山东省（春季高考）机电技术类 《金属加工基础》项目二任务二 45分钟专题训练卷

山东省（春季高考）机电技术类《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，共208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电技术类理论知识，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电技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《机械基础》《液压与气压传动》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机电技术类 《金属加工基础》 项目二：钢铸铁分类性能 任务二：常用铸铁 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. 按石墨形态分类，石墨呈片状分布的铸铁是（ ） A. 灰铸铁 B. 球墨铸铁 C. 可锻铸铁 D. 蠕墨铸铁 2. 铸铁中石墨主要呈片状分布的材料是（ ） A. 白口铸铁 B. 球墨铸铁 C. 灰铸铁 D. 可锻铸铁 3. 牌号 HT200 中，“HT”表示该材料属于（ ） A. 灰铸铁 B. 球墨铸铁 C. 可锻铸铁 D. 合金铸铁 4. 牌号HT200中的“200”表示该材料的（ ） A. 最低抗拉强度 B. 最低屈服强度 C. 最高抗压强度 D. 最高硬度数值 5. QT400-15 表示球墨铸铁的最低抗拉强度为 400 MPa，伸长率为（ ） A. 5% B. 10% C. 15% D. 40% 6. 某铸铁经球化处理后，石墨呈球状分布，该材料属于（ ） A. 灰铸铁 B. 白口铸铁 C. 可锻铸铁 D. 球墨铸铁 7. 灰铸铁具有良好减振性的主要原因是其中含有（ ） A. 片状石墨 B. 球状石墨 C. 团絮石墨 D. 蠕虫石墨 8. 牌号QT400-15中的“15”表示该材料的（ ） A. 最低硬度数值 B. 最低伸长率 C. 最低冲击功值 D. 最低屈服强度 9. 与灰铸铁相比，球墨铸铁的强度和韧性较高，主要是因为石墨呈（ ） A. 片状分布 B. 球状分布 C. 团絮分布 D. 蠕虫分布 10. 车床床身要求具有良好的减振性和铸造性能，通常选用的材料是（ ） A. 白口铸铁 B. 球墨铸铁 C. 灰铸铁 D. 可锻铸铁 11. 某机床床身要求具有良好的减振性和铸造性能，宜选用的材料是（ ） A. HT200 B. QT400-15 C. ZCuSn10P1 D. 铝合金LY12 12. 柴油机曲轴承受交变载荷和冲击载荷，常选用的铸铁材料是（ ） A. 球墨铸铁 B. 灰铸铁 C. 白口铸铁 D. 可锻铸铁 13. 灰铸铁组织中的石墨通常呈（ ）。 A. 团絮状分布 B. 片状分布 C. 球状分布 D. 蠕虫状分布 14. 由铜和锌组成的常用铜合金是（ ） A. 铝硅合金 B. 铜锡合金 C. 铜铝合金 D. 铜锌合金 15. 卧式车床床身要求具有较好的减振性、耐磨性和铸造性能，宜优先选用（ ）。 A. 灰铸铁HT250 B. 白口铸铁W2 C. 球墨铸铁QT400 D. 可锻铸铁KTH300 16. 液压缸端盖需要承受较大的交变压力，并要求具有较好的强度和韧性，宜选用（ ）。 A. 灰铸铁HT200 B. 白口铸铁W1 C. 球墨铸铁QT450 D. 可锻铸铁KTH350 17. 某液压缸缸体承受较大压力，并要求材料具有较好的强度、韧性和铸造性能，宜选用（ ） A. HT150 B. HT200 C. QT400-15 D. ZL102 18. 某减速器箱体需承受较大载荷，并要求具有一定塑性和抗冲击能力，宜选用（ ） A. QT450-10 B. HT150 C. HT200 D. HT250 19. 某传动箱支架需整体铸造成形，使用中承受冲击载荷。设计要求材料抗拉强度不低于 430 MPa，伸长率不低于 8%。宜选用（ ） A. HT250，抗拉强度较高、减振性能较好 B. QT400-15，伸长率较大、抗拉强度不足 C. QT450-10，强度满足要求、塑性满足要求 D. QT500-7，抗拉强度较高、伸长率不足 20. 一批球墨铸铁毛坯检验结果为：抗拉强度425 MPa，伸长率16%。按牌号要求，该批材料可判定为（ ） A. QT400-18 B. QT450-10 C. QT500-7 D. QT400-15 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 某铸造车间配制灰铸铁炉料，投入含碳量为3.6%、含硅量为1.8%的生铁1800 kg，以及含碳量为0.2%、含硅量为0.3%的废钢600 kg。熔炼过程中不计元素烧损。（1）计算炉料中碳元素的总质量。（2）计算熔炼后铁液的含碳量和含硅量。（3）若灰铸铁要求含碳量为2.5%～4.0%、含硅量为1.0%～3.0%，判断该铁液成分是否符合要求。 22. 某球墨铸铁拉伸试样采用QT400-18材料制作，试样原始标距为50 mm，拉伸部位直径为14 mm。已知QT400-18的最低抗拉强度为400 MPa，最低断后伸长率为18%。（1）计算该试样拉伸部位的横截面积。（2）计算试样达到最低抗拉强度时所承受的最小拉力。（3）计算试样达到最低断后伸长率时的标距长度。 23. 铸造车间需生产一批灰铸铁机座，成品总质量为846.4 kg，熔炼和浇注后的综合成品率为92%。按炉料中碳的质量分数为3.4%计算。 （1）计算本批机座需要的炉料总质量。 （2）计算炉料中碳的质量。 （3）计算炉料中除碳以外其他成分的总质量。 24. 某铸造车间需配制1000 kg铸铁炉料，要求炉料中碳的质量分数为3.2%。现有含碳量为4.0%的生铁和含碳量为0.2%的废钢两种原料。 （1）设加入生铁x kg，写出碳元素质量守恒关系式。 （2）计算生铁和废钢的加入质量。 （3）计算配制后炉料中碳元素的质量。 25. 某机床床身铸件体积为，可选用HT250灰铸铁或QT400-18球墨铸铁制造。HT250密度为，材料利用率为80%，单价为5.6元/kg；QT400-18密度为，材料利用率为80%，单价为8.2元/kg。床身危险截面面积为，承受拉力为120 kN。按简化计算，安全系数取材料最低抗拉强度与实际拉应力之比，要求安全系数不小于1.5。（1）分别计算采用HT250和QT400-18时，单件铸件所需炉料质量及材料费用。（2）计算危险截面的实际拉应力。（3）分别计算两种材料的安全系数，并判断应选用哪种材料。 三、综合应用题（本大题共6小题，共40分） 26.（5分）某机床厂铸造一台卧式车床床身，简化后床身外形尺寸为 1800 mm×500 mm×300 mm，床身上有 4 个直径为 80 mm 的贯通孔。选用 HT250，灰铸铁密度取 7200 kg/，浇注工艺出品率为 92%。（1）计算该床身铸件的理论质量及实际需熔化铁液的质量，结果保留 1 位小数。（2）说明 HT250 中“HT”和“250”分别表示的含义，并判断该材料是否适合制造机床床身。（3）从铸铁分类和性能角度，说明若床身需承受频繁冲击载荷，应优先改用哪类铸铁，并说明理由。 27.（5分）某机床厂铸造一台车床床身的局部底板，材料拟选用HT250。底板毛坯为长800 mm、宽400 mm、厚100 mm的长方体，中部有一个直径100 mm的贯穿圆孔。已知HT250的密度为7.20 g/cm3。（1）计算该底板毛坯的质量，取π为3.14，结果保留两位小数。（2）判断HT250是否适合作为车床床身底板材料，并说明理由。（3）说明HT250牌号中“250”的含义，并写出灰铸铁的一项主要性能特点。 28.（5分）某给水工程拟采用 QT400-15 球墨铸铁管输送工业循环水。已知管道内径为 200 mm，壁厚为 8 mm，工作压力为 1.6 MPa。按薄壁圆筒计算，环向应力公式为 。设计安全系数取 5。（1）计算该管道在工作压力下的环向应力，并计算按安全系数确定的许用应力。（2）计算该球墨铸铁管的理论最大允许工作压力，并判断其是否满足输水要求。（3）说明 QT400-15 中“400”和“15”的含义，并分析球墨铸铁管比灰铸铁管更适用于埋地输水管线的原因。 29.（5分）某矿山输送设备的链轮承受较大的交变载荷，技术人员拟采用QT400-18制造链轮轮毂。轮毂危险截面为直径40 mm的圆形截面，工作时承受的最大拉力为120 kN。已知设计要求安全系数不小于3，QT400-18的最低抗拉强度为400 MPa。（1）计算轮毂危险截面的实际拉应力，取π为3.14，结果保留两位小数。（2）计算按抗拉强度确定的许用应力，并判断QT400-18是否满足强度要求。（3）说明选用球墨铸铁制造该链轮轮毂的主要原因。 30.（10分）某机床制造企业采用灰铸铁HT250浇注一台卧式加工中心的床身。床身毛坯可近似看作外部为长方体、内部有一个贯通长方体空腔的铸件。外部尺寸为长1.20 m、宽0.50 m、高0.30 m；内部空腔尺寸为长0.70 m、宽0.20 m、高0.15 m。灰铸铁密度取7.20×103 kg/，铸造综合成品率为90%。 （1）计算一个床身毛坯的体积和质量。 （2）计算浇注一个床身理论上需要准备的炉料质量。 （3）说明该床身选用灰铸铁HT250而不优先选用白口铸铁的主要理由。 31.（10分）某传动设备制造厂采用球墨铸铁QT450制造联轴器轮毂。轮毂毛坯和成品均可近似看作中空圆柱体。毛坯外径为160 mm、内孔直径为80 mm、长度为90 mm；加工后成品外径为156 mm、内孔直径为84 mm、长度为86 mm。球墨铸铁密度取7.10 g/cm3，取π为3.14。 （1）计算一个轮毂毛坯的体积和质量，质量保留两位小数。 （2）计算该轮毂的材料利用率，结果保留两位小数。 （3）轮毂在传递转矩时承受交变载荷，说明选用球墨铸铁QT450相对于灰铸铁的主要优势。 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 $ 山东省（春季高考）机电技术类《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，共208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电技术类理论知识，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电技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《机械基础》《液压与气压传动》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机电技术类 《金属加工基础》 项目二：钢铸铁分类性能 任务二：常用铸铁 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. 按石墨形态分类，石墨呈片状分布的铸铁是（ ） A. 灰铸铁 B. 球墨铸铁 C. 可锻铸铁 D. 蠕墨铸铁 【答案】A 【解析】灰铸铁中的石墨以片状形态存在，断口通常呈灰暗色。 2. 铸铁中石墨主要呈片状分布的材料是（ ） A. 白口铸铁 B. 球墨铸铁 C. 灰铸铁 D. 可锻铸铁 【答案】C 【解析】灰铸铁中的碳主要以片状石墨形式存在，断口通常呈灰暗色。 3. 牌号 HT200 中，“HT”表示该材料属于（ ） A. 灰铸铁 B. 球墨铸铁 C. 可锻铸铁 D. 合金铸铁 【答案】A 【解析】HT 是灰铸铁牌号代号，后面的数字表示其最低抗拉强度。 4. 牌号HT200中的“200”表示该材料的（ ） A. 最低抗拉强度 B. 最低屈服强度 C. 最高抗压强度 D. 最高硬度数值 【答案】A 【解析】HT表示灰铸铁，牌号后的数字表示其最低抗拉强度，单位为MPa。 5. QT400-15 表示球墨铸铁的最低抗拉强度为 400 MPa，伸长率为（ ） A. 5% B. 10% C. 15% D. 40% 【答案】C 【解析】球墨铸铁牌号中横线后的数字表示最低伸长率，QT400-15 的伸长率为 15%。 6. 某铸铁经球化处理后，石墨呈球状分布，该材料属于（ ） A. 灰铸铁 B. 白口铸铁 C. 可锻铸铁 D. 球墨铸铁 【答案】D 【解析】球墨铸铁通过球化处理使石墨呈球状，可提高材料的强度和韧性。 7. 灰铸铁具有良好减振性的主要原因是其中含有（ ） A. 片状石墨 B. 球状石墨 C. 团絮石墨 D. 蠕虫石墨 【答案】A 【解析】片状石墨能够阻碍振动传递，使灰铸铁具有较好的减振性能。 8. 牌号QT400-15中的“15”表示该材料的（ ） A. 最低硬度数值 B. 最低伸长率 C. 最低冲击功值 D. 最低屈服强度 【答案】B 【解析】QT表示球墨铸铁，后两位数字表示试样的最低伸长率，单位为百分数。 9. 与灰铸铁相比，球墨铸铁的强度和韧性较高，主要是因为石墨呈（ ） A. 片状分布 B. 球状分布 C. 团絮分布 D. 蠕虫分布 【答案】B 【解析】球状石墨对金属基体的割裂作用较小，因此球墨铸铁的强度和韧性较高。 10. 车床床身要求具有良好的减振性和铸造性能，通常选用的材料是（ ） A. 白口铸铁 B. 球墨铸铁 C. 灰铸铁 D. 可锻铸铁 【答案】C 【解析】灰铸铁中的片状石墨能有效吸收振动能量，适合制造机床床身等基础件。 11. 某机床床身要求具有良好的减振性和铸造性能，宜选用的材料是（ ） A. HT200 B. QT400-15 C. ZCuSn10P1 D. 铝合金LY12 【答案】A 【解析】机床床身需要吸收振动，灰铸铁 HT200 具有良好的减振性和铸造性能。 12. 柴油机曲轴承受交变载荷和冲击载荷，常选用的铸铁材料是（ ） A. 球墨铸铁 B. 灰铸铁 C. 白口铸铁 D. 可锻铸铁 【答案】A 【解析】球墨铸铁具有较高的强度、塑性和韧性，能承受曲轴工作时的交变载荷。 13. 灰铸铁组织中的石墨通常呈（ ）。 A. 团絮状分布 B. 片状分布 C. 球状分布 D. 蠕虫状分布 【答案】B 【解析】灰铸铁中的石墨主要以片状形态存在。片状石墨使灰铸铁具有良好的减振性、铸造性能和切削加工性能。 14. 由铜和锌组成的常用铜合金是（ ） A. 铝硅合金 B. 铜锡合金 C. 铜铝合金 D. 铜锌合金 【答案】D 【解析】铜锌合金通常称为黄铜，具有较好的塑性、耐蚀性和加工性能。 15. 卧式车床床身要求具有较好的减振性、耐磨性和铸造性能，宜优先选用（ ）。 A. 灰铸铁HT250 B. 白口铸铁W2 C. 球墨铸铁QT400 D. 可锻铸铁KTH300 【答案】A 【解析】灰铸铁中的片状石墨具有吸振作用，适合制造承受振动的机床床身、底座和箱体等零件。白口铸铁硬脆，球墨铸铁和可锻铸铁的典型应用重点不同。 16. 液压缸端盖需要承受较大的交变压力，并要求具有较好的强度和韧性，宜选用（ ）。 A. 灰铸铁HT200 B. 白口铸铁W1 C. 球墨铸铁QT450 D. 可锻铸铁KTH350 【答案】C 【解析】球墨铸铁中的石墨呈球状，对基体的割裂作用较小，因此具有较高的强度、塑性和韧性，适合制造承受交变载荷的液压缸端盖。 17. 某液压缸缸体承受较大压力，并要求材料具有较好的强度、韧性和铸造性能，宜选用（ ） A. HT150 B. HT200 C. QT400-15 D. ZL102 【答案】C 【解析】QT400-15 具有较高的强度和一定塑性、韧性，适合制造承受压力的液压缸缸体。 18. 某减速器箱体需承受较大载荷，并要求具有一定塑性和抗冲击能力，宜选用（ ） A. QT450-10 B. HT150 C. HT200 D. HT250 【答案】A 【解析】QT450-10具有较高强度和一定伸长率，较灰铸铁更适合承受冲击载荷的箱体。 19. 某传动箱支架需整体铸造成形，使用中承受冲击载荷。设计要求材料抗拉强度不低于 430 MPa，伸长率不低于 8%。宜选用（ ） A. HT250，抗拉强度较高、减振性能较好 B. QT400-15，伸长率较大、抗拉强度不足 C. QT450-10，强度满足要求、塑性满足要求 D. QT500-7，抗拉强度较高、伸长率不足 【答案】C 【解析】QT450-10 的最低抗拉强度为 450 MPa，伸长率为 10%，同时满足强度和塑性要求。 20. 一批球墨铸铁毛坯检验结果为：抗拉强度425 MPa，伸长率16%。按牌号要求，该批材料可判定为（ ） A. QT400-18 B. QT450-10 C. QT500-7 D. QT400-15 【答案】D 【解析】该材料抗拉强度超过400 MPa，伸长率超过15%，但未达到QT400-18的伸长率要求。 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 某铸造车间配制灰铸铁炉料，投入含碳量为3.6%、含硅量为1.8%的生铁1800 kg，以及含碳量为0.2%、含硅量为0.3%的废钢600 kg。熔炼过程中不计元素烧损。（1）计算炉料中碳元素的总质量。（2）计算熔炼后铁液的含碳量和含硅量。（3）若灰铸铁要求含碳量为2.5%～4.0%、含硅量为1.0%～3.0%，判断该铁液成分是否符合要求。 【答案】（1）碳元素总质量为 kg。（2）铁液总质量为 kg；含碳量为；硅元素质量为 kg，含硅量为。（3）该铁液含碳量和含硅量均在规定范围内，符合灰铸铁成分要求。 【解析】（1）生铁中的碳质量为，废钢中的碳质量为，故碳元素总质量为。（2）炉料总质量为。铁液含碳量为。生铁中的硅质量为，废钢中的硅质量为，硅元素总质量为；铁液含硅量为。（3）处于范围内，处于范围内，因此该铁液成分符合题设灰铸铁要求。 22. 某球墨铸铁拉伸试样采用QT400-18材料制作，试样原始标距为50 mm，拉伸部位直径为14 mm。已知QT400-18的最低抗拉强度为400 MPa，最低断后伸长率为18%。（1）计算该试样拉伸部位的横截面积。（2）计算试样达到最低抗拉强度时所承受的最小拉力。（3）计算试样达到最低断后伸长率时的标距长度。 【答案】（1）横截面积为。（2）最小拉力为，约为。（3）伸长量为；标距长度为。 【解析】（1）拉伸部位直径，横截面积为。（2），达到最低抗拉强度时的最小拉力为。（3）最低断后伸长率为，伸长量为，断后标距长度为。 23. 铸造车间需生产一批灰铸铁机座，成品总质量为846.4 kg，熔炼和浇注后的综合成品率为92%。按炉料中碳的质量分数为3.4%计算。 （1）计算本批机座需要的炉料总质量。 （2）计算炉料中碳的质量。 （3）计算炉料中除碳以外其他成分的总质量。 【答案】（1）所需炉料总质量为920 kg。 （2）碳的质量为31.28 kg。 （3）除碳以外其他成分的总质量为888.72 kg。 【解析】（1）炉料总质量按成品质量除以综合成品率计算，846.4 kg除以92%，得到920 kg。 （2）碳的质量按920 kg×3.4%计算，得到31.28 kg。 （3）其他成分总质量按920 kg减去31.28 kg计算，得到888.72 kg。 24. 某铸造车间需配制1000 kg铸铁炉料，要求炉料中碳的质量分数为3.2%。现有含碳量为4.0%的生铁和含碳量为0.2%的废钢两种原料。 （1）设加入生铁x kg，写出碳元素质量守恒关系式。 （2）计算生铁和废钢的加入质量。 （3）计算配制后炉料中碳元素的质量。 【答案】（1）碳元素质量守恒关系式为4.0%x＋0.2%(1000－x)＝1000×3.2%。 （2）生铁加入质量约为789.47 kg，废钢加入质量约为210.53 kg。 （3）炉料中碳元素的质量为32 kg。 【解析】（1）目标炉料中碳的质量为1000 kg×3.2%，即32 kg。 （2）根据碳元素守恒求得生铁质量约为789.47 kg，再用1000 kg减去生铁质量，得到废钢质量约为210.53 kg。 （3）配制完成后，炉料中的碳元素质量仍为32 kg。 25. 某机床床身铸件体积为，可选用HT250灰铸铁或QT400-18球墨铸铁制造。HT250密度为，材料利用率为80%，单价为5.6元/kg；QT400-18密度为，材料利用率为80%，单价为8.2元/kg。床身危险截面面积为，承受拉力为120 kN。按简化计算，安全系数取材料最低抗拉强度与实际拉应力之比，要求安全系数不小于1.5。（1）分别计算采用HT250和QT400-18时，单件铸件所需炉料质量及材料费用。（2）计算危险截面的实际拉应力。（3）分别计算两种材料的安全系数，并判断应选用哪种材料。 【答案】（1）HT250铸件质量为 kg，所需炉料质量为 kg，材料费用为元。QT400-18铸件质量为 kg，所需炉料质量为 kg，材料费用为元。（2）实际拉应力为。（3）HT250安全系数为；QT400-18安全系数为。应选用QT400-18球墨铸铁。 【解析】（1）HT250铸件质量为，材料利用率为，所需炉料质量为，材料费用为。QT400-18铸件质量为，所需炉料质量为，材料费用为。（2），危险截面面积，实际拉应力为。（3）HT250的安全系数为，不满足要求；QT400-18的安全系数为，满足要求。因此应选用QT400-18球墨铸铁。 三、综合应用题（本大题共6小题，共40分） 26.（5分）某机床厂铸造一台卧式车床床身，简化后床身外形尺寸为 1800 mm×500 mm×300 mm，床身上有 4 个直径为 80 mm 的贯通孔。选用 HT250，灰铸铁密度取 7200 kg/，浇注工艺出品率为 92%。（1）计算该床身铸件的理论质量及实际需熔化铁液的质量，结果保留 1 位小数。（2）说明 HT250 中“HT”和“250”分别表示的含义，并判断该材料是否适合制造机床床身。（3）从铸铁分类和性能角度，说明若床身需承受频繁冲击载荷，应优先改用哪类铸铁，并说明理由。 【答案】（1）床身实体体积为：。4个贯通孔总体积为：。铸件体积为：。铸件理论质量为：。实际需熔化铁液质量为：。（2）“HT”表示灰铸铁，“250”表示其最低抗拉强度为250 MPa。HT250具有良好的铸造性能、减振性和切削加工性，适合制造机床床身。（3）应优先选用球墨铸铁。球墨铸铁中的石墨呈球状，对基体割裂作用较小，强度、韧性和抗冲击性能均优于灰铸铁。 【解析】净体积=1.8×0.5×0.3−4×π×0.082×0.3/4=0.263968，质量为1900.6kg；按92%出品率需铁液2065.8kg。HT为灰铸铁，250指最低抗拉强度250MPa，适合床身；频繁冲击时宜用韧性更好的球墨铸铁。 27.（5分）某机床厂铸造一台车床床身的局部底板，材料拟选用HT250。底板毛坯为长800 mm、宽400 mm、厚100 mm的长方体，中部有一个直径100 mm的贯穿圆孔。已知HT250的密度为7.20 g/cm3。（1）计算该底板毛坯的质量，取π为3.14，结果保留两位小数。（2）判断HT250是否适合作为车床床身底板材料，并说明理由。（3）说明HT250牌号中“250”的含义，并写出灰铸铁的一项主要性能特点。 【答案】（1）底板体积为：圆孔体积为：底板实际体积为：底板质量为：。（2）HT250适合作为车床床身底板材料。灰铸铁具有较好的铸造性能、减振性能和耐磨性，能减小机床加工时的振动。（3）“250”表示该灰铸铁的最低抗拉强度为250 MPa。灰铸铁的主要特点是抗压强度较高、减振性好，但塑性和韧性较差。 【解析】（1）长方体底板的体积为：。贯穿圆孔体积为：。底板实际体积为：。底板质量为：。 （2）HT250为灰铸铁，具有良好的铸造性能、减振性能和耐磨性。车床床身底板需要具有较好的刚度和减振能力，以减小加工振动，因此HT250适合作为该底板材料。 （3）HT250中“HT”表示灰铸铁，“250”表示最低抗拉强度为250 MPa。灰铸铁的主要性能特点之一是减振性好；同时其抗压强度较高，但塑性和韧性较差。 28.（5分）某给水工程拟采用 QT400-15 球墨铸铁管输送工业循环水。已知管道内径为 200 mm，壁厚为 8 mm，工作压力为 1.6 MPa。按薄壁圆筒计算，环向应力公式为 。设计安全系数取 5。（1）计算该管道在工作压力下的环向应力，并计算按安全系数确定的许用应力。（2）计算该球墨铸铁管的理论最大允许工作压力，并判断其是否满足输水要求。（3）说明 QT400-15 中“400”和“15”的含义，并分析球墨铸铁管比灰铸铁管更适用于埋地输水管线的原因。 【答案】（1）工作状态下的环向应力为：。许用应力为：。（2）理论最大允许工作压力为：。。工作压力为 1.6 MPa，小于 6.4 MPa，因此满足输水要求。（3）“400”表示最低抗拉强度为 400 MPa，“15”表示最小伸长率为 15%。球墨铸铁强度高、韧性较好、抗冲击能力强，能适应埋地管道的土壤载荷和地基轻微变形。 【解析】环向应力σ=pd/(2t)=1.6×200/(2×8)=20MPa，许用应力为400/5=80MPa。最大允许压力pmax=2t[σ]/d=6.4MPa，大于1.6MPa，满足要求。400、15分别指最低抗拉强度和最小伸长率；球铁强韧、抗冲击性较好，适应埋地载荷与变形。 29.（5分）某矿山输送设备的链轮承受较大的交变载荷，技术人员拟采用QT400-18制造链轮轮毂。轮毂危险截面为直径40 mm的圆形截面，工作时承受的最大拉力为120 kN。已知设计要求安全系数不小于3，QT400-18的最低抗拉强度为400 MPa。（1）计算轮毂危险截面的实际拉应力，取π为3.14，结果保留两位小数。（2）计算按抗拉强度确定的许用应力，并判断QT400-18是否满足强度要求。（3）说明选用球墨铸铁制造该链轮轮毂的主要原因。 【答案】（1）危险截面积为：最大拉应力为：。（2）许用应力为：实际拉应力95.54 MPa小于许用应力133.33 MPa，因此QT400-18满足强度要求。（3）球墨铸铁中的石墨呈球状，对基体割裂作用较小，具有较高的强度、塑性和韧性，适合承受交变载荷和冲击载荷。 【解析】危险截面积A=π/4=3.14×402/4=1256mm2，拉力120kN=120000N，实际应力σ=F/A=95.54MPa。许用应力[σ]=400/3=133.33MPa，实际值较小，满足强度要求。球状石墨削弱基体割裂，球铁强度、韧性和抗冲击性较好。 30.（10分）某机床制造企业采用灰铸铁HT250浇注一台卧式加工中心的床身。床身毛坯可近似看作外部为长方体、内部有一个贯通长方体空腔的铸件。外部尺寸为长1.20 m、宽0.50 m、高0.30 m；内部空腔尺寸为长0.70 m、宽0.20 m、高0.15 m。灰铸铁密度取7.20×103 kg/，铸造综合成品率为90%。 （1）计算一个床身毛坯的体积和质量。 （2）计算浇注一个床身理论上需要准备的炉料质量。 （3）说明该床身选用灰铸铁HT250而不优先选用白口铸铁的主要理由。 【答案】（1）床身毛坯体积为0.159 ，质量为1144.8 kg。 （2）需要准备的炉料质量为1272 kg。 （3）灰铸铁HT250具有较好的铸造性能、减振性和切削加工性能，适合制造机床床身。白口铸铁硬度高、脆性大、切削加工困难，不适合用作机床床身主体材料。 【解析】毛坯体积=1.20×0.50×0.30−0.70×0.20×0.15=0.159，质量=0.159×7.20×103=1144.8kg。按90%成品率，炉料质量=1144.8/0.90=1272kg。HT250铸造、减振和切削性能好；白口铸铁硬脆且难加工，不宜作床身主体。 31.（10分）某传动设备制造厂采用球墨铸铁QT450制造联轴器轮毂。轮毂毛坯和成品均可近似看作中空圆柱体。毛坯外径为160 mm、内孔直径为80 mm、长度为90 mm；加工后成品外径为156 mm、内孔直径为84 mm、长度为86 mm。球墨铸铁密度取7.10 g/cm3，取π为3.14。 （1）计算一个轮毂毛坯的体积和质量，质量保留两位小数。 （2）计算该轮毂的材料利用率，结果保留两位小数。 （3）轮毂在传递转矩时承受交变载荷，说明选用球墨铸铁QT450相对于灰铸铁的主要优势。 【答案】（1）毛坯体积为1356.48 cm3，毛坯质量约为9.63 kg。 （2）成品体积为1166.57 cm3，材料利用率约为86.00%。 （3）球墨铸铁中的石墨呈球状，对金属基体的割裂作用较小，因此强度、塑性和韧性均优于灰铸铁，更适合承受交变载荷和传递转矩。 【解析】毛坯体积=π/4×(1602−802)×90=1356.48cm3，质量=1356.48×7.10=9.63kg。成品体积为1166.57cm3，材料利用率=1166.57/1356.48×100%=86.00%。球状石墨应力集中小，QT450较灰铸铁强度、塑性和韧性更好，适合交变转矩。 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 $