第25练 弹簧 江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练

编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练的第25练，内容涵盖4-4 弹簧。 江苏省（职教高考）机械类 一课一练 《机械基础》（高教版·第3版） 第25练 模块4 连接 第4节 弹簧 一、单项选择题 1．在内燃机的气门机构中，当凸轮推动气门打开后需要气门迅速关闭，安装在气门杆上的弹簧此时发挥的功能是（ ） A．测量力的大小 B．缓冲吸振减少冲击 C．储存能量并释放使零件复位 D．保持零件之间的接触 【答案】C 【解析】气门弹簧在凸轮压缩时储存弹性势能，凸轮转过升程后弹簧释放能量推动气门迅速关闭复位。这是弹簧储能和释能的典型应用。缓冲吸振是车辆悬架弹簧（板簧、螺旋弹簧）的主要功能。弹簧的四大功能：储能释能、缓冲吸振、测力、保持接触。 2．圆柱螺旋压缩弹簧在自由状态时各圈之间留有一定的间隙，这是为了保证（ ） A．弹簧在受拉时不至于拉断 B．弹簧在受载压缩时各圈有足够的变形空间 C．弹簧在安装时更容易定位 D．减小弹簧的制造难度和成本 【答案】B 【解析】压缩弹簧各圈之间的间隙为保证弹簧受载压缩时各圈有足够的空间产生变形而不至于并紧。当弹簧被完全压并时各圈紧密接触不能再继续压缩。题中说的"自由状态时留有间隙"是指节距减去簧丝直径的间距，这是压缩弹簧区别于拉伸弹簧的结构特征。 3．圆柱螺旋拉伸弹簧与压缩弹簧在结构上的显著区别是拉伸弹簧（ ） A．各圈之间没有间隙且在端部有挂钩 B．簧丝的截面为矩形而非圆形 C．只能承受压缩载荷 D．需要导向杆或导向套来保证稳定工作 【答案】A 【解析】拉伸弹簧各圈之间无间隙（自由状态下各圈紧密接触），端部制有挂钩用于安装和传递拉力。这与压缩弹簧（各圈有间隙）形成鲜明对比。拉伸弹簧的各圈无间隙意味着它不能承受压缩载荷——一旦受压缩各圈立刻并紧。 4．车辆悬架系统中广泛使用钢板弹簧（板簧），这种弹簧由多片长度递减的弹簧钢板叠合而成，其主要功能是（ ） A．精确测量车辆的载重量 B．在制动时将动能储存为弹性势能 C．保持车桥与车架之间的精确相对位置 D．缓冲路面冲击和吸收振动能量 【答案】D 【解析】板簧利用多片钢板之间的摩擦和弹性变形吸收路面冲击能量并衰减振动，是车辆悬架系统中最传统的弹性元件。板簧同时兼起导向作用（传递纵向力和横向力），但主要功能是缓冲吸振。储能释能是钟表发条和复位弹簧的功能。 5．弹簧秤是利用弹簧变形量与其所受外力成正比的原理来测量重力。弹簧秤能正常工作的力学基础是（ ） A．弹簧变形量与外力成正比，超出弹性范围不再适用 B．弹簧只能承受拉力不能承受压力 C．任何弹簧在任意变形范围内变形量都与外力成正比 D．弹簧的质量等于被称量物体的质量 【答案】A 【解析】弹簧秤基于胡克定律——在弹性范围内弹簧的变形量与外力成正比。弹簧秤的刻度是线性的（等间距）。当外力超出弹簧的弹性范围时变形量与外力不再成正比，弹簧秤失效且弹簧可能产生永久变形。这是在弹性范围内利用弹簧特性的典型应用。 6．圆柱螺旋压缩弹簧的端部结构有并紧磨平端和并紧不磨平端两种形式。重要的弹簧采用并紧磨平端，主要目的是（ ） A．提高弹簧的制造效率 B．减小弹簧安装后的高度 C．保证弹簧端面与轴线垂直使载荷沿轴线均匀传递 D．增加弹簧的承载能力 【答案】C 【解析】并紧磨平端将弹簧端部约3/4圈的簧丝磨平使端面与弹簧轴线垂直，保证弹簧受力时载荷沿轴线均匀传递避免偏心引起的附加弯曲应力。不磨平端用于不重要或载荷小的弹簧以降低成本。注意是3/4圈并紧磨平而非全圈磨平（太短弹簧不稳定）。 二、填空题 7．圆柱螺旋弹簧按承受载荷的方向分为____弹簧、____弹簧和____弹簧三种。其中气门弹簧属于____弹簧，车辆悬架弹簧多为____弹簧，弹簧秤中的弹簧属于____弹簧。 【答案】压缩；拉伸；扭转；压缩；压缩（或拉伸）；拉伸 【解析】三类螺旋弹簧的应用：压缩弹簧→气门弹簧、缓冲器（承受压力，各圈有间隙）；拉伸弹簧→弹簧秤、门的复位弹簧（承受拉力，各圈无间隙，有挂钩）；扭转弹簧→衣服夹、门铰链（承受扭矩，各圈间有微小间隙允许扭转角）。 8．弹簧的主要功能有四种：利用弹性变形储存____并在需要时释放的____功能；利用弹性变形吸收冲击和振动的____功能；利用变形与外力成正比的____功能；以及利用弹力使两零件保持接触的____功能。 【答案】能量；储能释能；缓冲吸振；测力；保持接触 【解析】四大功能对应四大应用场景：储能释能（钟表发条、气门弹簧）→能量转换；缓冲吸振（车辆悬架、减振器）→冲击保护；测力（弹簧秤、测力计）→利用线性关系；保持接触（离合器压紧弹簧、电刷弹簧）→消除间隙。 三、问答题 9．圆柱螺旋压缩弹簧、拉伸弹簧和扭转弹簧是三种常用的螺旋弹簧。请从自由状态各圈间是否有间隙、端部结构形式、承受载荷的类型和典型应用四个方面对这三种弹簧进行对比。 【答案】（1）压缩弹簧：各圈之间有间隙（保证压缩时有变形空间），端部有并紧磨平端或不磨平端，承受轴向压力。典型应用：内燃机气门弹簧（储能使气门复位）、车辆缓冲器。（2）拉伸弹簧：各圈之间无间隙（自由状态下各圈紧密接触），端部制有挂钩或耳环用于连接和传递拉力，承受轴向拉力。典型应用：弹簧秤（利用变形量与外力成正比测力）、门复位弹簧。（3）扭转弹簧：各圈之间有微小间隙（允许扭转角），端部为直臂或挂钩形式用于传递扭矩，承受扭矩（绕弹簧轴线的扭转力矩）。典型应用：衣服夹、门铰链（提供扭转回复力矩）。三种弹簧的共同点是利用弹性变形实现特定功能，区别在于承受的载荷方向和端部结构。 【解析】三类螺旋弹簧的选型依据是所需承受的载荷方向：轴向压力→压缩弹簧；轴向拉力→拉伸弹簧；扭矩→扭转弹簧。端部结构决定安装方式和传力路径，是设计与选型的重要考量。 10．弹簧是机械中应用广泛的弹性元件，但弹簧的设计和选用需要考虑多种因素。请回答：（1）如果一根压缩弹簧在使用中发生了永久变形不能恢复原状，可能的原因有哪些？（2）对于承受交变载荷的弹簧（如气门弹簧），除了静强度外还需考虑什么？如何提高弹簧的疲劳寿命？ 【答案】（1）弹簧发生永久变形可能的原因：载荷超过弹簧的弹性极限，弹簧材料发生塑性变形（应力超过材料的屈服强度）；弹簧工作温度过高使材料发生应力松弛或蠕变（在持续高应力和高温下缓慢塑性变形）；弹簧材料或热处理不当，材料的弹性极限偏低或存在残余应力；弹簧设计时安全系数选取不足。（2）承受交变载荷的弹簧还需考虑疲劳问题。提高疲劳寿命的措施：提高弹簧材料的疲劳强度——选用优质弹簧钢（如60Si2Mn、50CrVA）并进行适当的热处理；对弹簧表面进行强化处理——喷丸强化的效果最显著，使弹簧表面产生残余压应力抵消交变拉应力；避免应力集中——保证弹簧端部结构圆滑过渡无尖角、提高弹簧表面质量消除划痕和缺陷；防止腐蚀——表面涂覆防锈油或镀层以防腐蚀降低疲劳强度（腐蚀坑成为疲劳裂纹源）。 【解析】弹簧失效的两大模式：静强度不足导致永久变形、疲劳导致断裂。弹簧钢是含碳量较高的优质钢（如60Si2Mn含碳约0.6%含硅约2%含锰约1%），经淬火和中温回火获得高弹性极限和高疲劳强度。工程中气门弹簧断裂可能导致发动机严重损坏，因此在设计制造中弹簧的可靠性格外重要。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练的第25练，内容涵盖4-4 弹簧。 江苏省（职教高考）机械类 一课一练 《机械基础》（高教版·第3版） 第25练 模块4 连接 第4节 弹簧 一、单项选择题 1．在内燃机的气门机构中，当凸轮推动气门打开后需要气门迅速关闭，安装在气门杆上的弹簧此时发挥的功能是（ ） A．测量力的大小 B．缓冲吸振减少冲击 C．储存能量并释放使零件复位 D．保持零件之间的接触 2．圆柱螺旋压缩弹簧在自由状态时各圈之间留有一定的间隙，这是为了保证（ ） A．弹簧在受拉时不至于拉断 B．弹簧在受载压缩时各圈有足够的变形空间 C．弹簧在安装时更容易定位 D．减小弹簧的制造难度和成本 3．圆柱螺旋拉伸弹簧与压缩弹簧在结构上的显著区别是拉伸弹簧（ ） A．各圈之间没有间隙且在端部有挂钩 B．簧丝的截面为矩形而非圆形 C．只能承受压缩载荷 D．需要导向杆或导向套来保证稳定工作 4．车辆悬架系统中广泛使用钢板弹簧（板簧），这种弹簧由多片长度递减的弹簧钢板叠合而成，其主要功能是（ ） A．精确测量车辆的载重量 B．在制动时将动能储存为弹性势能 C．保持车桥与车架之间的精确相对位置 D．缓冲路面冲击和吸收振动能量 5．弹簧秤是利用弹簧变形量与其所受外力成正比的原理来测量重力。弹簧秤能正常工作的力学基础是（ ） A．弹簧变形量与外力成正比，超出弹性范围不再适用 B．弹簧只能承受拉力不能承受压力 C．任何弹簧在任意变形范围内变形量都与外力成正比 D．弹簧的质量等于被称量物体的质量 6．圆柱螺旋压缩弹簧的端部结构有并紧磨平端和并紧不磨平端两种形式。重要的弹簧采用并紧磨平端，主要目的是（ ） A．提高弹簧的制造效率 B．减小弹簧安装后的高度 C．保证弹簧端面与轴线垂直使载荷沿轴线均匀传递 D．增加弹簧的承载能力 二、填空题 7．圆柱螺旋弹簧按承受载荷的方向分为____弹簧、____弹簧和____弹簧三种。其中气门弹簧属于____弹簧，车辆悬架弹簧多为____弹簧，弹簧秤中的弹簧属于____弹簧。 8．弹簧的主要功能有四种：利用弹性变形储存____并在需要时释放的____功能；利用弹性变形吸收冲击和振动的____功能；利用变形与外力成正比的____功能；以及利用弹力使两零件保持接触的____功能。 三、问答题 9．圆柱螺旋压缩弹簧、拉伸弹簧和扭转弹簧是三种常用的螺旋弹簧。请从自由状态各圈间是否有间隙、端部结构形式、承受载荷的类型和典型应用四个方面对这三种弹簧进行对比。 10．弹簧是机械中应用广泛的弹性元件，但弹簧的设计和选用需要考虑多种因素。请回答：（1）如果一根压缩弹簧在使用中发生了永久变形不能恢复原状，可能的原因有哪些？（2）对于承受交变载荷的弹簧（如气门弹簧），除了静强度外还需考虑什么？如何提高弹簧的疲劳寿命？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $