2020年國家開放大學電大《機械設(shè)計基礎(chǔ)》練習題及答案

選擇題：1．取分離體畫受力圖時，___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(yīng)選在___F、G__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．齒根圓填空題：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。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____。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，強化階段，縮徑斷裂階段。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______。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_____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____1．普通平鍵的截面尺寸b×h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。1．按軸的受力分類，軸可以分為___心軸____軸、_____轉(zhuǎn)軸_____和_____傳動軸______。問答題：1．機構(gòu)具有確定運動的條件是什么?答：機構(gòu)自由度大于等于1，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．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1、聯(lián)軸器與離合器的主要功用和區(qū)別是什么?答：聯(lián)軸器和離合器主要都是用來聯(lián)接兩軸并傳遞扭矩，用聯(lián)軸器聯(lián)接的兩根軸，只有機器停止運轉(zhuǎn)后，經(jīng)過拆卸才能分離，而用離合器聯(lián)接的兩根軸在運轉(zhuǎn)過程中能隨時根據(jù)需要結(jié)合或分離。1．什么是構(gòu)件的強度？什么是構(gòu)件的剛度？答：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。（講評：注意定義）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。1．為什么將蝸桿分度圓直徑dl規(guī)定為蝸桿傳動中的標準參數(shù)？答：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？答：因為蝸輪蝸桿傳動的傳動比與蝸桿的直徑無關(guān)。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?答：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：（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。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？答：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2．試分析增速帶傳動工作時，其最大應(yīng)力在哪里?答：帶緊邊剛繞出小帶輪處畫圖題和計算題：3．畫出圖示各結(jié)構(gòu)中AB構(gòu)件的受力圖。答案如下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＝BC＝2m,＝30.求兩吊桿的受力的大小。答：受力分析如下圖列力平衡方程：又因為AB=BC3．計算下列機構(gòu)的自由度，并指出復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。答：機構(gòu)的自由度計算（1）n＝7，PL＝10，PH＝0（2）n＝5，PL＝7，PH＝0C處為復(fù)合鉸鏈（3）n＝7，PL＝10，PH＝0（4）n＝7，PL＝9，PH＝1E、E’有一處為虛約束F為局部自由度C處為復(fù)合鉸鏈2．根據(jù)尺寸和機架判斷鉸鏈四桿機構(gòu)的類型。答：a）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．在圖示鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知，lBC=150mm，lCD=120mm，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：因此的最小值為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。答：4．已知圖示凸輪機構(gòu)的偏心圓盤的半徑R＝25mm，凸輪軸心到圓盤中心的距離L=15mm，滾子半徑rT=5mm。試求：（1）凸輪的基圓半徑RO＝？（2）畫出圖示機構(gòu)的壓力角（3）推桿的最大行程H＝？（4）圖示位置從動件的位移S=？解：（1）（2）（3）（4）2．畫出圖示各桿的軸力圖，并計算最大軸力Nmax。答按如下：最大軸力最大軸力3．畫出圖示圓軸的扭矩圖，已知MA=5kN·m，MB=2kN·m。答：4．畫出圖示各梁的剪力圖和彎矩圖，并計算最大和。（a）（b）（c）（1）解：求支反力kNkN由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，kN在C點左截面，kN在C點右截面，kN在B點左截面，kN在B點右截面，畫出剪力圖，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，在D點，畫出彎矩圖，如下圖：最大（2）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kNkN由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CD段：DB段：根據(jù)上面所求函數(shù)我們畫剪力和彎矩圖如下最大同學可按第一題做法自己做一遍本題（3）解：求支反力由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，在B點稍左，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：在點A，在C點左截面在C點右截面在點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：得此點的彎矩值為：根據(jù)上面數(shù)值可做剪力圖彎矩圖如下：最大KNKN.M3．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(yīng)力；（3）求總變形量。解：（1）（2）AB段BC段（3）AB段：（縮短）BC段（伸長）（縮短）4．一矩形截面梁，承受載荷F=10KN，材料的許用應(yīng)力[]=160MPa，試確定橫截面尺寸。解：求支反力。截面寬b＝36mm高h＝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[σ]＝160MPa，試求：（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。解：（1）求約束力 （2）畫剪力圖，彎矩圖：（3）＞所以此梁不安全。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：講評：牢記和熟練掌握齒輪參數(shù)計算公式7．兩級平行軸斜齒圓柱齒輪傳動如圖所示，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?（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?解：（1）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）→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Pl＝4kW，n1＝720r/min，m＝4mm，zl＝25，z2＝73，b1=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查表得查表得：計算轉(zhuǎn)矩：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，我們按標準中心距進行較核：∴（安全）下面，我們再較核齒根彎曲疲勞強度。查表得：＜＜(安全)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，并畫出蝸桿和蝸輪受力的作用點和三個分力的方向。（a）（b）答：（a）（b）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。解：i＝轉(zhuǎn)向：逆時針2．在圖示輪系中，已知z1、z2、z2'、z3、z4、z4'、z5、z5'、z6。求傳動比i16。解：3．如圖所示的輪系，已知（右旋）若，求齒條線速度的大小和方向。解：4．圖示行星輪系，已知Z1=Z2’=41，Z2=Z3=39，試計算傳動比iH1解：由于輪3為固定輪（即），＝3．V帶傳動n1=1450r/min，fv=0.51，包角＝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?解：（1）（2）（3）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。 a） b） c） d）答：C1．寫出下列軸承代號表示的內(nèi)容，說明該軸承適用的場合。7208，32314，6310／P5，7210B，N22222．如圖所示,軸的兩端用兩個角接觸球軸承7207C正裝。常溫下工作。工作中有中等沖擊。轉(zhuǎn)速n＝1800r/min,兩軸承的徑向載荷分別是FrI＝3400N，F(xiàn)rII＝1050N，軸的軸向載荷Fa＝870N，方向指向軸承2，試確定哪個軸承危險,并計算出危險軸承的壽命。解：＞∴左邊軸承被放松，右邊軸承被壓緊。＞e通過查表∴∴大，我們用它計算查表得 =1060（h）國家開放大學(中央廣播電視大學)《國家開放大學學習指南》課程教學大綱第一部分大綱說明一、課程性質(zhì)與任務(wù)《國家開放大學學習指南》是國家開放大學（中央廣播電視大學）在本、專、一村一所有專業(yè)的一年級第一學期開設(shè)的、起到基礎(chǔ)導(dǎo)學作用的一門統(tǒng)設(shè)必修課。課程任務(wù)是：以完成學習任務(wù)的過程為導(dǎo)向，從學習者如何完成國家開放大學規(guī)定的專業(yè)學習任務(wù)的角度，讓學習者學會如何完成一門課程的學習、一個專業(yè)的學習，同時描述國家開放大學基本的學習方式，說明國家開放大學的學習環(huán)境，解釋國家開放大學學習平臺上基本術(shù)語的涵義，使學生能使用學習平臺的基本工具輔助完成學習活動，并且了解國家開放大學學生相關(guān)事務(wù)與管理規(guī)定。使學生初步具備利用現(xiàn)代遠程技術(shù)在國家開放大學進行學習的能力。二、先修課要求無三、課程的教學要求理解國家開放大學課程、專業(yè)平臺，熟練基本的遠程技術(shù)學習操作技能，掌握遠程學習的學習方法，較好利用國家開放大學資源和學習支持服務(wù)。四、課程的教學方法和教學形式建議1.本課程的特點是：網(wǎng)絡(luò)課程完善、課程內(nèi)容新、課程形式豐富、實踐性強、涉及面廣，因此建議通過網(wǎng)絡(luò)，在計算機教室（或計算機多媒體教室）進行授課、答疑和討論。講授與實踐統(tǒng)一考慮。2.為加強和落實動手能力的培養(yǎng)，應(yīng)保證上機機時不少于本教學大綱規(guī)定的學時。3.對于重要概念、關(guān)鍵技能和方法等問題可輔以網(wǎng)上答疑討論的形式。五、教學要求的層次課程的教學要求大體上分為三個層次：了解、理解和掌握。了解：能正確判別有關(guān)概念和方法。理解：能正確表達有關(guān)概念和方法的含義。掌握：在理解的基礎(chǔ)上加以靈活應(yīng)用。第二部分教學媒體與教學過程建議一、課程教學總學時數(shù)、學分數(shù)課程教學總學時數(shù)為18學時，1學分。其中網(wǎng)絡(luò)課程為13學時，課堂練習和實驗為5學時。二、課程呈現(xiàn)方式課程以網(wǎng)絡(luò)課程為主，這是學生學習的主要媒體形式，因此課程呈現(xiàn)方式以視頻、動畫為主，配以必要的文字說明，每段視頻、動畫不超過8分鐘。視頻以學習發(fā)生的場景為主，也可以是學生訪談，體現(xiàn)一定交互性。課程內(nèi)容可以在手機、PAD、計算機、電視等多種終端上呈現(xiàn)。根據(jù)課程呈現(xiàn)方式，課程要做到只選取完成國家開放大學學習的必備知識，擯棄過多的理論知識，盡可能簡捷。實用、方便、模塊化設(shè)計，基于問題、案例形式呈現(xiàn)。概念清晰、條理分明、深入淺出、便于自學。在內(nèi)容上要緊密圍繞培養(yǎng)目標，突出重點、兼顧一般，反映當代最新技術(shù)及應(yīng)用。三、主要教學媒體的使用與學時分配章節(jié)序號教學內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)課程學時課堂練習和實驗學時1認識國家開放大學312完成專業(yè)學習313完成課程學習314網(wǎng)上學習操作技能215學生事務(wù)服務(wù)21合計135四、考核本課程采用上機操作的考核方式，100%國家開放大學考核。開放教育的學生應(yīng)嚴格執(zhí)行該課程的有關(guān)考核文件。第三部分教學內(nèi)容和教學要求1、學習活動一：認識國家開放大學（3學時）【教學內(nèi)容】：任務(wù)一走進國家開放大學（一）基本介紹介紹國開的歷史，辦學模式，提供的學科門類等。（二）案例導(dǎo)入由國家開放大學的學生講述參加國家開放大學學習的體會與收獲（由學生講，把國家開放大學學習的特點和優(yōu)勢講出來，包括學習時間、學習方式等等。）（三）國家開放大學的學習環(huán)境1.在線學習平臺；2.教師（教師群體與角色）；3.學習者（個人角色與學習小組創(chuàng)建）；4.學習資源（文字教材、錄像、網(wǎng)絡(luò)課程、流媒體資源、全媒體數(shù)字教材、小課件等）；5.學習活動（網(wǎng)上教學活動、論壇討論）；6.支持服務(wù)（獲得途徑：面對面的服務(wù)、電話、短信、電子郵件、網(wǎng)上論壇、在線即時答疑系統(tǒng)）；（四）拓展內(nèi)容報名渠道，獲得學習資源，買書，有困難時候如何尋求幫助。任務(wù)二如何有效學習（一）學習策略1.紙質(zhì)學習和電子學習的認知策略；2.制定計劃、自我監(jiān)控與調(diào)節(jié)；3.學習時間管理、學習資源與環(huán)境利用、互動空間與手段（QQ群、課程論壇、學習空間）、學業(yè)求助策略。（二）學習方式1.自學（自己閱讀學習資源，做測試與練習）；2.聽講（聽看講課視頻或音頻、面授）；3.體驗；4.探究；5.問題解決；任務(wù)三學前準備了解并完成一些學前準備工作，從學習方法、知識儲備、計算機技能、學習環(huán)境等多方面了解自身的情況，為日后學習奠定基礎(chǔ)?！窘虒W要求】：了解：國家開放大學的基本介紹，教學環(huán)境；掌握：國家開放大學的學習策略與方式；掌握：在國家開放大學進行學習的學前準備；2、學習活動二：完成專業(yè)學習（3學時）【教學內(nèi)容】：任務(wù)一走進專業(yè)1．專業(yè)概況、專業(yè)培養(yǎng)方案及實施細則，專業(yè)學習的知識、能力要求。2．本專業(yè)師資隊伍、學生概況、畢業(yè)生風采。任務(wù)二專業(yè)學習過程和評價1.本專業(yè)的學習過程及主要環(huán)節(jié)2.該專業(yè)與社會證書或社會考試的接軌，學分互換等問題。任務(wù)三學位授予及其他1.申請學位相關(guān)要求。2.了解轉(zhuǎn)專業(yè)、轉(zhuǎn)學等相關(guān)政策?！窘虒W要求】：了解：國家開放大學的專業(yè)概況及師生概況；掌握：國家開放大學專業(yè)學習過程及主要環(huán)節(jié)了解：國家開放大學的學位授予資格、轉(zhuǎn)學與轉(zhuǎn)專業(yè)相關(guān)要求3、學習活動三：完成課程學習（3學時）【教學內(nèi)容】：任務(wù)一選擇課程通過學習風格測試、咨詢學業(yè)顧問、體驗課程學習，進一步明確個人的學習要求，找到自己需要學習的課程組合。1．搜索課程；2．了解課程；3．體驗課程。任務(wù)二課程學習從國家開放大學學習指南課程入手，完成各學習任務(wù)，制定學習計劃，并最終拿到國家開放大學學習指南課程的單科結(jié)業(yè)證書。1．瀏覽與訂閱資源；2．參加面授輔導(dǎo)；3．完成作業(yè)；4．參加學習活動；5．參加考試；6．參加實踐活動；7．單科結(jié)業(yè)；8．課程評價要求（如形考、終考、網(wǎng)考等具體要求）。拓展內(nèi)容：非學歷課程學習、面授安排、學習積分等。任務(wù)三互動與分享協(xié)作學習；知識分享；校友互助。【教學要求】：了解：國家開放大學的課程及如何選擇課程；理解：如何協(xié)作學習、知識分享、校友互助；掌握：如何取得國家開放大學的單科課程結(jié)業(yè)；4、學習活動四：網(wǎng)上學習操作技能（2學時）【教學內(nèi)容】：任務(wù)一上網(wǎng)基本技能（一）基本網(wǎng)上技能1.打開特定網(wǎng)站（網(wǎng)址或鏈接）；2.瀏覽網(wǎng)頁、返回網(wǎng)頁；3.使用搜索引擎；4.網(wǎng)上下載文件。（二）基本電子郵件技能1.電子郵箱的出現(xiàn)、注冊電子郵箱2.收取、閱讀電子郵件；3.發(fā)送電子郵件、上傳附件。任務(wù)二網(wǎng)上學習操作（一）學習平臺1.登陸與忘記密碼2.欄目導(dǎo)航與頁面布局；3.文本課件下載與瀏覽；4.視頻在線觀