电大《机械设计基础课程》形成性考核册作业答案附题目

1、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

2、图。4. 如 图 所 示 吊 杆 中 A、 B、 C 均 为 铰 链 连 接 , 已 知 主 动 力F=40kN,AB=BC=2m,=30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 ABBC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)

3、 n=7,PL=10,PH=0(2)n=5,PL=7,PH=0C 处为复合铰链 (3)n=7,PL=10,PH=0(4)n=7,PL=9,PH=1E、 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 ,lBC150mm, lCD120mm,lA

4、D100mm,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 AB BC=150mm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 R=2

5、5mm凸, 轮轴心到圆盘中心的 距离 L15mm滚, 子半径 rT5mm。试求 :(1) 凸轮的基圆半径 RO=?解 :(1)(2) 画出图示机构的压力角(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

6、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 N。最大轴力 最大轴力3. 画出图示圆轴的扭矩图 , 已知 MA5kN?m,MB2kN。?m4. 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

7、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 D点, 画出弯矩图 , 如下图:最大(b)解: 此题解法和上个题步骤基本相同 , 我们也可以用另外一种方法解题 面我们用另外一种解法进行求解 :求支反力kN kN由 得知 支反力计算无误。由于各段受力情况不同可以分段求解AC 段CD 段 :DB 段:根据上面所求函数我们画剪力和弯矩图如下最大(c)解: 求支反

8、力由 得知 支反力计算无误。根据几何关系我们知道剪力图 AC为一水平直线 ,CB 为一条斜线 , 我们求 出关键的点就可以画出线图。在 A 点稍左 ,在 A 点稍右 ,在 B 点稍左 ,在 B 点稍右 ,根据上面数值可做剪力图。根据几何关系 ,AC段没有载荷作用 ,弯矩图为一条斜直线 ;在 C点有集中 力偶,弯矩图有突变 , CB 段有均布载荷作用 ,弯矩图是一条抛物线。为了做弯矩 图, 只需求出梁在下面各截面处的弯矩值 :在点 A,在 C点左截面 在 C点右截面 在点 B, 此外由剪力图知道 ,在 CB段内有一截面的剪力为零 , 这个截面的弯矩是梁 CB段内弯矩的极值。即该点的剪力QD=0,

9、令点 D的坐标为 x, 即: 得 此点的弯矩值为 : 根据上面数值可做剪力图弯 矩图如下 :最大 KN KN.M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 E=200GP。a 试求 :(1) 画出轴力图 ;(2) 求各段正应力 ;(3) 求总变形 量。解:(1)(

10、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 F10KN,材料的许用应力 160MPa, 试确定横截面尺寸。解: 求支反力截面宽 b=36mm 高 h=2b=72mm5. 如图所示的圆形横截面的梁 , 承受载荷 F=10kN,M=20kN?m梁, 长 a=2m, 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 :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

11、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 da1=77.5mm,齿数 z1

12、=29。现要求设计一个大齿轮与其相啮合 , 传动的安装中心距 a=145mm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:低速级 mn=5mm,Z3=1试7 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 2 才能使中间轴的轴向力相互抵消 ?8.27 °8. 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

13、知 传 递 功 率 Pl=4kW,n1=720r/min,m=4mm,zl=25,z2=73,b184mm,b278mm,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 K1.2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 :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

14、 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 i=z2/z1, 却不能以 i=d2/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 Z118、Z220、Z2'25 、Z325、Z3'2 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

15、中 , 已知 z1 、z2 、z2' 、 z3 、z4 、 z4' 、 z5 、 传动比 i16 。Z440,求该轮z5' 、z6 。 求解: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

16、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3. V 带传动 n11450r/min,fv0.51, 包角=150°,预紧力 F0360N。试问:1) 该传动所能传递的最大有效拉力是多少 ?2) 若 d1100mm其, 传递的最大转矩为多少 ?3) 若传动的效

17、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 b×h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7208,32314,6310/P5,7210B,N22222. 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 n=1800r/min