广播电视大学机械设计基础作业(附答案)

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， 力的指向可以假定， 力的指向不能假定。柔体约束力C.铰链约束力D .活动A .光滑面约束力B.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，坐标轴选在的方向上,使投影方程简便；矩心应选在点上，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F= 40kN,AB = BC =2m, = 30 .

2、求两吊杆的受力的大小。第2章常用机构概述1.机构具有确定运动的条件是什么？2 .什么是运动副？什么是咼副？什么是低副?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 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。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IAB的最小值。4. 画出各机构的压力角传动角。箭头标注的构件为原动件第4章凸轮机构1. 凸轮主要由 , 和 个基本构件组成。2 凸轮机构从动件的

3、形式有从动件，动件和从动件。3 按凸轮的形状可分为凸轮、凸轮和凸轮。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=?第5章其他常用机构1. 常用的间歇运动机构有 , 和 几种。2 .螺纹的旋向有和牙形有, , 和。3螺纹的导程S与线数n及螺距P之间的关系是什么?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？2.画出图示各杆的轴力图，并计算最大轴力Nma

4、x3. 画出图示圆轴的扭矩图，已知 MA=5kN m, MB=2kN m。*4*4.画出图示各梁的剪力图和弯矩图，并计算最大Qmax和 M maxF-lOkNA2tn(a)(b)(c)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2 .通常塑性材料的极限应力取，脆性材料的极限应力取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。AjlOcm2/Ai=5cm2/J4gkN50kNACL - !m 亠L mr4 .一矩形截面梁，

5、承受载荷 F=10KN，材料的许用应力=160MPa，试确定横截面尺寸2m- b5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(T = 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。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 ,3 标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件是：两齿轮的 模数和併目等，齿轮的相等、旋向。4. 采用展成法加工正常齿齿轮

6、时，不发生根切的最少齿数是 5. 一对齿轮啮合时，两齿轮的 台终相切。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da仁77.5mm,齿数zi=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= 145m m,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)7 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

7、多大螺旋角 2才能使中间轴的轴向力相互抵消？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，已知传递功率 Pi = 4kW，n1= 720r/min，m= 4mm， z= 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。第9章蜗杆传动1. 为什么将蜗杆分度圆直径di规定为蜗杆传动中的标准参数？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？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

8、，并画出蜗杆和蜗轮受力的作用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2. 在图示轮系中，已知 Z1、Z2、Z2'、Z3、Z4、Z4'、Z5、Z5'、Z6。求传动比il6。3.如图所示的轮系，已知乙15,Z2 25, Z215, Z3 30,Z3 15,乙30,Z4 24. 图示行星轮系，已知 Zi = Z2，= 41, Z2 = Z3 = 39,试计算传动比iHi-rZ271J77H机械设计基础课程形成性考核平时作业（

9、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？2 试分析增速带传动工作时，其最大应力在哪里 ？3. V 带传动 ni=1450r/min, fv=0.51，包角=150°,预紧力 Fo=36ON。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 ？第12章联接1. 普通平键的截面尺寸bx h按 取，长度L按确定2. 花键联接的主要类型有 键、花键和花键。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

10、哪些？第13章轴1. 按轴的受力分类，轴可以分为 由、和。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)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,两轴承的径向载荷分别是 Fri = 3400N, Frii =1050N,轴的轴向载荷Fa= 870N，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。J 片2nn厶

11、3;00£100-厂1 ri _-尸Rd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？答案:机械设计基础课程形成性考核作业答案（一）第1章静力分析基础1.C、E、FA、B、D、G2.BF、G3.4.解：受力分析如下图列力平衡方程：Fx 0又因为AB=BCFA sinFC sinFcFy 02Fa sinFaFb2si n40KN第2章常用机构概述1. 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 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. 机构的自由度计算(1) n = 7

12、，Pl = 10，Ph = 0(2) n = 5，Pl= 7，Ph = 0F 3n 2Pl PhF 3n 2Pl Ph3 7 2 103 5 2 711C处为复合铰链(3) n = 7，Pl= 10，Ph = 0(4) n = 7，Pl = 9，Ph= 1F 3n 2Pl PhF 3n 2Pl Ph3 7 2 103 7 2 9 112E、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. Cd）双摇杆机构2. a）双曲柄机构b）曲柄摇杆机构c）双摇杆机构3. 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B

13、C为最长杆，由杆长条件得：lAD lBC lAB lCDl ab l ad l bc Icd 130mm因此lAB的最小值为130mm第4章凸轮机构1 凸轮推杆机架2 尖顶滚子平底3. 盘形圆柱曲面4.解：(1) RoR L rT25 155 15mm(2)(3) HL R 斤Ro25 155 15 30mm(4) S . (R rT)2 L225.98mm第5章其他常用机构1.棘轮机构槽轮机构不完全齿机构2 左旋右旋 三角形矩形梯形锯齿形3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S 叩机械设计基础课程形

14、成性考核作业答案（二）第6章构件内力分析1 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.最大轴力Nmax 40KN最大轴力Nmax 3P3.T/N.m-5KN-m4. (1)解：求支反力M A 04RbM2F 0MB04 RAM2F 0Ra6.25kNRb3.75kN由 丫 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。F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

15、 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，M 0M C左RA 2 12.5KNMC 右 RA 2 M 7.5KN在D点，M 0画出弯矩图，如下图:最大 Qmax 6.25KNMA4Rb 2q 20Mb4Ra 2q 20RA 10 kNRb 10 kNMmax 12.5KN M(2)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A. 匚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Q RA 10KNMRax 1

16、0xCD段：Q RA q(x 1)20 10xM Rax q(x 1)2 /2 10x 5(x 1)2DB段:Q RA 2q 10KNM RAx 2q(x 2)10x 40根据上面所求函数我们画剪力和弯矩图如下同学可按第一题做法自己做一遍本题M(3)解：求支反力MA 0Rb llq 32 42qaRA 1 qa2 号勺 0Ra1ql2qalRb3ql2qal由 丫 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在A点稍右，qRa1q'2qal在B点稍左，qRaql23qaql8l在B点稍右，q0根据上

17、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MRal212 qaql216 2在C点右截面MRal2 1 . 2 qaql2qa2162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Qd = 0,令点D的坐标为x，,即：QdRa q(x l/2) 0 得此点的弯矩值为:2RaX qa2q（x 丨/2）29128ql23 28qa4qa2l根据上面数值可做剪力图

18、弯矩图如下:大 Qmax8qlMmaxql2 3qa2128 84qa2l2KN.M第7章构件的强度和刚度1. 弹性阶段 屈服阶段 强化阶段 缩径断裂阶段2. 屈服极限强度极限3. 解:(1)N 190KNX5CKN(2) AB 段 1350 10 100MPaAi102BC 段 2 F90103A210 10290MPa(3) AB 段:F N1l1EA1350 1010000.5mm (缩短)200 103 500BC段I2F N2l2EA2390 1010000.45mm (伸长) 200 103 1000l1 l20.50.450.05mm (缩短)4解:求支反力。MbRaMaRbRa

19、5KNRb5KNMmax5KNmax5KNmbh2106 b (2b)26 5 1064b3截面宽5解:6 5 1064b= 36mm(1)求约束力3：6 5 106、4 160高 h = 2b= 72mm36mmIVA|Fr CBATa1 FbM B 0RA 4 F 2 M 0Rb 4 F 2 M 0M B 0RA 4 F 2 M 0M B 0RA 4 F 2 M 0RA 10KNRb0(2)画剪力图，弯矩图:(3)max620 1070332594MPa >M B 0RA 4 F 2 M 0M B 0RA 4 F 2 M 0所以此梁不安全机械设计基础课程形成性考核作业答案(三)第8章

20、齿轮传动1. C2 齿数压力角变位系数3. 法面法面压力角螺旋角相等相反4. 175. C6. 解：da1 (z12ha*) mm 2.5mma m(z.| z2)/2z2 87mmd2mz22.5 87217.5mmda2(Z22ha*) m 222.5mmd f 2(Z22ha* 2c*) m 211.25mmdbd2 cos204.38mm低速级斜齿轮旋向为左旋,7解:(1)才能使中间轴上两齿轮轴向力相反。555555(2)1Ft3tg 2Ft22Tiid2Ft32Tnd32Tnd2tg2Ttg 2d3 m 2tg 1 cos 1mn2Z2tg 2 cos 2mn3Z 3555555si

21、nsin 1mn3Z3mn2 Z28.27°5555558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 lim1190MPaF lim 2140MPaH lim 1555MPaH lim 2470MPa查表得:Sh1.1Sf1.4Hlin 1SH1.1504.5MPaHlin2470Sh1.1427.3MPa555Flin 1190Flin 2140 "cn F 1135.7MPaF 2100MPaSF1.4Sf1.4计算转矩:T19.556441065.3 104N mm720由于原动机为电动机，中等冲击，对称布置，故得K=

22、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：a m(z1 z2)/2196mmZ2Zi73252.92355KTi(u 1)3ub2a2221.7MPa 427.3（安全）3.3.F面，我们再较核齿根弯曲疲劳强度查表得：Yfsi4.22Yfs23.883.3.YFS1YFS2F 1 Z1F 2 Z2F1旳学117.2MPa V 100 V 135.7(安全)b2m Z|第9章齿轮传动1 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. 因为蜗轮蜗杆传动的传动比与蜗杆的直径无关(a)3.(b)丄第10章作业题1 解:Z2Z3Z4i =Z1Z2Z120 25 4018 25 2转向：逆时针2.解：i16Z2 Z3 Z4 互 Z6Z1Z2'Z3Z4'Z53. 解:n52.5r/ m inV6mz50.0105m/s 10.5mm/s6010006010004.解：H113nHZ2Z31521nHZ1Z2'1681由于轮3为固定轮（即匕0),i1Hn1-1.H.Z2Z31 = 1Z1Z2'3939160nHi1341411681iH1 1/i1H 10.51机械设计基础课程形成性考核作业答案（四）第11章带传动1 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