质点运动的轨迹。
机械类各专业《机械工程力学应用》课程教学整体设计 设计者：于明一、课程基本信息 二、课程目标（知识目标、能力目标、情意态度目标） 1．课程知识目标 ⑴静力学的基本概念和基本方法； ⑵平面力系的化简、平衡条件及应用； ⑶空间力系的化简、平衡条件及应用； ⑷杆件强度、刚度、稳定性的计算方法和安全工作问题； ⑸了解构件的疲劳强度计算及提高构件疲劳强度的途径。 2．职业能力目标 ⑴学习能力（学习新知识、新技术的能力）； ⑵工作能力（完成任务的能力）； ⑶数据处理与逻辑分析能力； ⑷创新能力（发现、分析解决问题的能力）。 3．学生专业素质目标 ⑴培养学生自主学习习惯； ⑵培养学生理论联系实践精神； ⑶培养学生严谨工作作风； ⑷培养学生团结协作精神； 三、课程教学整体设计 （一）教学内容设计
（二）能力训练列表
（三）教学模式设计 考虑到本课程旨在使学生具备高等职业技术专门人才所必需的工程力学的基本知识，同时根据课程兼具理论性、工程性和课程所面向的一年级高职学生的
特点，本课程以“项目任务”为载体，按照“讲清概念、强化应用为重点”的原则，设计的教学过程模式是：从工程实例归纳总结出相关概念、理论——举例说明概念、定理在工程实际中的应用并用概念定理进行解题训练———通过老师做模型实验以及学生自己做实验来验证概念、定理——最终希望学生能利用概念、定理的结论综合解决工程实际中和生活中问题——对整个过程做归纳总结以提 高学生的综合能力素质。 （四）考核方案设计 采用的多形式、全过程的考核方式，如：笔试+口试、个人+小组相结合，课内+课外等形式，激发学生的自主学习的积极性，培养团队合作、集体主义精神，增强职业意识、他人意识，提高学生的工作能力、学习能力。 四、教学材料 1.教材选用 选取依据：根据能力培养为主线，必须够用为原则的教改思想，结合毕业生信息反馈、行业企业岗位调查，现在选用的教材是2013年1月出版的由本教学团队参编的《工程力学》戴克良主编上海交通大学出版社；参考教材：《工程力学学习指导》，中央广播电视大学出版社，范钦珊主编。这样的搭配一方面让学生感受到本课程传统体系的精华，另一方面兼顾行业企业最新发展对课程内容的更新要求。 2.教学条件 （1）教学设备：多媒体教室
名称 牌号（日标）使用范围备注 45号钢45#（S45C）机架钢板，支撑板，普通连接零 件，轴杆零件，仿形件 调质硬度在（洛氏硬度） HRC20-30之间，电镀Cr，发 黑 铬12Cr12Mo1V2 （SKD11） 热处理后用于冲压模，高强度零 件，耐磨零件，冲切刀 硬化处理HRC35-62，电镀Cr P203Cr2Mo 适用于大中型精密模具，易加 工，材质匀称度高，适合抛光模 具 购买来就具备硬度HRC30-36 NAK80（NAK80）模具钢，适合做高效落料模，冲 载模及压印模， 各种切刀 购买来就具备硬度HRC37-43 ASP60ASP60超级高合金高速钢，刀具、切断 车刀、成形刀、冷作工具 良好的热处理尺寸稳定，红 硬性高，硬化处理HRC64-68 锋钢/风钢W6Mo5Cr4V2 （SKH51） 宜于制造强力切割用，耐磨，耐 冲击各种工具刀，高级冲模，螺 丝模 硬化处理HRC60-64 ，高温下 也可具备硬度 名称 牌号（日标）使用范围备注 冷轧钢板Q195钣金折弯件，镀锌板，外罩，壳 体，防护板，喷漆支架 0.5-6mm内选用 镀锌钢板镀锌钢板用于防生锈，强度要求不高，底 板，盖板，防护板，电气安装板 表面电镀有锌层，耐蚀性、 涂漆性、装饰性 不锈钢 0Cr18Ni9 (SUS304） 防锈零件，水箱，料盒，落料滑 槽，外观件 不需要电镀，快速加工使用 零件 ，比喷漆钢板更效率 不锈铁4Cr17(SUS430)紧急代替电镀件，可热处理，有 一定的防锈性能，连接件 HRC35-55，电镀Cr 软光轴45#或40cr 支撑柱，机构连接件，连杆，手 柄杆，轴承连杆 表面有硬铬，亮白，易加 工，轴外径公差g6 硬光轴GCR15直线轴承用轴杆，高耐磨高硬 度，尺寸精度要求高的零件，可 作定位销 HRC602硬化层深度：0.8- 3mm，轴外径公差g6
2007～2008 学年度第一学期 《材料力学》试卷（ A 卷） 适用专业年级：06级材料科学与工程、06冶金工程 考试形式：开（ ）、闭（ √ ）卷 注：学生在答题前，请将密封线内各项内容准确填写清楚，涂改及模糊不清者、试卷作废。 3 分，共15 分） z 轴的惯性矩存在的关系是________________。 2、低碳钢拉伸时的四个阶段分别是________________ 、________________ 、________________和__________________。 3、当λ______ p λ时，压杆为细长杆，其 cr σ=_______；当0λ_____λ______p λ时， 压杆为中长杆，其 cr σ=________________；当λ______0λ时，压杆为短粗杆，该杆不 存在稳定性问题。 4、 0.2σ是试件的________________等于0.2%时所对应的应力值。 5、如图所示，已知33B Fa f EI =，2 2B Pa EI θ=，则c f =________________。 F
2 二、作图题（共15分） 作图示梁的内力图 三、小计算题（共 34分） 1、已知梁内一点处的应力状态，试求该点处的三个主应力的值。（12分） 30MPa 50MPa
3 2、 等截面直杆如图，已知A=1cm 2，E=200GPa ，则 最大正应力max σ=______________ MPa ； 总变形量l ?= _________________mm 。(10分) 3、承重装置如图所示，已知A 、B 、C 、D 处均为铰链连接，且AB=CD=BC=a=0.5m ，BE=r=0.15m ，G=490N ，杆ABD 垂直于BC 杆，求A 、C 处的约束反力。（12分） a G E D C B A a a r 450450
机械力学及机械设计(高起专)阶段性作业3 总分: 100分考试时间:分钟 单选题 1. 为了减少蜗轮滚刀型号，有利于刀具标准化，规定_____为标准值。(5分) (A) 蜗轮齿数 (B) 蜗轮分度圆直径 (C) 蜗杆头数 (D) 蜗杆分度圆直径 参考答案：D 2. 在蜗杆传动中，引入蜗杆直径系数q的目的在于_____。(5分) (A) 有利于蜗杆尺寸参数的计算 (B) 有利于采用标准模数 (C) 有利于加工蜗轮的刀具标准化 (D) 易于实现中心距标准化 参考答案：C 3. 一对齿面硬度HBS≤350的齿轮传动,当两轮用相同钢材制造时,一般将_____处理.(5分) (A) 小齿轮表面淬火,大齿轮调质 (B) 小齿轮表面淬火,大齿轮正火 (C) 小齿轮调质,大齿轮正火 (D) 小齿轮正火,大齿轮调质 参考答案：C 4. 增加斜齿轮传动的螺旋角，将引起_____。(5分) (A) 重合度减小，轴向力增加 (B) 重合度减小，轴向力减小 (C) 重合度增加，轴向力减小 (D) 重合度增加，轴向力增加 参考答案：D 5. 在蜗杆传动中，如果模数和蜗杆头数一定,增加蜗杆分度圆直径，将使_____。(5分) (A) 传动效率提高，蜗杆刚度降低 (B) 传动效率降低，蜗杆刚度提高 (C) 传动效率和蜗杆刚度都提高 (D) 传动效率和蜗杆刚度都降低 参考答案：B 6. 同精度的齿轮传动，载荷系数K与_____有关。(5分)
(A) 圆周速度 (B) 大齿轮在轴上相对于轴承的位置 (C) 传动超载 (D) 原动机及工作机器的性能和工作情况 参考答案：D 7. 在圆柱齿轮传动中，常使小齿轮齿宽略大于大齿轮齿宽，原因是_____。(5分) (A) 提高小齿轮齿面接触强度 (B) 提高小齿轮齿根弯曲强度 (C) 补偿安装误差，保证全齿宽接触 (D) 减少小齿轮载荷分布不均 参考答案：C 8. 带传动工作时产生弹性滑动是因为_____。(5分) (A) 带的预紧力不够 (B) 带和带轮间摩擦力不够 (C) 带绕过带轮时有离心力 (D) 带的紧边和松边拉力不等 参考答案：D 9. 标准V带型号的选定取决于_____。(5分) (A) 带的线速度 (B) 带的有效拉力 (C) 带传递的功率和小轮转速 参考答案：C 10. 设计V带传动，限制带轮最小直径是为了限制_____。(5分) (A) 小轮包角α (B) 带的长度 (C) 带的弯曲应力 参考答案：C 11. 链传动中，限制链轮最少齿数的目的之一是为了_____。(5分) (A) 减小传动的运动不均匀性和动载荷 (B) 防止链节磨损后脱链 (C) 防止润滑不良时轮齿加速磨损 (D) 使小链轮轮齿受力均匀 参考答案：A 12. 滚子链传动中，链条应尽量避免使用过渡链节，这主要是因为_____。(5分) (A) 制造困难 (B) 装配困难
江苏自学考试《工程力学与机械设计》复习题二 课程代码：05799 、单项选择题 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, 号内。错选、多选或未选均无分。 请将其代码填写在题后的括 1 .图示不计自重的三铰刚架上作用两个方向相反的力偶 m i=m2=m（不为零），则支座B的约束反力N B（） A. 等于零 B. 作用线沿A、B连线 C作用线沿B、C连线 D?作用线沿过B的铅垂线 2 .图示轴向受力杆件中n-n截面上的轴力为（ ） A. -3P B. -4P C. +4P D. +8P 3 ?图示梁为（） A. 静定梁 B. —次超静定梁 C二次超静定梁 D.三次超静定梁 4 ?图示三铰刚架上作用一力偶矩为m的力偶，则支座 A. 沿BC连线 B. 沿AB连线 C. 平行于AC连线 D. 垂直于AC连线 m i和m2，且力偶矩的值 B的约束反力万向应为（） 5.图示结构为（ A. 静定结构 B. —次超静定结构 C. 二次超静定结构 D. 三次超静定结构 1
C.可以与截面任意夹角 D.与截面无关 6 ?在下列关于轴向拉压杆轴力的说法中，错误 的是（ 7?作用力F 与反作用力F （ A. F=F ?，构成一力偶 B. F 二-F ；分别作用在相互作用的两个物体上 C. F 二F ?，分别作用在相互作用的两个物体上 D. F=F ?，构成一平衡力系 &直角杆自重不计，尺寸如图，受已知力偶 m 作用，处于平衡。B 处为光滑面接触。 则铰链A 处的约束反力大小等于（ 11.截面上的剪应力的方向（ A. 拉压杆的内力只有轴力 B. 轴力的作用线与杆轴线重合 C. 轴力是沿杆轴线作用的外力 D. 轴力与杆的横截面和材料均无关 A . m 2l B . C. ml D . m ■■ 51 9. 主动力的合力R 作用线位于摩擦角之内（ A . 只有当R 小于最大摩擦力时，物体处于平衡 B . 只有当R 足够小时，物体处于平衡 C. 当R 取任意值时，物体处于平衡 D . 只有当R 小于全反力时，物体处于平衡 10.在Oyz 平面内作用的力F 如图所示，该力对z 轴的矩的大小等于（ A . aFcos 30° B . aFs in 30° C. D . aF A .平行于截面 B. 垂直于截面
机械设计常用材料 1、45——优质碳素结构钢，是最常用中碳调质钢。 主要特征: 最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。 应用举例: 主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。焊接件注意焊前预热，焊后消除应力退火。 2、Q235A（A3钢）——最常用的碳素结构钢。 主要特征: 具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能，以及一定的强度、好的冷弯性能。 应用举例: 广泛用于一般要求的零件和焊接结构。如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。 3、40Cr——使用最广泛的钢种之一，属合金结构钢。 主要特征: 经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊前应预热到100～150℃，一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。 40CR属于低淬透性合金调质钢，一般调质使用，比45#钢要好点，做要求不是很严的轴类件，也可以热处理后表面处理做齿轮，一般做轴退火后800度保温5小时淬火，用油淬，然后520度保温80分钟用水或者油快冷回火 应用举例:调质处理后用于制造中速、中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等，调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等，经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等，经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如轴、齿轮等。 4、HT150——灰铸铁
机械力学及机械设计(高起专)阶段性作业1 总分: 100分考试时间:分钟 单选题 1. 机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间_____产生任何相对运动。(5分) (A) 可以 (B) 不能 (C) 不一定 (D) 一定 参考答案：B 2. 双曲柄机构_____存在急回特性。(5分) (A) 一定 (B) 不一定 (C) 一定不 (D) 绝对 参考答案：B 3. 对于双摇杆机构，最短构件与最长构件长度之和_____大于其它两构件长度之和。(5分) (A) 一定 (B) 不一定 (C) 一定不 (D) 可能 参考答案：A 4. 对于远、近休止角均不为零的凸轮机构，当从动件推程按简谐运动规律运动时，在推程开始和结束位置_____。(5分) (A) 不存在冲击 (B) 存在刚性冲击 (C) 存在柔性冲击 (D) 刚性和柔性冲击都存在 参考答案：C 5. 凸轮机构若发生自锁，则其原因是_____。(5分) (A) 驱动力矩不够 (B) 压力角太大 (C) 基圆半径太小 (D) 基圆半径太大
参考答案：B 6. 一对渐开线标准齿轮在标准安装情况下，两齿轮分度圆的相对位置应该是_____。(5分) (A) 相交的 (B) 相切的 (C) 分离的 (D) 以上答案均不正确 参考答案：B 7. 一对渐开线斜齿圆柱齿轮在啮合传动过程中，一对齿廓上的接触线长度是_____变化的。(5分) (A) 由小到大逐渐 (B) 由大到小逐渐 (C) 由小到大再到小逐渐 (D) 始终保持定值 参考答案：C 8. 一对轴间角90°的渐开线直齿圆锥齿轮的传动比i 12＝_____。(5分) (A) (B) (C) (D) 参考答案：C 9. 渐开线直齿圆柱标准齿轮是指_____的齿轮。(4分) (A) 模数为标准值 (B) 节圆等于分度圆 (C) 分度圆上齿厚等于齿槽宽，而且模数、压力角、齿顶高与模数之比、齿根高与模数之比均为标准值。 (D) 模数和压力角为标准值 参考答案：C 判断题 10. 四杆机构处于死点位置时，机构的传动角一定为零。(4分) 正确错误 参考答案：正确 解题思路：
复核总分 复核人 2010年10月南京交通职业技术学院 05799 工程力学与机械设计 模拟卷B 题 号 一 二 三 四 五 六 总 分 题 分 10 10 10 20 30 20 合分人 得 分 一、单项选择题（每小题1分，共10分） 在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。 得 分 评卷人 复查人 1. 在题1图所示的结构中，若不计各杆自重，则二力构件为（ ）。 A ．AC B ．AC 和BC C ．BC D ．没有二力构件 2. 下列式子中，表示二力矢量和的是（ ）。 A ．F 1＝F 2 B ．F 1＝-F 2 C ．F R ＝F 1＋F 2 D ．F R ＝F 1＋F 23. 在题3图中， 已知F =10kN ，则其对点O 的力矩为（ ） A ．15 kN·m B ．-15 kN·m C ．5kN·m D ．-5 kN·m 题1图 4. 解平面汇交力系的独立平衡方程有（ ）个。 A.1 B. 2 C.3 D.4 5. 材料力学研究的对象是（ ）。 A. 杆件 B. 块件 C. 板件 D. 壳 6. 计算轴力的方法是（ ）。 A. 截面法 B. 解设法 C. 几何法 D. 内力法 7. 下列说法中错误的是（ ）。 A. 小带轮的包角总大于大带轮的包角 B. 带传动中带对带轮包围弧对应的中心角称为包角 C. 带对带轮包围的弧越长，摩擦力越大 D. 两轮的中心距越大，小带轮包角越大。 8. 开式齿轮传动中，一般不会发生的失效形式为（ ）。 A. 轮齿的点蚀 B. 齿面磨损 C. 轮齿折断 D. 以上三种都不发生 9. 普通螺栓联接是靠（ ）平衡横向力。 A. 两被联接件接触面之间的摩擦力 B.螺栓侧面的挤压力 C. 靠螺栓剪断面上的剪切力 D.以上都不是