机械设计基础形考作业答案0001

1、WORD格式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，C 、E、 F 力的指向可以假定，A 、B、 D、 G 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 _G_ 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。专业资料整理F 40kN,AB BC4如图所示吊杆中 A 、B、 C 均为铰链连接，已

2、知主动力列力平衡方程：Fx 0又因为 AB=BCFA s i nFC s i nFAFCFy 02FA s i n FFFA F B 40KN2 sin第 2 章 常用机构概述1机构具有确定运动的条件是什么?以点接答：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 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。2)n5，PL 7， PH 0F 3n 2P L PH3 5 2 71机构的自由度计算（ 1 ）n7， PL

3、10， PH 0F 3n 2P LPH3 7 2 101C 处为复合铰链3）n7， PL 10 ，PH 0F 3n 2P LPH3 7 2 101（4）n7，PL9，PH1F 3n 2P LPH3 7 2 9 12E、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C _ 为机架，将1对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取 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b）曲柄摇杆机构c）双摇杆机构答： a ）双曲柄机构d）双摇杆机构3在图示铰链四杆机构中，已知，lBC=150mm， lC

4、D=120mm，lAD =100mm，AD 为机架；若想得到双曲柄机构，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：l l AD l BC AB l CDAB l AD l BC l CD 130mm因此 l AB 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 _

5、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 25mm，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？（2）画出图示机构的压力角（ 3 ）推杆的最大行程H？（ 4）图示位置从动件的位移S=？解：（ 1） R0 R L r T 25 15 5 15mm2）3 ) H L R rT R025 15 5 15 30mm224 ) S(R rT ) 2L225.98mm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

6、_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。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。Nmax。2画出图示各杆的轴力图，并计算最大轴力最大轴力 N max 40 KN最大轴力 N max 3Pm。4画出图示各梁的剪力图和弯矩图，并计算最

7、大Qmax 和 M max 。a)c)1)解：求支反力4RBM 2F 04RA M2F 0RA 6.25kNRB 3.75 kN由 Y 0 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。面我们开始求在下列几处的剪力值：在 A点左截面，Q0在 A点右截面，QRA6.25 kN在 C点左截面，QRA6.25 kN在 C点右截面，QRB3.75 kN在 B点左截面，QRB3.75 kN在 B点右截面，Q0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，MC左 RA2 12.5KN7.5KN画出弯矩图，如下图：在 D 点，M 0最大 Qma

8、x 6.25 KNM max 12.5KN2）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，下面我们用另外一种解法进行求解：求支反力4RB2q 2 04RA 2q 2 0RA 10 kNRB 10 kN由 Y 0 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QRA10KNM R A x 10xCD 段：q( xQ RA1)20 10x10x 5( x 1)M RA x q( x 1) 2 /2 2DB 段：Q RA 2q 10KNMRA x 2q(x 2) 10 x 40根据上面所求函数我们画剪力和弯矩图如下M max最大 Qmax10KN15KN M同学可按

9、第一题做法自己做一遍本题3）解：求支反力RB l lq 3 l qa2 4RA l qa2 ql 1 l 0RA 1 ql82qal32RBql qa8 l得知 支反力计算无误。AC 为一水平直线，CB 为一条斜线，我根据几何关系我们知道剪力图 们求出关键的点就可以画出线图。在A 点稍左， Q 0在 A 点稍右，QRA1 ql82 qal在 B 点稍左，QRAql32 ql qa28 l在 B 点稍右，Q0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，根据上面数值可做剪力图弯矩图有突变， 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

10、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,M0qlMRAl122 qa2162l21 2 qa 2MRA2qa16 ql 2M0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 QD0，令点 D 的坐标为 x ，, 即：A q( x l / 2) 0此点的弯矩值为：M D R A x qa q( x l /22) 222 qa92 34qlqa21 2 88l 2根据上面数值可做剪力图弯矩图如下：24最大Qmax3 ql qa KNM m ax9 ql 2 3 qa 2qa 2 KN.M8 l128 82l

11、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 200GPa。试求：（ 1）画出轴力图；（ 2 ）求各段正应力；（ 3）求总变形量。解：（ 1）F50 10 32) AB 段1 100MPaA15 102BC段 2F 90103A21010290MPa3)AB 段：FN1l 150 103 1000mm(缩短)l l

12、1 l 2 0.5 0.450.05mm （缩短），试确承受载荷材料的许用应力 =160MPaF=10KN，4一矩形截面梁，FlFN 2 l2 901031000l 20.45mm（伸长）EA22001031000BC 段l 1 0.5EA1200 103 500解：求支反力。M B0RA2 F1 0M A0RB2 F1 0RA5KNRB5KNM max 5KN m5KN mbh26 5 106 6 5 106b (2b) 2 4b36 5 1063 6 5 10636mmb 34 4 160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 20

13、kN · m，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解：1)求约束力RA4RB4 FRA10KNRB02)画剪力图，弯矩图：3)M max20 10 6594MPa >W70332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

14、角相等 _ 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175一对齿轮啮合时，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 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：d a1 (z 1 2ha*) mm 2.5mmz2d2m( z 1z2 ) / 287mmmz22.5 87217.5mmda 2 (z 2 2ha*) m 222.5mmd

15、f2 ( z 2 2ha * 2c*) m 211.25mmdbd2 cos204.38mm7两级平行轴斜齿圆柱齿轮传动如图所示，高速级mn 3mm， 1 15° Z2 51 ；低速级 mn 5mm，Z3 17 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解：（ 1）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) F t 2 tg 1 Ft 3tg 2Ft2TII2d 2Ft2TII31 c o stg 1 tg 2 c o s2d32TII2TIImn 2 Z 2mn3 Z 3tg 1

16、 tg 2d2d3s i nmZ1mn3 Z3n 2mn2 Z 22 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Pl 4kW ，n1 720r/min ， m4mm，zl 25， z2 73， 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。180HBC查表得 F lim 1190MPa解：小齿选用 45 号钢，轮调质处理，查表硬度H lim1 555M P a220HBS 大齿轮 ZG45 硬度F lim 2140M P aH lim 2 4 7 0M

17、P a查表得： SH1.1SF1.4H1H l1i n 5 5 5 5 0 4.5M P a较核：计算转矩：T19.55SH H l2i n 470 427.3M P a1.1SH Fli n 1SF1061.1190135.7MPa1.42F linF 2SF1401.4100MPa4 5.3 104 N mm720由于原动机为电动机，中等冲击，对称布置，故得由于是闭式齿轮，我们先较核齿面接触疲劳强度，K= 1.2我们按标准中心距进行z273a m( z 1z 2 ) / 2 196mmu2.92z125KT1 (u 1) 3H355221.7MPa 427.3（安全）ub2 a 2面，我们

18、再较核齿根弯曲疲劳强度。查表得：YFS14.22YFS 23.88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？YYYFS1YFS 2F 1 z1F 2 z22KT1YFS117.2M P aF1< 100 < 135.7( 安全 )b2 m 2 z12为什么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。 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

19、点和三个分力的方向。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。z2 z3 z420 25 40解： i z1 z2 ' z 3 '1825222转向：逆时针2在图示轮系中，已知i 16 。z1、z2、 z2' 、 z3、z4、 z4'z5 、 z5' 、 z6。 求传动比z2 z3 z4 z 5 z 6解： i 16' z 3 z4 z1 z2 z53如图所示的轮系， 已知 z1 15, z22

20、5, z 2 15, z 3 30, z 3 15, z 430, z 4 2（右旋） z 5 60,z520,m 4mm, 若 n 1 500r / min，求齿条 6 线速度 v 的大小和方向。n1z2 z3 z4 z 5200n5 z1 z2 ' z 3 ' z 4 'n1n52.5r / m i nd'n5 5mz5v6n50.0105m / s 10.5mm / s4图示行星轮系，已知Z1H160 1000 60 1000=Z =41，Z = Z = 39 ，试计算传动比 i2'2 3解：H i 13n1nHz2 z 3z1n3nHz2'

21、;15211681由于轮 3 为固定轮（即 n 3n1Hi1H 1 i 13 nHiH1 1/ i 1H 10.510 ），z2 z 339391601 1z1 z2 '41411681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

22、；（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150°，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）Fmax 2F 0fe 1 180.7Nef1Fd 1180.7 100（2）T9035N .mm22d1 n 13) v7.6m / s60 1000P Fv 180.7 7.6 0.95 1.304kW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1