機械設(shè)計基礎(chǔ)課程形成性考核作業(yè)及答案

1、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程形成性考核作業(yè)（一）第1章靜力分析基礎(chǔ)1取分離體畫受力圖時， _CEF_力的指向可以假定， _ABDG_力的指向不能假定。A .光滑面約束力B.柔體約束力C.鉸鏈約束力D .活動鉸鏈反力E.固定端約束力F.固定端約束力偶矩G 正壓力2列平衡方程求解平面任意力系時，坐標軸選在_B_的方向上，使投影方程簡便；矩心應選在 _FG.點上，使力矩方程簡便。A .與已知力垂直B .與未知力垂直C.與未知力平行D .任意E.已知力作用點F.未知力作用點G .兩未知力交點H 任意點3.畫出圖示各結(jié)構(gòu)中AB構(gòu)件的受力圖。4如圖所示吊桿中 A、B、C均為鉸鏈連接，已知主動力F= 40kN,AB =

2、 BC = 2m,=30.求兩吊桿的受力的大小。解：受力分析如下圖列力平衡方程:Fx 0又因為AB=BCFA sinFc sinFaFcFy 02FA sinFa Fb2si n40KN第2章常用機構(gòu)概述1. 機構(gòu)具有確定運動的條件是什么答：當機構(gòu)的原動件數(shù)等于自由度數(shù)時,機構(gòu)具有確定的運動2. 什么是運動副什么是咼副什么是低副答：使兩個構(gòu)件直接接觸并產(chǎn)生一定相對運動的聯(lián)接，稱為運動副。以點接觸或線接觸的運動副稱為 高副，以面接觸的運動副稱為低副。3計算下列機構(gòu)的自由度，并指出復合鉸鏈、局部自由度和虛約束。(1) n =7,F 3nDCABPl= 10, Ph = 02Pl Ph2 10c處為

3、復合鉸鏈(3) n= 7,Pl = 10, Ph= 0(2) n= 5,Pl= 7, Ph = 0F 3n 2Pl PhF 3n2Pl Ph(4) n = 7, Pl= 9, Ph= 1F 3n 2PlPh2 10E、E'有一處為虛約束F為局部自由度C處為復合鉸鏈第3章平面連桿機構(gòu)1.對于鉸鏈四桿機構(gòu)，當滿足桿長之和的條件時，若取_C_為機架,將得到雙曲柄機構(gòu)。A .最長桿B與最短桿相鄰的構(gòu)件C .最短桿D.與最短桿相對的構(gòu)件2根據(jù)尺寸和機架判斷鉸鏈四桿機構(gòu)的類型。d）雙搖桿機構(gòu)a）雙曲柄機構(gòu)b）曲柄搖桿機構(gòu)C）雙搖桿機構(gòu)3.在圖示鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知， lBc=150mm，lcD=1

4、20mm，lAD=100mm，AD為機架；若想得到雙曲柄機構(gòu)，求lAB的最小值。解：要得到雙曲柄機構(gòu)，因此 AD桿必須為最短桿;若AB為最長桿，則 AB > BC = 150mm若BC為最長桿，由桿長條件得:1 AD l BC l AB丨CD1 AB 1 AD 1 BClCD 130mm因此丨AB的最小值為130mm4畫出各機構(gòu)的壓力角傳動角。箭頭標注的構(gòu)件為原動件。傳動帝第4章凸輪機構(gòu)1.凸輪主要由凸輪推桿和 機架 三個基本構(gòu)件組成。2.凸輪機構(gòu)從動件的形式有 _尖頂_從動件，_滾子_從動件和_平底_從動件。3. 按凸輪的形狀可分為盤形凸輪、圓柱凸輪和曲面凸輪。4.已知圖示凸輪機構(gòu)的偏

5、心圓盤的半徑R= 25mm,凸輪軸心到圓盤中心的距離L=15mm ,滾子半徑rT=5mm。試求:(2)(1)A凸輪的基圓半徑RO=解：（1）R0 R L rT 25 15 5 15mm(4)S J(R rT)2_L2 (R L) &10.98mm(2)畫出圖示機構(gòu)的壓力角(3)推桿的最大行程H=(3)rTRo25 155 15 30mm(4)圖示位置從動件的位移S=J(R rj L2(RL) rT10.98mm第5章其他常用機構(gòu)1.常用的間歇運動機構(gòu)有棘輪機構(gòu)_槽輪機構(gòu)_和 _不完全齒機構(gòu)_等幾種。2.螺紋的旋向有_左旋_和_右旋_，牙形有_三角形_, _矩形_, _梯形_，和_鋸齒形

6、_。3.螺紋的導程S與線數(shù)n及螺距P之間的關(guān)系是什么答：導程S:在同一螺紋線上相鄰兩螺紋牙之間距離。線數(shù)n:在同一圓柱面上制造螺紋線的數(shù)目。螺距P：相鄰兩螺紋牙平行側(cè)面間的軸向距離。因此S np機械設(shè)計基礎(chǔ)課程形成性考核作業(yè)（二）第六章 構(gòu)件內(nèi)力分析1 .什么是構(gòu)件的強度什么是構(gòu)件的剛度強度是構(gòu)件抵抗破壞的能力，滿足強度要求是指在外力作用下構(gòu)件不發(fā)生破壞。剛度是構(gòu)件抵抗變形的能力，滿足剛度要求是指在外力作用下構(gòu)件的彈性變形量不超過允許的限度。2.畫出圖示各桿的軸力圖，并計算最大軸力Nmax。、v" X 30ldN】）lOkNj、P I 3?2)最大軸力N max40KN最大軸力N m

7、ax 3P3.畫出圖示圓軸的扭矩圖，已知MA=5kN - m, MB=2kN - m。/H.Qmax 和 M max。4. 畫出圖示各梁的剪力圖和彎矩圖，并計算最大F-IOkNM=5kN*miA(a)(1)解：求支反力Ma 04RbM 2F 0Mb 04RaM 2F 0RA 6.25 kNRb3.75kN0得知支反力計算無誤。由幾何關(guān)系我們得知求出幾個重要點的剪力和彎矩值我們就可以畫處圖像。下面我們開始求在下列幾處的剪力值:在A點左截面,在A點右截面,Ra6.25 kN在C點左截面,Ra6.25 kN在C點右截面,Rb3.75 kN在B點左截面,Rb3.75 kN在B點右截面,0畫出剪力圖，如

8、下圖:同理我們根據(jù)幾何關(guān)系求處幾處彎矩值:在A點,Mc左Ra 212.5KNMC 右 Ra 2 M 7.5KN在D點,M 0畫出彎矩圖，如下圖:最大 Qmax 6.25KNM max 12.5KN MIm2m(b)解：此題解法和上個題步驟基本相同，我們也可以用另外一種方法解題，下面我們用另外一種解 法進行求解:求支反力Ma4Rb 2q 2Mb4Ra 2qRa 10 kNRb 10 kN0得知支反力計算無誤。由于各段受力情況不同可以分段求解AC段Q RA 10KNRaX 10xCD段:Ra q(x 1)2010xRaX q(x 1)2/210x5(x 1)2DB段:Ra 2q 10KNRaX 2

9、q(x 2)10x40根據(jù)上面所求函數(shù)我們畫剪力和彎矩圖如下最大Qmax3"（C）解：求支反力.4 M 1 UJMMa 0Rb l2qaMbRaqa2蟲1|2 4Ra8ql2qalRb8ql2qal0得知支反力計算無誤。根據(jù)幾何關(guān)系我們知道剪力圖 AC為一水平直線,CB為一條斜線，我們求出關(guān)鍵的點就可以畫出線圖。在A點稍左,在A點稍右,Ra1ql2qal在B點稍左,Ra2qal在B點稍右,根據(jù)上面數(shù)值可做剪力圖。根據(jù)幾何關(guān)系，AC段沒有載荷作用，彎矩圖為一條斜直線；在C點有集中力偶，彎矩圖有突變,CB段有均布載荷作用，彎矩圖是一條拋物線。為了做彎矩圖，只需求出梁在下面各截面處的彎矩值

10、:在點A,在C點左截面Raql2162qa在C點右截面Raqa2ql2162qa222在點B,此外由剪力圖知道，在 CB段內(nèi)有一截面的剪力為零，這個截面的彎矩是梁CB段內(nèi)彎矩的極值。即該點的剪力Qd = 0,令點D的坐標為X,，即:Qd RA q(x l/2) 0此點的彎矩值為:X 5|8RAX qa2q(x I/2)2ql2 Oqa128 8qa42l2根據(jù)上面數(shù)值可做剪力圖彎矩圖如下: i qcH壬目1BlOLN.ntICKN.in最大Qmax8q| 匾 KN8 lM maxql21283 28qa4 qa 2l2第7章構(gòu)件的強度和剛度1.在作低碳鋼的拉伸試驗時，整個拉伸過程大致可分為四個

11、階段，依次為_彈性階段_, _屈服階段_,強化階段縮徑斷裂階段。2通常塑性材料的極限應力取 _屈服極限_，脆性材料的極限應力取 _強度極限3.如圖7-35所示變截面桿 AC ,在A、B兩處分別受到50kN和140kN的力的作用，材料E= 200GPa。試求：（1）畫出軸力圖；（2）求各段正應力；（3）求總變形量。AT=10cmr904.一矩形截面梁，承受載荷F=10KN，材料的許用應力=160MPa，試確定橫截面尺寸。解：（1）4X50KN（2） AB 段50 103BC段 2A2（3）AB 段:11Ai905 102100MPa10 102103 90MPaFN1l1EA150 1033 1

12、0000.5mm （縮短）200 103 500BC 段 l2Fn2I 2ea2103 10000.45mm （伸長）200 103 10000.50.450.05mm （縮短）RaRbRa5KNRb5KNM max5KNmax5KN mbh2106 b (2b)26 5 1064b33® 5 106V 4 16036mm截面寬 b = 36mm高 h = 2b= 72mm梁長a= 2m,材料的許用應力b 5.如圖所示的圓形橫截面的梁，承受載荷F= 10kN, M = 20kN - m , =160 MPa,試求:(1)梁A、 B端的約束力;(2)畫出剪力圖和彎矩圖;(3)若d =

13、70mm,校核梁的強度。解：(1)求約束力Mbir CRA 4 F 2 MRbMARA 10KNRb(2)畫剪力圖，彎矩圖:(3)M maxW20 106594MPa >703V CAjiaOKNr32所以此梁不安全。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程形成性考核作業(yè)(三)第8章齒輪傳動1.漸開線齒廓形狀取決于C直徑大小。A .節(jié)圓B 分度圓C.基圓D .齒頂圓2.對于標準直齒圓柱齒輪,決定齒廓形狀的基本參數(shù)是_齒數(shù)_, _壓力角_, _變位系數(shù)3標準外嚙合斜齒輪傳動的正確嚙合條件是：兩齒輪的_法面_模數(shù)和_法面壓力角_都相等，齒輪的螺旋角相等、旋向 相反。174.采用展成法加工正常齒齒輪時，不發(fā)生根切的最

14、少齒數(shù)是5.對齒輪嚙合時，兩齒輪的C _始終相切。A .分度圓B .基圓C.節(jié)圓D .齒根圓6已知一標準漸開線直齒圓柱齒輪，其齒頂圓直徑da1= 77.5mm,齒數(shù)z1 = 29?，F(xiàn)要求設(shè)計一個大齒輪與其相嚙合，傳動的安裝中心距a= 145mm，試計算這個大齒輪的主要尺寸。(分度圓直徑d2、齒頂圓直徑da2、齒根圓直徑df2、基圓直徑db2)解：da1 02ha*) m2.5mmdbd2 cos204.38mmam(z1Z2)/2Z287 mmd2mz22.5 87217.5mmda2(Z22ha*)m222.5mmd f2(Z22ha* 2c*) m 211.25mm7.兩級平行軸斜齒圓柱齒

15、輪傳動如圖所示，高速級mn= 3mm，1 = 15° Z2= 51;低速級mn= 5mm，Z3= 17試問:(1)低速級斜齒輪旋向如何選擇才能使中間軸上兩齒輪軸向力的方向相反低速級斜齒輪旋向為左旋，才能使中間軸上兩齒輪軸向力相反(2 )低速級齒輪取多大螺旋角2才能使中間軸的軸向力相互抵消F t2tg 1F t3tgFt22Tiid2Ft32Tiidatgd22Tii +1討9 2tg 1 cos 1mn2Z2tg 2 cos 2mnaZa2sin 2sin 1 mn3Z3mn2Z2&單級閉式直齒圓柱齒輪傳動，已知小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，大齒輪材料為ZG45，正火處理,

16、已知傳遞功率 Pi = 4kW, ni = 720r/min , m= 4mm, zi = 25, Z2= 73, bi=84mm , b2=78mm，雙向運轉(zhuǎn)，齒輪 在軸上對稱布置，中等沖擊，電動機驅(qū)動。試校核此齒輪傳動的強度。解:小齒選用45號鋼，輪調(diào)質(zhì)處理，查表硬度220HBS 大齒輪 ZG45 硬度 180HBC查表得 Flim1 190M PaF lim 2MOMPaH lim1 555MPaH lim 2470M Pa查表得：Sh1.1Sf1.4Hlin 1sT5551.1504.5M PaHlin 2Sh譽 427.3M PaFli n1Sf1901.4135.7M PaFli

17、n2Sf140100 MPa1.4計算轉(zhuǎn)矩:T19.551065.3 104N mm720由于原動機為電動機，中等沖擊，對稱布置，故得K=由于是閉式齒輪，我們先較核齒面接觸疲勞強度,我們按標準中心距進行較核:a m(z1 z2)/2196mmu全空2.92 z125 ub2a2H 355 |l'KT1（U221.7MPa 427.3 （安全）下面，我們再較核齒根彎曲疲勞強度。查表得:Yfsi4.22Y FS23.88YFS1F 1 Z1F 2Z2F1 冰丁少17.2MPa < 100 < 135.7（安全）b2m Z1第9章蝸桿傳動1. 為什么將蝸桿分度圓直徑di規(guī)定為蝸桿

18、傳動中的標準參數(shù)為便于加工蝸輪刀具的標準化，一般將蝸桿的分度圓直徑規(guī)定為標準值。2. 為什么蝸桿的傳動比i只能表達為i = z2/z1,卻不能以i = d2/d1來表示因為蝸輪蝸桿傳動的傳動比與蝸桿的直徑無關(guān)。并畫出蝸桿3. 圖示的各蝸桿傳動均以蝸桿為主動件。試標出圖中未注明的蝸輪或蝸桿的轉(zhuǎn)向及旋向, 和蝸輪受力的作用點和三個分力的方向。(a)%片2E h ¥吵 _1F CI*(b)第10章作業(yè)題1.圖示所示輪系，已知 Z1=18、Z2=20、Z2'=25、Z3=25、Z3'=2、Z4=40，求該輪系的傳動比，并判斷蝸 輪4的轉(zhuǎn)向。-£,_1-S©

19、Z2Z3Z4解：i =Z'Zs'20 25 402218 25 2轉(zhuǎn)向：逆時針2.在圖示輪系中，已知Z1、Z2、Z2'、Z3、解: i16Z2Z3Z4Z5Z6Z4、Z1Z2 ZZjZs'3如圖所示的輪系，已知乙15, Z225, Z2 15, Z330, Z315, Z430, Z42 （右旋）Z 60, Z5 20, m 4mm,若 rn500r/min，求齒條6線速度v的大小和方向。解:n5V6n1Z2Z3Z4Z5200n52.5r /min60 1000mZ5'n50.0105m/s 10.5mm/s60 10004.圖示行星輪系，已知Z1=Z2匕

20、41 , Z2 = Z3 = 39，試計算傳動比iHi。Z2rZ2-r解:.H113n1nHZ2Z31521n3nHZ1Z2'1681由于輪3為固定輪（即n30 ）,i1Hn1nH.Hi13Z2Z3=1Z1Z2'39 39160i H11/i1H10.5141 411681機械設(shè)計基礎(chǔ)課程形成性考核平時作業(yè)（四）Z1Z3第11章帶傳動1 .帶傳動產(chǎn)生彈性滑動和打滑的原因是什么對傳動各有什么影響由于帶是彈性體，帶緊邊與松邊拉力不同，由于帶的彈性變形量的變化而引起的帶與帶輪間的相對滑 動。打滑是帶傳遞的圓周力大于帶能傳遞的最大有效圓周力，引起的帶在帶輪上全面滑動的。彈性滑動將引起:

21、(1)降低傳動效率;(2)從動輪的圓周速度低于主動輪，造成傳動比誤差;(3)帶的磨損;(4)發(fā)熱使帶溫度升高。打滑造成帶的磨損加劇，無法傳遞動力，致使傳動失效。2.試分析增速帶傳動工作時，其最大應力在哪里帶緊邊剛繞出小帶輪處3.V 帶傳動 n1=1450r/min，fv=，包角=150°，預緊力 F0=36ON。試問:1)該傳動所能傳遞的最大有效拉力是多少2)若di=100mm，其傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為多少3)若傳動的效率為，彈性滑動忽略不計，從動輪輸出功率為多少解:( 1) Fmax 2巴180.7Nef11.2.3.(2) T(3) VFd12dim空g 9035N.mm60 10007.6m/sFv 180.7 7.6 0.951.304kW12章聯(lián)接普通平鍵的截面尺寸 bx h按_軸徑_選取，長度L按_輪轂的長度_確定。花鍵聯(lián)接的主要類型有 _矩形_花鍵、_漸開線_花鍵和_三角形_花鍵。為什么多數(shù)螺紋聯(lián)接工作前均要預緊如何控制預緊力螺紋聯(lián)接的主要防松方法有哪些預緊的目的是為了增加聯(lián)接的剛性、緊密性和防松能力。用測力矩扳手和定力矩扳手機械防松摩擦防松其他防松第13章軸1.按軸的受力分類，軸可以分為_心軸_軸