(國(guó)家開(kāi)放大學(xué))機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)形成性考核習(xí)題及答案

1、機(jī)械設(shè)計(jì)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(huà)受力圖時(shí)， _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.較鏈約束力D.活動(dòng)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(shí)，坐標(biāo)軸選在_B_的方向上，使投影方程簡(jiǎn)便；矩心應(yīng)選在 _FG_點(diǎn)上，使力矩方程簡(jiǎn)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(diǎn)F.未知力作用點(diǎn)G.兩未知力交點(diǎn)H.任意點(diǎn)3 .畫(huà)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均為較鏈連接，已知主動(dòng)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P列力平衡方程：Fx 0又因?yàn)锳B=BCFA sinFC sinFa FcFy 02Fa sin FFFaFb 40KN2sin第2章常用機(jī)構(gòu)概述1 .機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么 ？答：當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)等于自由度數(shù)時(shí)，機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)2 .什么是運(yùn)動(dòng)副？什么是高副？什么是低副？答：使兩個(gè)構(gòu)件直接接觸并產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接，稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)副。以點(diǎn)接觸或線(xiàn)接觸的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)為高副，以面接觸的運(yùn)動(dòng)副 稱(chēng)為低副。3 .計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度，并指出復(fù)合較鏈、局部自由度和虛約束。(1) n=7, PL = 10, PH=0(2) n=5,

3、 Pl = 7, Ph=0F 3n 2Pl PhF 3n 2PlPh3 7 2 101c處為復(fù)合較鏈(3) n=7, PL= 10, PH = 0F 3n 2 PL PH3 7 2 1013 5 2 71(4) n=7, Pl = 9, Ph = 1F 3n 2 PL PH3 7 2 9 12E、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(jī)構(gòu)1.對(duì)于錢(qián)鏈四桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)滿(mǎn)足桿長(zhǎng)之和的條件時(shí)，若取_C_為機(jī)架，將得到雙曲柄機(jī)構(gòu)A.最長(zhǎng)桿B .與最短桿相鄰的構(gòu)件C.最短桿D.與最短桿相對(duì)的構(gòu)件2.根據(jù)尺寸和機(jī)架判斷較鏈四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型。)bfd，a）雙曲柄機(jī)構(gòu)b）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

4、c）雙搖桿機(jī)構(gòu)d）雙搖桿機(jī)構(gòu)若AB為最長(zhǎng)桿，則 AB >BC= 150mm若BC為最長(zhǎng)桿，由桿長(zhǎng)條件得：求Iab的最小值A(chǔ)D BC AB CDl ab l ad l bc Icd 130mm因此l AB的最小值為130mm4 .畫(huà)出各機(jī)構(gòu)的壓力角傳動(dòng)角。箭頭標(biāo)注的構(gòu)件為原動(dòng)件。第4章凸輪機(jī)構(gòu)1 .凸輪主要由 凸輪， 推桿和 機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成。2 .凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的形式有尖頂_從動(dòng)件，_滾子_從動(dòng)彳和_平底從動(dòng)件。3 .按凸輪的形狀可分為盤(pán)形凸點(diǎn)圓柱4輪和曲面值輪。4 .已知圖示凸輪機(jī)構(gòu)的偏心圓盤(pán)的半徑R= 25mm,凸輪軸心到圓盤(pán)中心的距離 L=15mm,滾子半徑rT=5mm。試求:

5、（1）凸輪的基圓半徑Ro=?解：（1） R0RL T 25 155 15mm(2) S J(R rT)2 L2 (R L) rT 10.98mm(2)畫(huà)出圖示機(jī)構(gòu)的壓力角(3)推桿的最大行程H = ?(3)H L R rT R025 15 5 15 30mm(4)圖示位置從動(dòng)件的位移 S=?S (R rT)2 L2 (R L) rT 10.98mm riin I第5章其他常用機(jī)構(gòu)1 .常用的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有 棘輪機(jī)構(gòu)_, _槽輪機(jī)構(gòu)_和_不完全齒機(jī)構(gòu)_等幾種。2 .螺紋的旋向有_左旋_和_右旋_牙形有_三角形一主形一 _梯形一和_鋸齒形2.畫(huà)出圖示各桿的軸力圖，并計(jì)算最大軸力Nmax最大軸力N

6、max 3P3.畫(huà)出圖示圓軸的扭矩圖，已知MA=5kN - m, MB=2kN - m4.畫(huà)出圖示各梁的剪力圖和彎矩圖，并計(jì)算最大 Qmax和Mmax3 .螺紋的導(dǎo)程S與線(xiàn)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(xiàn)上相鄰兩螺紋牙之間距離。線(xiàn)數(shù)n：在同一圓柱面上制造螺紋線(xiàn)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(jī)械設(shè)計(jì)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(qiáng)度？什么是構(gòu)件的剛度？強(qiáng)度是構(gòu)件抵抗破壞的能力，滿(mǎn)足強(qiáng)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(mǎn)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(guò)允許的限度最大軸

7、力N40KNmax（i）解：求支反力Ma M bRA6.25kN由 Y 0得知r-IOkNA04RB M 2F4Ra M 2FRB3.75kN支反力計(jì)算無(wú)誤。由幾何關(guān)系我們得知求出幾個(gè)重要點(diǎn)的剪力和彎矩值我們就可以畫(huà)處圖像口下面我們開(kāi)始求在下列幾處的剪力值:在A(yíng)點(diǎn)左截面,在A(yíng)點(diǎn)右截面,在c點(diǎn)左截面,RaRa6.25 kN6.25 kN在c點(diǎn)右截面,在B點(diǎn)左截面,RbRb3.753.75kNkN在B點(diǎn)右截面,0 畫(huà)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(yíng)點(diǎn),Me左MRa12.5KNM e右 RA 2 M 7.5KN12.5KN M第7章構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度1 .在作低碳鋼的拉伸試驗(yàn)

8、時(shí)，整個(gè)拉伸過(guò)程大致可分為四個(gè)階段依次為一彈性階段屈服階段_,強(qiáng)化階段，一縮徑斷裂階段。2 .通常塑性材料的極限應(yīng)力取一屈服極限一脆性材料的極限應(yīng)力取_強(qiáng)度極限3 .如圖7-35所示變截面桿 AC,在A(yíng)、B兩處分別受到50kN和140kN的力的作用，材料 E= 200GP&試求：（1）畫(huà)出軸力圖; （2）求各段正應(yīng)力；（3）求總變形量。A-i = lknr14（JkN/CW50kN解：（1）100MPaBC段 2（3） AB 段:ll90 10390MPa10 102F Nil 150 103 1000EA200 103 5000.5mm （縮短）BC 段 l 2F N2l2EA290

9、 103 1000200 103 10000.45mm （伸長(zhǎng)）,.l l1 l20.5 0.450.05mm （縮短）4. 一矩形截面梁，承受載荷解：求支反力。Mb 0Ma 0Ra 5KNRA 2 F 10Rb 2 F 10Rb 5KNM max 5KN mmax W5KN mbh266 5 1066 5 106"23b(2b)24b3一,6 5 1061 6 5 106b3 34； 4 160截面寬 b=36mm高 h = 2b=72mm36mm5.如圖所示的圓形橫截面的梁，承受載荷(1)梁A、B端的約束力；(2)畫(huà)出剪力圖和彎矩圖；F=10kN, M = 20kN - m,梁長(zhǎng)

10、a= 2m,材料的許用應(yīng)力<r = 160MPa,試求:(3)若d =70mm,校核梁的強(qiáng)度解：(1)求約束力MB 0 RA 4 F 2 M 0Rb4 F 2 M 0Ra 10KNRb 0(2)畫(huà)剪力圖，彎矩圖:(3)max20 106703594MPa >32所以此梁不安全機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程形成性考核作業(yè)(三)第8章齒輪傳動(dòng)1 .漸開(kāi)線(xiàn)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(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，決定齒廓形狀的基本參數(shù)是一齒數(shù)_, 一壓力角一 一變位系數(shù)_。3 .標(biāo)準(zhǔn)外嚙合斜齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件是：兩齒輪的一法面_模藪和一法窗口角一都相等，齒

11、輪的一螺旋一角相等、旋向相反O4 .采用展成法加工正常齒齒輪時(shí)，不發(fā)生根切的最少齒數(shù)是_17_5 . 一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，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(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪，其齒頂圓直徑da1= 77.5mm,齒數(shù)Zi = 29?，F(xiàn)要求設(shè)計(jì)一個(gè)大齒輪與其相嚙合，傳動(dòng)的安裝中心距a=145mm,試計(jì)算這個(gè)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(z1 2ha*)mm 2.5mma m(z1 z2)/2z2 87 mmd2 mz22.5 87 217.5mmda2 (z2 2ha*) m 222

12、.5mm df2(z2 2ha* 2c*) m 211.25mmdbd 2 cos 204.38mmZ2=51;低速級(jí) mn=5mm, Z3=17 試問(wèn):7 .兩級(jí)平行軸斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)如圖所示，高速級(jí)mn = 3mm, 1 = 15(1)低速級(jí)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(jí)斜齒輪旋向?yàn)樽笮?，才能使中間軸上兩齒輪軸向力相反(2)低速級(jí)齒輪取多大螺旋角 2才能使中間軸的軸向力相互抵消 ？Ft 2tg 1Ft3tg 2Ft22Tiid2Ft32Tiid32Tii ,2，tg 1 COS 1tg 1 tg 2 7d21 d3 2mn2Z2tg 2 cos 2mn3Z3s

13、insin imn3Z3mn2Z228.27°ni = 720r/min , m= 4mm 校核此齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度。220HBS 大齒輪 ZG45 硬度 180HBC查表得Fim1 190MPaHim1 555MPaF lim 2H lim2140MPa470MPa查表得：SH1.1 SF 1.4小齒選用45號(hào)鋼，輪調(diào)質(zhì)處理，查表硬度Hlin 1555Flin1SfSH1.1504.5MPaHlin 2SH4701.1427.3MPa1901.4135.7MPaFlinSf1401.4100MPa8 .單級(jí)閉式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)， 已知小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，大齒輪材料為ZG45,

14、正火處理，已知傳遞功率Pi = 4kW,Zi = 25, Z2= 73, bi=84mm, b2=78mm ,雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，齒輪在軸上對(duì)稱(chēng)布置，中等沖擊，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。試解:計(jì)算轉(zhuǎn)矩:T19.551065.3720由于原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，中等沖擊，對(duì)稱(chēng)布置，故得4 , 10 N mmK= 1.2由于是閉式齒輪，我們先較核齒面接觸疲勞強(qiáng)度，我們按標(biāo)準(zhǔn)中心距進(jìn)行較核:a m（z1 z2）/2 196mmZ2Z173252.92355一3KT1（u 1）:ub2a2221.7MPa 427.3 （安全）F117.2MPa <100 <135.7（安全）下面，我們?cè)佥^核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。查表得：Yf

15、s14.22Yfs23.882KYfs1,2b2m z1第9章蝸桿傳動(dòng)1 .為什么將蝸桿分度圓直徑 di規(guī)定為蝸桿傳動(dòng)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(dòng)比i只能表達(dá)為i = z2/z1,卻不能以i = d2/d1來(lái)表示？因?yàn)槲佪單仐U傳動(dòng)的傳動(dòng)比與蝸桿的直徑無(wú)關(guān)。3 .圖示的各蝸桿傳動(dòng)均以蝸桿為主動(dòng)件。試標(biāo)出圖中未注明的蝸輪或蝸桿的轉(zhuǎn)向及旋向，并畫(huà)出蝸桿和蝸輪受力的作用點(diǎn)和三 個(gè)分力的方向。解一三迎ZlZ2'Z320 25 40 2218 25 2解：ii6Z2Z3Z4Z54ZlZ2'Z3Z4Z53 .如圖所示的輪

16、系，已知乙15z 25, Z2 15, Z330z15, Z4 30, Z42 （右旋）Z560, z5 20, m 4mm,若n1 500r / min ,求齒條6線(xiàn)速度v的大小和方向解:ni i -%z2z3z4z5200 zzZZ'nin5 - 2.5r / minid5,n5mz5n5V660 100060 10000.0105m / s 10.5mm/s4.圖示行星輪系，已知 Z1 = Z2 = 41, Z2 = Z3 = 39,試計(jì)算傳動(dòng)比iH1- HnnHZ2Z31521i13n3 nHZ1Z2，1681由于輪3為固定輪(即 n30)>n1HZ2Z3( 39 39i

17、1H1 i131=1 nHZ1Z2，41 41i H11/i1H10.51解:1681機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程形成性考核平時(shí)作業(yè)（四）第11章帶傳動(dòng)1 .帶傳動(dòng)產(chǎn)生彈性滑動(dòng)和打滑的原因是什么 ？對(duì)傳動(dòng)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(duì)滑動(dòng)。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(dòng)的。彈性滑動(dòng)將引起：（1）降低傳動(dòng)效率；（2）從動(dòng)輪的圓周速度低于主動(dòng)輪，造成傳動(dòng)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(wú)法傳遞動(dòng)力，致使傳動(dòng)失效。2 .試分析增速帶傳動(dòng)工作時(shí)，其最大應(yīng)力在哪里

18、 帶緊邊剛繞出小帶輪處3 . V帶傳動(dòng) ni=1450r/min , fv=0.51,包角=150° ,預(yù)緊力 Fo=360No 試問(wèn):1）該傳動(dòng)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(dòng)的效率為0.95,彈性滑動(dòng)忽略不計(jì)，從動(dòng)輪輸出功率為多少？.e,1一解(1)Fmax 2F0 180.7Ne,1(2) t(3) VPFd12180.71009035N.mmd1n1 7.6m/ s 60 1000Fv 180.7 7.6 0.95 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(zhǎng)度L按一輪轂的長(zhǎng)度確定。2 .花鍵聯(lián)接的主要類(lèi)型有一矩形一花鍵、一漸開(kāi)線(xiàn)一花鍵和一三角形一花鍵。3 .為什么多數(shù)螺紋聯(lián)接工作前均如緊？如何控制福緊力？涯紋聯(lián)接司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(cè)力矩扳手和定力矩扳手機(jī)械防松摩擦防松其他防松第13章軸1 .按軸的受力分類(lèi)，軸可以分為 心軸 軸、 轉(zhuǎn)軸和傳動(dòng)軸。2 .請(qǐng)判斷圖示四個(gè)軸中，哪一個(gè)軸的結(jié)構(gòu)有錯(cuò)誤，出現(xiàn)的是什么錯(cuò)誤，應(yīng)如何改正。.c)d)1.寫(xiě)出下列軸承代號(hào)表示的內(nèi)容，說(shuō)明該軸承適用的場(chǎng)合。7208, 32314, 6310/ P5, 7210B, N2222720832314輕系列口捋剛展墉魂6B10/p5內(nèi)役TC