国家开放大学机械设计基础形成性考核习题及答案.doc

机械设计基础课程形成性考核作业（一）第1章 静力分析基础1取分离体画受力图时，_CEF_力的指向可以假定，_ABDG_力的指向不能假定。A光滑面约束力 B柔体约束力 C铰链约束力 D活动铰链反力 E固定端约束力 F固定端约束力偶矩 G正压力2列平衡方程求解平面任意力系时，坐标轴选在_B_的方向上，使投影方程简便；矩心应选在_FG_点上，使力矩方程简便。A与已知力垂直 B与未知力垂直 C与未知力平行 D任意E已知力作用点 F未知力作用点 G两未知力交点 H任意点3画出图示各结构中AB构件的受力图。 4如图所示吊杆中A、B、C均为铰链连接，已知主动力F40kN,ABBC2m,a30.求两吊杆的受力的大小。解：受力分析如下图 列力平衡方程： 又因为 AB=BC 第2章 常用机构概述1机构具有确定运动的条件是什么?答：当机构的原动件数等于自由度数时，机构具有确定的运动2什么是运动副？什么是高副？什么是低副？答：使两个构件直接接触并产生一定相对运动的联接，称为运动副。以点接触或线接触的运动副称为高副，以面接触的运动副称为低副。3计算下列机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。 （1）n7，PL10，PH0 （2）n5，PL7，PH0 C 处为复合铰链 （3）n7，PL10，PH0 （4）n7，PL9，PH1 E、E有一处为虚约束 F 为局部自由度 C 处为复合铰链第3章 平面连杆机构1对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取_C_为机架，将得到双曲柄机构。A最长杆 B与最短杆相邻的构件 C最短杆 D与最短杆相对的构件2根据尺寸和机架判断铰链四杆机构的类型。a）双曲柄机构 b）曲柄摇杆机构 c）双摇杆机构 d）双摇杆机构3在图示铰链四杆机构中，已知，lBC=150mm ，lCD=120mm，lAD=100mm，AD为机架；若想得到双曲柄机构，求lAB的最小值。解：要得到双曲柄机构，因此AD杆必须为最短杆；若AB为最长杆，则ABBC150mm若BC为最长杆，由杆长条件得： 因此的最小值为130mm4画出各机构的压力角传动角。箭头标注的构件为原动件。 如下图：第4章 凸轮机构1凸轮主要由_凸轮_，_推杆_和_机架_三个基本构件组成。2凸轮机构从动件的形式有_尖顶_从动件，_滚子_从动件和_平底_从动件。3按凸轮的形状可分为_盘形_凸轮、_圆柱_凸轮和_曲面_凸轮。4已知图示凸轮机构的偏心圆盘的半径R25mm，凸轮轴心到圆盘中心的距离L=15mm，滚子半径rT=5mm。试求：（1）凸轮的基圆半径RO？解：（1） （2） （4）（2）画出图示机构的压力角a（3）推杆的最大行程H？（3）（4）图示位置从动件的位移S=？第5章 其他常用机构1常用的间歇运动机构有_棘轮机构_，_槽轮机构_和_不完全齿机构_等几种。2螺纹的旋向有_左旋_和_右旋_，牙形有_三角形_，_矩形_，_梯形_，和_锯齿形_。3螺纹的导程S与线数n及螺距P之间的关系是什么？答：导程S：在同一螺纹线上相邻两螺纹牙之间距离。 线数n：在同一圆柱面上制造螺纹线的数目。螺距p：相邻两螺纹牙平行侧面间的轴向距离。因此机械设计基础课程形成性考核作业（二）第六章 构件内力分析1什么是构件的强度？什么是构件的刚度？强度是构件抵抗破坏的能力，满足强度要求是指在外力作用下构件不发生破坏。 刚度是构件抵抗变形的能力，满足刚度要求是指在外力作用下构件的弹性变形量不超过允许的限度。2画出图示各杆的轴力图，并计算最大轴力Nmax。 最大轴力 最大轴力 3画出图示圆轴的扭矩图，已知MA=5kNm，MB=2kNm。4画出图示各梁的剪力图和弯矩图，并计算最大和。（a）（1）解：求支反力 kN kN 由 得知 支反力计算无误。由几何关系我们得知求出几个重要点的剪力和弯矩值我们就可以画处图像。下面我们开始求在下列几处的剪力值： 在A点左截面， 在A点右截面，kN 在C点左截面， kN 在C点右截面， kN 在B点左截面， kN 在B点右截面， 画出剪力图，如下图：同理我们根据几何关系求处几处弯矩值： 在A点， 在D点， 画出弯矩图，如下图： 最大 （b）第7章 构件的强度和刚度1在作低碳钢的拉伸试验时，整个拉伸过程大致可分为四个阶段,依次为_弹性阶段_，_屈服阶段_，_强化阶段_，_缩径断裂阶段_。2通常塑性材料的极限应力取_屈服极限_，脆性材料的极限应力取_强度极限_。3如图7-35所示变截面杆AC，在A、B两处分别受到50kN和140kN的力的作用，材料E200GPa。试求：（1）画出轴力图；（2）求各段正应力；（3）求总变形量。解：（1） （2）AB段BC段（3）AB段：（缩短）BC段（伸长） （缩短）4一矩形截面梁，承受载荷F=10KN，材料的许用应力s=160MPa，试确定横截面尺寸。解：求支反力。 截面宽b36mm 高h2b72mm5如图所示的圆形横截面的梁，承受载荷F10kN，M20kNm，梁长a2m，材料的许用应力160MPa，试求：（1）梁A、B端的约束力；（2）画出剪力图和弯矩图；（3）若d 70mm，校核梁的强度。解：（1）求约束力 （2）画剪力图，弯矩图： （3）所以此梁不安全。机械设计基础课程形成性考核作业（三）第8章 齿轮传动1渐开线齿廓形状取决于_C_直径大小。A节圆 B分度圆 C基圆 D齿顶圆2对于标准直齿圆柱齿轮，决定齿廓形状的基本参数是_齿数_，_压力角_，_变位系数_。3标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件是：两齿轮的_法面_模数和_法面压力角_都相等，齿轮的_螺旋_角相等、旋向_相反_。4采用展成法加工正常齿齿轮时，不发生根切的最少齿数是_17_5一对齿轮啮合时，两齿轮的_ C _始终相切。A分度圆 B基圆 C节圆 D齿根圆6已知一标准渐开线直齿圆柱齿轮，其齿顶圆直径da177.5mm，齿数z129。现要求设计一个大齿轮与其相啮合，传动的安装中心距a145mm，试计算这个大齿轮的主要尺寸。（分度圆直径d2、齿顶圆直径da2、齿根圆直径df2、基圆直径db2）解： 7两级平行轴斜齿圆柱齿轮传动如图所示，高速级mn3mm，b115Z251；低速级mn5mm，Z317试问：（1）低速级斜齿轮旋向如何选择才能使中间轴上两齿轮轴向力的方向相反?低速级斜齿轮旋向为左旋，才能使中间轴上两齿轮轴向力相反（2）低速级齿轮取多大螺旋角b2才能使中间轴的轴向力相互抵消? 8.278单级闭式直齿圆柱齿轮传动，已知小齿轮材料为45钢，调质处理，大齿轮材料为ZG45，正火处理，已知传递功率Pl4kW，n1720r/min，m4mm，zl25，z273，b1=84mm，b2=78mm，双向运转，齿轮在轴上对称布置，中等冲击，电动机驱动。试校核此齿轮传动的强度。解： 小齿选用45号钢，轮调质处理，查表硬度220HBS 大齿轮ZG45 硬度180HBC 查表得 查表得： 计算转矩： 由于原动机为电动机，中等冲击，对称布置，故得K=1.2由于是闭式齿轮， 我们先较核齿面接触疲劳强度，我们按标准中心距进行较核： （安全）下面，我们再较核齿根弯曲疲劳强度。查表得： (安全)第9章 蜗杆传动1为什么将蜗杆分度圆直径dl规定为蜗杆传动中的标准参数？为便于加工蜗轮刀具的标准化，一般将蜗杆的分度圆直径规定为标准值。2为什么蜗杆的传动比i只能表达为iz2/z1，却不能以id2/d1来表示？因为蜗轮蜗杆传动的传动比与蜗杆的直径无关。3图示的各蜗杆传动均以蜗杆为主动件。试标出图中未注明的蜗轮或蜗杆的转向及旋向，并画出蜗杆和蜗轮受力的作用点和三个分力的方向。 （a） （b）（a）（b）第10章作业题1图示所示轮系，已知Z1=18、Z2=20、Z2=25、Z3=25、Z3=2、Z4=40，求该轮系的传动比，并判断蜗轮4的转向。解：i 转向：逆时针2在图示轮系中，已知z1、z2、z2、z3、z4、 z4、 z5、 z5、z6。 求传动比i16。解：3如图所示的轮系，已知（右旋）若，求齿条线速度的大小和方向。解： 4图示行星轮系，已知Z1 = Z2 = 41，Z2 = Z3 = 39，试计算传动比 iH1。解： 由于轮3为固定轮（即）， 机械设计基础课程形成性考核平时作业（四）第11章 带传动1带传动产生弹性滑动和打滑的原因是什么?对传动各有什么影响?由于带是弹性体，带紧边与松边拉力不同，由于带的弹性变形量的变化而引起的带与带轮间的相对滑动。打滑是带传递的圆周力大于带能传递的最大有效圆周力，引起的带在带轮上全面滑动的。 弹性滑动将引起：（1）降低传动效率；（2）从动轮的圆周速度低于主动轮，造成传动比误差；（3）带的磨损；（4）发热使带温度升高。 打滑造成带的磨损加剧，无法传递动力，致使传动失效。2试分析增速带传动工作时，其最大应力在哪里?带紧边刚绕出小带轮处3V带传动n1=1450r/min，fv=0.51，包角a150，预紧力F0=360N。试问：1）该传动所能传递的最大有效拉力是多少?2）若d1=100mm，其传递的最大转矩为多少?3）若传动的效率为0.95，弹性滑动忽略不计，从动轮输出功率为多少?解：（1） （2） （3） 第12章 联 接1普通平键的截面尺寸bh按_轴径_选取，长度L按_轮毂的长度_确定。2花键联接的主要类型有_矩形_花键、_渐开线_花键和_三角形_花键。3为什么多数螺纹联接工作前均要预紧？如何控制预紧力？螺纹联接的主要防松方法有哪些？预紧的目的是为了增加联接的刚性、紧密性和防松能力。 用测力矩扳手和定力矩扳手 机械防松 摩擦防松 其他防松第13章 轴1按轴的受力分类，轴可以分为_心轴_轴、_转轴_和_传动轴_。2请判断图示四个轴中，哪一个轴的结构有错误，出现的是什么错误，应如何改正。a）b）c）d）C 轴承无法拆卸，应将轴肩高度低于轴承内圈第14章 轴 承1写出下列轴承代号表示的内容，说明该轴承适用的场合。7208，32314，6310P5，7210B，N2222 2如图所示,轴的两端用两个角接触球轴承7207C正装。常温下工作。工作中有中等冲击。转速n1800r/min,两轴承的径向载荷分别是FrI3400N，FrII1050N，轴的轴向载荷Fa870N，方向指向轴承2，试确定哪个轴承危险,并计算出危险轴承的寿命。解： 左边轴承被放松，右边轴承被压紧。 e 通过查表 大 ，我们用它计算 查表得 =1060（h）第15章 联轴器与离合器联轴器与离合器的主要功用和区别是什么?答：联轴器和离合器主要都是用来联接两轴并传递扭矩，用联轴器联接的两根轴，只有机器停止运转后，经过拆卸才能分离，而用离合器联接的两根轴在运转过程中能随时根据需要结合或分离。世界很大，风景很美；人生苦短，不要让自己在阴影里蜷缩和爬行。应该淡然镇定，用心灵的阳光驱散迷雾，走出阴影，微笑而行，勇敢地走出自己人生的风景！人们在成长与成功的路途中，往往由于心理的阴影，导致两种不同的结果：有些人可能会因生活的不顺畅怨天尤人，烦恼重重，精神萎靡不振，人生黯淡无光；有人可能会在逆境中顽强的拼搏和成长，历练出若谷的胸怀，搏取到骄人的成就。只有在磨难中成长和成功的人们，才更懂得生活，才更能体味出世态的炎凉甘苦，才更能闯出精彩的人生。阴影是人生的一部分。在人生的阳光背后，有阴影不一定都是坏事。我们应该感激伤害过自己的人，是他们让你的人生与众不同；感激为难你的人，是他们磨炼了你的心志；感激绊倒你的人，是他们强化了你的双腿；感激欺骗你的人，是他们增强了你的智慧；感激蔑视你的人，是他们警醒了你的自尊；感激遗弃你的人，是他们教会了你该独立。人生若要走向成功，有好多的阴影需要消除。必须消除自卑的阴影：自卑，是人生的一大阴影。我们要以一种平和的心态对待自己。不要总把注意力始终停留在自己的短处上，你停留的时间越长，自卑心就越重，灰色的阴影就越多、越浓。必须消除受挫的阴影：真正的强者，不但要学会在顺境中稳步前行，更重要的是学会消除逆境中的阴影。真正的强者，不会因幸运而沾沾自喜，固步自封，也不会因厄运而一蹶不振，昏昏庸庸，而应该从逆境中找到光亮，时时校准自己前进的目标和方向，一往直前，从从容容。必须消除贪婪的阴影：知足者常乐，不知足者能进取，知足与不知足都蕴涵着辩证法的哲理。贪婪的人永不知足， 寡欲的人一身轻松。人世间，凡事都想求全，但凡事不可能求全；凡事都应知足，因为只有知足，才能开开心心，才能挣脱贪婪的缰绳。假如过于贪婪，只会加重人们的心理负担，使自己永远处于无尽的烦恼之中！必须消除无事生非的阴影：本来已经身家百万，你却奢求千万；本来已经儿女双全，你却奢求千金一对，成双儿男；本来已经事业有成，你还依然好高骛远。你贪欲无尽，你奢求无限；本是众人眼中的佼佼者，你却忧郁连连；本来圆圆满满，你却无事生非，庸人自扰，画牢自钻圈。你为何不能快快乐乐，阳光一点？！四季更替，不可改变；花开花落，顺其自然；月缺月圆，规律使然。若遇人生之阴影，要勇敢面对，积极消除。拥抱阳光，微笑向暖，你一定会快乐无限！著名专栏作家哈理斯和朋友在报摊上买报纸，朋友礼貌地对报贩说了声“谢谢”,但报贩却冷口冷脸，没发一言。“这家伙态度很差，是不是？”他们继续前行时，哈理斯问道。“他每天都是这样的。”朋友说。“那么你为什么还是对他那么客气？”哈理斯问。朋友答：“为什么我要让他决定我的行为？”每个人心中都有把“快乐的钥匙”,但我们却常在不知不觉中把它交给别人掌管。一位女士抱怨道：“我活得很不快乐，因为先生常出差不在家。”她把快乐的钥匙放在先生手里。一位妈妈说：“我的孩子不听话，让我很生气！”她把钥匙交在孩子手中。男人可能说：“上司不赏识我，所以我情绪低落。”这把快乐钥匙又被塞在老板手里。婆婆说：“我的媳妇不孝顺，我真命苦！”这些人都做了相同的决定，就是让别人来控制自己的心情。当我们容许别人掌控我们的情绪时，我们便觉得自己是受害者，于是，抱怨与愤怒成为我们唯一的选择。我们开始怪罪他人，并且传达一个信息：“我这样痛苦，都是你造成的，你要为我的痛苦负责！”这样的人使别人不喜欢接近，甚至望而生畏。一个成熟的人能握住自己快乐的钥匙，他不期待别人使他快乐，反而能将自己的快乐与幸福带给周围的人。生活，就是一种苦苦撑下去的历程，没有谁的生活一帆风顺，也没有谁的红尘一直岁月静好，有的是一路坎坷，一路磨难，和一路的成长。只是当你撑不下去的时候，请保留内心最真实的温柔。想起看过的一幅漫画，一个人从十楼跳下，当她经过每一层邻居的窗口，她看见了每一家、每个人不为人知的那一面，也看见了别人的不易和自己生活的幸福。可是，当她坠地，她又成了所有不幸之人深思自己幸福的模板。只是她的幸福已经完结，别人照样经历着各种生活的不堪和不幸。这个世界就是这样，你以为的幸福从来都是在别人的眼睛里，而每个人真正的幸福或者不幸，往往都藏在心里。或许，我们在外人面前光鲜靓丽，却在某个时候，会被一句话或一首歌打动了心扉，触动了自己内心深处的柔软，让你再也控制不住情绪的波动。或许，生