2020年国家开放大学电大《机械设计基础》练习题及答案

选择题：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___F、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．齿根圆填空题：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。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____。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______。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_____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____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。1．按轴的受力分类，轴可以分为___心轴____轴、_____转轴_____和_____传动轴______。问答题：1．机构具有确定运动的条件是什么?答：机构自由度大于等于1，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．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1、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。1．什么是构件的强度？什么是构件的刚度？答：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。（讲评：注意定义）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。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？答：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？答：因为蜗轮蜗杆传动的传动比与蜗杆的直径无关。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?答：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。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？答：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2．试分析增速带传动工作时，其最大应力在哪里?答：带紧边刚绕出小带轮处画图题和计算题：3．画出图示各结构中AB构件的受力图。答案如下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。答：受力分析如下图列力平衡方程：又因为AB=BC3．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。答：机构的自由度计算（1）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，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。答：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）（2）（3）（4）2．画出图示各杆的轴力图，并计算最大轴力Nmax。答按如下：最大轴力最大轴力3．画出图示圆轴的扭矩图，已知MA=5kN·m，MB=2kN·m。答：4．画出图示各梁的剪力图和弯矩图，并计算最大和。（a）（b）（c）（1）解：求支反力kNkN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（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kNkN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同学可按第一题做法自己做一遍本题（3）解：求支反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，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KNKN.M3．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）（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[]=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[σ]＝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。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：讲评：牢记和熟练掌握齿轮参数计算公式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）→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，已知传递功率Pl＝4kW，n1＝720r/min，m＝4mm，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。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)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）答：（a）（b）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），＝3．V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）（2）（3）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）答：C1．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。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）国家开放大学(中央广播电视大学)《国家开放大学学习指南》课程教学大纲第一部分大纲说明一、课程性质与任务《国家开放大学学习指南》是国家开放大学（中央广播电视大学）在本、专、一村一所有专业的一年级第一学期开设的、起到基础导学作用的一门统设必修课。课程任务是：以完成学习任务的过程为导向，从学习者如何完成国家开放大学规定的专业学习任务的角度，让学习者学会如何完成一门课程的学习、一个专业的学习，同时描述国家开放大学基本的学习方式，说明国家开放大学的学习环境，解释国家开放大学学习平台上基本术语的涵义，使学生能使用学习平台的基本工具辅助完成学习活动，并且了解国家开放大学学生相关事务与管理规定。使学生初步具备利用现代远程技术在国家开放大学进行学习的能力。二、先修课要求无三、课程的教学要求理解国家开放大学课程、专业平台，熟练基本的远程技术学习操作技能，掌握远程学习的学习方法，较好利用国家开放大学资源和学习支持服务。四、课程的教学方法和教学形式建议1.本课程的特点是：网络课程完善、课程内容新、课程形式丰富、实践性强、涉及面广，因此建议通过网络，在计算机教室（或计算机多媒体教室）进行授课、答疑和讨论。讲授与实践统一考虑。2.为加强和落实动手能力的培养，应保证上机机时不少于本教学大纲规定的学时。3.对于重要概念、关键技能和方法等问题可辅以网上答疑讨论的形式。五、教学要求的层次课程的教学要求大体上分为三个层次：了解、理解和掌握。了解：能正确判别有关概念和方法。理解：能正确表达有关概念和方法的含义。掌握：在理解的基础上加以灵活应用。第二部分教学媒体与教学过程建议一、课程教学总学时数、学分数课程教学总学时数为18学时，1学分。其中网络课程为13学时，课堂练习和实验为5学时。二、课程呈现方式课程以网络课程为主，这是学生学习的主要媒体形式，因此课程呈现方式以视频、动画为主，配以必要的文字说明，每段视频、动画不超过8分钟。视频以学习发生的场景为主，也可以是学生访谈，体现一定交互性。课程内容可以在手机、PAD、计算机、电视等多种终端上呈现。根据课程呈现方式，课程要做到只选取完成国家开放大学学习的必备知识，摈弃过多的理论知识，尽可能简捷。实用、方便、模块化设计，基于问题、案例形式呈现。概念清晰、条理分明、深入浅出、便于自学。在内容上要紧密围绕培养目标，突出重点、兼顾一般，反映当代最新技术及应用。三、主要教学媒体的使用与学时分配章节序号教学内容网络课程学时课堂练习和实验学时1认识国家开放大学312完成专业学习313完成课程学习314网上学习操作技能215学生事务服务21合计135四、考核本课程采用上机操作的考核方式，100%国家开放大学考核。开放教育的学生应严格执行该课程的有关考核文件。第三部分教学内容和教学要求1、学习活动一：认识国家开放大学（3学时）【教学内容】：任务一走进国家开放大学（一）基本介绍介绍国开的历史，办学模式，提供的学科门类等。（二）案例导入由国家开放大学的学生讲述参加国家开放大学学习的体会与收获（由学生讲，把国家开放大学学习的特点和优势讲出来，包括学习时间、学习方式等等。）（三）国家开放大学的学习环境1.在线学习平台；2.教师（教师群体与角色）；3.学习者（个人角色与学习小组创建）；4.学习资源（文字教材、录像、网络课程、流媒体资源、全媒体数字教材、小课件等）；5.学习活动（网上教学活动、论坛讨论）；6.支持服务（获得途径：面对面的服务、电话、短信、电子邮件、网上论坛、在线即时答疑系统）；（四）拓展内容报名渠道，获得学习资源，买书，有困难时候如何寻求帮助。任务二如何有效学习（一）学习策略1.纸质学习和电子学习的认知策略；2.制定计划、自我监控与调节；3.学习时间管理、学习资源与环境利用、互动空间与手段（QQ群、课程论坛、学习空间）、学业求助策略。（二）学习方式1.自学（自己阅读学习资源，做测试与练习）；2.听讲（听看讲课视频或音频、面授）；3.体验；4.探究；5.问题解决；任务三学前准备了解并完成一些学前准备工作，从学习方法、知识储备、计算机技能、学习环境等多方面了解自身的情况，为日后学习奠定基础。【教学要求】：了解：国家开放大学的基本介绍，教学环境；掌握：国家开放大学的学习策略与方式；掌握：在国家开放大学进行学习的学前准备；2、学习活动二：完成专业学习（3学时）【教学内容】：任务一走进专业1．专业概况、专业培养方案及实施细则，专业学习的知识、能力要求。2．本专业师资队伍、学生概况、毕业生风采。任务二专业学习过程和评价1.本专业的学习过程及主要环节2.该专业与社会证书或社会考试的接轨，学分互换等问题。任务三学位授予及其他1.申请学位相关要求。2.了解转专业、转学等相关政策。【教学要求】：了解：国家开放大学的专业概况及师生概况；掌握：国家开放大学专业学习过程及主要环节了解：国家开放大学的学位授予资格、转学与转专业相关要求3、学习活动三：完成课程学习（3学时）【教学内容】：任务一选择课程通过学习风格测试、咨询学业顾问、体验课程学习，进一步明确个人的学习要求，找到自己需要学习的课程组合。1．搜索课程；2．了解课程；3．体验课程。任务二课程学习从国家开放大学学习指南课程入手，完成各学习任务，制定学习计划，并最终拿到国家开放大学学习指南课程的单科结业证书。1．浏览与订阅资源；2．参加面授辅导；3．完成作业；4．参加学习活动；5．参加考试；6．参加实践活动；7．单科结业；8．课程评价要求（如形考、终考、网考等具体要求）。拓展内容：非学历课程学习、面授安排、学习积分等。任务三互动与分享协作学习；知识分享；校友互助。【教学要求】：了解：国家开放大学的课程及如何选择课程；理解：如何协作学习、知识分享、校友互助；掌握：如何取得国家开放大学的单科课程结业；4、学习活动四：网上学习操作技能（2学时）【教学内容】：任务一上网基本技能（一）基本网上技能1.打开特定网站（网址或链接）；2.浏览网页、返回网页；3.使用搜索引擎；4.网上下载文件。（二）基本电子邮件技能1.电子邮箱的出现、注册电子邮箱2.收取、阅读电子邮件；3.发送电子邮件、上传附件。任务二网上学习操作（一）学习平台1.登陆与忘记密码2.栏目导航与页面布局；3.文本课件下载与浏览；4.视频在线观