机械设计基础形考作业答案

1、WORD格式机械设计根底课程形成性考核作业一第 1 章静力分析根底1取别离体画受力图时， 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与力垂直B与未知力垂直C与未知力平行D任意E力作用点F未知力作用点G两未知力交点H任意点3画出图示各构造中AB 构件的受力图。专业资料整理WORD格式4如下图吊杆中 A 、B、C 均为铰链连接，主动力F 40kN,AB BC专业资

2、料整理WORD格式 2m, 30 .求两吊杆的受力的大小。列力平衡方程：Fx0又因为AB=BCFA s i nFC s i nFAFCFy 02FAs i n FFA FBF40KN2 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?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计算以下机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。专业资料整理WORD格式机构的自由度计算 1n7，PL10， PH02n5，

3、PL 7， PH 0F 3n 2PLPHF 3n 2PLPH37210352711C 处为复合铰链3n7， PL 10，PH04n7，PL9，PH1F 3n 2PLPHF 3n 2PLPH372103729112E、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，假设取_ 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专业资料整理WORD格式2根据尺寸和机架判断铰链四杆机构的类型。答： 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，lBC=150mm ，lCD

4、=120mm，lAD =100mm，AD 为机架；假设想得到双曲柄机构，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，那么 AB BC150mm若 BC 为最长杆，由杆长条件得：l ADl BCl ABl CDl ABl ADl BClCD130mm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。专业资料整理WORD格式如以下图：专业资料整理WORD格式第4章凸轮机构1凸轮主要由 _凸轮 _， _推杆 _和 _机架 _三个根本构件组成。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

5、凸轮的形状可分为 _盘形 _凸轮、 _圆柱 _凸轮和 _曲面 _凸轮。4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？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：1R0RLrT2515515mm2专业资料整理WORD格式 3HLRrTR0251551530mm 4S(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_右旋 _，牙形有 _三角形 _，_矩形 _，_梯

6、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。专业资料整理WORD格式机械设计根底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 N max40 KN最大轴力 Nmax3P3画出图示圆轴的扭矩图，MA =5kN·m， MB=2kN· m。专业资料

7、整理WORD格式4画出图示各梁的剪力图和弯矩图，并计算最大Qmax和 M max。 a b c1解：求支反力专业资料整理WORD格式MA04RBM2F0专业资料整理WORD格式M B04RA M2F0RA6.25kNRB3.75kN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。下面我们开场求在以下几处的剪力值：在 A 点左截面，Q0在 A 点右截面，QRA6.25 kN在 C 点左截面，QRA6.25kN在 C 点右截面，QRB3.75kN在 B 点左截面，QRB3.75kN在 B 点右截面，Q0画出剪力图，如以下图：同理我们根据几何关系求

8、处几处弯矩值：在A点，M0MC左 RA 212.5KNM C右 RA 2 M 7.5KN在D点，M0画出弯矩图，如以下图：最大 Qmax6.25 KNM max12.5KNM专业资料整理WORD格式2解：此题解法和上个题步骤根本一样，我们也可以用另外一种方法专业资料整理WORD格式解题，下面我们用另外一种解法进展求解：求支反力M A04RB2q20M B04RA2q20RA 10 kNRB10 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 RA x10xCD 段：QRAq( x 1)2010xMRA xq( x1)2 /210x 5( x 1)

9、 2DB 段：QRA2q10KNMRA x2q(x2)10 x40根据上面所求函数我们画剪力和弯矩图如下专业资料整理WORD格式最大 Qmax10KNM max15KNM同学可按第一题做法自己做一遍此题3解：求支反力M A 0RB llq 3 l qa2024M B0RA l qa 2ql 1 l 024RA1 qlqa 2RB3 qlqa 28l8l由 Y 0 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，Q0专业资料整理WORD格式在A 点稍右，QRA1 qlqa 28l在B点稍左，QRAql3 qlq

10、a 228l在B点稍右，Q0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，M0在 C 点左截面MRAl1ql 2qa 22162在 C 点右截面l212qa 2MRA2qa16ql2在点 B,M0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：Q D RA q( x l / 2) 0 得x5 la28l此点的弯矩值为

11、：M D RA x qa 2q( x l / 2) 22923qa2 qa 4ql82l21 2 8专业资料整理WORD格式根据上面数值可做剪力图弯矩图如下：专业资料整理WORD格式3 qlqa29 ql23 qa2qa4最大 QmaxKNM m ax2 KN.M8l12882l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，

12、材料 E200GPa。试求：1画出轴力图； 2求各段正应力；3求总变形量。专业资料整理WORD格式解：12AB 段F5010315102100MPaA1BC段2F90103A21010290MPa3AB 段：l1FN1l1501031000mm缩短EA12001035000.5BC 段l 2FN 2 l 29010310000.45mm伸长EA22001031000ll1l 20.5 0.450.05mm 缩短4一矩形截面梁，承受载荷F=10KN，材料的许用应力 =160MPa，试确定横截面尺寸。解：求支反力。M B0RA2F10M A0RB2F10专业资料整理WORD格式RA5KNRB5KN

13、专业资料整理WORD格式M max5KNmm a xM5KNmWbh266510665106b(2b) 24b3b3651063651064436mm160截面宽 b36mm高 h2b72mm5如下图的圆形横截面的梁，承受载荷 F10kN，M 20kN· 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假设 d 70mm，校核梁的强度。解：1求约束力M B0RA4F2 M0M A0RB4 F2M0RA 10KNRB0专业资料整理WORD格式2画剪力图，弯矩图： 3M max20 106594MPa W70332所以此梁不平安。专

14、业资料整理WORD格式机械设计根底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，决定齿廓形状的根本参数是_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 _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

15、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(z12ha*) mm2.5mmam( z1z2 ) / 2z287mmd2mz22.5 87217.5mmda 2(z22ha*) m222.5mmd f 2( z22ha * 2c*) m 211.25mmdbd2 cos204.38mm7两级平行轴斜齿圆柱齿轮传动如下图，高速级mn3mm，115°Z2 51；低速级 mn5mm，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?专业资料整理

16、WORD格式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。2Ft 2tg1Ft 3tg 2Ft 22TIId 2Ft 32TIId32TIItg 12TIItgtg1 c o s 1tg 2 c o s 2d2d32mn 2 Z 2mn3 Z 3s i n 2s i n 1mn3 Z3mn2 Z 22 8.27°8单级闭式直齿圆柱齿轮传动，小齿轮材料为45 钢，调质处理，大齿轮材料为 ZG45，正火处理，传递功率Pl4kW ，n1 720r/min， m4mm，zl25， z273， b1=84mm， b2=7

17、8mm，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F lim 1190MPaF lim 2140M P aH lim 1555M P aH lim 24 7 0M P a查表得： SH1.1SF1.4专业资料整理WORD格式H1H l 1i n5 5 55 0 4.5M P aSH1.1HH l 2in470427.3M P a2SH1.1Flin 1190Flin 2140F1SF135.7MPaF 2SF100MPa1.41.4计算转矩：T1 9.551064

18、5.3104 N mm720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展较核：am( z1 z2 ) / 2 196mmz273u2.92z125KT1 (u1) 3221.7MPa 427.3平安H3552ub2 a下面，我们再较核齿根弯曲疲劳强度。查表得：YFS14.22YFS 23.88YFS1YFS 2F 1 z1F 2 z2F12KT1YFS117.2M P a135.7( 平安 )b2 m 2 z1 100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

19、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？专业资料整理WORD格式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。 aba（ b专业资料整理WORD格式第 10 章作业题1图示所示轮系，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： iz2 z3 z420 25 4022转向：逆时针z1 z2 ' z3

20、 '182522在图示轮系中，z1、z2、z2'、z3、z4、 z4'、 z5、 z5'、z6。求传动比i 16。解： i16z2 z3 z4 z5 z6z1 z2' z3 z4 ' z5'3如下图的轮系，z115, z225, z2 15, z3 30, z3 15, z4 30, z4 2右旋 z5 60, z520,m4mm, 假设 n1500r / min ，求齿条6线速度v的大小和方向。专业资料整理WORD格式n1z2 z3 z4 z5200iz1 z2 ' z3 ' z4 'n5n12.5r / m i

21、 nn5iv6d5'n5mz5' n51000600.0105m / s 10.5mm / s6010004图示行星轮系， Z=Z =41，Z= Z= 39，试计算传动比 iH1。1223解：i13Hn1nHz2 z31521n3nHz1 z2'1681由于轮 3 为固定轮即n30 ，i1Hn1Hz2 z33939160nH1 i 131 1411681z1 z2 '41i H11/ i1H10.51专业资料整理WORD格式机械设计根底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

22、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试分析增速带传开工作时，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假设 d1=100mm，其传递的最大转矩为多少?3假设传动的效率为0.95，弹性滑动忽略不计，从动轮输出功率为多少 ?解：1 Fmax 2F0e f1180.7Nef1Fd1180.7 1002T9035N .mm22 3vd1 n17.6m / s100060专业资料整理WORD格式PFv180.77.60.951.304kW专业资料整理WORD格式第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