《材料科学基础》课后习题(西工大版)
第一章
1. 作图表示立方晶体的()()()421,210,123晶面及[][][]346,112,021晶向。
2. 在六方晶体中，绘出以下常见晶向[][][][][]0121,0211,0110,0112,0001等。
3. 写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。
4. 镁的原子堆积密度和所有hcp 金属一样，为0.74。试求镁单位晶胞的体积。
已知Mg 的密度
3Mg/m 74.1=mg ρ，相对原子质量为24.31，原子半径r=0.161nm 。
5. 当CN=6时+Na 离子半径为0.097nm ，试问：
1) 当CN=4时，其半径为多少？
2) 当CN=8时，其半径为多少？
6. 试问：在铜（fcc,a=0.361nm ）的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm)的<100>
方向,原子的线密度为多少？
7. 镍为面心立方结构，其原子半径为
nm 1246.0=Ni r 。试确定在镍的（100），（110）及（111）平面上12mm 中各有多少个原子。
8. 石英()2SiO 的密度为2.653Mg/m 。试问：
1) 13m 中有多少个硅原子（与氧原子）？
2) 当硅与氧的半径分别为0.038nm 与0.114nm 时，其堆积密度为多少（假
设原子是球形的）？
9. 在800℃时10
10个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移动，而在
900℃时910个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/原子）。
10. 若将一块铁加热至850℃，然后快速冷却到20℃。试计算处理前后空位数
应增加多少倍（设铁中形成一摩尔空位所需要的能量为104600J ）。 11. 设图1-18所示的立方晶体的滑移面ABCD 平行于晶体的上、下底面。若该
滑移面上有一正方形位错环，如果位错环的各段分别与滑移面各边平行，其柏氏矢量b ∥AB 。
1) 有人认为“此位错环运动移出晶体后，滑移面上产生的滑移台阶应为4
个b ,试问这种看法是否正确？为什么？
2) 指出位错环上各段位错线的类型，并画出位错运动出晶体后，滑移方向
及滑移量。
12. 设图1-19所示立方晶体中的滑移面ABCD 平行于晶体的上、下底面。晶体中有一条位错线de fed ,段在滑移面上并平行AB ，ef 段与滑移面垂直。位错的柏氏矢量b 与de 平行而与ef 垂直。试问：
1) 欲使de 段位错在ABCD 滑移面上运动而ef 不动，应对晶体施加怎样的应
力？
2) 在上述应力作用下de 位错线如何运动？晶体外形如何变化？
13. 设面心立方晶体中的)111(为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为[]
1012a 。 1) 在晶胞中画出柏氏矢量b 的方向并计算出其大小。
2) 在晶胞中画出引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向，并写出
此二位错线的晶向指数。
14. 判断下列位错反应能否进行。
1) ];111[3]211[6]110[2a a a →+
2)
];110[2]101[2]100[a a a +→ 3) ];111[6]111[2]112[3a a a →+
4)
].111[2]111[2]100[a a a +→
15. 若面心立方晶体中有b =]011[2a 的单位位错及b =]112[6a 的不全位错，此二位
错相遇产生位错反应。
1) 问此反应能否进行？为什么？
2) 写出合成位错的柏氏矢量，并说明合成位错的类型。
16. 若已知某晶体中位错密度376cm /cm 10~10=ρ。
1) 由实验测得F-R 位错源的平均长度为cm 104-，求位错网络中F-R 位错
源的数目。
2) 计算具有这种F-R 位错源的镍晶体发生滑移时所需要的切应力。已知
Ni 的10109.7?=G Pa ，nm 350.0=a 。
17. 已知柏氏矢量b=0.25nm ，如果对称倾侧晶界的取向差θ=1°及10°，求晶
界上位错之间的距离。从计算结果可得到什么结论？
18. 由n 个刃型位错组成亚晶界，其晶界取向差为0.057°。设在形成亚晶界之
前位错间无交互作用，试问形成亚晶界后，畸变能是原来的多少倍（设;10,10804--===b r R 形成亚晶界后，θb
D R ≈=）？
19. 用位错理论证明小角度晶界的晶界能γ与位向差θ的关系为
()θθγγln 0-=A 。式中0γ和A 为常数。
20. 简单回答下列各题。
1) 空间点阵与晶体点阵有何区别？
2) 金属的3种常见晶体结构中，不能作为一种空间点阵的是哪种结构？ 3) 原子半径与晶体结构有关。当晶体结构的配位数降低时原子半径如何变
化？
4) 在晶体中插入柱状半原子面时能否形成位错环？
5) 计算位错运动受力的表达式为b f τ=，其中τ是指什么？
6) 位错受力后运动方向处处垂直于位错线，在运动过程中是可变的，晶体
作相对滑动的方向应是什么方向？
7) 位错线上的割阶一般如何形成？
8) 界面能最低的界面是什么界面？
9) “小角度晶界都是由刃型位错排成墙而构成的”这种说法对吗？
第二章
1. 说明间隙固熔体与间隙化合物有什么异同。
2. 有序合金的原子排列有何特点？这种排列和结合键有什么关系？为什么许多有序合金在高温下变成无序？
3. 已知Cd,Zn,Sn,Sb 等元素在Ag 中的固熔度（摩尔分数）极限分别为
210/5.42-=Cd x ，210/20-=Zn x ，210/12-=Sn x ，210/7-=Sb x ，它们的原子直径分别为0.3042nm ，0.314nm ，0.316nm ，0.3228nm ，Ag 为0.2883nm 。试分析其固熔度（摩尔分数）极限差别的原因，并计算它们在固熔度（摩尔分数）极限时的电子浓度。
4. 试分析H 、N 、C 、B 在-αFe 和-γFe 中形成固熔体的类型、存在位置和固溶度（摩尔分数）。各元素的原子半径如下：H 为0.046nm ，N 为0.071nm ，C 为0.077nm ，B 为0.091nm ，-αFe 为0.124nm ， -γFe 为0.126 nm 。
5. 金属间化合物AlNi 具有CsCl 型结构，其点阵常数 a=0.2881nm,试计算其密度（Ni 的相对原子质量为58.71，Al 的相对原子质量为2
6.98）。
6. ZnS 的密度为4.13Mg/m ，试由此计算两离子的中心距离。
7. 碳和氮在-γFe 中的最大固熔度（摩尔分数）分别为210/9.8-=C x ，
210/3.10-=N x 。已知C 、N 原子均位于八面体间隙，试分别计算八面体间隙被C 、N 原子占据的百分数。
8. 为什么只有置换固熔体的两个组元之间才能无限互溶，而间隙固熔体则不能？
9. 计算在NaCl 内，钠离子的中心与下列各离子中心的距离（设+Na 和-Cl 的半径分别为0.097nm 和0.181nm ）。
1) 最近邻的正离子；
2) 最近邻的离子；
3) 次邻近的-Cl 离子；
4) 第三邻近的-Cl 离子；
5) 最邻近的相同位置。
10. 某固熔体中含有氧化镁为2MgO 10/30-=x ，2LiF 10/70-=x 。
1) 试问-22O ,F ,Mg ,Li =++之质量分数为多少？
2) 假设MgO 的密度为3.63g/cm ，LiF 的密度为2.63g/cm ，那么该固溶体
的密度为多少？
11. 非晶形材料的理论强度经计算为G/6~G/4，其中G 为剪切模量。若ν=0.25，由其弹性性质试估计玻璃（非晶形材料）的理论强度（已知E=70000Mpa ）。 12. 一陶瓷绝缘体在烧结后含有1％（以容积为准）的孔，其孔长为13.7mm 的立方体。若在制造过程中，粉末可以被压成含有24％的孔，则模子的尺寸应该是多少？
13. 一有机化合物，其成分为2C 10/1.62w -=，2H 10/3.10w -=，2O 10/6.27w -=。试写出可能的化合物名称。
14. 画出丁醇()OH H C 94的4种可能的异构体。
15. 一普通聚合物具有222Cl H C 作为单体，其平均分子质量为60000u （取其各元素相对原子质量为12,C)(A r =1,H)(A r =35.5)Cl)(A r =。
1) 求其单体的质量；
2) 其聚合度为多少？
16. 聚氯乙烯n )Cl H C (32被溶在有机溶剂中，设其C- C 键长为0.154nm,且链中键的数目n x 2 。
1) 分子质量为28500g 的分子，其均方根的长度为多少？
2) 如果均方根的长度只有⑴中的一半，则分子质量为多少？
17. 一聚合材料含有聚氯乙烯，其1个分子中有900个单体。如果每一个分子均能被伸展成直线分子，则求此聚合物可得到理论上的最大应变为多少（设C- C 键中每1键长是0.154nm ）？
18. 有一共聚物ABS ，每一种的质量分数均相同，则单体的比为多少（A ——丙烯晴；B ——丁二烯；S ——苯乙烯）？
19. 尼龙-6是252NH )HOCO(CH 的缩合聚合物。
1) 给出此分子的结构。
2) 说明缩合聚合是如何发生的。
3) 当每摩尔的O H 2形成时，所放出的能量为多少？已知不同的键：C-O ，
H-N ，C-N ，H-O ，其键能（kJ/mol ）分别为360，430，305，500。
20. 试述硅酸盐结构的基本特点和类型。
21. 为什么外界温度的急剧变化可以使许多陶瓷器件开裂或破碎？
22. 陶瓷材料中主要结合键是什么？从结合键的角度解释陶瓷材料所具有的特殊性能。
第三章
1. 试述结晶相变的热力学条件、动力学条件、能量及结构条件。
2. 如果纯镍凝固时的最大过冷度与其熔点（t m ＝1453℃）的比值为0.18，试求
其凝固驱动力。（ΔH ＝-18075J/mol ）
3. 已知Cu 的熔点t m ＝1083℃，熔化潜热L m ＝1.88×103J/cm 3，比表面能σ＝
1.44×105 J/cm 3。
（1） 试计算Cu 在853℃均匀形核时的临界晶核半径。
（2） 已知Cu 的相对原子质量为63.5，密度为8.9g/cm 3,求临界晶核中的原
子数。
4. 试推导杰克逊（K.A.Jackson ）方程
)1ln()1(ln )1(x x x x x ax NkT G m s --++-=?
5. 铸件组织有何特点？
6. 液体金属凝固时都需要过冷，那么固态金属熔化时是否会出现过热，为什么？
7. 已知完全结晶的聚乙烯（PE ）其密度为1.01g/cm 3,低密度乙烯（LDPE ）为0.92 g/cm 3，而高密度乙烯（HDPE ）为0.96 g/cm 3，试计算在LDPE 及HDPE 中“资自由空间”的大小。
8. 欲获得金属玻璃，为什么一般选用液相线很陡，从而有较低共晶温度的二元系？
9. 比较说明过冷度、临界过冷度、动态过冷度等概念的区别。
10. 分析纯金属生长形态与温度梯度的关系。
11. 什么叫临界晶核？它的物理意义及与过冷度的定量关系如何？
12. 简述纯金属晶体长大的机制。
13. 试分析单晶体形成的基本条件。
14. 指出下列概念的错误之处，并改正。
(1) 所谓过冷度，是指结晶时，在冷却曲线上出现平台的温度与熔点之差；
而动态过冷度是指结晶过程中，实际液相的温度与熔点之差。
(2) 金属结晶时，原子从液相无序排列到固相有序排列，使体系熵值减少，
因此是一个自发过程。
(3)在任何温度下，液体金属中出现的最大结构起伏都是晶胚。
(4)在任何温度下，液相中出现的最大结构起伏都是核。
(5)所谓临界晶核，就是体系自由能的减少完全补偿表面自由能的增加时
的晶胚的大小。
(6)在液态金属中，凡是涌现出小于临界晶核半径的晶胚都不能成核，但
是只要有足够的能量起伏提供形核功，还是可以成核的。
(7)测定某纯金属铸件结晶时的最大过冷度，其实测值与用公式ΔT=0.2T
m 计算值基本一致。
(8)某些铸件结晶时，由于冷却较快，均匀形核率N
1
提高，非均匀形核率
N 2也提高，故总的形核率为N= N
1
+N
2
。
(9)若在过冷液体中，外加10 000颗形核剂，则结晶后就可以形成10 000
颗晶粒。
(10)从非均匀形核功的计算公式A
非＝A
均
）
（
4
cos
cos
3
23θ
θ+
-
中可以看出，
当润湿角θ＝00时，非均匀形核的形核功最大。
(11)为了生产一批厚薄悬殊的砂型铸件，且要求均匀的晶粒度，则只要在工
艺上采取加形核剂就可以满足。
(12)非均匀形核总是比均匀形核容易，因为前者是以外加质点为结晶核心，
不象后者那样形成界面，而引起自由能的增加。
(13)在研究某金属细化晶粒工艺时，主要寻找那些熔点低、且与该金属晶格
常数相近的形核剂，其形核的催化效能最高。
(14)纯金属生长时，无论液－固界面呈粗糙型或者是光滑型，其液相原子都
是一个一个地沿着固相面的垂直方向连接上去。
(15)无论温度如何分布，常用纯金属生长都是呈树枝状界面。
(16)氮化铵和水溶液与纯金属结晶终了时的组织形态一样，前者呈树枝晶，
后者也呈树枝晶。
(17) 人们是无法观察到极纯金属的树枝状生长过程，所以关于树枝状的生长
形态仅仅是一种推理。
(18) 液体纯金属中加入形核剂，其生长形态总是呈树枝状。
(19) 纯金属结晶时若呈垂直方式长大，其界面时而光滑，时而粗糙，交替生
长。
(20) 从宏观上观察，若液－固界面是平直的称为光滑界面结构，若是金属锯
齿形的称为粗糙界面结构。
(21) 纯金属结晶时以树枝状形态生长，或以平面状形态生长，与该金属的熔
化熵无关。
(22) 金属结晶时，晶体长大所需要的动态过冷度有时还比形核所需要的临
界过冷度大。
第四章
1.在Al-Mg 合金中，x Mg =0.05，计算该合金中Mg 的质量分数(w Mg )(已知Mg 的相对
原子质量为24.31，Al 为26.98)。
2．已知Al-Cu 相图中，K ＝0.16，m ＝3.2。若铸件的凝固速率R ＝3×10-4 cm/s ，温度梯度G ＝30℃/cm ，扩散系数D ＝3×10-5cm 2/s ，求能保持平面状界面生长的合金中W Cu 的极值。
3．证明固溶体合金凝固时，因成分过冷而产生的最大过冷度为：
??
????-+--=?GK R K mw R GD K K mw T Cu C Cu C )1(ln 1)1(00max
最大过冷度离液—固界面的距离为： ??
????-=GDK R K mw R D x Cu C )1(ln 0
式中
m —— 液相线斜率；
w C0
Cu —— 合金成分；
K —— 平衡分配系数；
G —— 温度梯度；
D —— 扩散系数；
R —— 凝固速率。
说明：液体中熔质分布曲线可表示为：
?????
???? ??--+=x D R K K w C Cu C L exp 110
4．Mg-Ni 系的一个共晶反应为：
546.02)Mg (570235.0Ni Mg ==+?w w L Ni Ni 纯℃
α
设w 1
Ni ＝C 1为亚共晶合金，w 2Ni =C 2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量
分数相等，但C 1合金中的α总量为C 2合金中α总量的2.5倍，试计算C 1和C 2的成分。
5．在图4—30所示相图中，请指出：
(1) 水平线上反应的性质；
(2) 各区域的组织组成物；
(3) 分析合金I ，II 的冷却过程；
(4) 合金工，II 室温时组织组成物的相对量表达式。
6．根据下列条件画出一个二元系相图，A和B的熔点分别是1000℃和700℃，含w
B
=0.25的合金正好在500℃完全凝固，它的平衡组织由73.3%的先共晶。和
26.7%的(α+β)
共晶组成。而w
B
＝0.50的合金在500℃时的组织由40%的先共晶α
和60%的(α+β)
共晶
组成，并且此合金的α总量为50%。
7．图4-31为Pb-Sb相图。若用铅锑合金制成的轴瓦，要求其组织为在共晶体基体上分布有相对量为5%的β(Sb)作为硬质点，试求该合金的成分及硬度(已知α(Pb)的硬度为3HB，β(Pb)的硬度为30HB)。
8．参见图4-32 Cu-Zn相图，图中有多少三相平衡，写出它们的反应式。分析含=0.40的Cu-Zn合金平衡结晶过程中主要转变反应式及室温下相组成物与组织w
Zn
组成物。
9．计算含碳w
C
=0.04的铁碳合金按亚稳态冷却到室温后，组织中的珠光体、二次渗碳体和莱氏体的相对量；并计算组织组成物珠光体中渗碳体和铁素体、莱氏体中二次渗碳体、共晶渗碳体与共析渗碳体的相对量。
10．根据显微组织分析，一灰口铁内石墨的体积占12%，铁素体的体积占88%，
试求Wc为多少(已知石墨的密度ρ
G ＝2.2g/cm3，铁素体的密度ρ
α＝7.8g/cm
3)。
11．汽车挡泥板应选用高碳钢还是低碳钢来制造?
12．当800℃时，
(1)Fe-0.002 C的钢内存在哪些相?
(2)写出这些相的成分；
(3)各相所占的分率是多少？
13．根据Fe-Fe
3
C相图（见图4-33），
(1)比较w
C
＝0.004的合金在铸态和平衡状态下结晶过程和室温组织有何不同；
(2)比较wc＝0.019的合金在慢冷和铸态下结晶过程和室温组织的不同；
(3)说明不同成分区域铁碳合金的工艺性。
14．550℃时有一铝铜合金的固熔体，其成分为x
C
＝0.02。此合金先被淬火，然
后重新加热到100℃以便析出θ。此θ(CuAl
2
：)相发展成许多很小的颗粒弥散分布于合金中，致使平均颗粒间距仅为5.0nm。
(1)请问1mm3合金内大约形成多少个颗粒?
(2)如果我们假设100℃时α中的含Cu量可认为是零，试推算每个9颗粒内
有多少个铜原子(已知Al的原子半径为0.143 nm)。
15．如果有某Cu-Ag合金(W
Cu ＝0.075，W
Ag
＝0.925) 1000g，请提出一种方案，可
从该合金内提炼出100g的Ag，且其中的含Cu量w
Cu
<0.02(假设液相线和固相线均为直线)。
16．已知和渗碳体相平衡的α-Fe，其固溶度方程为：
RT 10
3.
11
ex p
55
.2
3?
-
=
C
wα
假设碳在奥氏体中的固熔度方程也类似于此方程，试根据Fe-Fe
3
C相图写出该方程。
17．一碳钢在平衡冷却条件下，所得显微组织中，含有50％的珠光体和50％的铁素体，问：
(1)此合金中含碳质量分数为多少?
(2)若该合金加热到730℃，在平衡条件下将获得什么组织?
(3)若加热到850℃，又将得到什么组织?
18．利用相律判断图4-34所示相图中错误之处。
19．指出下列概念中错误之处，并更正。
(1)固熔体晶粒内存在枝晶偏析，主轴与枝间成分不同，所以整个晶粒不
是一个相。
(2)尽管固熔体合金的结晶速度很快，但是在凝固的某一个瞬间，A、B组
元在液相与固相内的化学位都是相等的。
(3) 固熔体合金无论平衡或非平衡结晶过程中，液—固界面上液相成分沿
着液相平均成分线变化；固相成分沿着固相平均成分线变化。
(4) 在共晶线上利用杠杆定律可以计算出共晶体的相对量。而共晶线属于
三相区，所以杠杆定律不仅适用于两相区，也适用于三相区。
(5) 固熔体合金棒顺序结晶过程中，液—固界面推进速度越快，则棒中宏
观偏析越严重。
(6) 将固熔体合金棒反复多次“熔化一凝固”，并采用定向快速凝固的方
法，可以有效地提纯金属。
(7) 从产生成分过冷的条件0001K K D mC R G -?<可知，合金中熔质浓度越高，
成分过冷区域小，越易形成胞状组织。
(8) 厚薄不均匀的Ni-Cu 合金铸件，结晶后薄处易形成树枝状组织，而厚
处易形成胞状组织。
(9) 不平衡结晶条件下，靠近共晶线端点内侧的合金比外侧的合金易于形
成离异共晶组织。
(10) 具有包晶转变的合金，室温时的相组成物为。α＋β，其中β相均是
包晶转变产物。
(11) 用循环水冷却金属模，有利于获得柱状晶区，以提高铸件的致密性。
(12) 铁素体与奥氏体的根本区别在于固熔度不同，前者小而后者大。
(13) (13)727℃是铁素体与奥氏体的同素异构转变温度。
(14) 在Fe-Fe 3C 系合金中，只有过共析钢的平衡结晶组织中才有二次渗碳
体存在。
(15) 凡是碳钢的平衡结晶过程都具有共析转变，而没有共晶转变；相反，
对于铸铁则只有共晶转变而没有共析转变。
(16) 无论何种成分的碳钢，随着碳含量的增加，组织中铁素体相对量减少，
而珠光体相对量增加。
(17) 含碳w C ＝0.043的共晶白口铁的显微组织中，白色基体为Fe 3C ，其中
包括Fe 3C I 、Fe 3C II 、Fe 3C III 、Fe 3C 共析和Fe 3C 共晶等。
(18)观察共析钢的显微组织，发现图中显示渗碳体片层密集程度不同。凡
是片层密集处则碳含量偏多，而疏稀处则碳含量偏少。
(19)厚薄不均匀的铸件，往往厚处易白口化。因此，对于这种铸件必须多
加碳、少加硅。
(20)用Ni-Cu合金焊条焊接某合金板料时，发现焊条慢速移动时，焊缝易
出现胞状组织，而快速移动时则易于出现树枝状组织。
20．读出图4-35浓度三角形中，C，D，E，F，G，H各合金点的成分。它们在浓度三角形中所处的位置有什么特点?
21.在图4-36的浓度三角形中；
(1)写出点P，R，S的成分；
(2)设有2kg P，4kg R，2kg S，求它们混熔后的液体成分点X；
＝0.08，A、B组元浓度之比与S相同的合金成分点Y；
(3)定出w
C
(4)若有2Kg P，问需要多少何种成分的合金Z才能混熔得到6Kg的成分R的
合金。
22. 成分为w
＝0.18，wC＝0.01的不锈钢，其成分点在Fe-C-Cr相图1150℃截Cr
面上的点P处（见图4-37），该合金在此温度下各平衡相相对量为多少？
23. 三元相图的垂直截面与二元相图有何不同？为什么二元相图中何以应用杠杆定律而三元相图的垂直截面中却不能？
24. 已知图4-38为A-B-C三元匀晶相图的等温线的投影图，其中实线和虚线分别表示终了点的大致温度，请指出液、固两相成分变化轨迹。
25. 已知A-B-C三元系富A角液相面与固相面投影，如图4-39所示。
(1)写出E
T
相变的三条单变量线所处三相区存在的反应；
(2)写出I和II平衡凝固后的组织组成；
(3)图中什么成分的合金平衡凝固后由等变量的α
初晶
与三相共晶体
(α+A
m B
n
+A
P
C
q
)共组成?
(4)什么成分的合金平衡凝固后是由等变量的二相共晶体(α+A
m B
n
)
共
，
(α+A
q C
q
)
共
和，三相共晶体(α+A
m
B
n
+A
p
C
q
)共组成?
26．利用图4-29分析4Crl3不锈钢(w
C
=0.0004，WCr＝0.13)和Crl3型模具钢
(w
C ＝0.02，w
Cr
＝0.13)的凝固过程及组织组成物，并说明其组织特点。
27．图4-40为Pb-Bi-Sn相图的投影图。
(1)写出点P，E的反应式和反应类型；
(2)写出合金Q(W
Bi ＝0.70，w
Sn
＝0.20)的凝固过程及室温组织；
(3)计算合金室温下组织的相对量。
材料科学基础作业
Fundamentals of Materials Science 1. Determine the Miller indices for the planes shown in the following unit cell: A:(2 1 -1) B:(0 2 -1) 2. Show that the atomic packing factor for HCP is 0.74. Solution: This problem calls for a demonstration that the APF for HCP is 0.74. Again, the APF is just the total sphere-unit cell volume ratio. For HCP, there are the equivalent of six spheres per unit cell, and thus Now, the unit cell volume is just the product of the base area times the cell height, c. This base area is just three times the area of the parallelepiped ACDE shown below.
The area of ACDE is just the length of CD times the height BC. But CD is just a or 2R, and 3. For both FCC and BCC crystal structures, the Burgers vector b may be expressed as
西北工业大学机械原理课后答案第4章
第四章 平面机构的力分析 题4-7 机械效益Δ是衡量机构力放大程度的一个重要指标，其定义为在不考虑摩擦的条件下机构的输出力（力矩）与输入力（力矩）之比值，即Δ=d r d r F F M M //=。试求图示各机构在图示位置时的机械效益。图a 所示为一铆钉机，图b 为一小型压力机，图c 为一剪刀。计算所需各尺寸从图中量取。 （a ） (b) (c) 解：(a)作铆钉机的机构运动简图及受力 见下图（a ） 由构件3的力平衡条件有：02343=++R R r F F F 由构件1的力平衡条件有：04121 =++d R R 按上面两式作力的多边形见图（b ）得 θcot ==?d r F F （b ）作压力机的机构运动简图及受力图见（c ） 由滑块5的力平衡条件有：04565=++R R F F G 由构件2的力平衡条件有：0123242 =++R R R 其中 5442R R = 按上面两式作力的多边形见图（d ），得t F G = ? (c) 对A 点取矩时有 b F a F d r ?=? a b =? 其中a 、b 为F r 、F d 两力距离A 点的力臂。t F G = ?
(d) (a) (b)d r R41 F R43 F d G 题4-8 在图示的曲柄滑块机构中，设已知l AB=0.1m，l BC=0.33m，n1=1500r/min（为常数），活塞及其附件的重量G3=21N，连杆质量G2=25N，J S2=0.0425kg·m2，连杆质心S2至曲柄销B的距离l BS2=l BC/3。试确定在图示位置时活塞的惯性力以及连杆的总惯性力。 解：1) 选定比例尺, 绘制机构运动简图。(图(a) ) 2(b) 4-1 (c) 3) 确定惯性力 活塞3 连杆2 （顺时针） (图(a) )
机械设计经典问答题 附答案
第一课螺纹连接 1.问：常用螺纹的类型主要有哪些？ 答：普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹。 2.问：哪些螺纹主要用于联接？哪些螺纹主要用于传动？ 答：普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹主要用于联接。梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹主要用于传动。 3.问：螺纹联接的基本类型有哪些？ 答：螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。其它还有地脚螺栓联接、吊环螺钉联接和T型槽螺栓联接等。 4.问：螺纹联接预紧的目的是什么？ 答：预紧的目的在于增强联接的可靠性和紧密性，以防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移。 5.问：螺纹联接防松的方法按工作原理可分为哪几种？ 答：摩擦防松、机械防松（正接锁住）和铆冲防松（破坏螺纹副关系）等。 6.问：受拉螺栓的主要破坏形式是什么？ 答：静载荷下受拉螺栓的损坏多为螺纹部分的塑性变形和断裂。变载荷下多为栓杆部分的疲劳断裂。 7.问：受剪螺栓的主要破坏形式是什么？ 答：螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断。 8.问：为了提高螺栓的疲劳强度，在螺栓的最大应力一定时，可采取哪些措施来降低应力幅？并举出三个结构例子。 答：可采取减小螺栓刚度或增大被联接件刚度的方法来降低应力幅。1）适当增加螺栓的长度；2）采用减小螺栓杆直径的腰状杆螺栓或空心螺栓；3）在螺母下面安装弹性元件。 9.问：螺纹联接设计时均已满足自锁条件，为什么设计时还必须采取有效的防松措施？ 答：在静载荷及工作温度变化不大时，联接一般不会自动松脱。但在冲击、振动、载荷变化、温度变化较大或高温下均造成联接间摩擦力减小或瞬时消失或应力松驰而发生联接松脱。 10.问：横向载荷作用下的普通螺栓联接与铰制孔用螺栓联接两者承受横向载荷的机理有何不同？当横向载荷相同时，两种 答：前者靠预紧力作用，在接合面间产生的摩擦力来承受横向力；后者靠螺栓和被联接件的剪切和挤压来承载。前者由于靠摩擦传力，所需的预紧力很大，为横向载荷的很多倍，螺栓直径也较大。 11.问：承受预紧力Fo和工作拉力F的紧螺栓联接，螺栓所受的总拉力F2是否等于Fo+F？为什么？ 答：不等于。因为当承受工作拉力F后，该联接中的预紧力Fo减为残余预紧力F1，故F2=F1+F 12.问：对于紧螺栓联接，其螺栓的拉伸强度条件式中的系数1.3的含义是什么？ 答：系数1.3是考虑到紧联接时螺栓在总拉力F2的作用下可能补充拧紧，故将总拉力增加30%以考虑此时扭转切应力的影响。 第二课带传动 1.问：带传动常用的类型有哪些？ 答：在带传动中，常用的有平带传动、V带传动、多楔带传动和同步带传动等。 2.问：V带的主要类型有哪些？
材料科学基础习题
查看文本 习题 一、名词解释 金属键; 结构起伏; 固溶体; 枝晶偏析; 奥氏体; 加工硬化; 离异共晶; 成分过冷; 热加工; 反应扩散 二、画图 1在简单立方晶胞中绘出（）、（210）晶面及[、[210]晶向。 2结合Fe-Fe3C相图，分别画出纯铁经930℃和800℃渗碳后，试棒的成分－距离曲线示意图。 3如下图所示，将一锲形铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制。试画出轧制后铜片经再结晶后晶粒大小沿片长方向变化的示意图。 4画出简单立方晶体中（100）面上柏氏矢量为［010］的刃型位错与（001）面上柏氏矢量为［010］的刃型位错交割前后的示意图。 5画图说明成分过冷的形成。 三、Fe-Fe3C相图分析 1用组织组成物填写相图。 2指出在ECF和PSK水平线上发生何种反应并写出反应式。 3计算相图中二次渗碳体和三次渗碳体可能的最大含量。 四、简答题 1已知某铁碳合金，其组成相为铁素体和渗碳体，铁素体占82%，试求该合金的含碳量和组织组成物的相对量。 2什么是单滑移、多滑移、交滑移？三者的滑移线各有什么特征，如何解释？。 3设原子为刚球，在原子直径不变的情况下，试计算g-Fe转变为a-Fe时的体积膨胀率;如果测得910℃时g-Fe和a-Fe的点阵常数分别为0.3633nm和0.2892nm,试计算g-Fe转变为a-Fe的真实膨胀率。 4间隙固溶体与间隙化合物有何异同？ 5可否说扩散定律实际上只有一个？为什么？ 五、论述题 τC 结合右图所示的τC（晶体强度）—ρ位错密度 关系曲线，分析强化金属材料的方法及其机制。 晶须 冷塑变 六、拓展题 1 画出一个刃型位错环及其与柏士矢量的关系。 2用金相方法如何鉴别滑移和孪生变形？ 3 固态相变为何易于在晶体缺陷处形核？ 4 画出面心立方晶体中(225)晶面上的原子排列图。 综合题一：材料的结构 1 谈谈你对材料学科和材料科学的认识。 2 金属键与其它结合键有何不同，如何解释金属的某些特性？ 3 说明空间点阵、晶体结构、晶胞三者之间的关系。 4 晶向指数和晶面指数的标定有何不同？其中有何须注意的问题？ 5 画出三种典型晶胞结构示意图，其表示符号、原子数、配位数、致密度各是什么？ 6 碳原子易进入a-铁，还是b-铁，如何解释？ 7 研究晶体缺陷有何意义？ 8 点缺陷主要有几种？为何说点缺陷是热力学平衡的缺陷？
西工大noj复习资料完整版
西北工业大学POJ答案 绝对是史上最全版（不止100题哦……按首字母排序） 1.“1“的传奇 2.A+B 3.A+BⅡ 4.AB 5.ACKERMAN 6.Arithmetic Progressions 7.Bee 8.Checksum algorithm 9.Coin Test 10.Dexter need help 11.Double 12.Easy problem 13.Favorite number 14.Graveyard 15.Hailstone 16.Hanoi Ⅱ 17.Houseboat 18.Music Composer
19.Redistribute wealth 20.Road trip 21.Scoring 22.Specialized Numbers 23.Sticks 24.Sum of Consecutive 25.Symmetric Sort 26.The Clock 27.The Ratio of gainers to losers 28.VOL大学乒乓球比赛 29.毕业设计论文打印 30.边沿与内芯的差 31.不会吧，又是A+B 32.不屈的小蜗 33.操场训练 34.插入链表节点 35.插入排序 36.插入字符 37.成绩表计算 38.成绩转换 39.出租车费 40.除法
41.创建与遍历职工链表 42.大数乘法 43.大数除法 44.大数加法 45.单词频次 46.迭代求根 47.多项式的猜想 48.二分查找 49.二分求根 50.发工资的日子 51.方差 52.分离单词 53.分数拆分 54.分数化小数 55.分数加减法 56.复数 57.高低交换 58.公园喷水器 59.韩信点兵 60.行程编码压缩算法 61.合并字符串 62.猴子分桃
西北工业大学机械原理课后答案第3章
第3章课后习题参考答案 3—1 何谓速度瞬心?相对瞬心与绝对瞬心有何异同点? 答：参考教材30~31页。 3—2 何谓三心定理?何种情况下的瞬心需用三心定理来确定? 答：参考教材31页。 3-3试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号P，，直接标注在图上) (a) (b) 答：
答： （10分） (d) （10分） 3-4标出图示的齿轮一连杆组合机构中所有瞬心，并用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比ω1/ω3。
答：1)瞬新的数目： K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=15 2)为求ω1/ω3需求3个瞬心P 16、P 36、P 13的位置 3） ω1/ω3= P 36P 13/P 16P 13=DK/AK 由构件1、3在K 点的速度方向相同，可知ω3与ω1同向。 3-6在图示的四杆机构中，L AB =60mm ，L CD =90mm,L AD =L BC =120mm, ω2=10rad/s,试用瞬心法求： 1)当φ=165°时，点的速度vc ； 2)当φ=165°时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及速度的大小； 3)当V C =0时，φ角之值(有两个解)。 解：1）以选定的比例尺μ机械运动简图（图b ） 2）求vc 定出瞬心p12的位置（图b ） 因p 13为构件3的绝对瞬心，则有 ω3=v B /lBp 13=ω2l AB /μl .Bp 13=10×0.06/0.003× v c =μc p 13ω3=0.003×52×2.56=0.4(m/s) 3)定出构件3的BC 线上速度最小的点线上速度最小的点必与p13点的距离 最近，故丛p13引BC 线的垂线交于点 v E =μl.p 13E ω3=0.003×46.5×
材料科学基础习题与答案
第二章思考题与例题 1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点，并解释金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高的原因 2. 从结构、性能等方面描述晶体与非晶体的区别。 3. 何谓理想晶体何谓单晶、多晶、晶粒及亚晶为什么单晶体成各向异性而多晶体一般情况下不显示各向异性何谓空间点阵、晶体结构及晶胞晶胞有哪些重要的特征参数 4. 比较三种典型晶体结构的特征。（Al、α-Fe、Mg三种材料属何种晶体结构描述它们的晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。）何谓配位数何谓致密度金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等方面比较有何异同 5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。何谓间隙固溶体它与间隙相、间隙化合物之间有何区别（以金属为基的）固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么 6. 已知Cu的原子直径为A，求Cu的晶格常数，并计算1mm3Cu的原子数。 7. 已知Al相对原子质量Ar（Al）=，原子半径γ=，求Al晶体的密度。 8 bcc铁的单位晶胞体积，在912℃时是；fcc铁在相同温度时其单位晶胞体积是。当铁由bcc转变为fcc时，其密度改变的百分比为多少 9. 何谓金属化合物常见金属化合物有几类影响它们形成和结构的主要因素是什么其性能如何
10. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。在面心立方晶胞中画出（012）和（123）晶面。 11. 设晶面（152）和（034）属六方晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表示。反之，求（3121）及（2112）的正交坐标的表示。（练习），上题中均改为相应晶向指数，求相互转换后结果。 12.在一个立方晶胞中确定6个表面面心位置的坐标，6个面心构成一个正八面体，指出这个八面体各个表面的晶面指数，各个棱边和对角线的晶向指数。 13. 写出立方晶系的{110}、{100}、{111}、{112}晶面族包括的等价晶面，请分别画出。 14. 在立方晶系中的一个晶胞内画出（111）和（112）晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 15 在六方晶系晶胞中画出[1120]，[1101]晶向和（1012）晶面，并确定（1012）晶面与六方晶胞交线的晶向指数。 16.在立方晶系的一个晶胞内同时画出位于（101），（011）和（112）晶面上的[111]晶向。 17. 在1000℃，有W C为%的碳溶于fcc铁的固溶体，求100个单位晶胞中有多少个碳原子（已知：Ar(Fe)=，Ar(C)=） 18. r-Fe在略高于912℃时点阵常数a=，α-Fe在略低于912℃时a=，求：（1）上述温度时γ-Fe和α-Fe的原子半径R；（2）γ-Fe→α-Fe转变时的体积变化率；（3）设γ-Fe→α-Fe转变时原子半径不发生变化，求此转变时的体积变
西工大新版poj部分题答案
1. #include .#include #include 第三章 平面机构的运动分析 题3-3 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号P ij 直接标注在图上) 解： 1 P 13(P 34)13 ∞ 题3-4 在图示在齿轮-连杆机构中,试用瞬心法求齿轮1与齿轮3 的传动比w1/w3. P 13 P 23 P 36 3 D 6 52 C 4 B P 16A 1 P 12 解：1）计算此机构所有瞬心的数目 152 ) 1(=-=N N K 2）为求传动比31ωω需求出如下三个瞬心16P 、36P 、13P 如图3-2所示。 3）传动比31ω计算公式为： 13 1613 3631P P P P =ωω 题3-6在图a 所示的四杆机构中，l AB =60mm ，l CD =90mm ，l AD =l BC =120mm ，ω2=10rad/s ，试用瞬心法求： 23 1） 当φ=165°时，点C 的速度Vc ； 2） 当φ=165°时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及速度的大小； 3） 当Vc=0时，φ角之值（有两个解） 解：1) 以选定比例尺,绘制机构运动简图。(图3-3 ) 2）求V C ，定出瞬心P 13的位置。如图3-3（a ） s rad BP l l v l AB AB B 56.213 23=== μωω s m CP v l C 4.0313==ωμ 3）定出构件3的BC 线上速度最小的点E 的位置。 因为BC 线上速度最小的点必与P 13点的距离最近，所以过P 13点引BC 线延长线的垂线交于E 点。如图3-3（a ） s m EP v l E 375.0313==ωμ 4）当0=C v 时，P 13与C 点重合，即AB 与BC 共线有两个位置。作出0=C v 的两个位置。 量得 ?=4.261φ ?=6.2262φ 题3-12 在图示的各机构中，设已知各构件的尺寸、原动件1以等角速度ω1顺时针方向转动。试用图解法求机构在图示位置时构件3上C 点的速度及加速度。 机械设计课程设计答辩经典题目 机械设计课程设计答辩经典题目 1． 你所设计的传动装置的总传动比如何确定和分配的？ 答题要点：由选定的电动机满载转速和工作机转速，得传动装置总传动比为：i w m n n = 总传动比为各级传动比的连乘积，即 齿轮带i i i ?=，V 带传动的传动比范围在2—4 间，单级直齿轮传动的传动比范围在3—6间，一般前者要小于后者。 2． 在闭式齿轮传动中，若将齿轮设计成软齿面，一般使两齿轮齿面硬度有一 差值，为多少HBS ？，为什么有差值？ 答题要点：20—50HBS ；因为一对齿轮在同样时间，小齿轮轮齿工作次数较大齿轮的材料多，齿根弯曲疲劳强度较大齿轮低为使其强度和寿命接近，小齿轮齿面硬度应较大齿轮大。 3． 简述减速器上部的窥视孔的作用。其位置的确定应考虑什么因素？ 答题要点：在减速器上部开窥视孔，可以看到传动零件啮合处的情况，以便检查齿面接触斑点和齿侧间隙。润滑油也由此注入机体内。窥视孔开在机盖的顶部，应能看到传动零件啮合，并有足够的大小，以便于检修。 4． 轴上的传动零件（如齿轮）用普通平键作周向固定时，键的剖面尺寸b ×h 值是根据何参数从标准中查得？ 答题要点：与齿轮相配合处轴径的大小；答辩时，以从动齿轮上键联接为例，让考生实际操作。 5． 当被联接件之一不易作成通孔，且需要经常拆卸时，宜采用的螺纹联接形 式是螺栓联接、双头螺柱联接还是螺钉联接？ 答题要点：螺钉联接。 6． 在设计单级原柱齿轮减速器时，一般减速器中的最大齿轮的齿顶距箱体的 距离大于30—50mm ，简述其主要目的。 答题要点：圆柱齿轮和蜗杆蜗轮浸入油的深度以一个齿高为宜，但不应小于10mm ，为避免油搅动时沉渣泛起，齿顶到油池底面的距离不应小于30～50mm 7． 你所设计的齿轮减速器中的齿轮传动采用何种润滑方式？轴承采用何种润 滑方式？简述润滑过程。 答题要点：齿轮传动采用浸油润滑方式；轴承采用飞溅润滑或脂润滑方式。以飞溅润滑为例，当轴承利用机体内的油润滑时，可在剖分面联接凸缘上做出输油沟，使飞溅的润滑油沿着机盖经油沟通过端盖的缺口进入轴承 8． 简述减速器的油标的作用。 答题要点：检查减速器内油池油面的高度，经常保持油池内有适量的油，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位，装设油标。 9． 齿轮和轴满足何种条件时，应齿轮和轴一体，作成齿轮轴。 河西区2017—2018学年度第二学期九年级结课质量调査 化学试卷 本试卷分为第I 卷（选择题）和第II 卷（非选择題）两部分.第I 卷第I 页至第3页, 弟H 卷第4页至第8页.试卷満分100分?考试时冋60分钟. 祝各位考生考试順利! 注意 事顼: 1.清把I ?】5小题的答案选项填写在 下表中. 2.本卷共 15題，共30分. 3.可緞用到的相对原子质flLHI C12 0 —,选椁題（本大蛇共10題，每小題2分.共20分）毎 小精给出的 四个选项中，只有一个最符合JK 憲. I. F 列变化中.极于化学变化的是 B.干冰升 华 C.玉米治 D ?矿石粉碎 2.卜列人体所必需的元累中.缺乏后会导致贫血的是 A.钙 B.锌 C.碘 D . 3.医院里的卜列物质中，爲于鈍净物的是 人.生建it 水 B . C.止咳械浆 D . 碘酒 九年供化学试卷% 1 fi 4. 测定pH 嬢简单的方法是使用 A. 石莓溶液 B.澄清石灰水 C.酚欧溶液 D ?pH 试纸 5. 一些食物的pH 范围如下表.其中酸性最强的是 食物 西红柿 牛奶 革果汁 鸡蛋清 pH 4.0 ?4.4 6.3 ?6.6 2.9 ? 3.3 7.6 ?8.0 A. 牛奶 C.鸡蛋清 6. 下列实会操作中.正确的是 A. 滴加液体 B.稀释浓疏酸 7. 下列物质的名称和主要成分不一致的是 A. 食盐的主要成分是氣化钠 B. 大理石的主要成分是碳酸钙 C. 草木灰的主要成分是碳酸钾 D. 赤佚矿的主要成分是四氧化三佚 8. 实CaCO 3 -*CaO-^Ca(OH)i —NaOH 的各步转化中，所属的反应类型不包括 A. 置換反应 B.分解反应 C ?化合反应 D.复分解反应 9. 下列各组物质按有机物、氧化物.盐顺序排列的是 A. 酒福.干冰、純械 B.甲烷、汽水、食盐 C.勧萄糖、海水.大理石 D.淀粉、蒸憶水、氨气 10. 下列做法中，正确的是 A. 用工业酒精勾兑饮用白酒 B. 食盐中加碘，碘元素的撮入越多越好 C. 可以用氧化钠来消除公路上的积雪 D. 为使农作物増产，大量施用化肥和农药 B.章果汁 D.西红柿 机械设计基础典型试题二 一、选择题（每小题2分总分２０分） 1. 机构具有确定运动的条件是原动构件数 ( ) 机构的自由度数。 A.多于 B. 等于 C. 少于 2. 凸轮机构在从动杆运动规律不变情况下，若缩小凸轮基园半径，则压力角 ( ) 。 A. 减小 B. 不变 C. 增大 3. 在铰链四杆机构中，有可能出现死点的机构是 ( ) 机构。 A. 双曲柄 B. 双摇杆 C. 曲柄摇杆 4. 一标准直齿圆柱齿轮传动，如果安装时中心距A＞，其传动比i ( ) 。 A. 增大 B. 不变 C. 减小 5. 蜗杆传动效率较低，为了提高其效率，在一定的限度内可以采用较大的 ( ) 。 A. 模数 B. 蜗杆螺旋线升角 C. 蜗杆直径系数 D. 蜗杆头数 6. 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接需要经常拆装时，适宜采用 ( ) 联接。 A. 螺栓 B. 螺钉 C. 双头螺柱 7. 带传动工作时产生弹性滑动的主要原因是 ( ) 。 A. 带的预拉力不够 B. 带的紧边和松边拉力不等 C. 带和轮之间的摩擦力不够 8. 有A、B两对齿轮传动，A对齿轮的齿宽系数比B对齿轮大，其它条件相同，则其齿向载荷分布不均 的程度 ( ) 。 A. A对小 B. B对小 C. A、B对相同 9. 凸缘联轴器和弹性圈柱销联轴器的型号是按 ( ) 确定的。 A. 许用应力 B. 许算转矩 C. 许用功率 10. 一根转轴采用一对滚动轴承支承，其承受载荷为径向力和较大的轴向力，并且有冲击、振动较 大。因此宜选择 ( ) 。 A. 深沟球轴承 B. 角接触球轴承 C. 圆锥滚子轴承 二、填空题（每小题 2分） 1. 两构件通过 ( ) 或 ( ) 接触组成的运动副称为高副；通过 ( ) 接触组成的运动副称为低 副。 2. 齿轮在轴上的周向固定，通常是采用 ( ) 联接，其截面尺寸是根据 ( ) 查取标准而确定的. 3. 一对标准斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件是 ( ) 。 4. 软齿面的闭式齿轮传动的设计准则是 ( ) 。 5. 链传动的主要失效形式是，设计时从 ( ) 图中选择链条的链号。 6. 带传动工作时，带中的应力有 ( ) 、 ( ) 和 ( ) ，其中最大应力发生在 ( )处。 7. 蜗杆作主动件的蜗杆传动可以具有自锁作用，其含义是 ( ) ，实现自锁的条件是( )。 8. 转轴的设计步骤一般是先按 ( ) 粗略计算 d min ，然后进行 ( ) ，最后选择危险截面按 ( )校核计算。 9. 滑动轴承润滑作用是减少 ( ) ，提高 ( ) ，轴瓦的油槽应该开在 ( ) 载荷的部位. 10. 6313 轴承，其类型是 ( ) 轴承， ( ) 系列，内径 ( ) mm ， ( ) 级精度。 练习题 第三章晶体结构，习题与解答 3-1 名词解释 （a）萤石型和反萤石型 （b）类质同晶和同质多晶 （c）二八面体型与三八面体型 （d）同晶取代与阳离子交换 （e）尖晶石与反尖晶石 答：（a）萤石型：CaF2型结构中，Ca2+按面心立方紧密排列，F-占据晶胞中全部四面体空隙。 反萤石型：阳离子和阴离子的位置与CaF2型结构完全相反，即碱金属离子占据F-的位置，O2-占据Ca2+的位置。 （b）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。 同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。 （c）二八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体型结构三八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体型结构。 （d）同晶取代：杂质离子取代晶体结构中某一结点上的离子而不改变晶体结构类型的现象。 阳离子交换：在粘土矿物中，当结构中的同晶取代主要发生在铝氧层时，一些电价低、半径大的阳离子（如K+、Na+等）将进入晶体结构来平衡多余的负电荷，它们与晶体的结合不很牢固，在一定条件下可以被其它阳离子交换。 （e）正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶体结构中，若A2+分布在四 面体空隙、而B3+分布于八面体空隙，称为正尖晶石； 反尖晶石：若A2+分布在八面体空隙、而B3+一半分布于四面体空 隙另一半分布于八面体空隙，通式为B(AB)O4，称为反尖晶石。 3-2 （a）在氧离子面心立方密堆积的晶胞中，画出适合氧离子位置 的间隙类型及位置，八面体间隙位置数与氧离子数之比为若干？四 面体间隙位置数与氧离子数之比又为若干？ （b）在氧离子面心立方密堆积结构中，对于获得稳定结构各需何 种价离子，其中： （1）所有八面体间隙位置均填满； （2）所有四面体间隙位置均填满； （3）填满一半八面体间隙位置； （4）填满一半四面体间隙位置。 并对每一种堆积方式举一晶体实例说明之。 解：（a）参见2-5题解答。1:1和2:1 （b）对于氧离子紧密堆积的晶体，获得稳定的结构所需电价离子 及实例如下： （1）填满所有的八面体空隙，2价阳离子，MgO； （2）填满所有的四面体空隙，1价阳离子，Li2O； （3）填满一半的八面体空隙，4价阳离子，TiO2； （4）填满一半的四面体空隙，2价阳离子，ZnO。 3-3 MgO晶体结构，Mg2+半径为0.072nm，O2-半径为0.140nm，计算MgO晶体中离子堆积系数（球状离子所占据晶胞的体积分数）；计算MgO的密度。并说明为什么其体积分数小于74.05%？ B.脉动循环 C.循环特性r=-0.5的循环 D.循环特性r=+1的循环 5、零件的工作安全系数为_____。 A.零件的极限应力比许用应力 B.零件的极限应力比零件的工作应力 C.零件的工作应力比许用应力 D.零件的工作应力比许用应力 6、脉动循环应力的循环特性为_____。 A.1 B.-1 C.0 D.其它值 7、外圈固定内圈随轴转动的滚动轴承，其内圈上任一点的接触应力为_____。 A.对称循环交变应力 B.静应力 C.不稳定的脉动循环交变应力 D.稳定的脉动循环交变应力 8、下面四种叙述中，____是正确的。 A.变应力只能由变载荷产生 B.静载荷不能产生变应力 C.变应力是由静载荷产生 D.变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生 答案：A、B、A、B、B、C、C、D 1、采用普通螺栓联接的凸缘联轴器，在传递转矩时，＿＿。 A、螺栓的横截面受剪切 B、螺栓与螺栓孔配合面受挤压 C、螺栓同时受剪切与挤压 D、螺栓受拉伸与扭转作用 2、当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁 性能＿＿。 A、好 B、差 C、相同 D、不一定 3、用于联接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹＿＿。 A 牙根强度高，自锁性能好B、传动效率高 C、防振性能好 D、自锁性能差 4、若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的＿＿。 A、螺距和牙型角 B、升角和头数 C、导程和牙形斜角 D、螺距和升角 5、对于联接用螺纹，主要要求联接可靠，自锁性能好，故常选用＿＿。 A、升角小，单线三角形螺纹 B、升角大，双线三角形螺纹 C、开角小，单线梯形螺纹 D、升角大，双线矩形螺纹 6、用于薄壁零件联接的螺纹，应采用＿＿。 A、三角形细牙螺纹 B、梯形螺纹 C、锯齿形螺纹 D、多线的三角形粗牙螺纹 7、当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓＿＿。 A、必受剪切力作用 B、必受拉力作用 C、同时受到剪切与拉伸 D、既可能受剪切，也可能受挤压作用 8、计算紧螺栓联接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加 到原来的＿＿倍。 A、l.l B、l.3 C、1.25 D、0.3 9、在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是＿＿。 A、提高强度 B、提高刚度 C、防松 D、减小每圈螺纹牙上的受力 10、在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了＿＿。 A、提高强度 B、提高刚度 C、外形美观 D、降低成本 11、紧螺栓联接在按拉伸强度计算时，应将拉伸载荷增加到原来的1.3倍，这是考虑＿＿。 A、螺纹的应力集中 B、扭转切应力作用 C、安全因素 D、载荷变化与冲击 12、预紧力为F'的单个紧螺栓联接，受到轴向工作载荷F作用后，螺栓受到的总拉力F0＿＿F'+F。 A、大于 B、等于 C、小于 D、大于或等于 13、在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制做沉头座孔或凸台，其目的是＿＿。 《材料科学基础》习题及答案 第一章 结晶学基础 第二章 晶体结构与晶体中的缺陷 1 名词解释：配位数与配位体，同质多晶、类质同晶与多晶转变，位移性转变与重建性转变，晶体场理论与配位场理论。 晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数（晶面指数）、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、离子极化、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应. 答：配位数：晶体结构中与一个离子直接相邻的异号离子数。 配位体：晶体结构中与某一个阳离子直接相邻、形成配位关系的各个阴离子中心连线所构成的多面体。 同质多晶：同一化学组成在不同外界条件下（温度、压力、pH 值等），结晶成为两种以上不同结构晶体的现象。 多晶转变：当外界条件改变到一定程度时，各种变体之间发生结构转变，从一种变体转变成为另一种变体的现象。 位移性转变：不打开任何键，也不改变原子最邻近的配位数，仅仅使结构发生畸变，原子从原来位置发生少许位移，使次级配位有所改变的一种多晶转变形式。 重建性转变：破坏原有原子间化学键，改变原子最邻近配位数，使晶体结构完全改变原样的一种多晶转变形式。 晶体场理论：认为在晶体结构中，中心阳离子与配位体之间是离子键，不存在电子轨道的重迭，并将配位体作为点电荷来处理的理论。 配位场理论：除了考虑到由配位体所引起的纯静电效应以外，还考虑了共价成键的效应的理论 图2-1 MgO 晶体中不同晶面的氧离子排布示意图 2 面排列密度的定义为：在平面上球体所占的面积分数。 （a ）画出MgO （NaCl 型）晶体（111）、（110）和（100）晶面上的原子排布图； （b ）计算这三个晶面的面排列密度。 解：MgO 晶体中O2-做紧密堆积，Mg2+填充在八面体空隙中。 （a ）（111）、（110）和（100）晶面上的氧离子排布情况如图2-1所示。 （b ）在面心立方紧密堆积的单位晶胞中，r a 220= （111）面：面排列密度= ()[] 907.032/2/2/34/222==?ππr r 圆及圆球等的相关计算计算成绩 找最大数 找幸运数 #include #include 第四章 平面机构的力分析 题4-7 机械效益Δ是衡量机构力放大程度的一个重要指标，其定义为在不考虑摩擦的条件下机构的输出力（力矩）与输入力（力矩）之比值，即Δ=d r d r F F M M //=。试求图示各机构在图示位置时的机械效益。图a 所示为一铆钉机，图b 为一小型压力机，图c 为一剪刀。计算所需各尺寸从图中量取。 （a ） (b) (c) 解：(a)作铆钉机的机构运动简图及受力 见下图（a ） 由构件3的力平衡条件有：02343=++R R r F F F 由构件1的力平衡条件有：04121 =++d R R 按上面两式作力的多边形见图（b ）得 θcot ==?d r F F （b ）作压力机的机构运动简图及受力图见（c ） 由滑块5的力平衡条件有：04565=++R R F F G 由构件2的力平衡条件有：0123242 =++R R R 其中 5442R R = 按上面两式作力的多边形见图（d ），得t F G = ? (c) 对A 点取矩时有 b F a F d r ?=? a b =? 其中a 、b 为F r 、F d 两力距离A 点的力臂。t F G = ? (d) (a)(b) d r R41 F R43 F d G 题4-8 在图示的曲柄滑块机构中，设已知l AB=0.1m，l BC=0.33m，n1=1500r/min（为常数），活塞及其附件的重量G3=21N，连杆质量G2=25N，J S2=0.0425kg·m2，连杆质心S2至曲柄销B的距离l BS2=l BC/3。试确定在图示位置时活塞的惯性力以及连杆的总惯性力。 解：1) 选定比例尺, mm m l 005 .0 = μ绘制机构运动简图。(图(a) ) 2）运动分析：以比例尺vμ作速度多边形，如图(b) 以比例尺 a μ作加速度多边形如图4-1 (c) 2 44 . 23 s m c p a a C ='' =μ2 2 2 2100 s m s p a a S = '' =μ 2 2 2 1 5150 s BC c n l a l a BC t B C= '' = = μ μ α 3) 确定惯性力 活塞3：) ( 3767 3 3 3 3 N a g G a m F C S I = - = - =方向与c p''相反。 连杆2：) ( 5357 2 2 2 2 32 N a g G a m F S S I = - = - =方向与 2 s p'相反。 ) (8. 218 2 2 2 m N J M S I ? = - =α（顺时针） 总惯性力：) ( 5357 2 2 N F F I I = = ') ( 04 .0 2 2 2 m F M l I I h = =(图(a) ) 第一章 1.简述一次键与二次键各包括哪些结合键？这些结合键各自特点如何？ 答：一次键——结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。 二次键——结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。 ①离子键：由于正、负离子间的库仑（静电）引力而形成。特点：1）正负离子相间排列，正负电荷数相等；2）键能最高，结合力很大； ②共价键：是由于相邻原子共用其外部价电子，形成稳定的电子满壳层结构而形成。特点：结合力很大，硬度高、强度大、熔点高，延展性和导电性都很差，具有很好的绝缘性能。 ③金属键：贡献出价电子的原子成为正离子，与公有化的自由电子间产生静电作用而结合的方式。特点：它没有饱和性和方向性；具有良好的塑性；良好的导电性、导热性、正的电阻温度系数。 ④范德瓦耳斯键：一个分子的正电荷部位和另一个分子的负电荷部位间的微弱静电吸引力将两个分子结合在一起的方式。也称为分子键。特点：键合较弱，易断裂，可在很大程度上改变材料的性能；低熔点、高塑性。 2.比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料在结合键上的差别。 答：①金属材料：简单金属（指元素周期表上主族元素）的结合键完全为金属键，过渡族金属的结合键为金属键和共价键的混合，但以金属键为主。 ②陶瓷材料：陶瓷材料是一种或多种金属同一种非金属（通常为氧）相结合的化合物，其主要结合方式为离子键，也有一定成分的共价键。 ③高分子材料：高分子材料中，大分子内的原子之间结合方式为共价键，而大分子与大分子之间的结合方式为分子键和氢键。④复合材料：复合材料是由二种或者二种以上的材料组合而成的物质，因而其结合键非常复杂，不能一概而论。 3. 晶体与非晶体的区别？稳态与亚稳态结构的区别？ 晶体与非晶体区别： 答：性质上，(1)晶体有整齐规则的几何外形；(2)晶体有固定的熔点,在熔化过程中,温度始终保持不变；(3)晶体有各向异性的特点。 1—1填空题： 1．机械是机器和机构的总称。 机械原理课程的研究内容是有关机械的基本理论问题。 2．各种机构都是用来传递与变换运动和力的可动的装置。 如：齿轮机构、连杆机构、凸轮机构等。 3．凡用来完成有用功的机器是工作机。 如：机床、起重机、纺织机等。 凡将其它形式的能量转换为机械能的机器是原动机。 如：电动机、蒸气机、内燃机等。 4．在机器中，零件是制造的单元，构件是运动的单元。 5．机器中的构件可以是单一的零件，也可以是由多个零件装配成的刚性结构。 在机械原理课程中，我们将构件作为研究的基本单元。 6．两个构件直接接触形成的可动联接称为运动副。 7．面接触的运动副称为低副，如移动副、转动副等。 点或面接触的运动副称为高副，如凸轮副、齿轮副等。 8．构件通过运动副的连接而构成的可相对运动的系统是运动链，若组成运动链的各构件构成首尾封闭的系统称为闭链，若未构成首尾封闭的系统称为开链。 9．在运动链中，如果将其中一个构件固定而成为机架，则该运动链便成为机构。10．平面机构是指组成机构的各个构件均在同一个平面上运动。 11．在平面机构中，平面低副提供 2 个约束，平面高副提供 1 个约束。12．机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称为机构的自由度。13．机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目应等于机构的自由度的数目。1—2试画出图示平面机构的机构示意图，并计算自由度（步骤：1）列出完整公式，2） 带入数据，3）写出结果）。其中： 图a) 唧筒机构――用于水井的半自动汲水机构。图中水管4直通水下，当使用者来回摆动手柄2时，活塞3将上下移动，从而汲出井水。 解：自由度计算：画出机构示意图： n= 3 p L= 4 p H= 0 p'= 0 F'= 0 F=3n－(2p l＋p h－p′)－F′ = 3×3－（2×4＋0－0）－0 = 1 图b) 缝纫机针杆机构原动件1绕铰链A作整周转动，使得滑块2沿滑槽滑动，同时针杆作上下移动，完成缝线动作。 解：自由度计算：画出机构示意图： n= 3 p L= 4 p H= 0 p'= 0 F'= 0 F=3n－(2p l＋p h－p′)－F′ = 3×3－(2×4＋0－0)－0 = 1 1—3试绘出图a)所示偏心回转油泵机构的运动简图(各部分尺寸由图中直接量观察方向 3 2 4 1 4 3 2 1西北工业大学机械原理课后答案第3章-1
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