第一章：内燃机设计总论
1-1根据公式 τ
2
785.0ZD v p P m me e = ，可以知道，当设计的活塞平均速度V m 增加时，可以增加有效功率，请叙述活塞平均速度增加带来的副作用有哪些？具体原因是什么？
答：①摩擦损失增加，机械效率ηm 下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机油承 载能力下降，发动机寿命降低。②惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。
1-2汽油机的主要优点是什么？柴油机主要优点是什么？
答：柴油机优点：
1）燃料经济性好。
2）因为没有点火系统，所以工作可靠性和耐久性好。
3）可以通过增压、扩缸来增加功率。
4）防火安全性好，因为柴油挥发性差。
5）CO 和HC 的排放比汽油机少。
汽油机优点：
1）空气利用率高，转速高，因而升功率高。
2）因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，所以制造成本低。
3）低温启动性好、加速性好，噪声低。
4）由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小。
5）不冒黑烟，颗粒排放少。
1-3假如柴油机与汽油机的排量一样，都是非增压或者都是增压机型，哪一个升功率高？为什么？
答：汽油机的升功率高，在相同进气方式的条件下，
①由PL=Pme*n/30τ可知，汽油机与柴油机的平均有效压力相差不多。但是由于柴油机后燃较多，在缸径相同情况下，转速明显低于汽油机，因此柴油机的升功率小。
②柴油机的过量空气系数都大于1，进入气缸的空气不能全部与柴油混合，空气利用率低，在转速相同、缸径相同情况下，单位容积发出的功率小于汽油机，因此柴油机的升功率低，汽油机的升功率高。
1-4柴油机与汽油机的汽缸直径、行程都一样，假设D=90mm 、S=90mm ，是否都可以达到相同的最大设计转速（如n=6000r/min ）？为什么？
答：.对于汽油机能达到，但是柴油机不能。因为柴油机是扩散燃烧形式，混合气的燃烧速度慢，达不到汽油混合气的燃烧速度，所以达不到6000r/min 的设计转速。缸径越大，柴油混合气完成燃烧过程的时间越长，设计转速越低。
1-5活塞平均速度提高，可以强化发动机动力性，请分析带来的副作用是什么？
答：①摩擦损失增加，机械效率ηm 下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机油承载能力下降，发动机寿命降低。
② 惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。
③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。
1-6目前使发动机产生性能大幅度提高的新型结构措施有哪些？为什么？
答：新型燃烧室，多气门（提高ηv ），可变配气相位VVT （提高ηv ），可变进气管长度（提高ηv ）,可变压缩比，可变增压器VGT 、VNT （可根据需要控制进气量），机械-涡轮复合增压，顶置凸轮机构DOHC 、SOHC （结构紧凑，往复惯性力小）。
1-8某发动机为了提高功率，采用了扩大汽缸直径的途径，如果汽缸直径扩大比较多，比如扩大5mm，与之相匹配的还要改变那些机构的设计？还要进行哪些必要的计算？
答：气缸直径改变之后，除估算功率、转矩外，活塞直径、气门直径、气门最大升程要重新确定，活塞环要重新选配，曲轴平衡要重新计算，要进行曲轴连杆机构动力计算和扭振计算，要进行压缩比验算、燃烧室设计、工作过程计算深知重新设计凸轮型线等。
1-9某发动机由于某种原因，改变了活塞行程，与之相匹配的还要进行哪些结构更改设计和计算？
答：活塞行程S改变后，在结构上要重新设计曲轴，要重新进行曲柄连杆机构动力计算、平衡计算、机体高度改变或者曲轴中心移动、压缩比验算与修正、工作过程计算等。
第二章：曲柄连杆机构受力分析
2-1写出中心曲柄连杆机构活塞的运动规律表达式，并说出位移、速度和加速度的用途。答：X = r[(1-cosα)+ λ/4(1-cos2α)] = XⅠ+XⅡ;
V = rω(sinα+sin2α*λ/2) = vⅠ+vⅡ;
a = rω2(cosα+λcos2α) = aⅠ+aⅡ;
用途：
1）活塞位移用于P-φ示功图与P-V示功图的转换，气门干涉的校验及动力计算；
2）活塞速度用于计算活塞平均速度Vm= =18 m/s，用于判断强化程度及计算功率，
计算最大素的Vmax，评价汽缸的磨损；
3）活塞加速度用于计算往复惯性力的大小和变化，进行平衡分析及动力计算。
2-2气压力P g和往复惯性力P j的对外表现是什么？有什么不同？
答：气压力Fg的对外表现为输出转矩，而Fj的对外表现为有自由力产生使发动机产生的纵向振动。不同：除了上述两点，还有
?Fjmax < Fgmax
?Fj总是存在，但在一个周期内其正负值相互抵消，做功为零；Fg是脉冲性，一个周期内只有一个峰值。
第三章：内燃机的平衡
3-1四冲程四缸机，点火顺序1-3-4-2，试分析旋转惯性力和力矩，第一阶、第二阶往复惯性力和力矩，如不平衡，请采取平衡措施。
答：解：点火间隔角为 A= =180°
（1）作曲柄图和轴测图，假设缸心距为a。
一阶曲柄图二阶曲柄图轴测图
（2）惯性力分析。根据一阶曲柄图和二阶曲柄图作力的矢量图，做如图所示的四拐平面曲轴往复惯性力矩图。由于二阶惯性力不平衡，所以不能分析二阶力矩，因为此时随着取矩点的不同，合力矩的结果是不一样的。
一阶往复惯性力二阶往复惯性力一阶往复惯性力矩
3-2二冲程四缸机，点火顺序1-3-4-2，试分析旋转惯性力和力矩，第一阶、第二阶往复惯性力和力矩，如不平衡，请采取平衡措施。并指出M j1max及出现时刻。
答：解：点火间隔角为A==90°
（1）作曲柄图和轴测图。
（2）惯性力分析。显然，一阶和二阶往复惯性力之和都等于零，即FRjI=0，FRjII=0，静平衡。
（3）惯性力分析。根据右手定则向第四拐中心取矩，得到在水平轴上的投影
MjIx=aCcos18°26′。
可以看出，在第一缸曲拐处于上止点前18°26′时，该机有最大一阶往复惯性力，即
旋转惯性力矩
（4）平衡措施。采用整体平衡方法，有
3-3四冲程三缸机，点火顺序1-3-2，试分析旋转惯性力和力矩，第一阶、第二阶往复惯性力和力矩，如不平衡，请采取平衡措施。并指出M j1max及出现时刻。
答：解：点火间隔角为A==240°
（1）作曲柄图和轴测图
三拐曲轴一、二阶曲柄图和轴测图
（2）做惯性力矢量图
一阶惯性力二阶惯性力
得到????
（3）做力矩图
往复惯性力矩图旋转惯性力图
旋转惯性力矩
（4）采用用整体平衡法
3-4为了一个四冲程（1-3-4-2）设计一套用于平衡二阶往复惯性力的双轴平衡机构。答：此时发动机支撑还承受发动机本身重量和由于曲柄变形而产生的弯矩作用。
（1）一阶往复惯性力的平衡分析：
如上图所示，以气缸夹角平分线为始点，左右两列气缸的一阶往复惯性力分别为=Ccos(+)
= Ccos(-)
向x轴和y轴投影，再求和，得
=+=Ccos?(1+cos)
=+=Csin?(1-cos)
合力==C
合力方向=arctan
而+=1，所以的端点轨迹是一个椭圆。
当<时，为长半轴；
当>时，为长半轴；
当=时，=C,其端点轨迹是一个圆。
（2）二阶往复惯性力的平衡分析
同样以气缸夹角平分线为起始点，左右两列气缸的二阶惯性力表示为
=Ccos2
=Ccos2
在坐标轴上的投影为：
=2Ccos cos cos2
=2Csin sin sin2
也是椭圆，合力为
==2C
合力方向为
当=时，有=，=，变为水平方向的往复惯性力，可以用兰氏机构平衡。
结论：=时，为一个圆，相当于离心力；为往复惯性力，方向垂直于气缸夹角平分线。
3-5四冲程六缸机的惯性力和惯性力矩都已经平衡了，此发动机的支撑还承受什么力作用？
答：解：点火间隔角为A==120°
（1）作曲柄图和轴测图
三拐曲轴一、二阶曲柄图和轴测图
（2）做惯性力矢量图
一阶惯性力二阶惯性力
得到，
（3）做力矩图
往复惯性力矩图旋转惯性力图
第四章：曲轴系统的扭转振动
4-1什么是扭振？扭振的现象和原因是什么？
答：定义：扭转振动是使曲轴各轴段间发生周期性相互扭转的振动，简称扭振。
现象：1）发动机在某一转速下发生剧烈抖动，噪声增加，磨损增加，油耗增加，功率下降，严重时发生曲轴扭断。
2）发动机偏离该转速时，上述现象消失。
原因：1）曲轴系统由具有一定弹性和惯性的材料组成。本身具有一定的固有频率。
2）系统上作用有大小和方向呈周期性变化的干扰力矩。
3）干扰力矩的变化频率与系统固有频率合拍时，系统产生共振。
4-2列出单自由度扭振系统的自由振动方程，求出微分方程的解和初相位。
答：弹性力矩M C
?
?
=-
,惯性力矩I
I
M???
=-
根据理论力学，得I M + M ?=0 ，I ???+ C ?=0
此二阶线性齐次微分方程的解为：sin()e t ε?φω+= 其中0022
()e ?φ?ω?
=+，
4-4什么是力矩简谐分析的摩托阶数？为什么四冲程发动机的转矩表达式中，简谐阶数不都是自然数，有半数的阶数？ 答：0011sin()sin()k n a
a k
k k k k k k k M t M t M M M ωδωδ=∞==++≈++=∑∑
= 01sin()
n a k t k k M k t M ωδ=++∑
其中sin()a k t k M k t ωδ+为转矩的第k 阶谐量，表示该谐量在在2π周期内变化k 次，称为摩
托阶数。对于四冲程发动机，曲轴两转即4π角为一个周期，因此相对于数学上的周期来讲，
曲轴一转（2π）内四冲程发动机第k 阶力矩仅变化了2k
次，因此四冲程的摩托阶数存在半阶数。
4-5对于多拐曲轴，可以画出几个相位图？什么情况是主谐量？什么情况是次主谐量？
答：1）当谐量的阶数为曲轴每一转中点火次数的整数倍时（k=2im/τ），该阶振幅矢量位于
同一方向，可以用代数方法合成，该阶谐量称为主谐量。
2）当k=(2m-1)i/τ时，各曲拐该阶力矩幅值作用在同一直线上，方向不同，称为次主谐
量。3）曲拐侧视图有q 个不同方向的曲拐，则有q τ/2个相位图。
4-6什么是临界转速？如何求对应第k 阶谐量引起的临界速度？计算和分析扭振的条件是什么？
答：曲轴固有频率与外界干扰力矩“合拍”，产生扭转共振的转速称为临界转速。共振时，k ωt =ωe ，则ωt =ωe /k ,其中ωt 为曲轴转动角频率。
计算和分析扭转共振的三个条件为：
①k n 在发动机工作转速范围内，方能称为临界转速
②一般只考虑摩托阶数k ≤18的情况，因为k 值太大时，对应的谐量幅值很小
③一般只考虑前两阶或前三阶固有频率
4-7计算曲轴系统扭振的假设条件是什么？
答：1）强迫振动引起的共振振型与自由振动的振型相同
2）只有引起共振的那一阶力矩对系统有能量输入
3）共振时激发力矩所做的功，等于曲轴上的阻尼功
4-8如果知道第一个集中质量的绝对振幅，其他集中质量的振幅如何求出？为什么？
答：因为共振时阻尼功等于激振功，激振频率等于固有频率，即W ξ
= k W , t e k ωω= ，ψ= 2π,所以π1a k M Ф1sin ?1z i i a =∑= -πξk ωt Ф2121z i i a =∑,
Ф1 = a
k 1
21M z i i z
e i i a
a ξω==∑∑ ,则由1i i a Φ=Φ，可以求出所有集中质量的绝对振幅
第五章：配气机构设计
5-1配气机构中平底挺柱的几何运动速度与凸轮接触点偏心距的关系如何？设计平底挺柱时，挺柱底面半径要满足什么要求？
答：数值相等。平底挺柱的底面半径要大于最大偏心距，也就是在数值上要大于挺柱的最大几何速度。
5-2气门通过时间断面是如何求出的？
答：21t f t A Adt =?，其中
5-3配气凸轮除工作段外，都要有缓冲段，为什么？
答：1）由于气门间隙的存在，使得气门实际开启时刻迟于挺柱动作时刻
2）由于弹簧预紧力的存在，使得机构在一开始要产生压缩弹性变形，等到弹性变形力克服了气门弹簧预紧力之后，气门才能开始运动
3）由于缸内气压力的存在，尤其是排气门，气缸压力的作用与气门弹簧预紧力的作用相同，都是阻止气门开启，使气门迟开。
上述原因的综合作用使得气门的实际开启时刻迟于理论开启时刻，若没有缓冲段，气门的初速度短时间内由零变得很大，有很强的冲击作用。同样，当气门落座时末速度很大，会对气门座产生强烈冲击，气门机构的磨损和噪声加剧。为了补偿气门间隙以及预紧力和气缸压力造成的弹性变形，要在实际工作段前后增设缓冲段，保证气门开启和落座时处于很小的速度。 5-4凸轮缓冲段由等加速—等速两段组成，已知缓冲段高度H 0、速度v 0、缓冲段包角 ，等加速度包角 ，请写出缓冲段各段的方程式。
答：等加速段：2t c h c ?=，010c ?θ≤≤
等速段： 200101()t c h c ν?θθ=-+ ，
5-5写出高次多项式凸轮型线的表达式。 答：
5-7如何确定气门的最大升程，为什么？
答：气门最大升程H max 与气门直径d 的关系应为H max /d=0.25。考虑到惯性载荷和活塞上止点时可能与气门发生干涉的问题，一般进气门的H/d vi =0.26~0.28。为保证有足够的流通面积和减少活塞推出功，一般排气门H/d ve =0.3~0.35
5-8写出凸轮型线丰满系数表达式，并陈述其含义？ 答：00max 0()()t c
Fm h H d H H θ?θ-=-ψ? ，式中，t h 为挺柱或气门的位移；θ为凸轮工作半包角；max
H 为挺柱或气门的最大位移或者升程；0H 是缓冲段的高度；c ?为挺柱位移对应的凸轮转角。
凸轮型线丰满系数是一个相对量，表示的是位移曲线下的面积与最大升程和工作半包
角组成的矩形面积之比。在设计凸轮型线时，经常用来评判型线设计的好坏。
5-9通常的气门锥角是多少？增压发动机的气门锥角有何变化？为什么？
答：一般发动机的气门锥角45γ=。而对于增压柴油机，气门锥角30γ=，这是因为增压发动机缸内压力高，气门盘受力变形大与气门座的相对滑移量大，而且不同于非增压发动机，完全排除了从气门导管获得机油的可能，因此，气门与气门座磨损的问题更加突出。增压发动机采用较小的气门锥角，就是为了减少与气门座的相对滑移量，减轻磨损。
5-10如何利用配气相位图计算出进、排气凸轮的工作段包角及半包角、同缸异名凸轮相对
夹角、同名异缸凸轮相对夹角以及确定凸轮轴与曲轴的相对位置。
答：排气凸轮工作段包角为
e1e21802??θ++=排 排气凸轮工作段包角为
e1e21804??θ++=排半包
进气凸轮工作段包角为 121802i i ??θ++=进 进气凸轮工作段包角为
121804i i ??θ++=进半包 同缸异名凸轮相对夹角为
异缸同名凸轮相对夹角为2A θ=TG , 其中A 为相应气缸点火间隔角 当活塞位于压缩上止点时，排气凸轮相对于挺柱轴线的夹角为T Φ e1e2e11801(180)222T ???++ΦΦ==+-
5-11凸轮设计完成后，如何验算气门与活塞是否相碰？
答：⑴ 缸垫按压紧后的厚度计算，除主轴承及活塞销孔以外，曲柄连杆机构的间隙均偏向
一侧，使活塞处于最高处。确定活塞在上止点的最高位置。
2) 画出活塞位移曲线；
3) 根据键槽，齿形及它们与曲拐所在平面、凸轮轴位置间的制造公差，进行正时齿轮
传动机构的尺寸链计算，确定进、排气门的实际开闭时刻并按照同一比例画出进排
气门 升程曲线，气门升程对应的角度要换算成曲轴转角；
4) 观察气门升程曲线与活塞位移曲线是否相交；如果相交，则需要在活塞上开避让坑， 或者改变配气相位。
第六章：曲轴飞轮组设计
6-1提高曲轴疲劳强度的结构措施和工艺措施分别有哪些？为什么？
答：结构措施：1）加大曲轴轴颈的重叠度A(A 增大，曲轴抗弯和抗扭刚度增加)
2）加大轴颈附近的过渡圆角（可减小应力集中效应，提高抗弯疲劳强度）
3）采用空心曲轴（可提高曲轴抗弯强度，同时课减轻曲轴重量和曲轴离心力）
4）沉割圆角（可在增加圆角半径的同时保证轴颈的有效承载长度）
5）开卸载槽（在相同载荷条件下，可使曲柄销圆角的最大压力值有所降低） 012345
6
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04080120160200240280320360400440480520560600640680720压缩上止点 膨胀下止点 排气桃尖 上止点 进气桃尖 进气下止点
—φe1—- φi1 φe2 —φi2——
φ Ψ )(4
190 )]2180()2180(360[2121221212121i i e e i i e e i e T ??????????ψ
θ-+-+=++-++-++==
工艺措施：1）圆角滚压强化（表面产生剩余压应力，抵消部分工作拉伸应力，提高曲轴的疲劳强度，还可降低圆角的表面粗糙度值，消除表面缺陷）
2）圆角淬火强化（用热处理的方法是金属发生组织相变，发生体积膨胀而产生残余压应力，提高疲劳强度，还能提高硬度和表面的耐磨性）3）喷丸强化处理（属于冷作硬化变形，在金属表面留下压应力，是表面硬度提高，从而提高疲劳强度）
4）氮化处理（利用辉光离子氮化或气体软氮化方法，使氮气渗入曲轴表面，由于氮的扩散作用，使金属体积增大，产生挤压应力，提高疲劳强度）6-2曲轴的连杆轴颈不变，增大主轴颈直径D1，有何优点？缺点是什么？
答：D2不变，D1增大
优点: 1. 可提高曲轴刚度，增加曲柄刚度而不增加离心力
2. 可增加扭转刚度，固有频率We增加，转动惯量I增加不多
缺点：主轴承圆周速度增加，摩擦损失增加，油温升高。
6-3为什么说连杆轴颈负荷大于主轴颈负荷？实际中主轴颈直径D1和连杆轴颈直径D2哪一个尺寸大？
答：对于每个曲拐而言，连杆轴颈是一个，主轴颈有两个。连杆轴颈承受着由连杆传来全部载荷，而每个主轴颈则只承担一半载荷，所以主轴颈载荷小于连杆轴颈载荷。
实际设计中主轴颈D1大于连杆轴颈D2，D1/D2≈1.05～1.25，因为增加主轴颈可以增加曲轴的重叠度，提高曲轴的抗弯刚度和抗疲劳强度，同时不增加曲轴的离心载荷。
6-4多拐曲轴强度最薄弱的环节是曲柄，曲柄的主要结构参数有哪两个？他们各自的变化对其强度有何影响？
答：曲柄的主要参数是厚度（h）和宽度（b）
曲柄界面的抗弯截面系数Wσ=bh2/6,
由此可知，h提高10%，Wσ理论上升20%，实际上升40%，因为h的增大，则磨圆处应力集中现象减轻，使应力分布趋于均匀；b上升10%，Wσ理论上升10%，实际上升5%，由于b上升，应力分布不均匀更加严重。
6-5曲轴的工作条件是什么？设计时有什么要求？
答：工作条件：1）受周期变化的力、力矩共同作用，曲轴既受弯曲又受扭转，承受交变疲劳载荷，重点是弯曲载荷；
2）由于曲轴形状复杂，应力集中严重，特别是在曲柄与轴颈过度的圆角部分；
3）曲轴轴颈比压大，摩擦磨损严重。
设计要求：1）有足够的耐疲劳强度
2）有足够的承压面积，轴颈表面要耐磨；
3）尽量减少应力集中；
4）刚度要好，变形小，否则使其他零件的工作条件恶化。
一般在制造工艺稳定的条件下，钢制曲轴的安全系数n≥1.5，对于高强度球墨铸铁曲轴，由于材料质量不均匀，而且疲劳强度的分散度比较大，应取n≥1.8。
第七章：连杆组设计
7-1连杆的拉伸载荷是由什么造成的？计算连杆不同截面的拉伸应力时，如何考虑？
答：连杆的拉伸载荷主要是由于往复惯性力所造成的；
在计算不同截面的拉伸应力可用下式：F′j =(m′+m′1)(1+λ)rω2
其中，m′、m′1分别为活塞组和计算断面以上那部分往复运动的连杆质量。
7-2计算连杆的最大拉伸应力选取什么工况？
答：标定转速工况（最大转速）
7-3计算连杆的压缩载荷时选取什么工况？
答：最大转矩工况和全负荷情况下的标定转速工况，而且要兼顾连杆侧弯的情况是否发生。
7-4影响连杆小头应力分布的主要结构参数是什么？
答：固定角Φ
受拉伸载荷时，Φ增大，应力不均匀增加，σmax增大；受压缩载荷时，Φ增大，应力不均匀性及最大值急剧增长，而且比拉伸载荷的情况更加严重。
第八章：活塞组设计
8-1活塞的工作条件是什么，请分项论述。然后论述对活塞的设计要求。
答：1）高温—导致热负荷大:活塞在气缸内工作时，活塞顶面承受瞬变高温燃气的作用，燃气的最高温度可达2000～2500℃，因而活塞顶的温度也很高。温度分布不均匀，有很大的热应力；
2）高压—冲击性的高机械负荷：高压包括两方面①活塞组在工作中受周期性变化的气压力直接作用，气压力Pz(MPa )一般在膨胀冲程开始的上止点后10°～20°达到最
大。②活塞组在气缸里作高速往复运动，产生很大的往复惯性力Fjmax 3）高速滑动：内燃机在工作中所产生的侧向力是较大的，特别是在短连杆内燃机中；
4）交变的侧压力：活塞上下行程时活塞要改变压力面，侧向力方向不断变化，造成了活塞在工作时承受交变的侧向载荷。
设计要求:
1）选用热强度好，散热性好，膨胀系数小，耐磨、有良好减磨性和工艺性的材料
2）形状和壁厚合理，吸热少，散热好，强度和刚度符合要求，尽量避免应力集中，与缸套有最佳的配合间隙
3）密封性好，摩擦损失小
4）重量轻。
8-2活塞环的工作应力与套装应力之间是什么关系？请用公式说明。实际上应如何考虑？答：σmax + σ′max = 3.4Et2 / (D - t)2 = 常量
一般选择σ′max = （1.2 ～1.5）σmax ，因为套装时间很短。
8-3高转速发动机与低转速发动机对活塞初始弹力P0的要求有什么不同？为什么？缸径对P0的要求如何，为什么？
p。因为活塞速度高，由于节流作用，活塞环背压下降。当答：当转速n提高时，应提高0
p，方能减少活塞环的工活塞直径增加时，活塞环的工作应力增加，应当适当减少初弹力0
作应力。
8-5高速内燃机对活塞材料的要求是什么？
答：要求（1）热强度好，散热性好；（2）重量轻，惯性小；（3）膨胀系数小；（4）密度小（5）热导率大（6）有良好减摩性和工艺性
8-6活塞销通常采用什么材料？为什么？如何保证活塞销表面耐磨？
答：活塞销通常用低碳钢和合金钢制造。在负荷不高的发动机中常用15.、20、15Cr、20Cr、和20Mn2钢；在强化发动机上，采用高级合金钢，如12CrNi3A/18CrMnTi2及20SiMnVB 等，有时也可用45中碳钢。
之所以选择这样的材料是因为根据活塞的工作条件和设计要求，活塞销应具有足够高的机械强度和耐磨性、同时还要有较高的疲劳强度，活塞销的摩擦表面应具有高硬度。内部应富有韧性和较高的强度，但是硬的表层和内部必须紧密结合，保证活塞销在冲击载荷的作用下没有金属剥落和金属层之间的分离现象。
为保证活塞销表面硬并且耐磨，对其表面进行热处理。对于低碳钢材料的活塞销表面要进行渗碳和淬火。对于45钢的活塞销则是进行表面淬火，注意淬火时不能将活塞销淬透，否则活塞销变脆。
8-7减轻活塞热负荷的设计措施有哪些？
答：1）尽量减小顶部受热面积；强化顶面，采用不同的材料或将表面进行处理。
2）保证热流畅通。
3）采用适当的火力岸高度。
4）顶部内侧喷油冷却。
5）顶部设油腔冷却。
8-8活塞销座的工作条件如何？解决活塞销和活塞销座变形不协调的措施有哪些？
答：工作条件：活塞销座承受周期变化的气体作用力和活塞销座以上部分的往复惯性力的作
用，这些力都是带有冲击性的；从运动情况看，活塞销在活塞销座中由于连
杆小头的制约，其转动角度很小，在这样小的转动角度下，很难在销与销孔
之间形成一层良好的油膜，所以润滑条件较差。
采取措施：1） 在活塞销座与顶部连接处设置加强肋，增加活塞销座的刚度。
2） 将销孔内缘加工成圆角或者倒棱，或将活塞销座内侧上部加工出一个弹性凹槽，
可以减轻活塞销座的棱缘负荷；
3) 将销孔中心相对活塞销座外圆向下偏心3 – 4 mm ，将活塞销座的厚度上面比下面
大些，以加强活塞销座承压强度；
4）将活塞销座间距缩小，以减小活塞销的弯曲；
5）铸铝活塞的销孔中压入锻铝合金的衬套，可提高抗裂纹能力。
8-9活塞群部在工作时销轴方向变形大，请问原因是什么？一般采用什么措施来进行限制？ 答：1) 活塞受到侧向力F N 作用，承受侧向力作用的裙部表面，就有被压扁的倾向，使它在
活塞销方向上的尺寸增大；
2）由于加在活塞顶上的爆发压力和惯性力的联合作用，使活塞顶在活塞销的跨度内发
生弯曲，使整个活塞在活塞销座方向上的尺寸变大；
3）由于温度升高引起热膨胀，其中活塞销座部分因壁厚比其他地方要厚，刚度大，所
以发生热膨胀时的变形比较严重。防止裙部变形的主要方法有：选择膨胀系数小的
材料，进行反椭圆设计，采用绝热槽，销座采用恒范钢片，裙部加钢筒等方法来达
到。
第九章：内燃机滑动轴承设计
9-1内燃机滑动轴承的过盈量有几种表示方法？各是什么？
答：轴承的过盈量主要通过3种表示方法：
1) 自由弹势s ?
轴瓦在自由状态下的开口直径为1d +s ?，一般为s ?=（0.25~2.5）mm 。
2) 半圆周过盈量h (mm)
0min min 2d h πσφ=
式中，0d 为轴瓦内孔直径（mm ），0d =1d -t ;φ为应力系数（N/2mm ）; min σ为最小预加压缩应力（N/2
mm ）。
3) 余面高度 u (mm)
在试验压力0F (N)作用下，试验压缩量v(mm)为 0
6
0*610F v d t B -=? 则min u = min h - v = 0min 2d πσφ -
600*610F d t B -? 式中，*t 为当量壁厚(mm)，*t =（0t t -）+α0t ,0t 为减摩层厚度，α为减摩层折算系
数；B 为宽度(mm)。 9-2对内燃机滑动轴承减摩层都要求有哪些性能？
答：主要有三方面要求：
1) 抗咬粘性。油膜遭破坏时，轴承材料不擦伤和咬死轴颈，即亲油性好。
2) 顺应性。轴承副有几何形状偏差和变形时具有克服边缘负荷从而使负荷均匀的能力。
3) 嵌藏性。具有以微量塑性变形吸收混在机油中的外来异物颗粒(金属磨屑，灰尘等)的能
力。
9-3计算轴心轨迹有什么用处？
答：计算轴心轨迹的意义：
1) 可作为判断轴承实现液体润滑情况的重要依据。由轨迹曲线可以找出一个工作循环
中最小油膜厚度值（min h ）及其延续时间（下图A 区）。min h 应小于由发动机结构刚度、工艺水平等确定的许用值，这一区域的时间不宜过长。
2) 帮助分析轴承损坏原因，改进设计。下图中C 区表示轴心因高速向心运动使油楔
中出现局部真空，形成气泡；待到轴心高速离心运动时气泡破裂，突然放出很高的爆破压力击坏合金表面，形成穴蚀。D 区出现多次高速离心运动，油膜压力峰值剧增，可达轴承平均比压的10倍以上，造成合金疲劳剥落。
3) 合理布置油孔、油槽的位置，使供油舒畅。
4) 实现轴承润滑的最佳设计。可以改变直接影响轴承工作能力的因素，如轴承的间隙、
机油粘度、轴承宽径比等，保证轴承处于液体润滑下工作。
9-4滑动轴承上一般要开设油槽，请问曲轴主轴颈的油槽开在哪里？连杆轴颈的油槽开在哪里？试从油膜承载能力的角度分析。
答：试验证明，在其他条件不变的情况下，油膜压力与轴承宽度的三次方成正比，这里可以简单的用3
B 来代表轴承的承载能力。所以当轴承面积相同时，开油槽轴承的承载能力为332(/2)/4B B ,仅为无油槽轴承的1/4。
所以，主轴承要在上轴瓦开槽，连杆轴承应在下轴瓦开槽，以避免轴承的承载能力下降。
第十章：机体与气缸盖的设计
10-1机体的设计原则是什么？具体有哪些？
答：机体的总设计原则是：在尽可能轻巧的前提下，尽量提高刚度(降低变形、振动噪声)。
提高刚度的途径主要有以下几个方面；
1) 将汽缸体与上曲轴箱铸造成一个整体，形成一个刚度很好的空间梁板组成结构，除非是比较大型的内燃机才采用汽缸体与曲轴箱分开的结构。
2) 汽缸之间加隔板，以提高机体横向刚度。
3) 降低上下曲轴箱的剖分面。
4) 采用全支撑曲轴。
5) 剖分面处采用梯形框架。
6)采用下主轴承盖与下曲轴箱一体的整体式，缸盖螺栓最好与主轴承盖布置在同一平
面内。
7)机体表面布置加强肋。
10-2汽缸盖设计考虑的重点是什么？
答：缸盖设计主要考虑的是；
1)有足够的刚度和强度，工作变形小，保证密封。
2)合理布置燃烧室、气门、气道，保证发动机的工作性能。
3)工艺性良好，温度场尽量均匀，减少热应力，避免热裂现象。
10-3设计气缸盖时，应该先考虑哪些部件的布置？水套的设计原则是什么？
答：气缸盖的内部形状和结构十分复杂，设计时主要优先考虑内部气道、燃烧室（另有预燃室、涡流室）、喷油器或火花塞、气门等功能部件的布置，然后在保证壁厚均匀、受力均匀、刚度足够的条件下考虑内部冷却水套的布置。
水套的厚度应尽量各处均匀，不宜太厚，否则流速过低，造成与气缸的热交换能力下降，一般情况下，水套各截面的水流速尽量不要低于0.5m/s。一般车用发动机的水套厚度应在4~10mm之间。具体厚度要根据水套流场的仿真分析结果确定。机体水套的长度，应能够保证当活塞在下止点时活塞环能得到很好的冷却。
10-4气缸套产生穴蚀的原因是什么？如何避免？
答：穴蚀形成的原因；
1)内因缸套本身存在微观小孔、裂纹和沟槽等局部缺陷。
2)外因缸套振动，引起局部缺陷内气泡爆炸，产生瞬时高温高压，使水腔壁承
受很高的冲击和挤压应力，逐步剥离金属层，形成针孔和裂纹。
减轻穴蚀的措施；
(1)减小缸套的振动
1)减小活塞配合间隙
2)减小活塞换向敲击力
3)提高缸套刚度（含支撑）。
(2)抑制气泡的形成
(3)提高缸套本身的抗穴蚀能力
1)合理的选择材料：机械强度、表面硬度要好。
2)金相组织要合理。
3)合理选择热处理工艺，不改变金相组织。
4)适当的表面处理：表面镀铬、镉；表面涂层（环氧树脂）。
5)冷却水中加添加剂，提高耐穴蚀能力。
10-5增加气缸套耐磨性的措施有哪些？
答：提高气缸套耐磨的措施：
1)提高缸套表明加工精度，降低表面粗糙度值。
2)合理选用材料。经常低温启动，并经常低负荷、中低转速运转的车用内燃机，其缸套以腐蚀性磨损为主，采用奥氏体铸铁较好。如果考虑成本，节省贵重材料，可以缸套上部采用奥氏体材料。对于经常高负荷工作及经常在灰尘较多地区工作的内燃机，汽缸套以磨料磨损为主，宜采用高磷铸铁、加硼铸铁。对于车用强化柴油机，汽缸套以溶着磨损为主，可采用薄缸套（干缸套），内表面镀铬或氮化。
3)进行合理的表面处理。主要有镀铬、高频感应加热淬火、磷化处理、软氮化处理等。目的是提高表面硬度和表明的耐蚀性。
4)充分重视空气和机油的滤清，以减少磨料磨损。
SO等）在缸壁上的凝结而造成的腐蚀性磨损。
5)避免频繁的冷启动，以减少酸性物质（2
6)活塞间隙要适当。缸套在安装和运转过程中要避免变形，以减少变形带来的不均匀磨损。
第十一章：内燃机的润滑和冷却系统
11-1润滑系统的设计要求是什么？为什么？
答：润滑系统的主要任务是供应一定数量的机油至摩擦表面，减小零部件之间的摩擦和磨损
并起冷却和清洁磨粒的作用，此外，润滑系在减少机械损失、提高机械效率、延长内燃机使用寿命方面也起着重要作用。润滑不良的内燃机不断工作的工程中，会被从空气中吸入的尘土以及内燃机本身的燃烧产物和磨损产物所污染，并在高温影响下逐步变质。因此，润滑系统中必须用专门的机油滤清器不断的对机油进行滤清，在必要时采用强冷装置使机油温度不超过允许的数值。现代内燃机的转速和功率不断提高，热负荷也越来越高，所以一个良好的润滑系统，应满足下列各项要求：
1) 保证以一定的油压、一定的油量供应摩擦表面。
2) 能够自动滤清机油，保持机油的清洁。
3) 能够自动冷却机油，保持油温。
4) 消耗功率小，机油损失量小。
5) 无赌油、漏油现象，工作可靠；维护、维修方便。
11-2冷却水泵的泵水量如何确定？
答：冷却水泵的泵水量通过下面三个式子来确定：
P V q = W V V q η, W V q = W w w w t c φρ?，
3600e e u w Ag P H φ= 式中，W V q （3/m s ）是冷却水循环量，w t ?为冷却水在内燃机种循环时的容许温升()?，
w t ?=0~12c ?；w ρ为水的密度3(/)kg m ；w c 为水的比定压热容[/(.)kJ kg c ?]，w c =4.187[/(.)kJ kg c ?，V η为水泵的容积效率，主要考虑泄露情况，一般取0.6~0.85，w φ为冷却系统散走的热量，A 为比例系数，指传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比；u H 为燃料低热值（KJ/kg ）; e g 为燃油消耗率[g/(kW ?h)]; e P 为有效功率(Kw). 11-3根据什么确定润滑系统中润滑油的流量？
答：润滑油流量一般由被机油带走的热流量c φ（kJ/h ）计算。
C V q =C
C t φρ?，
式中，ρ为机油密度，一般取ρ=0.85kg/L ；c 为机油比热容，一般c=1.7~2.1/(.)kJ kg c ?;t ?为机油出口的温差，一般取8~15c ?。
而c φ=（15%~20%）f φ，f φ为每小时加入内燃机的热量（KJ/h ）。f φ=3600e
e P η，e P 为
有效功率，有效效率柴油机为0.4，汽油机为0.33，所以c φ≈（160~280）e P ，根据c
φ范围和润滑油参数范围，可得 C V q 的经验计算公式如下：
不用机油冷却活塞时：C V q =（0.12~0.28）e P
用机油冷却活塞时：C V q =（0.42~0.57）e P 。
11-4为了保证润滑油工作性能，一般要求润滑油的每分钟循环次数不小于多少？ 答：一般希望润滑油的循环次数y n ≤3次/min.
???=柴油机汽油机 25.0~18.0 3.0~23.0A
土木工程材料课后习题 第一章 2、当某种材料得孔隙率增大时,表17内其她性质如何变化？(用符号表示:↑增大、↓下降、不变、？不定) 材料长期在水得作用下不被破坏,强度也不显著降低得性质称耐水性 用软化系数来表示K R=f b/f g 工程中将K R>0、85得材料瞧做就是耐水材料,可以用在水中或潮湿环境中得重要结构;用于受潮较轻或次要结构时,材料得K R值也不得低于0、75 4、材料发生渗水与冻融破坏得主要原因就是什么？如何提高材料得抗渗性与抗冻性？材料得孔隙率大,孔径大、开口并连通得空隙多、强度低就是发生渗水与冻融破坏得主要原因。 工程上常采用降低孔隙率、提高密实度、提高闭口孔隙比例、减少裂缝或进行憎水处理等方法提高材料得抗渗性。 工程上常采用降低孔隙率、提高密实度、提高闭口孔隙比例、提高材料得强度等方法提高材料得抗冻性。 5、什么就是材料得导热性？用什么表示？一般如何利用孔隙提高材料得保温性能？导热性就是指材料传导热量得能力。用导热系数来表示。 减少开口孔隙率,提高闭口孔隙率比例。 7、什么就是材料得耐久性？通常用哪些性质来反映？ 材料得耐久性就是指其在长期得使用过程中,能抵抗环境得破坏作用,并保持原有性质不变、不破坏得一项综合性质。 通常用抗渗性、抗冻性、抗老化与抗碳化等性质。 8、某工地有砂50t,密度为2、65g/cm3,堆积密度为1450kg/m3;石子100t,密度为2、70g/cm3,堆积密度为1500kg/m3、试计算砂石得空隙率,若堆积高度为1、2m,各需要多大面积存放？ 砂:绝对密实体积V1=50*1000/2650=18、87m3 自然状态下得体积V2=50*1000/1450=34、48m3 砂得空隙率为P1=(34、4818、87)/34、48=45、28% 存放面积为S1=3*34、48/1、2=86、2m2 石:绝对密实体积V3=100*1000/2700=37、04m3 自然状态下得体积V4=100*1000/1500=66、67m3 砂得空隙率为P2=(66、6737、04)/66、67=44、44% 存放面积为S2=3*66、67/1、2=166、675m2 第二章 3、花岗石与大理石各有何特性及用途？ 花岗石特性:(1)、密度大。(2)、结构致密,抗压强度高。(3)、孔隙率小,吸水率低。(4)、材质坚硬。(5)、装饰性好。(6)、耐久性好。 用途:用于高级建筑结构材料与装饰材料
精品 机械设计基础课后习题解答参考 1-2题 ,7,5===h l P P n 107253=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 1-3题 1,11, 8===h l P P n 1111283=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 1-4题 0,11, 8===h l P P n 2011283=-?-?=F 机构有2个主动构件，所以机构有确定运动。 1-5题 1,8, 6===h l P P n 118263=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 2-1题 （a ）双曲柄机构； （b ）曲柄摇杆机构； （c ）双摇杆机构； （d ）双摇杆机构。 2-2题 0≠e 时，曲柄条件：e l l BC AB -<； 0=e 时， 曲柄条件：BC AB l l <。 2-4题
精品 极位夹角 ?=+-??=+-?=3636.161 2.11 2.118011180K K θ
精品 2-7题 极位夹角?=+-??=+-? =361 5.11 5.118011180K K θ 3-2题
精品 4-1题 m z m h z d a a )2()2(* +=+= 所以 25.2100 225 2== +=z d m a mm 主要几何尺寸计算（略）。 4-2题略 4-3题 分锥角 "43'25684287.6817 43arctan arctan 122?=?===z z δ "17'34215713.2190221?=?=-?=-∑=δδδ 分度圆 5117311=?==mz d mm ； 12943322=?==mz d mm 齿顶圆 580.565713.21cos 3251cos 2111=???+=+=δm d d a mm 206.1314287.68cos 32129cos 2222=???+=+=δm d d a mm 齿根圆 304 .445713.21cos 34.251cos 4.2111=???-=-=δm d d f mm 353.1264287.68cos 34.2129cos 4.2222=???-=-=δm d d f mm 锥距 358.6943172 32222 221=+?=+= z z m R mm 齿顶角 "44'4237122.3358.693 arctan arctan ?=?===R h a a θ 齿根角 " 7'2744519.4358 .696 .3arctan arctan ?=?===R h f f θ
1．解释以下基本概念 肖脱基空位 弗兰克耳空位 刃型位错 螺型位错 混合位错 柏氏矢量 位错密度 位错的滑移 位错的攀移 弗兰克—瑞德源 派—纳力 单位位错 不全位错 堆垛层错 位错反应 扩展位错。 位错密度：ρv ＝L/V(cm/cm3)；) ρa ＝1/S (1/cm2） 2．纯铁的空位形成能为105kJ/mol. 将纯铁加热到850℃后激冷至室温(20℃)，假设高温下 的空位能全部保留，试求过饱和空位浓度与室温平衡空位浓度的比值。 ? 解答：利用空位浓度公式计算 ? 850 ℃ (1123K) ：Cv1＝ ? 后激冷至室温可以认为全部空位保留下来 ? 20℃(293K) ：Cv2＝ ? Cv1 /Cv2= 3．计算银晶体接近熔点时多少个结点上会出现一个空位（已知：银的熔点为960℃，银的 空位形成能为1.10eV ，1ev ＝）?若已知Ag 的原子直径为0.289nm ，问空位在晶体中的平均 间距。 1eV ＝1.602*10-19J 解答：得到Cv ＝e10.35 Ag 为fcc ，点阵常数为a=0.40857nm ， 设单位体积内点阵数目为N ，则N ＝4/a3，＝？ 单位体积内空位数Nv ＝N Cv 若空位均匀分布，间距为L ，则有 =? 4．割阶或扭折对原位错线运动有何影响？ 解答：取决于位错线与相互作用的另外的位错的柏氏矢量关系，位错交截后产生“扭折” 或“割阶” ? “扭折”可以是刃型、亦可是“螺型”，可随位错线一道运动，几乎不产生阻力，且它 可因位错线张力而消失 ? “割阶”都是刃型位错，有滑移割阶和攀移割阶，割阶不会因位错线张力而消失，两 个相互垂直螺型位错的交截造成的割节会阻碍位错运动 5．如图，某晶体的滑移面上有一柏氏矢量为b 的位错环，并受到一均匀切应力τ。 ? 分析该位错环各段位错的结构类型。 ? 求各段位错线所受的力的大小及方向。 31V N L
2-1 根据硬软酸碱原则，季铵正离子Q+属于哪种类型的离子？将以下负离子按照他们被Q+从水相提取到有机相时，从易到难的次序排列： 3-6对硝基苯胺二氯化制2,6-二氯-4-硝基苯胺时，为何可制得高质量的产品? 3-10写出制备2,6-二氯苯胺的其他合成路线的反应式 3-12对叔丁基甲苯在四氯化碳中，在光照下进行一氯化，生成什么产物 3-15写出由丙烯制1-氯-3-溴丙烷的合成路线，各步反应名称，主要反应条件，进行评论
3-16由正十二醇制正十二烷基溴时，加入四丁基溴化铵起何作用 反应，缩短时间。 3-17写出四种丁醇中的羟基被氯置换的活性次序 3-18简述由甲苯制备以下卤化产物的合成路线，各步的反应的名称和主要反应条件
3-19写出以邻二氯苯，对二氯苯或苯胺未原料制备2,4-二氯氟苯的合成路线，各步反应的名称，各卤化反应的主要反应条件
3-22写出以下卤化反应的主要反应和反应类型
3-27用氯气进行以下氯化反应，各有哪些相同点和不同点，列表说明 (1)苯的氯化制一氯苯(2)苯的氯化制六氯环己烷(3)甲苯的氯化制一氯苯(4)乙酸的氯化制一氯乙酸(5) 甲烷的氯化制四氯化碳 4-10简述由对硝基甲苯制备以下芳磺酸的合成路线，各步反应名称，磺化的主要反应条件
4-11写出以下磺化反应的方法和主要反应条件 4-13写出由苯制备4-氯-3-硝基苯磺酰氯的合成路线，各步反应名称，主要反应条件和产物的分离方法 4-15写出由苯制苯胺-2,4-二磺酸的合成路线，各步反应名称，磺化反应的主要反应条件 4-27写出以下连续磺化过程各用何种反应器为宜？ (1)硝基苯用液体三氧化硫磺化制间硝基苯磺酸: (2) 2-萘酚在邻硝基乙苯中用氯磺酸磺化制2-羟基萘-1-磺酸:; (3)十二烷基苯用so3-空气混合物磺化制十二烷基苯磺酸; (4)萘用98%硫酸磺化制萘-2-磺酸钠; (5)甲苯用so3-空气混合物磺化制对甲苯磺酸
7-1解：（1）先求解该图功的比例尺。 （2 ）求最大盈亏功。根据图7.5做能量指示图。将和曲线的交点标注， ，，，，，，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-” 号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.6）如下：首先自向上做 ，表示区间的盈功；其次作向下表示区间的亏功；依次类推，直到画完最后一个封闭 矢量。由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功，其绝对值为： （3 ）求飞轮的转动惯量 曲轴的平均角速度：； 系统的运转不均匀系数：； 则飞轮的转动惯量：
图7.5图7.6 7-2 图7.7 图7.8 解：（1）驱动力矩。因为给定为常数，因此为一水平直线。在一个运动循环中，驱
动力矩所作的功为，它相当于一个运动循环所作的功，即： 因此求得： （2）求最大盈亏功。根据图7.7做能量指示图。将和曲线的交点标注， ，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏 功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.8）如下：首先自向上做，表示区间的盈功； 其次作向下表示区间的亏功；然后作向上表示区间的盈功，至此应形成一个封闭区间。 由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功。 欲求，先求图7.7中的长度。如图将图中线1和线2延长交于点，那么在中， 相当于该三角形的中位线，可知。又在中，，因此有： ，则
根据所求数据作出能量指示图，见图7.8，可知最大盈亏功出现在段，则 。 （3）求飞轮的转动惯量和质量。 7-3解：原来安装飞轮的轴的转速为，现在电动机的转速为，则若将飞轮 安装在电动机轴上，飞轮的转动惯量为： 7-4解：（1）求安装在主轴上飞轮的转动惯量。先求最大盈亏功。因为是最大动能与最小 动能之差，依题意，在通过轧辊前系统动能达到最大，通过轧辊后系统动能达到最小，因此： 则飞轮的转动惯量： （2）求飞轮的最大转速和最小转速。
习题一、术语解释 OSI参考模型网络体系结构波特率比特率捎带确认误码率冲突 虚拟局域网生成树协议CIDR 路由汇聚熟知端口号三次握手死锁 端口号URL DNS DOS DDOS 对称加密 防火墙非对称加密入侵检测系统木马程序数字签名 二、选择题（请从4个选项中挑选出1个正确答案） 1. 以下关于网络协议与协议要素的描述中错误的是. A A. 协议表示网络功能是什么 B. 语义表示要做什么 C. 语法表示要怎么做 D. 时序表示做的顺序 2. 以下关于网络体系结构概念的描述中错误的是. B A. 网络体系结构是网络层次结构模型与各层协议的集合 B. 所有的计算机网络都必须遵循OSI体系结构 C. 网络体系结构是抽象的，而实现网络协议的技术是具体的 D. 网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行精确定义 1. 设立数据链路层的主要目的是将有差错的物理线路变为对网络层无差错的. B A. 物理链路 B. 数据链路 C. 点-点链路 D. 端-端链路 2. 帧传输中采取增加转义字符或0比特插入的目的是保证数据传输的. C A. 正确性 B. 安全性 C. 透明性 D. 可靠性 5. 0比特插入/删除方法规定在数据字段检查出连续几个1就增加1个0？B A. 4 B. 5 C. 6 D. 7 7. 如果G (x）为11010010，以下4个CRC校验比特序列中只有哪个可能是正确的？D A. 1101011001 B. 101011011 C. 11011011 D. 1011001 19. PPP帧的链路最大帧长度的默认值是. D A. 53B B. 536B C. 1200B D. 1500B 8. 以下对于Ethernet协议的描述中，错误的是.D A. Ethernet协议标准中规定的冲突窗口长度为51.2μs B. 在Ethernet中的数据传输速率为10Mbps，冲突窗口可以发送512bit数据 C. 64B是Ethernet的最小帧长度 D. 当主机发送一个帧的前导码与帧前定界符时没有发现冲突可以继续发送 9. 以下对于随机延迟重发机制的描述中，错误的是. D A.Ethernet协议规定一个帧的最大重发次数为16 B. Ethernet采用的是截止二进制指数后退延迟算法 C. 后退延迟算法可以表示为：τ＝2k·R·a D. 最大可能延迟时间为1024个时间片 10. 以下对于Ethernet帧结构的描述中，错误的是. C A. 802.3标准规定的“类型字段”对应Ethernet V2.0的帧的“类型/长度字段” B. DIX帧中没有设定长度字段，接收端只能根据帧间间隔来判断一帧的接收状态 C. 数据字段的最小长度为64B，最大长度为1500B D. 目的地址为全1表示是广播地址，该帧将被所有的节点接收 11. 以下关于Ethernet帧接收出错的描述中，错误的是. A A. 帧地址错是指接收帧的物理地址不是本站地址 B. 帧校验错是指CRC校验不正确 C. 帧长度错是指帧长度不对 D. 帧比特位错是指帧长度不是8位的整数倍
工程材料 第一章金属的晶体结构与结晶 1．解释下列名词 点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。 线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。 如位错。 面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亚晶界。 亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。 亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。 刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半 原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。 单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。 多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。 过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。 自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。 非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即 为变质处理。 变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。 2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？
第二章答案 2-1略。 2-2（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求该晶面的晶面指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的晶面指数。 答：（1）h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为（321）； （2）h:k:l=3:2:1，∴该晶面的晶面指数为（321）。 2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数：（001）与[]，（111）与[]，（）与[111]，（）与[236]，（257）与[]，（123）与[]，（102），（），（），[110]，[]，[] 答：
2-4定性描述晶体结构的参量有哪些？定量描述晶体结构的参量又有哪些？ 答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。定量：晶胞参数。 2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类？其特点是什么？ 答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。 离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有饱和性。 2-6等径球最紧密堆积的空隙有哪两种？一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？ 答：等径球最紧密堆积有六方和面心立方紧密堆积两种，一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。
2-7n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？不等径球是如何进行堆积的？ 答：n个等径球作最紧密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙。 不等径球体进行紧密堆积时，可以看成由大球按等径球体紧密堆积后，小球按其大小分别填充到其空隙中，稍大的小球填充八面体空隙，稍小的小球填充四面体空隙，形成不等径球体紧密堆积。 2-8写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。 答：面心立方格子的单位平行六面体上所有结点为：（000）、（001）（100）（101）（110）（010）（011）（111）（0）（0）（0）（1）（1）（1）。2-9计算面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。 答：：面心：原子数4，配位数6，堆积密度 六方：原子数6，配位数6，堆积密度 2-10根据最紧密堆积原理，空间利用率越高，结构越稳定，金刚石结构的空间利用率很低（只有34.01％），为什么它也很稳定？ 答：最紧密堆积原理是建立在质点的电子云分布呈球形对称以及无方向性的基础上的，故只适用于典型的离子晶体和金属晶体，而不能用最密堆积原理来衡量原子晶体的稳定性。另外，
作业名称：2012年秋季管理信息系统（专）网上作业1 题号:1题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: 作业级信息的特点是（）。 A、大部分来自内部，信息的精度高，使用寿命短 B、大部分来自外部，信息的精度高，使用寿命短 C、大部分来自内部，信息的精度高，使用寿命长 D、大部分来自外部，信息的精度高，使用寿命长 标准答案 学员答案 本题得分:5 题号:2题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: 作为资源，信息不同于物质能源的显著不同是（）。 A、转换性
D、价值性 标准答案 学员答案 本题得分:5 题号:3题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: 上报给公司的月计划完成情况的月报告属于( )。 A、战略级信息 B、战术级信息 C、作业级信息 D、公司级信息 标准答案 学员答案 本题得分:5 题号:4题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5
数据（）。 A、是经过处理的信息 B、经过解释成为信息 C、必须经过加工才成为信息 D、不经过加工也可以称作信息 标准答案 学员答案 本题得分:5 题号:5题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: 管理信息系统可以（）管理决策。 A、替代 B、辅助 C、决定 D、指导
本题得分:5 题号:6题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: 管理信息系统的结构是指（） A、管理信息系统的物理结构 B、管理信息系统各个组成部分之间关系的总和 C、管理信息系统的软件结构 D、管理信息系统的硬件结构 标准答案 学员答案 本题得分:5 题号:7题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: 现代管理信息系统是( )。 A、计算机系统
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工程材料 思考题参考答案 第一章金属的晶体结构与结晶 1．解释下列名词 点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。 答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位 间隙原子、 置换原子等。 线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个 方向 上的尺寸很小。如位错。 面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上 的尺 寸很小。如晶界和亚晶界。 亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许 多尺寸 很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。 亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。 刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而 造成。 滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。如果相对滑移的结果上半部
口，故称“刃型位错”。 单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。 多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。 2 过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。 自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核 心。 非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成 为非自 发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率， 细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。 变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。 2. 常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、 Cr 、V 、 Mg 、Zn 各属何种晶体结构？ 答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格； α－Fe、Cr、V 属于体心立方晶格； γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb 属于面心立方晶格； Mg、Zn 属于密排六方晶格； 3. 配位数和致密度可以用来说明哪些问题？ 答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。晶体中配位数和致密度越大，则晶
机械设计基础习题参考答案 机械设计基础课程组编 武汉科技大学机械自动化学院
第2章 平面机构的自由度和速度分析 2-1画运动简图。 2-2 图2-38所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。 4 3 5 1 2 解答：原机构自由度F=3?3- 2 ?4-1 = 0，不合理 ，
2-3 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。 b) a) A E M D F E L K J I F B C C D B A 解答：a) n=7; P l=9; P h=2，F=3?7-2 ?9-2 =1 L处存在局部自由度，D处存在虚约束 b) n=5; P l=6; P h=2，F=3?5-2 ?6-2 =1 E、B处存在局部自由度，F、C处存在虚约束2-4 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。 B D C A (a) C D B A (b) 解答：a) n=4; P l=5; P h=1，F=3?4-2 ?5-1=1 A处存在复合铰链 b) n=6; P l=7; P h=3，F=3?6-2 ?7-3=1 B、C、D处存在复合铰链 2-5 先计算如图所示平面机构的自由度。并指出图中的复合铰链、局部自由度和虚约束。
A B C D E 解答： a) n=7; P l =10; P h =0，F=3?7-2 ?10 = 1 C 处存在复合铰链。 b) n=7; P l =10; P h =0，F=3?7-2 ?10 = 1 B D E C A c) n=3; P l =3; P h =2，F=3?3 -2 ?3-2 = 1 D 处存在局部自由度。 d) n=4; P l =5; P h =1，F=3?4 -2 ?5-1 = 1 A B C D E F G G' H A B D C E F G H I J e) n=6; P l =8; P h =1，F=3?6 -2 ?8-1 = 1 B 处存在局部自由度，G 、G'处存在虚约束。 f) n=9; P l =12; P h =2，F=3?9 -2 ?12-2 = 1 C 处存在局部自由度，I 处存在复合铰链。
第一章 课后习题： 1.设计现代OS的主要目标是什么? 答：方便性，有效性，可扩充性和开放性. 2. OS的作用可表现为哪几个方面? 答： a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口（用户观点）； b. OS作为计算机系统资源的管理者（设计者观点）； c. OS作为扩充机器.（虚拟机观点） 13、OS具有哪几大特征?它的最基本特征是什么? a. 并发(Concurrence)、共享(Sharing)、虚拟(Virtual)、异步性(Asynchronism)。 b. 其中最基本特征是并发和共享。 25、从资源管理的角度看，操作系统具有哪些功能？ 处理机管理、存储器管理、设备管理和文件管理。 补充习题： １、在计算机系统中配置操作系统的主要目的是（Ａ），操作系统的主要功能是管理计算机系统中的（Ｂ），其中包括（Ｃ）管理和（Ｄ）管理，以及设备管理和文件管理。这里的（Ｃ）管理主要是对进程进行管理。 Ａ：（1）增强计算机系统的功能；（2）提高系统资源的利用率； （3）提高系统的运行速度；（4）合理地组织系统的工作流程，以提高系统吞吐量。 Ｂ：（1）程序和数据；（2）进程；（3）资源；（4）作业；（5）任务。 Ｃ、Ｄ：（1）存储器；（2）虚拟存储器；（3）运算器；（4）处理机；（5）控制器。 2、操作系统有多种类型： （1）允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统，称为（Ａ）； （2）允许多用户将若干个作业提交给计算机系统集中处理的操作系统称为（Ｂ）； （3）在（Ｃ）的控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据，并做出响应。Ａ、Ｂ、Ｃ：（1）批处理操作系统；（2）分时操作系统；（3）实时操作系统；（4）微机操作系统；（5）多处理机操作系统。 3、从下面关于操作系统的论述中，选出一条正确的论述：( ) （1）对批处理作业，必须提供相应的作业控制信息； （2）对于分时系统，不一定全部提供人机交互功能； （3）从响应角度看，分时系统与实时系统的要求相似； （4）采用分时操作系统的计算机系统中，用户可以独占计算机操作系统的文件系统；（5）从交互角度看，分时系统与实时系统相似。 4、操作系统是一种（Ａ），在OS中采用多道程序设计技术，能有效地提高CPU、内存和I/O设备的（Ｂ）,为实现多道程序设计需要有（Ｃ）。 Ａ：（1）应用软件；（2）系统软件；（3）通用软件；（4）软件包。 Ｂ：（1）灵活性；（2）可靠性；（3）兼容性；（4）利用率。 Ｃ：（1）更大的内存（2）更快的CPU；（3）更快的外部设备；（4）更先进的终端。 5、操作系统是一种应用软件。（） 6、分时系统中，时间片越小越好。（） 7、多道程序设计是指在一台处理机上同一时刻运行多个程序。（）
6-1 说明熔体中聚合物形成过程？ 答：聚合物的形成是以硅氧四面体为基础单位，组成大小不同的聚合体。 可分为三个阶段初期：石英的分化； 中期：缩聚并伴随变形； 后期：在一定时间和一定温度下，聚合和解聚达到平衡。6-2 简述影响熔体粘度的因素？ 答：影响熔体粘度的主要因素：温度和熔体的组成。 碱性氧化物含量增加，剧烈降低粘度。 随温度降低，熔体粘度按指数关系递增。 6-3 名词解释（并比较其异同） ⑴晶子学说和无规则网络学说 ⑵单键强 ⑶分化和缩聚 ⑷网络形成剂和网络变性剂
答：⑴晶子学说：玻璃内部是由无数“晶子”组成，微晶子是带有晶格变形的有序区域。它们分散在无定形介中质，晶子向无 定形部分过渡是逐渐完成时，二者没有明显界限。 无规则网络学说：凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样，也是由一个三度空间网络所构成。这种网络是由离子 多面体（三角体或四面体）构筑起来的。晶体结构网 是由多面体无数次有规律重复构成，而玻璃中结构多 面体的重复没有规律性。 ⑵单键强：单键强即为各种化合物分解能与该种化合物配位数的商。 ⑶分化过程：架状[SiO4]断裂称为熔融石英的分化过程。 缩聚过程：分化过程产生的低聚化合物相互发生作用，形成级次较高的聚合物，次过程为缩聚过程。 ⑷网络形成剂：正离子是网络形成离子，对应氧化物能单独形成玻 璃。即凡氧化物的单键能/熔点﹥0.74kJ/mol.k 者称为网 络形成剂。 网络变性剂：这类氧化物不能形成玻璃，但能改变网络结构，从而使玻璃性质改变，即单键强/熔点﹤0.125kJ/mol.k者称 为网络变形剂。
6-4 试用实验方法鉴别晶体SiO2、SiO2玻璃、硅胶和SiO2熔体。它们的结构有什么不同？ 答：利用X—射线检测。 晶体SiO2—质点在三维空间做有规律的排列，各向异性。 SiO2熔体—内部结构为架状，近程有序，远程无序。 SiO2玻璃—各向同性。 硅胶—疏松多孔。 6-5 玻璃的组成是13wt%Na2O、13wt%CaO、74wt%SiO2，计算桥氧分数？ 解： Na2O CaO SiO2 wt% 13 13 74 mol 0.21 0.23 1.23 mol% 12.6 13.8 73.6 R=(12.6+13.8+73.6 ×2)/ 73.6=2.39 ∵Z=4 ∴X=2R﹣Z=2.39×2﹣4=0.72 Y=Z﹣X= 4﹣0.72=3.28 氧桥%=3.28/（3.28×0.5+0.72） =69.5%
H ( X ) = -∑ p (x i ) log 2 p (x i ) = -256 ? ( ? log 2 ) 256 =8 (位)， 第1章 多媒体技术概要 1.1 多媒体是什么？ 多媒体是融合两种或者两种以上媒体的一种人-机交互式信息交流和传播媒体。使用的 媒体包括文字、图形、图像、声音、动画和视像(video)。 1.4 无损压缩是什么？ 无损压缩是用压缩后的数据进行重构(也称还原或解压缩)，重构后的数据与原来的数 据完全相同的数据压缩技术。 无损压缩用于要求重构的数据与原始数据完全一致的应用，如磁盘文件压缩就是一个 应用实例。根据当前的技术水平，无损压缩算法可把普通文件的数据压缩到原来的 1/2～1/4。常用的无损压缩算法包括哈夫曼编码和LZW 等算法。 1.5 有损压缩是什么？ 有损压缩是用压缩后的数据进行重构，重构后的数据与原来的数据有所不同，但不影 响人对原始资料表达的信息造成误解的数据压缩技术。 有损压缩适用于重构数据不一定非要和原始数据完全相同的应用。例如，图像、视像 和声音数据就可采用有损压缩，因为它们包含的数据往往多于我们的视觉系统和听觉系统 所能感受的信息，丢掉一些数据而不至于对图像、视像或声音所表达的意思产生误解。 1.9 H.261~H.264 和G.711~G.731 是哪个组织制定的标准？ 国际电信联盟(ITU)。 1.10 MPEG-1，MPEG-2 和MPEG-4 是哪个组织制定的标准？ ISO/IEC ，即国际标准化组织(ISO)/ 国际电工技术委员会(IEC)。 第2章 无损数据压缩 2.1 假设{a , b , c } 是由 3 个事件组成的集合，计算该集合的决策量。(分别用Sh ，Nat 和Hart 作单位)。 H 0 = (log 23) Sh = 1.580 Sh = (log e 3) Nat = 1.098 Nat = (log 103) Hart = 0.477 Hart 2.2 现有一幅用 256 级灰度表示的图像，如果每级灰度出现的概率均为 i = 0,L , 255 ，计算这幅图像数据的熵。 p (x i ) = 1/ 256 ， n i =1 1 1 256 也就是每级灰度的代码就要用 8 比特，不能再少了。
第一章 2.图1-79为五种材料的应力-应变曲线：①45钢，②铝青铜，③35钢，④硬铝，⑤纯铜。试问： （1）当外加应力为300MPa时，各材料处于什么状态？ （2）有一用35钢制作的杆，使用中发现弹性弯曲较大，如改用45钢制作该杆，能否减少弹性变形？ （3）有一用35钢制作的杆，使用中发现塑性变形较大，如改用45钢制作该杆，能否减少塑性变形？ 答：（1）①45钢：弹性变形②铝青铜：塑性变形③35钢：屈服状态④硬铝：塑性变形⑤纯铜：断裂。 （2）不能，弹性变形与弹性模量E有关，由E=σ/ε可以看出在同样的条件下45钢的弹性模量要大，所以不能减少弹性变形。 （3）能，当35钢处于塑性变形阶段时，45钢可能处在弹性或塑性变形之间，且无论处于何种阶段，45钢变形长度明显低于35钢，所以能减少塑性变形。 4．下列符号表示的力学性能指标的名称和含义是什么？ σb 、σs、σ0.2、σ-1、δ、αk、HRC、HBS、HBW 答：σb抗拉强度，是试样保持最大均匀塑性的极限应力。 σs屈服强度，表示材料在外力作用下开始产生塑性变形时的最低应力。 σ0.2条件屈服强度，作为屈服强度的指标。 σ-1疲劳强度，材料循环次数N次后达到无穷大时仍不发生疲劳断裂的交变应力值。 δ伸长率，材料拉断后增加的变形长度与原长的比率。 HRC洛氏硬度，表示用金刚石圆锥为压头测定的硬度值。 HBS布氏硬度，表示用淬硬钢球为压头测定的硬度值。 HBW布氏硬度，表示用硬质合金为压头测定的硬度值。 7.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？ 答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格； α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格； γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格； Mg、Zn属于密排六方晶格； 8．什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？ 答：形成固溶体使金属强度和硬度提高，塑性和韧性略有下降的现象称为固溶强化。
机械设计基础 1-5至1-12 指出（题1-5图~1-12图）机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度，并判断是否具有确定的运动。
1-5 解 F =H L P P n --23=18263-?-?=1 1-6 解F =H L P P n --23=111283-?-?=1 1-7 解F =H L P P n --23=011283-?-?=2 1-8 解F =H L P P n --23=18263-?-?=1 1-9 解F =H L P P n --23=24243-?-?=2 1-10 解F =H L P P n --23=212293-?-?=1 1-11 解F =H L P P n --23=24243-?-?=2 1-12 解F =H L P P n --23=03233-?-?=3 2-1 试根据题2-1图所标注的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。 题2-1图
答 : a ）160907015011040=+<=+，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。 b ）1707010016512045=+<=+，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。 c ）132627016010060=+>=+，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。 d ）1909010015010050=+<=+，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。 2-3 画出题2-3图所示个机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 题2-3图 解： 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆10度，且500CD l mm =，1000AD l mm =。（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）’计算此机构的最小传动角。
第2章习题 2-1 a ）试证明均匀形核时，形成临界晶粒的△ G K 与其临界晶核体积 V K 之间的关系式为 2 G V ； b ）当非均匀形核形成球冠形晶核时，其△ 所以 所以 2-2如果临界晶核是边长为 a 的正方体，试求出其厶G K 与a 的关系。为什么形成立方体晶核 的厶G K 比球形晶核要大？ 解：形核时的吉布斯自由能变化为 a ）证明因为临界晶核半径 r K 临界晶核形成功 G K 16 故临界晶核的体积 V K 4 r ； G V )2 2 G K G V b ）当非均匀形核形成球冠形晶核时, 非 r K 2 SL G V 临界晶核形成功 3 3( G ；7(2 3cos 3 cos 故临界晶核的体积 V K 3（r 非）3（2 3 3cos 3 cos V K G V 1 ( 3 卸2 3 3cos cos )G V 3 3(書 (2 3cos cos 3 ) G K % G K 与V K 之间的关系如何? G K
G V G v A a3G v 6a2 3 得临界晶核边长a K G V
临界形核功 将两式相比较 可见形成球形晶核得临界形核功仅为形成立方形晶核的 1/2。 2-3为什么金属结晶时一定要有过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否 会出现过热？为什么？ 答：金属结晶时要有过冷度是相变热力学条件所需求的， 只有△ T>0时，才能造成固相的自 由能低于液相的自由能的条件，液固相间的自由能差便是结晶的驱动力。 金属结晶需在一定的过冷度下进行，是因为结晶时表面能增加造成阻力。固态金属熔 化时是否会出现过热现象，需要看熔化时表面能的变化。如果熔化前后表面能是降低的， 则 不需要过热；反之，则可能出现过热。 如果熔化时，液相与气相接触，当有少量液体金属在固体表面形成时，就会很快覆盖 在整个固体表面(因为液态金属总是润湿其同种固体金属 )。熔化时表面自由能的变化为： G 表面 G 终态 G 始态 A( GL SL SG ) 式中G 始态表示金属熔化前的表面自由能； G 终态表示当在少量液体金属在固体金属表面形成 时的表面自由能；A 表示液态金属润湿固态金属表面的面积；b GL 、CSL 、CSG 分别表示气液相 比表面能、固液相比表面能、固气相比表面能。因为液态金属总是润湿其同种固体金属，根 据润湿时表面张力之间的关系式可写出：b SG 》6GL + (SL 。这说明在熔化时，表面自由能的变 化厶G 表w o ,即不存在表面能障碍，也就不必过热。实际金属多属于这种情况。如果固体 16 3 3( G v )2 1 32 3 6 2 (G v )2 b K t K 4 G V )3 G V 6( 4 G v )2 64 3 96 3 32 r K 2 ~G ?， 球形核胚的临界形核功 (G v )2 (G v )2 (G v )2 G b K 2 G v )3 16 3( G v )2
置信区间 某大学为了了解学生每天上网的时间，在全校7500名学生中采取重复抽样方法随机抽取36人， 求该校大学生平均上网时间的置信区间，置信水平分别是90%，95%和99%。 已知：36=n ，当α为、、时，相应的645.121.0=z 、96.1205.0=z 、58.2201.0=z 。 根据样本数据计算得：32.3=x ，61.1=s 。 由于36=n 为大样本，所以平均上网时间的90%的置信区间为： 44.032.336 61.1645.132.32 ±=? ±=±n s z x α，即（，）。 平均上网时间的95%的置信区间为： 53.032.33661.196.132.3±=? ±=±n s z x α，即（，）。 平均上网时间的99%的置信区间为： 69.032.336 61.158.232.32 ±=?±=±n s z x α，即（，）。 某居民小区共有居民500户，小区管理者准备采取一项新的供水设施，想了解居民是否赞成。采取重复抽样方法随机抽取了50户，其中有32户赞成，18户反对。 （1）求总体中赞成该项改革的户数比例的置信区间，置信水平为95%。 （2）如果小区管理者预计赞成的比例能达到80%，估计误差不超过10%。应抽取多少户进行调查？ （1）已知：50=n ， 64.050 32 == p ，05.0=α， 1.9605.0=z 。 总体中赞成该项改革的户数比例的95%的置信区间为： 13.064.050 ) 64.01(64.096.164.0)1(2 ±=-±=-±n p p z p α，即（，）。 （2）已知：80.0=π，05.0=α， 1.9605.0=z 。 应抽取的样本量为：621 .0)80.01(80.096.1) 1()(2 22 22=-?=-?= E z n ππα。 一名汽车销售管理者声称其每个月平均销售的汽车数量至少为14辆，反对组织想通过研究知道这一数量是否属实。 （1）为解决该组织的疑问，建立合适的原假设和备择假设。 （2）当不能拒绝原假设时，该组织会得到什么结论？ （3）当可以拒绝原假设时，该组织会得到什么结论? （1）该组织想要证实的假设是“每个月平均销售的汽车数量不足14辆”，所以提出的假设形式为，14:0≥μH ，14 :1<μH 。 （2）当不能拒绝原假设时，该组织认为没有充分的理由怀疑汽车销售管理者的说法。 （3）当可以拒绝原假设时，该组织有充分的统计证据断定汽车销售管理者的声明不真实。 某种纤维原有的平均强力不超过6g ，现希望通过改进工艺来提高其平均强力。研究人员测得了100个关于新纤维的强力数据，发现其均值为。假定纤维强力的标准差仍保持为不变，在5%的显着性水平下对该问题进行假设检验。 （1）检验的临界值是多少？拒绝法则是什么？ （2）计算检验统计量的值，你的结论是什么？
《材料科学基础》课后习题答案 第一章材料结构的基本知识 4. 简述一次键和二次键区别 答：根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。其中一次键的结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层，从而使原子间相互结合起来。二次键的结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。二次键是一种在原子和分子之间，由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。 6. 为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高？ 答：材料的密度与结合键类型有关。一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因：（1）金属元素有较高的相对原子质量；（2）金属键的结合方式没有方向性，因此金属原子总是趋于密集排列。相反，对于离子键或共价键结合的材料，原子排列不可能很致密。共价键结合时，相邻原子的个数要受到共价键数目的限制；离子键结合时，则要满足正、负离子间电荷平衡的要求，它们的相邻原子数都不如金属多，因此离子键或共价键结合的材料密度较低。 9. 什么是单相组织？什么是两相组织？以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。 答：单相组织，顾名思义是具有单一相的组织。即所有晶粒的化学组成相同，晶体结构也相同。两相组织是指具有两相的组织。单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。晶粒尺寸对材料性能有重要的影响，细化晶粒可以明显地提高材料的强度，改善材料的塑性和韧性。单相组织中，根据各方向生长条件的不同，会生成等轴晶和柱状晶。等轴晶的材料各方向上性能接近，而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。对于两相组织，如果两个相的晶粒尺度相当，两者均匀地交替分布，此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。如果两个相的晶粒尺度相差甚远，其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。如果弥散相的硬度明显高于基体相，则将显著提高材料的强度，同时降低材料的塑韧性。 10. 说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义，说明稳态结构和亚稳态结构之间的关系。 答：同一种材料在不同条件下可以得到不同的结构，其中能量最低的结构称为稳态结构或平衡太结构，而能量相对较高的结构则称为亚稳态结构。所谓的热力学条件是指结构形成时必须沿着能量降低的方向进行，或者说结构转变必须存在一个推动力，过程才能自发进行。热力学条件只预言了过程的可能性，至于过程是否真正实现，还需要考虑动力学条件，即反应速度。动力学条件的实质是考虑阻力。材料最终得到什么结构取决于何者起支配作用。如果热力学推动力起支配作用，则阻力并不大，材料最终得到稳态结构。从原则上讲，亚稳态结构有可能向稳态结构转变，以达到能量的最低状态，但这一转变必须在原子有足够活动能力的前提下才能够实现，而常温下的这种转变很难进行，因此亚稳态结构仍可以保持相对稳定。 第二章材料中的晶体结构 1. 回答下列问题： （1）在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向： 32）与[236] （001）与[210]，（111）与[112]，（110）与[111]，（132）与[123]，（2 （2）在立方晶系的一个晶胞中画出（111）和（112）晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 解：（1）