河北省（对口招生）机械类 《机械制图》项目十一任务一 45分钟专题训练卷

河北省（对口招生）机械类《机械制图》45分钟专题训练卷专辑，共165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河北省对口招生考试《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。 河北省（对口招生）机械类 《机械制图》 项目十一：常用标准件 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15小题，每题2分，共30分） 1. 圆柱螺旋压缩弹簧的自由长度与哪些因素无关？（ ） A. 线径 B. 节距 C. 有效圈数 D. 材料弹性模量 2. 以下哪种弹簧的画法能够清晰地表示出弹簧的螺旋形状（ ） A. 用细实线绘制几圈螺旋线 B. 用一条直线表示 C. 用粗实线绘制整个弹簧 D. 用点划线表示 3. 某圆柱螺旋压缩弹簧的钢丝直径为10mm、弹簧最大直径80mm，则该弹簧的中径为（ ） A. 45mm B. 55mm C. 65mm D. 70mm 4. 某圆柱螺旋压缩弹簧的钢丝直径为，节距为，总圈数为10，有效圈数为7.5。其自由长度的计算结果为（ ） A. B. C. D. 5. 圆柱螺旋压缩弹簧有效圈数在__________圈以上的螺旋弹簧，中间部分可以省略不画（ ） A. 4 B. 6 C. 8 D. 10 6. 螺旋弹簧的有效圈数是指什么？（ ） A. 弹簧总圈数 B. 弹簧支撑圈数 C. 弹簧接触圈数 D. 弹簧工作圈数 7. 在表示圆柱螺旋弹簧在装配图中的画法时，以下哪项描述是正确的？（ ） A. 画出弹簧的全部线圈 B. 仅画出弹簧的两端 C. 画出弹簧的轮廓，并用示意方法表示其工作长度 D. 不需画出，只需在零件表中列出 8. 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 9. 下列关于弹簧简化画法的说法正确的是（ ） A. 在平行于螺旋弹簧轴线的投影面的视图中，其各圈的轮廓应画成圆 B. 圆柱螺旋压缩弹簧无论左旋还是右旋，均可画成右旋 C. 对于需要规定旋向的圆柱螺旋压缩弹簧，其旋向应在标题栏中画出 D. 以上说法均不正确 10. 螺旋弹簧在平行于轴线的投影面上的图形，其各圈的轮廓应画成（ ） A. 螺旋线 B. 圆 C. 曲线 D. 直线 11. 圆柱螺旋压缩弹簧的中径与外径D和内径的关系是（ ） A. B. 2 C. D. D 12. 在绘制弹簧时，如果弹簧的有效圈数为5，支撑圈数为2，那么需要绘制几圈弹簧线？（ ） A. 3 B. 5 C. 7 D. 10 13. 当弹簧有效圈数大于4圈时，在平行于轴线的投影面上绘制视图，中间部分（ ） A. 可省略不画，只画出两端1-2圈 B. 必须全部画出 C. 画一半 D. 随意画几圈示意即可 14. 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 15. 圆柱螺旋压缩弹簧的作图步骤中，最后一步通常是？（ ） A. 绘制中心线 B. 标记尺寸参数 C. 添加剖面线 D. 绘制端部挂钩 二、判断题（本大题共10小题，每题1分，共10分） 16. 弹簧的表示法规定，有效圈数在8圈以上的弹簧，中间部分才能省略不画。（ ） 17. 在绘制螺旋弹簧时，其螺旋线的表示方法应符合GB/T 4459.4-2003标准。（ ） 18. 圆柱螺旋压缩弹簧的节距是指相邻两圈弹簧对应点沿轴线方向的距离。（ ） 19. 当弹簧的有效圈数在4圈以上时可以采用省略中间部分的画法，但是表示弹簧轴线和钢丝剖面中心线的三条细点画线仍应画出（ ） 20. 圆柱螺旋压缩弹簧的作图步骤中不需要包括弹簧端部的弯曲形状。（ ） 21. 在绘制螺旋弹簧时，必须画出每一圈弹簧的详细轮廓。（ ） 22. 在绘制弹簧的剖面图时，可以省略弹簧内部的细节，只表示出外部轮廓。（ ） 23. 弹簧的旋向可以分为左旋和右旋两种。（ ） 24. 弹簧在图纸上的表示方法不受任何标准的限制，可以自由发挥。（ ） 25. 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。（ ） 三、填空题（本大题共10小题，每题1分，共10分） 26. 在装配图中表示弹簧时，可以使用______或______来指示弹簧的压缩或拉伸方向。 27. 弹簧在平行于轴线投影面的视图中，各圈的轮廓不必按螺旋线的真实投影画出，而用______来代替螺旋线的投影。 28. 弹簧可用于______等作用。 29. 弹簧的旋向可以分为______和______两种。 30. 圆柱螺旋压缩弹簧的主要工作部分称为 ______。 31. 圆柱螺旋压缩弹簧的参数中，簧丝直径用字母______表示，自由高度用字母______表示。 32. 弹簧的主要功能有利用弹性变形储存能量______、______ 。 33. 弹簧可用于______、______、______和______等作用。常见弹簧有______、______、______。 34. 螺旋弹簧均可画成右旋，对必须保证的旋向要求应在______中注明。 35. 在绘制弹簧的剖面图时，通常省略______，只表示______。 四、简答题（本大题共4小题，每题3分，共12分） 36. 简述弹簧的结构分类 37. 简述平面涡卷弹簧。 38. 简述弹簧的概念和分类 39. 简述平面涡卷弹簧按与相邻工作部件是否接触分类。 五、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 40. 某机械装置采用圆柱螺旋压缩弹簧，弹簧材料的切变模量为 ，弹簧丝直径为 ，中径为 ，有效圈数为 。忽略弹簧自重及端部影响，求：（1）弹簧的刚度；（2）当弹簧承受轴向载荷 时的变形量；（3）若弹簧允许的最大变形量为 ，其对应的载荷是多少？ 41. 某冲压设备的缓冲机构由两个圆柱螺旋压缩弹簧串联组成，两个弹簧的刚度分别为 和 。设备工作时，串联系统承受轴向载荷 ，求：（1）两个弹簧串联系统的等效刚度；（2）两个弹簧各自的变形量及系统总变形量；（3）系统储存的弹性势能。 六、作图题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 42. 请根据以下弹簧的参数，手绘方式，绘制出该弹簧的详细示意图。 弹簧参数： 弹簧类型：圆柱螺旋压缩弹簧 材料直径（线径）：d=2mm 弹簧外径（即最大直径，考虑间隙）：10mm 有效圈数：n=6圈 自由长度（即未受力时的长度）：Lf=50mm 弹簧刚度（即每压缩或拉伸1mm所需的力）：k=5N/mm 七、综合应用题（本大题共2小题，每题10分，共20分） 43. 某自动化冲压设备采用圆柱螺旋压缩弹簧复位。弹簧材料的剪切模量为 ，簧丝直径为 ，中径为 ，有效圈数为 。设备工作时弹簧承受载荷 ，允许最大变形量为 ，许用剪切应力为 。（1）计算该弹簧的刚度和工作变形量。（2）计算弹簧在工作载荷下的剪切应力，并判断其变形量和应力是否满足使用要求。（3）若设备改造后最大载荷增加到 ，分析原弹簧能否继续使用，并提出一项合理的改进措施。 44. 某自动化装配夹具采用两根圆柱螺旋压缩弹簧并联支承滑块。弹簧A的刚度为 ，弹簧B的刚度为 。安装后两根弹簧同时压缩 ，且均处于线性工作范围。（1）计算并联弹簧的等效刚度以及滑块受到的总弹簧力。（2）计算弹簧A和弹簧B分别承担的载荷，并判断哪根弹簧承受的载荷较大。（3）若弹簧B长期使用后刚度下降为 ，要维持原来的总支承力，计算滑块所需的压缩量，并说明该变化对夹具定位的影响及处理措施。 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 $ 河北省（对口招生）机械类《机械制图》45分钟专题训练卷专辑，共165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河北省对口招生考试《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。 河北省（对口招生）机械类 《机械制图》 项目十一：常用标准件 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15小题，每题2分，共30分） 1. 圆柱螺旋压缩弹簧的自由长度与哪些因素无关？（ ） A. 线径 B. 节距 C. 有效圈数 D. 材料弹性模量 【答案】D 【解析】自由长度与线径、节距和有效圈数直接相关，而材料弹性模量虽然影响弹簧的刚度，但不直接影响自由长度。 2. 以下哪种弹簧的画法能够清晰地表示出弹簧的螺旋形状（ ） A. 用细实线绘制几圈螺旋线 B. 用一条直线表示 C. 用粗实线绘制整个弹簧 D. 用点划线表示 【答案】A 【解析】用细实线绘制几圈螺旋线能够清晰地表示出弹簧的螺旋形状，这是弹簧画法的常用方法之一。 3. 某圆柱螺旋压缩弹簧的钢丝直径为10mm、弹簧最大直径80mm，则该弹簧的中径为（ ） A. 45mm B. 55mm C. 65mm D. 70mm 【答案】D 【解析】利用公式80mm-10mm=70mm可求出该弹簧的中径。 故选D。 4. 某圆柱螺旋压缩弹簧的钢丝直径为，节距为，总圈数为10，有效圈数为7.5。其自由长度的计算结果为（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】先利用有效圈数与支承圈数之和成为总圈数,即求出；再利用求出该弹簧的自由长度 ．故选：C． 5. 圆柱螺旋压缩弹簧有效圈数在__________圈以上的螺旋弹簧，中间部分可以省略不画（ ） A. 4 B. 6 C. 8 D. 10 【答案】A 【解析】有效圈数4圈以上中间可省略不画。 6. 螺旋弹簧的有效圈数是指什么？（ ） A. 弹簧总圈数 B. 弹簧支撑圈数 C. 弹簧接触圈数 D. 弹簧工作圈数 【答案】D 【解析】有效圈数指的是弹簧中真正起到弹性作用的圈数。 7. 在表示圆柱螺旋弹簧在装配图中的画法时，以下哪项描述是正确的？（ ） A. 画出弹簧的全部线圈 B. 仅画出弹簧的两端 C. 画出弹簧的轮廓，并用示意方法表示其工作长度 D. 不需画出，只需在零件表中列出 【答案】C 【解析】在装配图中，圆柱螺旋弹簧通常采用简化画法，画出弹簧的轮廓，并用示意方法表示其工作长度。故选：B。 8. 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。 9. 下列关于弹簧简化画法的说法正确的是（ ） A. 在平行于螺旋弹簧轴线的投影面的视图中，其各圈的轮廓应画成圆 B. 圆柱螺旋压缩弹簧无论左旋还是右旋，均可画成右旋 C. 对于需要规定旋向的圆柱螺旋压缩弹簧，其旋向应在标题栏中画出 D. 以上说法均不正确 【答案】B 【解析】通常圆柱螺旋压缩弹簧无论旋向都可画成右旋。 10. 螺旋弹簧在平行于轴线的投影面上的图形，其各圈的轮廓应画成（ ） A. 螺旋线 B. 圆 C. 曲线 D. 直线 【答案】D 【解析】在平行于螺旋弹簧轴线的投影面的视图中，各圈的轮廓不必按螺旋线的真实投影画出，而用直线来代替螺旋线的投影。故选：D。 11. 圆柱螺旋压缩弹簧的中径与外径D和内径的关系是（ ） A. B. 2 C. D. D 【答案】B 【解析】根据定义，圆柱螺旋压缩弹簧中径D2=（D+D1）/2，这是基本参数关系。 12. 在绘制弹簧时，如果弹簧的有效圈数为5，支撑圈数为2，那么需要绘制几圈弹簧线？（ ） A. 3 B. 5 C. 7 D. 10 【答案】C 【解析】绘制弹簧时，需要将有效圈数和支撑圈数都绘制出来，因此总共需要绘制7圈弹簧线。 13. 当弹簧有效圈数大于4圈时，在平行于轴线的投影面上绘制视图，中间部分（ ） A. 可省略不画，只画出两端1-2圈 B. 必须全部画出 C. 画一半 D. 随意画几圈示意即可 【答案】A 【解析】为了绘图简洁且符合规定，当弹簧有效圈数大于4圈时，中间部分可省略不画，只画出两端1-2圈，并注明弹簧自由高度。 14. 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。 15. 圆柱螺旋压缩弹簧的作图步骤中，最后一步通常是？（ ） A. 绘制中心线 B. 标记尺寸参数 C. 添加剖面线 D. 绘制端部挂钩 【答案】B 【解析】在完成弹簧的所有绘制后，最后需要标记出相关的尺寸参数以确保制造的准确性。 二、判断题（本大题共10小题，每题1分，共10分） 16. 弹簧的表示法规定，有效圈数在8圈以上的弹簧，中间部分才能省略不画。（ ） 【答案】错误 【解析】有效圈数在4圈以上的螺旋弹簧，中间部分可省略不画。 17. 在绘制螺旋弹簧时，其螺旋线的表示方法应符合GB/T 4459.4-2003标准。（ ） 【答案】正确 【解析】绘制螺旋弹簧的螺旋线时，确实应遵循GB/T 4459.4-2003标准中的规定。 18. 圆柱螺旋压缩弹簧的节距是指相邻两圈弹簧对应点沿轴线方向的距离。（ ） 【答案】错误 【解析】圆柱螺旋压缩弹簧的节距，是相邻两圈弹簧上对应点沿弹簧轴线方向的距离，而不是笼统表述的“相邻两圈弹簧中径之间的直线距离”。因此，题干表述不准确，判断为错误。 19. 当弹簧的有效圈数在4圈以上时可以采用省略中间部分的画法，但是表示弹簧轴线和钢丝剖面中心线的三条细点画线仍应画出（ ） 【答案】正确 【解析】当弹簧的有效圈数在4圈以上时，可以采用省略中间部分的画法，但表示弹簧轴线和钢丝剖面中心线的三条细点画线仍应画出。因此，题干说法正确。 20. 圆柱螺旋压缩弹簧的作图步骤中不需要包括弹簧端部的弯曲形状。（ ） 【答案】错误 【解析】作图步骤需要包括弹簧的所有部分，包括端部的弯曲形状，以完整准确地表达设计意图。 21. 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。 22. 在绘制弹簧的剖面图时，可以省略弹簧内部的细节，只表示出外部轮廓。（ ） 【答案】正确 【解析】在绘制弹簧的剖面图时，为了简化图形和提高可读性，通常可以省略弹簧内部的细节，只表示出外部轮廓。这样既能表达弹簧的基本形状，又能避免图形过于复杂。 23. 弹簧的旋向可以分为左旋和右旋两种。（ ） 【答案】正确 【解析】弹簧的旋向按螺旋线的旋转方向分为左旋和右旋两种。因此，题干说法正确。 24. 弹簧在图纸上的表示方法不受任何标准的限制，可以自由发挥。（ ） 【答案】错误 【解析】弹簧在图纸上的表示方法受到相关标准和规范的限制。为了确保图纸的准确性和可读性，弹簧的画法应遵循一定的标准和规范，如GB/T 4459.4-2003《机械制图弹簧表示法》等。 25. 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。 三、填空题（本大题共10小题，每题1分，共10分） 26. 在装配图中表示弹簧时，可以使用______或______来指示弹簧的压缩或拉伸方向。 【答案】① 箭头 ② 符号 【解析】在装配图中表示弹簧时，为了清晰地指示弹簧的压缩或拉伸方向，可以使用箭头或符号来标注。 27. 弹簧在平行于轴线投影面的视图中，各圈的轮廓不必按螺旋线的真实投影画出，而用______来代替螺旋线的投影。 【答案】直线 【解析】在平行于轴线投影面的视图中，弹簧各圈轮廓的螺旋线真实投影通常用直线表示，以简化作图。 28. 弹簧可用于______等作用。 【答案】减震、夹紧、自动复位、测力和储存能量 【解析】弹簧具有缓冲和吸振、夹紧、自动复位、测力以及储存能量等作用。 29. 弹簧的旋向可以分为______和______两种。 【答案】① 左旋 ② 右旋 【解析】根据螺旋线的旋转方向，弹簧的旋向分为左旋和右旋两种。 30. 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。 31. 圆柱螺旋压缩弹簧的参数中，簧丝直径用字母______表示，自由高度用字母______表示。 【答案】① d ② 【解析】圆柱螺旋压缩弹簧的簧丝直径用字母 d 表示，自由高度用字母 表示。因此，第一空填 d，第二空填 。 32. 弹簧的主要功能有利用弹性变形储存能量______、______ 。 【答案】① 缓冲吸振 ② 控制运动 【解析】弹簧常见功能就是这三项，如汽车减震利用缓冲吸振，机械钟表利用其控制运动部件的节奏。 33. 弹簧可用于______、______、______和______等作用。常见弹簧有______、______、______。 【答案】① 减震 ② 夹紧 ③ 测力 ④ 储存能量 ⑤ 压缩弹簧 ⑥ 拉伸弹簧 ⑦ 扭转弹簧 【解析】弹簧可利用弹性变形实现减震、夹紧、测力和储存能量等作用。按承受载荷和变形形式，常见弹簧有压缩弹簧、拉力弹簧和扭力弹簧。 34. 螺旋弹簧均可画成右旋，对必须保证的旋向要求应在______中注明。 【答案】“技术要求” 【解析】圆柱螺旋弹簧在图样中通常均可画成右旋；当实际使用要求必须保证特定旋向时，应在技术要求中注明。 35. 在绘制弹簧的剖面图时，通常省略______，只表示______。 【答案】① 弹簧丝的剖面形状 ② 弹簧的外形轮廓 【解析】绘制弹簧的剖面图时，为简化图形并符合弹簧的规定画法，通常省略弹簧丝的剖面形状，只表示弹簧的外形轮廓。 四、简答题（本大题共4小题，每题3分，共12分） 36. 简述弹簧的结构分类 【答案】按受力性质，弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧，按形状可分为碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、螺旋弹簧、截锥涡卷弹簧以及扭杆弹簧等，按制作过程可以分为冷卷弹簧和热卷弹簧。普通圆柱弹簧由于制造简单，且可根据受载情况制成各种型式，结构简单，故应用最广。弹簧的制造材料一般来说应具有高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性及良好的热处理性能等，常用的有碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢以及铜合金、镍合金和橡胶等。弹簧的制造方法有冷卷法和热卷法。弹簧丝直径小于8毫米的一般用冷卷法，大于8毫米的用热卷法。有些弹簧在制成后还要进行强压或喷丸处理，可提高弹簧的承载能力。 【解析】弹簧可按不同依据进行分类。按受力性质可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧；按形状可分为碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、螺旋弹簧、截锥涡卷弹簧和扭杆弹簧等；按制作过程可分为冷卷弹簧和热卷弹簧。普通圆柱螺旋弹簧制造简单、形式多样、应用广泛。弹簧常用材料包括碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢、铜合金、镍合金和橡胶等；制造方法主要有冷卷法和热卷法，制成后还可通过强压或喷丸处理提高承载能力。 37. 简述平面涡卷弹簧。 【答案】平面涡卷弹簧，又名发条弹簧，其一端固定而另一端作用有扭矩；在扭矩作用下弹簧材料产生弯曲弹性变形，使弹簧在平面内产生扭转，其变形角的大小与扭矩成正比。 【解析】平面涡卷弹簧又称发条弹簧，通常一端固定，另一端承受扭矩。扭矩作用于弹簧时，弹簧材料发生弯曲弹性变形，使弹簧在自身平面内产生卷紧或松开的变形。只要材料处于弹性范围内，变形角与所受扭矩成正比，去除扭矩后弹簧可恢复原状。 38. 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。弹性材料在外力作用下发生弹性变形，外力去除后能够恢复原状。弹簧通常采用弹簧钢等弹性材料制造。按形状，弹簧主要分为螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧和异型弹簧等。 39. 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】按平面涡卷弹簧与相邻工作部件是否接触，可分为两类：工作时与相邻部件不接触的为非接触型平面涡卷弹簧；工作时与相邻部件接触的为接触型平面涡卷弹簧。 五、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 40. 某机械装置采用圆柱螺旋压缩弹簧，弹簧材料的切变模量为 ，弹簧丝直径为 ，中径为 ，有效圈数为 。忽略弹簧自重及端部影响，求：（1）弹簧的刚度；（2）当弹簧承受轴向载荷 时的变形量；（3）若弹簧允许的最大变形量为 ，其对应的载荷是多少？ 【答案】（1）弹簧刚度约为 。（2）弹簧变形量约为 。（3）对应载荷约为 。 【解析】（1）圆柱螺旋压缩弹簧刚度 。（2）。（3）。 41. 某冲压设备的缓冲机构由两个圆柱螺旋压缩弹簧串联组成，两个弹簧的刚度分别为 和 。设备工作时，串联系统承受轴向载荷 ，求：（1）两个弹簧串联系统的等效刚度；（2）两个弹簧各自的变形量及系统总变形量；（3）系统储存的弹性势能。 【答案】（1）串联系统的等效刚度为 。（2）第一个弹簧的变形量为 ，第二个弹簧的变形量为 $10\ mm**，系统总变形量为 25\ mm。(3)系统储存的弹性势能为 3750\ N·mm，即 3.75\ J$$。 【解析】（1）串联弹簧满足 ，得 。（2）串联时各簧载荷相同，，，总变形量为 。（3）。 六、作图题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 42. 请根据以下弹簧的参数，手绘方式，绘制出该弹簧的详细示意图。 弹簧参数： 弹簧类型：圆柱螺旋压缩弹簧 材料直径（线径）：d=2mm 弹簧外径（即最大直径，考虑间隙）：10mm 有效圈数：n=6圈 自由长度（即未受力时的长度）：Lf=50mm 弹簧刚度（即每压缩或拉伸1mm所需的力）：k=5N/mm 七、综合应用题（本大题共2小题，每题10分，共20分） 43. 某自动化冲压设备采用圆柱螺旋压缩弹簧复位。弹簧材料的剪切模量为 ，簧丝直径为 ，中径为 ，有效圈数为 。设备工作时弹簧承受载荷 ，允许最大变形量为 ，许用剪切应力为 。（1）计算该弹簧的刚度和工作变形量。（2）计算弹簧在工作载荷下的剪切应力，并判断其变形量和应力是否满足使用要求。（3）若设备改造后最大载荷增加到 ，分析原弹簧能否继续使用，并提出一项合理的改进措施。 【答案】（1）圆柱螺旋压缩弹簧刚度 k=Gd4/(8D3n)=(80 000×44)/(8×323×8)≈9.77 N/mm。工作变形量 δ=F/k=160/9.77≈16.38 mm。（2）按题目给出的剪切应力公式 τ=8FD/(πd3)，τ=(8×160×32)/(π×43)≈203.72 MPa。由于16.38 mm<18 mm，且203.72 MPa<500 MPa，弹簧在工作载荷下满足使用要求。（3）当载荷增加到220 N时，变形量 δ'=220/9.77≈22.53 mm，超过允许最大变形量18 mm；剪切应力 τ'=(8×220×32)/(π×43)≈279.26 MPa，未超过许用剪切应力500 MPa。因此原弹簧不能继续满足使用要求，主要原因是变形量超限。可增大簧丝直径或增加有效圈数，并重新校核刚度、变形量和应力。 【解析】（1）刚度k=Gd4/(8D3n)≈9.77 N/mm，工作变形量δ=F/k≈16.38 mm。（2）剪切应力τ=8FD/(πd3)≈203.72 MPa；因δ<18 mm且τ<500 MPa，满足要求。（3）载荷增至220 N时，δ≈22.53 mm，超过允许值；τ≈279.26 MPa，未超许用值。因此原弹簧不能继续使用，可增大簧丝直径或增加有效圈数，并重新校核。 44. 某自动化装配夹具采用两根圆柱螺旋压缩弹簧并联支承滑块。弹簧A的刚度为 ，弹簧B的刚度为 。安装后两根弹簧同时压缩 ，且均处于线性工作范围。（1）计算并联弹簧的等效刚度以及滑块受到的总弹簧力。（2）计算弹簧A和弹簧B分别承担的载荷，并判断哪根弹簧承受的载荷较大。（3）若弹簧B长期使用后刚度下降为 ，要维持原来的总支承力，计算滑块所需的压缩量，并说明该变化对夹具定位的影响及处理措施。 【答案】（1）并联弹簧等效刚度。总弹簧力。（2）弹簧A的载荷；弹簧B的载荷。弹簧B承受的载荷较大。（3）弹簧B刚度下降后，新的等效刚度为。维持 总支承力所需压缩量。压缩量增大，可能造成滑块定位偏移和行程变化，应更换弹簧B，必要时成对更换并重新调整预紧量。 【解析】（1）并联弹簧压缩量相同，等效刚度k=k1+k2=4.0 N/mm，总力F=kδ=48 N。（2）A、B分别承担F1=k1δ=18 N、F2=k2δ=30 N，弹簧B载荷较大。（3）B刚度降为1.5 N/mm后，k'=3.0 N/mm；维持48 N需δ'=48/3.0=16 mm。压缩量增大可能导致定位偏移和精度下降，应更换B，必要时成对更换并重新调整预紧量。 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 $