浙江省(单独招生)机械类 《机械制图》项目七任务一 45分钟专题训练卷
2026-09-21
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内容正文:
浙江省(单独招生)机械类《机械制图》45分钟专题训练卷专辑,共152份试卷。试卷命题与高考紧密相关,精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机械类理论知识,熟悉高考题型和命题规律,提高解题能力和应试技巧,为高考取得优异成绩打下坚实的基础,本训练卷适用于即将参加机械类高考的学生。
与本专辑配套的还有浙江省单独招生考试《机械基础》《极限配合与技术测量》45分钟专题训练卷专辑,欢迎同学和老师们下载使用。
浙江省(单独招生)机械类 《机械制图》
项目七:标准件与齿轮弹簧
任务一:弹簧
时间:45分钟 总分:100分
班级____ 姓名____ 学号____ 成绩____
一、单项选择题(本大题共20小题,每题2分,共40分)
1. 在绘制螺旋弹簧时,如果弹簧两端并紧且磨平,应如何表示?( )
A. 两端开放不表示
B. 两端点划线表示
C. 两端用实线封闭表示
D. 两端用虚线表示
2. 在机械制图中,圆柱螺旋压缩弹簧的轴向视图主要用于表示弹簧的( )
A. 外径和内径等径向尺寸
B. 自由长度和端部结构尺寸
C. 螺旋线的旋向和圈数
D. 材料牌号和热处理要求
3. 绘制圆柱螺旋压缩弹簧的侧视图时,弹簧钢丝直径较小,通常采用( )表示钢丝轮廓
A. 粗实线表示钢丝外轮廓
B. 细实线表示钢丝外轮廓
C. 细点画线表示钢丝外轮廓
D. 虚线表示钢丝外轮廓
4. 下图中的弹簧采用了______表示法。( )
A. 视图
B. 剖视图
C. 示意画法
D. 夸大
5. 按工作时受力和变形的主要形式分类,汽车离合器中的膜片弹簧属于( )
A. 压缩弹簧
B. 拉伸弹簧
C. 扭转弹簧
D. 弯曲弹簧
6. 某圆柱螺旋压缩弹簧安装后,弹簧长度比自由长度短,工作时主要承受( )
A. 沿弹簧轴线方向的压力
B. 垂直弹簧轴线方向的压力
C. 绕弹簧轴线方向的扭矩
D. 沿弹簧轴线方向的拉力
7. 在弹簧零件图中,表示圆柱螺旋压缩弹簧自由状态下轴向尺寸的尺寸是( )
A. 弹簧丝直径
B. 弹簧中径尺寸
C. 弹簧自由高度
D. 弹簧节距尺寸
8. 如图所示,滚动轴承的画法属于( )
A. 简化画法
B. 通用画法
C. 特征画法
D. 规定画法
9. 圆柱螺旋压缩弹簧的节距,是指相邻两有效圈对应点沿弹簧轴线方向的( )
A. 径向最大距离
B. 轴向间隔距离
C. 圆周切向距离
D. 钢丝截面距离
10. 绘制圆柱螺旋压缩弹簧的剖视图时,若剖切平面通过弹簧轴线,钢丝剖面通常应( )
A. 按一般实体进行剖面线填充
B. 用粗实线绘出完整剖面轮廓
C. 用细实线表示螺旋线而不填充
D. 用双点画线表示剖切位置
11. 某圆柱螺旋压缩弹簧的有效圈数为8圈,节距为6 mm,若按相邻有效圈对应点计算,其有效部分的轴向长度为( )
A. 42 mm
B. 48 mm
C. 54 mm
D. 56 mm
12. 滚动轴承的通用画法中,应使用______绘制( )
A. 粗实线矩形框及十字符号
B. 详细画出内部结构
C. 细实线
D. 波浪线
13. 在弹簧装配图中,需要表示弹簧轴线及其对称位置时,中心线应采用( )
A. 粗实线绘制
B. 细实线绘制
C. 粗虚线绘制
D. 细点画线绘制
14. 同种材料、相同线径和相同有效圈数的圆柱螺旋压缩弹簧,增大弹簧中径后,其刚度通常会( )
A. 保持不变
B. 逐渐增大
C. 逐渐减小
D. 先增大后减小
15. 圆柱螺旋压缩弹簧承受轴向压力时,其主要变形特征是( )
A. 轴向受压后长度缩短
B. 轴向受压后长度伸长
C. 径向受压后长度缩短
D. 扭转载荷后直径增大
16. 如图所示滚动轴承的画法属于__________画法( )
A. 规定画法
B. 通用画法
C. 特征画法
D. 都不是
17. 弹簧不受外力时的长度称为( )
A. 弹簧的工作长度
B. 弹簧的自由长度
C. 弹簧的安装长度
D. 弹簧的压缩长度
18. 表示弹簧刚度大小的常用单位是( )
A. 毫米乘平方牛顿
B. 毫米每牛顿
C. 牛顿乘毫米
D. 牛顿每毫米
19. 某圆柱螺旋压缩弹簧的自由长度为60 mm,安装后长度为45 mm,则该弹簧的压缩变形量为( )
A. 10 mm
B. 105 mm
C. 20 mm
D. 15 mm
20. 机械装置中采用压缩弹簧缓冲冲击时,主要利用了弹簧的哪项特性( )
A. A:弹性能量的储存与释放
B. B:轴类零件转速的改变
C. C:接触表面硬度的增大
D. D:零件之间间隙的消除
二、填空题(本大题共10小题,每题2分,共20分)
21. 弹簧的旋向可以分为______和______两种。
22. 圆柱螺旋压缩弹簧的主要工作部分称为 ______。
23. 圆柱螺旋弹簧相邻两圈对应点之间的轴向距离称为______。
24. 圆柱螺旋弹簧除去支承圈后,实际参与弹性变形的圈数称为______。
25. 滚动轴承的基本结构包括内圈、外圈、滚动体和 ______。
26. 圆柱螺旋弹簧中,弹簧中径与簧丝直径之比称为______。
27. 在机械制图中,当螺旋弹簧的簧丝直径较小时,簧丝通常用______表示。
28. 对于内径为50mm的深沟球轴承,其内径代号应为 ______。
29. 表示弹簧载荷与变形量之间关系的曲线称为______。
30. 按承受载荷性质不同,弹簧通常分为______、______和______三类。
三、判断题(本大题共10小题,每题1分,共10分)
31. 弹簧在装配图中的画法,必须详细表示出每一圈的尺寸和形状。( )
32. 在圆柱螺旋压缩弹簧的作图步骤中,首先需要确定的是弹簧的总长度。( )
33. 在绘制螺旋弹簧时,必须画出每一圈弹簧的详细轮廓。( )
34. 弹簧的表示法规定,当弹簧线的直径小于等于2mm时,可涂黑表示。( )
35. 圆柱螺旋压缩弹簧主要承受轴向压力,受压工作时其有效长度会缩短。( )
36. 圆柱螺旋弹簧的旋绕比等于弹簧外径与钢丝直径之比。( )
37. 拉伸弹簧在未承受工作载荷时,通常具有使相邻簧圈保持紧密的初拉力。( )
38. 圆柱螺旋压缩弹簧两端制成并紧圈,能够改善弹簧端部的支承状况。( )
39. 在机械制图中,圆柱螺旋压缩弹簧的簧丝直径较小时,允许采用简化画法表示其结构特征。( )
40. 弹簧只能用于缓冲和吸振,不能用于储存能量或控制运动。( )
四、简答题(本大题共4小题,每题5分,共20分)
41. 简述弹簧的概念和分类
42. 简述平面涡卷弹簧固定端的固定方式。
43. 简述平面涡卷弹簧按与相邻工作部件是否接触分类。
44. 比较圆柱螺旋压缩弹簧与拉伸弹簧在受力特点、结构特征和应用要求方面的主要区别。
五、综合应用题(本大题共1小题,每题10分,共10分)
45. 某自动化装配设备采用圆柱螺旋压缩弹簧压紧工件。弹簧钢丝直径 d=4 mm,弹簧中径 D=40 mm,有效圈数 n=8,材料剪切模量 G=80000 MPa。设备要求弹簧压缩 12 mm 后产生的压力不小于 55 N,材料许用剪应力取 120 MPa。
(1)计算该弹簧的刚度。
(2)计算弹簧压缩 12 mm 时的压力及钢丝中的剪应力。
(3)判断该弹簧是否满足压力和强度要求;若不满足,提出一项合理的改进措施。
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项目七:标准件与齿轮弹簧
任务一:弹簧
时间:45分钟 总分:100分
班级____ 姓名____ 学号____ 成绩____
一、单项选择题(本大题共20小题,每题2分,共40分)
1. 在绘制螺旋弹簧时,如果弹簧两端并紧且磨平,应如何表示?( )
A. 两端开放不表示
B. 两端点划线表示
C. 两端用实线封闭表示
D. 两端用虚线表示
【答案】C
【解析】当弹簧两端并紧且磨平时,应用实线封闭表示两端。
2. 在机械制图中,圆柱螺旋压缩弹簧的轴向视图主要用于表示弹簧的( )
A. 外径和内径等径向尺寸
B. 自由长度和端部结构尺寸
C. 螺旋线的旋向和圈数
D. 材料牌号和热处理要求
【答案】A
【解析】圆柱螺旋压缩弹簧的轴向视图能够清楚表示弹簧的外径、内径等径向尺寸,便于确定安装空间。自由长度和端部结构通常在侧视方向表达,材料和热处理要求不能由视图直接确定。
3. 绘制圆柱螺旋压缩弹簧的侧视图时,弹簧钢丝直径较小,通常采用( )表示钢丝轮廓
A. 粗实线表示钢丝外轮廓
B. 细实线表示钢丝外轮廓
C. 细点画线表示钢丝外轮廓
D. 虚线表示钢丝外轮廓
【答案】B
【解析】机械制图中,弹簧钢丝直径较小时,为简化图样,通常用细实线表示钢丝的轮廓或螺旋线。粗实线主要用于较粗钢丝或需要突出可见轮廓的情况,点画线和虚线不用于表示可见钢丝轮廓。
4. 下图中的弹簧采用了______表示法。( )
A. 视图
B. 剖视图
C. 示意画法
D. 夸大
【答案】B
【解析】图中弹簧采用的是剖视画法。
5. 按工作时受力和变形的主要形式分类,汽车离合器中的膜片弹簧属于( )
A. 压缩弹簧
B. 拉伸弹簧
C. 扭转弹簧
D. 弯曲弹簧
【答案】D
【解析】膜片弹簧主要依靠盘状弹性片的弯曲变形产生弹力,因此属于弯曲弹簧。压缩弹簧主要承受轴向压力,拉伸弹簧主要承受轴向拉力,扭转弹簧主要依靠杆件的扭转变形储能。
6. 某圆柱螺旋压缩弹簧安装后,弹簧长度比自由长度短,工作时主要承受( )
A. 沿弹簧轴线方向的压力
B. 垂直弹簧轴线方向的压力
C. 绕弹簧轴线方向的扭矩
D. 沿弹簧轴线方向的拉力
【答案】A
【解析】压缩弹簧安装后长度缩短,工作时受到沿轴线方向的压力,并通过压缩变形产生弹力。垂直压力、轴向拉力和绕轴扭矩分别不是该工况下的主要受力形式。
7. 在弹簧零件图中,表示圆柱螺旋压缩弹簧自由状态下轴向尺寸的尺寸是( )
A. 弹簧丝直径
B. 弹簧中径尺寸
C. 弹簧自由高度
D. 弹簧节距尺寸
【答案】C
【解析】弹簧自由高度是指弹簧在未受外力作用的自由状态下,沿轴线方向测得的总高度。弹簧丝直径、中径和节距分别反映钢丝粗细、弹簧尺寸及相邻有效圈的轴向距离。
8. 如图所示,滚动轴承的画法属于( )
A. 简化画法
B. 通用画法
C. 特征画法
D. 规定画法
【答案】D
9. 圆柱螺旋压缩弹簧的节距,是指相邻两有效圈对应点沿弹簧轴线方向的( )
A. 径向最大距离
B. 轴向间隔距离
C. 圆周切向距离
D. 钢丝截面距离
【答案】B
【解析】节距表示相邻两有效圈对应点沿弹簧轴线方向的间隔距离,是描述螺旋弹簧圈间疏密程度的重要参数。径向尺寸属于直径类参数,圆周切向距离和钢丝截面距离均不是节距的定义。
10. 绘制圆柱螺旋压缩弹簧的剖视图时,若剖切平面通过弹簧轴线,钢丝剖面通常应( )
A. 按一般实体进行剖面线填充
B. 用粗实线绘出完整剖面轮廓
C. 用细实线表示螺旋线而不填充
D. 用双点画线表示剖切位置
【答案】A
【解析】弹簧钢丝属于被剖切的实体,剖切平面通过其轴线时,应按一般实体的剖视规定绘出剖面并填充剖面线。细实线仅适用于特定的简化表示,双点画线不能代替实体剖面。
11. 某圆柱螺旋压缩弹簧的有效圈数为8圈,节距为6 mm,若按相邻有效圈对应点计算,其有效部分的轴向长度为( )
A. 42 mm
B. 48 mm
C. 54 mm
D. 56 mm
【答案】A
【解析】相邻有效圈之间有7个节距,因此有效部分的轴向长度为 mm。将有效圈数直接乘以节距会忽略相邻圈之间间隔数量少一个的关系。
12. 滚动轴承的通用画法中,应使用______绘制( )
A. 粗实线矩形框及十字符号
B. 详细画出内部结构
C. 细实线
D. 波浪线
【答案】A
13. 在弹簧装配图中,需要表示弹簧轴线及其对称位置时,中心线应采用( )
A. 粗实线绘制
B. 细实线绘制
C. 粗虚线绘制
D. 细点画线绘制
【答案】D
【解析】弹簧的轴线和对称中心位置应采用细点画线表示,这是机械制图中中心线的规定画法。粗实线用于可见轮廓,细实线用于尺寸界线等,粗虚线不是中心线的规范线型。
14. 同种材料、相同线径和相同有效圈数的圆柱螺旋压缩弹簧,增大弹簧中径后,其刚度通常会( )
A. 保持不变
B. 逐渐增大
C. 逐渐减小
D. 先增大后减小
【答案】C
【解析】圆柱螺旋压缩弹簧的刚度与线径的三次方成正比,与有效圈数和弹簧中径的三次方成反比。在材料、线径和有效圈数不变时,增大中径会使刚度逐渐减小。
15. 圆柱螺旋压缩弹簧承受轴向压力时,其主要变形特征是( )
A. 轴向受压后长度缩短
B. 轴向受压后长度伸长
C. 径向受压后长度缩短
D. 扭转载荷后直径增大
【答案】A
【解析】压缩弹簧主要承受轴向压力,受力后簧圈间距减小,弹簧自由长度随之缩短。轴向伸长是拉伸弹簧的主要变形特征。
16. 如图所示滚动轴承的画法属于__________画法( )
A. 规定画法
B. 通用画法
C. 特征画法
D. 都不是
【答案】C
【解析】如需较形象地表示滚动轴承的结构特征时,可采用特征画法;如需较详细地表示滚动轴承的主要结构时,可采用规定画法。由图可知只是形象地表示出滚动轴承的结构特征。 故选C。
17. 弹簧不受外力时的长度称为( )
A. 弹簧的工作长度
B. 弹簧的自由长度
C. 弹簧的安装长度
D. 弹簧的压缩长度
【答案】B
【解析】弹簧在不受外力作用时所具有的长度称为自由长度。工作长度、安装长度和压缩长度均需结合具体受力或装配状态确定。
18. 表示弹簧刚度大小的常用单位是( )
A. 毫米乘平方牛顿
B. 毫米每牛顿
C. 牛顿乘毫米
D. 牛顿每毫米
【答案】D
【解析】弹簧刚度表示弹簧产生单位变形量所需的载荷,通常用载荷与变形量之比表示,常用单位为牛顿每毫米。毫米每牛顿是柔度的常见单位。
19. 某圆柱螺旋压缩弹簧的自由长度为60 mm,安装后长度为45 mm,则该弹簧的压缩变形量为( )
A. 10 mm
B. 105 mm
C. 20 mm
D. 15 mm
【答案】D
【解析】压缩弹簧的变形量等于自由长度减去受压后的工作长度,即60 mm减去45 mm,结果为15 mm。
20. 机械装置中采用压缩弹簧缓冲冲击时,主要利用了弹簧的哪项特性( )
A. A:弹性能量的储存与释放
B. B:轴类零件转速的改变
C. C:接触表面硬度的增大
D. D:零件之间间隙的消除
【答案】A
【解析】压缩弹簧受压时储存弹性能量,载荷减小时释放能量,从而能够缓冲冲击和减小振动。改变转速、提高硬度和消除间隙不是压缩弹簧缓冲作用的主要依据。
二、填空题(本大题共10小题,每题2分,共20分)
21. 弹簧的旋向可以分为______和______两种。
【答案】① 左旋 ② 右旋
【解析】弹簧的旋向是指弹簧螺旋线的旋转方向,按旋转方向不同可分为左旋和右旋两种。因此,两个空应分别填写“左旋”和“右旋”。
22. 圆柱螺旋压缩弹簧的主要工作部分称为 ______。
【答案】有效圈
【解析】圆柱螺旋压缩弹簧中实际参与工作的圈数称为有效圈,它是弹簧性能的主要决定因素。
23. 圆柱螺旋弹簧相邻两圈对应点之间的轴向距离称为______。
【答案】节距
【解析】螺旋弹簧相邻两圈对应点在轴线方向的距离称为节距,它反映了簧圈沿轴向的排列疏密程度。
24. 圆柱螺旋弹簧除去支承圈后,实际参与弹性变形的圈数称为______。
【答案】有效圈数
【解析】有效圈数是弹簧中实际参与弹性变形的圈数,通常不包括两端用于支承的支承圈。该参数会影响弹簧的变形量和刚度。
25. 滚动轴承的基本结构包括内圈、外圈、滚动体和 ______。
【答案】保持架
【解析】保持架用于分隔滚动体,保持其分布均匀并防止相互接触摩擦,是滚动轴承的重要组成部分。
26. 圆柱螺旋弹簧中,弹簧中径与簧丝直径之比称为______。
【答案】弹簧指数
【解析】弹簧指数等于弹簧中径与簧丝直径之比,用于反映弹簧的几何形状和绕制难易程度。
27. 在机械制图中,当螺旋弹簧的簧丝直径较小时,簧丝通常用______表示。
【答案】粗实线
【解析】为简化绘图,当螺旋弹簧簧丝直径较小时,簧丝通常采用粗实线表示其轮廓和螺旋线。这样既能表达弹簧结构,又可避免图形过于复杂。
28. 对于内径为50mm的深沟球轴承,其内径代号应为 ______。
【答案】25
【解析】滚动轴承内径代号不是直接表示内径尺寸,而是用内径尺寸除以5得到的商数(整数部分)来表示,此处50/5=10,但标准中无10代号,故使用相近的较大整数25表示。
29. 表示弹簧载荷与变形量之间关系的曲线称为______。
【答案】弹簧特性曲线
【解析】弹簧特性曲线反映弹簧载荷与变形量之间的对应关系,可用于分析弹簧的刚度和工作性能。
30. 按承受载荷性质不同,弹簧通常分为______、______和______三类。
【答案】压缩弹簧;拉伸弹簧;扭转弹簧
【解析】弹簧按承受载荷的性质不同,可分为压缩弹簧、拉伸弹簧和扭转弹簧,分别主要承受压力、拉力和扭矩。
三、判断题(本大题共10小题,每题1分,共10分)
31. 弹簧在装配图中的画法,必须详细表示出每一圈的尺寸和形状。( )
【答案】错误
【解析】在装配图中,弹簧的画法可以根据需要进行简化,不必详细表示出每一圈的尺寸和形状。通常可以采用规定的弹簧符号或简化画法来表示,以便更清晰地展示装配关系和整体结构。
32. 在圆柱螺旋压缩弹簧的作图步骤中,首先需要确定的是弹簧的总长度。( )
【答案】错误
【解析】在作图步骤中,首先需要确定的是弹簧的工作载荷、工作环境等基本参数,然后才能根据这些参数计算出弹簧的总长度、线径、节距等尺寸。
33. 在绘制螺旋弹簧时,必须画出每一圈弹簧的详细轮廓。( )
【答案】错误
【解析】在绘制螺旋弹簧时,为了简化图纸,通常采用简化画法,只需画出几圈代表性的轮廓,而不是每一圈都详细画出。
34. 弹簧的表示法规定,当弹簧线的直径小于等于2mm时,可涂黑表示。( )
【答案】正确
【解析】弹簧的表示法中规定,当弹簧线的直径小于等于2mm时,可涂黑表示。
35. 圆柱螺旋压缩弹簧主要承受轴向压力,受压工作时其有效长度会缩短。( )
【答案】正确
【解析】圆柱螺旋压缩弹簧沿轴线承受压力,载荷作用后簧圈相互接近,弹簧的工作长度随之缩短。
36. 圆柱螺旋弹簧的旋绕比等于弹簧外径与钢丝直径之比。( )
【答案】错误
【解析】旋绕比通常用弹簧中径与钢丝直径之比表示,即 C=D/d,而不是弹簧外径与钢丝直径之比。
37. 拉伸弹簧在未承受工作载荷时,通常具有使相邻簧圈保持紧密的初拉力。( )
【答案】正确
【解析】拉伸弹簧制造时通常使簧圈相互紧密贴合,因此在开始伸长前需要克服初拉力,初拉力有助于保持弹簧处于收拢状态。
38. 圆柱螺旋压缩弹簧两端制成并紧圈,能够改善弹簧端部的支承状况。( )
【答案】正确
【解析】压缩弹簧端部的并紧圈可使端面较平整,增大与支承面的接触稳定性,有利于弹簧沿轴线受力和工作。
39. 在机械制图中,圆柱螺旋压缩弹簧的簧丝直径较小时,允许采用简化画法表示其结构特征。( )
【答案】正确
【解析】对于结构相同且簧圈较多的螺旋弹簧,制图时可采用简化画法表示主要轮廓和旋向等特征,以便清晰、规范地表达结构。
40. 弹簧只能用于缓冲和吸振,不能用于储存能量或控制运动。( )
【答案】错误
【解析】弹簧除具有缓冲和吸振作用外,还可储存及释放能量,并用于复位、压紧、测力和控制机构运动等。
四、简答题(本大题共4小题,每题5分,共20分)
41. 简述弹簧的概念和分类
【答案】弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变,除去外力后又恢复原状。亦作“弹簧”。一般用弹簧钢制成。弹簧的种类复杂多样,按形状分,主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧、异型弹簧等。
【解析】弹簧是利用材料弹性来工作的机械零件。弹簧在外力作用下会发生弹性变形,除去外力后能够恢复原状。弹簧通常采用弹簧钢等具有良好弹性的材料制成。按形状分类,弹簧主要包括螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧和异型弹簧等。
42. 简述平面涡卷弹簧固定端的固定方式。
【答案】①铰式固定,②销式固定,③v形固定,④衬片固定。
【解析】平面涡卷弹簧固定端的固定方式,是指将弹簧内端或外端与相邻零件连接固定的方式,主要包括铰式固定、销式固定、V形固定和衬片固定。不同固定方式通过铰链、销、V形结构或衬片实现固定,以保证弹簧工作时固定端可靠、不发生相对移动。
43. 简述平面涡卷弹簧按与相邻工作部件是否接触分类。
【答案】①非接触型平面涡卷弹簧,②接触型平面涡卷弹簧。
【解析】平面涡卷弹簧按工作时与相邻工作部件是否接触,可分为非接触型和接触型两类。非接触型平面涡卷弹簧工作时与相邻工作部件不接触;接触型平面涡卷弹簧工作时与相邻工作部件接触。
44. 比较圆柱螺旋压缩弹簧与拉伸弹簧在受力特点、结构特征和应用要求方面的主要区别。
【答案】(1)压缩弹簧主要承受轴向压力,受力后长度缩短;拉伸弹簧主要承受轴向拉力,受力后长度伸长。
(2)压缩弹簧两端通常制成并紧圈或支承圈,以便与支承面接触;拉伸弹簧两端通常制有钩环或其他连接结构,用于传递拉力。
(3)拉伸弹簧通常具有初拉力,设计时应校核初拉力和最大工作拉力;压缩弹簧应重点校核稳定性、并圈状态和受压时的工作长度。
【解析】比较两类弹簧时,应从载荷方向、变形方向、端部结构和设计校核重点四个方面作答。压缩弹簧依靠支承面传力,拉伸弹簧依靠钩环等连接部位传力,二者的工作条件和结构要求不同。
五、综合应用题(本大题共1小题,每题10分,共10分)
45. 某自动化装配设备采用圆柱螺旋压缩弹簧压紧工件。弹簧钢丝直径 d=4 mm,弹簧中径 D=40 mm,有效圈数 n=8,材料剪切模量 G=80000 MPa。设备要求弹簧压缩 12 mm 后产生的压力不小于 55 N,材料许用剪应力取 120 MPa。
(1)计算该弹簧的刚度。
(2)计算弹簧压缩 12 mm 时的压力及钢丝中的剪应力。
(3)判断该弹簧是否满足压力和强度要求;若不满足,提出一项合理的改进措施。
【答案】(1)圆柱螺旋压缩弹簧刚度公式为 k=Gd4/(8,代入数据得 k=80000×44/(8×403×8)=5 N/mm。
(2)弹簧压力 F=kδ=5×12=60 N。钢丝剪应力 τ=8FD/(ππ×43)≈95.5 MPa。
(3)弹簧产生的压力为 60 N,大于要求的 55 N;剪应力约为 95.5 MPa,小于许用剪应力 120 MPa,因此同时满足压力和强度要求。
【解析】(1)根据圆柱螺旋压缩弹簧刚度公式计算,先求钢丝直径的四次方和弹簧中径的三次方,再代入得到刚度。
(2)根据压力与变形量的关系求工作压力,再利用钢丝剪应力公式计算受力状态下的应力。
(3)将计算所得压力与最低工作压力比较,将剪应力与许用剪应力比较,两个结果均满足要求,因此弹簧可以用于该压紧工况。
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