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.錢鏈約束力D.活動較鏈反力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(biāo)軸選在_B_的方向上，使投影方程簡便；矩心應(yīng)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。F=40kN,AB=BC=2m,Cf=30"求兩吊桿的4 .如圖所示吊桿中

2、A、B、C均為錢鏈連接，已知主動力受力的大小解：受力分析如下圖列力平衡方程:=Fx=0又因為AB=BCFasin=FCsin;FA=FC、Fy=02Fasin；=FFa=Fb=40KN2sin二第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(dāng)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？什么是高副？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(fù)合校鏈、局部自由度和虛約束。(1) n=7,PL=10,PH=0F=3n-2Pl-Ph=37-21

3、0=1c處為復(fù)合較鏈!)n=7,Pl=10,Ph=0=3n-2Pl-Ph=37-210二1(2) n=5,Pl=7,Ph=0F=3n-2Pl-=35-27=1(4) n=7,Pl=9,Ph=1F=3n-2Pl-P卜=37-29-1二2E、E'有一處為虛約束F為局部自由度C處為復(fù)合較鏈第3章平面連桿機構(gòu)1 .對于錢鏈四桿機構(gòu)，當(dāng)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)尺寸和機架判斷較鏈四桿機構(gòu)的類型?；眯）雙曲柄機構(gòu)b）曲柄搖桿機構(gòu)c）雙搖桿機構(gòu)d）雙搖桿機構(gòu)3.在圖本校鏈四桿機構(gòu)中，已知,lB

4、c=150mm,lcD=120mm,lAD=100mm,AD為機架；若想得到雙曲柄機構(gòu)，求Iab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:1AD1BC-1ABlCD1ab-1ad1bc-1cd=130mm因此1AB的最小值為130mm4 .畫出各機構(gòu)的壓力角傳動角。箭頭標(biāo)注的構(gòu)件為原動件。3TTiy傳動角第4章凸輪機構(gòu)1.凸輪主要由凸輪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。推桿和機架三個基本構(gòu)件組成。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)的偏心圓盤

5、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:(1)凸輪的基圓半徑RO=?(1)R0=R-LrT=25-155=15mm(2)(4)S=(RTt)2-L2_(R_L)_T=10.98mm(2)畫出圖示機構(gòu)的壓力角«(3)推桿的最大行程H=?(3)H=L+R+rT_R0=25+15+515=30mm(4)圖示位置從動件的位移S=?S='(RrT)2-L2_(R_L)-rT=10.98mm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3 .

6、螺紋的導(dǎo)程S與線數(shù)n及螺距P之間的關(guān)系是什么？答：導(dǎo)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。彳20kN.30kMPWkN1)2)1OKN-ion-20KN最大軸力最大軸力N40KNmaxNmax=3Pm

7、。Qmax和Mmax3 .畫出圖示圓軸的扭矩圖，已知Ma=5KN-m,Mb=2KN4 .畫出圖示各梁的剪力圖和彎矩圖，并計算最大F=10kNM=5kN*mA(a)(1)解：求支反力三Ma=04RbM-2F=0三MB-0-4RaM2Fu0Ra=6.25kNRb=3.75kN由工Y=0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，Q=0在A點右截面，Q=Ra=6.25kN在C點左截面，Q=Ra=6.25kN在C點右截面，Q=Rb=-3.75kN在B點左截面，Q=Rb=-3.75kN在B點右截面，Q=0畫出剪力圖

8、，如下圖：同理我們根據(jù)幾何關(guān)系求處幾處彎矩值：在A點，M=0MC左=Ra乂2=12.5KNMC右=Ram2M=7.5KN在D點，M=0畫出彎矩圖，如下圖:最大Qmax=6.25KNMmax=12.5KNM行10kN-m(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4Rb-2q2=0vMB=0-4Ra2q2=0Ra=10kNRb=10kN由£Y=0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=10KNM=Rax=10xCD段：Q=Ra-q(x-1)=20-10xM-Rax-q(x-1)2/2=10x-

9、5(x-1)2DB段：Q=Ra-2q=-10KNM=Rax-2q(x-2)=-10x40根據(jù)上面所求函數(shù)我們畫剪力和彎矩圖如下15KN.niMmax=15KNM最大Qmax=10KN(c)解：求支反力Ma=0Rb.lq3,2cll-qa=024'Mb=0-Ral-qa_i,Ra=.ql-82qa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,=Ra2qa在B點稍左,-Ra2qa由£Y=0得知支反力計算無誤。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

10、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:M=0在c點左截面M=Ra1.2=-ql162qa在C點右截面M=Ra21.2qa二一ql16在點B,M=0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(biāo)為x,即：Qd=Ra-q(x-l/2)=0得x-5ix8此點的彎矩值為:RAxqa2_2q(x-l/2)29128ql2328qa4史2l2根據(jù)上面數(shù)值可做剪力圖彎矩圖如下:一3qa取大Qmax二一8qljKNMmax128,2.3ql、qa4qaKN.M2l2第7章構(gòu)件的強

11、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階段，依次為_彈性階段_屈服階段縮徑斷裂階段強化階段2 .通常塑性材料的極限應(yīng)力取屈服極限，脆性材料的極限應(yīng)力取強度極限200GPa。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試求：（1）畫出軸力圖；（2）求各段正應(yīng)力；（3）求總變形量解：（1）F-5010（2） AB段仃1=50=-100MPaA1510F9010bc段。2=2"=90MPaA210102AB段：川1FnJ1EA-501031000200103500=-0,5mm（縮短）BC段陽FN2l2ea2901

12、0310002001031000=0.45mm（伸長）l=81+&2=-0.5+0.45=0.05mm（縮短）4 .一矩形截面梁，承受載荷F=10KN,材料的許用應(yīng)力q=160MPa,試確定橫截面尺寸“MB=0-Ra2F1=0“Ma=0Rb2F1=0Ra=5KNRb=5KNMmax-5KNmmax5KNmbh2<£y65106651062-二3-b(2b)24b3b-3651064113651064160-36mm截面寬b=36mm高h(yuǎn)=2b=72mm5 .如圖所示的圓形橫截面的梁，承受載荷F=10kN,M=20kN-m,梁長a=2m,材料的許用應(yīng)力打=160MPa,試

13、求:(1)梁A、B端的約束力；(2)畫出剪力圖和彎矩圖；(3)若d=70mm,校核梁的強度B解：（1）求約束力AuCB、Mb=0-Ra4F2M=0%Ma=0Rb4-F2M=0Ra=10KNRb=0(2)畫剪力圖，彎矩圖：.FAhCBfI!Fa-FbrfTIEOKN.mMmax2010i（3）仃=-m=3-=594MPa>W二7032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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)外嚙合斜齒輪傳動的正確嚙合條件

14、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4 .采用展成法加工正常齒齒輪時，不發(fā)生根切的最少齒數(shù)是_17_5 .一對齒輪嚙合時，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(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪，其齒頂圓直徑dai=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dQ、基圓直徑db2)解：da1=(z12ha*)m.m=2.5mma=m(z1z2)/2z2=87mmd2=mz2=2.587=217.5mmda2=(z22

15、ha*)m=222.5mmdf2=(z2f2ha*-2c*)m=211.25mmdb=d2cos:=204.38mm7 .兩級平行軸斜齒圓柱齒輪傳動如圖所示，高速級mn=3mm,月=15°Zz=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色才能使中間軸的軸向力相互抵消？2TiiFt2Ft2tg：1=Ft3tg：2d2Ft32Tiid32Tiitg：i2Tld3tg：2tg：1cos：1mn2Z2tg12cos2mn3Z3sin:2sin&

16、#39;-1mNmn2Z2l：12:、8.27°8 .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,已知傳遞功率P|=4kW,720r/min,m=4mm,馬=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=190MPa、Flim2=140MPa、Hlim1=555MPa、出而2=470MPa查表得：Sh-1.1Sf=1.4!1=555=504.5MPatH1S

17、h1.1立烏)二470-427.3MPaSh1.1,.Flin1F1一Sf190=135.7MPa1.4,'Flin2F2一Sf140100MPa1.4計算轉(zhuǎn)矩：_644T1=9.55106=5.3104Nmm720由于原動機為電動機，中等沖擊，對稱布置，故得K=1.2由于是閉式齒輪，我們先較核齒面接觸疲勞強度，我們按標(biāo)準(zhǔn)中心距進行較核:a=m(z1z2)/2=196mmz273u=一=一=2.9225人二355KT1（u1）3ub2a2=221.7MPa427.3（安全）下面，我們再較核齒根彎曲疲勞強度。查表得:Yfsi=4.22Yfs2=3.88YFS1YFS2=17.2MPa&l

18、t;100<135.7（安全）2KTiYfsi:;F12b2m乙第9章蝸桿傳動1 .為什么將蝸桿分度圓直徑dl規(guī)定為蝸桿傳動中的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)？為便于加工蝸輪刀具的標(biāo)準(zhǔn)化，一般將蝸桿的分度圓直徑規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)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=dd1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(biāo)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。第10章作業(yè)題1.圖示所示輪系，已知Zi=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)

19、向Z2Z3Z4202540Z1Z2Z'182522 .在圖示輪系中，已知Z1、Z2、Z2,、Z3、Z4、解:Z2Z3Z4Z5Z6Z1Z2'Z3Z4'Z5轉(zhuǎn)向：逆時針Z4'、Z5、Z5'、Z6。求傳動比i16o3 .如圖所示的輪系，已知乙=15,Z2=25,Z2,=15,Z3=30,Z3,=15,Z4=30,Z4,=2（右旋）Z5=60,Z5，=20,m=4mm,若r)1=500r/min,求齒條6線速度v的大小和方向。LZJm解:nsZ2Z3Z4Z5乙Z2'Z3'Z4二200nin5=2.5r/minI二d5n5二mZ5n5v6=0.01

20、05m/s=10.5mm/s6010006010004.圖示行星輪系，已知Z1=Z2=41,Z2=Z3=39,試計算傳動比IH1。Z2rZ2p%Z1Z3解：,hn-nHZ2Z31521I13=二n3-nHZ1Z2,1681由于輪3為固定輪（即n3=0）,n1.h.Z2Z3.3939160I1H=一=1一J=1-=1=nHz1z2'41411681Ih1=1/I1H=10.51機械設(shè)計基礎(chǔ)課程形成性考核平時作業(yè)（四）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

21、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：(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(yīng)力在哪里？帶緊邊剛繞出小帶輪處3 .V帶傳動ni=1450r/min,fv=0.51,包角a=150°,預(yù)緊力F0=360N。試問:1)該傳動所能傳遞的最大有效拉力是多少？2)若d1=100mm,其傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為多少？3)若傳動的效率為0.95,彈性滑動忽略不計，從動輪輸出功率為多少？_ef：-1一解

22、：(1)Fmax=2F0=180.7Nf1TFd1180.7100(2)T=9035N.mm22(3)VPn1601000=7.6m/sP=180.77.60.95=1.304kW第12章聯(lián)接1 .普通平鍵的截面尺寸bxh按軸徑選取，長度L按_輪轂的長度_確定。2 .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。3 .為什么多數(shù)螺紋聯(lián)接工作前均要預(yù)緊？如何控制預(yù)緊力？螺紋聯(lián)接的主要防松方法有哪些?預(yù)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1 .按軸的受力分類，軸可以分為心軸軸、轉(zhuǎn)軸和傳動軸。2 .請判斷圖示四個軸中，哪一個軸的結(jié)構(gòu)有錯誤，出現(xiàn)的是什么錯誤，應(yīng)如何改正。C軸承無法拆卸，應(yīng)將軸肩