國家開放大學機械設(shè)計基礎(chǔ)形成性考核習題及答案

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, A .光滑面約束力 力偶矩 G.正壓力_CEF_力的指向可以假定，_ABDG_力的指向不能假定。B.柔體約束力C.較鏈約束力D.活動較鏈反力E.固定端約束力F.固定端約束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_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均為較鏈連接，已知主動力F=40kN,AB=B

2、C=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：又因為AB=BC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。(1) n=7, Pl = 10, Ph=0C處為復(fù)合較鏈(3) n=7, Pl =10, Ph = 0(2) n=5, Pl = 7, Ph=03 .計算下列機構(gòu)的自由度，并指出復(fù)合較鏈、局部自由度和虛約束。（4） n=7,Pl=9,Ph

3、=1E、.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)A .最長桿 C.最短桿1 .對于錢鏈四桿機構(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)。B.與最短桿相鄰的構(gòu)件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。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 .在圖示較鏈四桿機構(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Iab的最小值。解：要得到雙曲木K機構(gòu)，因此AD桿必須為最短桿；若AB為最長桿, 若BC為最長桿,則 AB >BC= 150mm由桿長條件得

4、：因此l 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。.如下圖：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_從動彳和_平底從動件。3 .按凸輪的形狀可分為盤形_凸輪、4 .已知圖示凸輪機構(gòu)的偏心圓盤麗半徑圓柱_凸輪和曲面凸輪。R= 25mm,（1）凸輪的基圓半徑R0=?解：（1） R,凸輪軸心到圓盤中心的距離L rT 25 15L=15mm,滾子半徑T=5mm。試求:5 15mm(2)(4) S.(R -)2 L2 (RL) rT 10.98mm(2)畫出圖示機構(gòu)的壓力角(3)推桿的最大

5、行程H=?(3)HLR-Ro251551530mm(4)圖示位置從動件的位移S=?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_三角形一行巨形一_梯形一和_鋸齒形_。3 .螺紋的導程S與線數(shù)n及螺距P之間的更系是什么？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Snp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

6、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Nmaxo最大軸力Nmax40KN最大軸力Nmax3P3 .畫出圖示圓軸的扭矩圖，已知MA=5kN-m,MB=2kN-m。4 .畫出圖示各梁的剪力圖和彎矩圖，并計算最大Qmax和Mmax。(a)(1)解：求支反力RA6.25kNRB3.75kN由Y0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，Q0RA6.25 kNRa6.25 kNRB3.75 kNRB3.75

7、kN0 畫出剪力圖，如下圖:在A點右截面，Q在C點左截面，Q在C點右截面，Q在B點左截面，Q在B點右截面，Q同理我們根據(jù)幾何關(guān)系求處幾處彎矩值:在A點，M 0在D點，M 0畫出彎矩圖，如下圖:最大、6.25KNMmax12.5KNM(b)第7章構(gòu)件的強度和剛度_縮徑斷裂畫出軸力圖；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_階段一2 .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_。3 .如圖7-35所示變截面桿AC,在A、B而處分另1J受到50kN和140kN的力的作用，材料E=200GP&試求：(

8、1)(2)求各段正應(yīng)力；(3)求總變形量。解：(1)3(2)AB段1-F504100MPaA510F90103bc段2-r90MPaA210102（3） AB 段:1iF N1l 1EA50 103 1000200 103 5000.5mm （縮短）Be 段 l2F N2l2ea290 103 1000200 103 10000.45mm （伸長）l11l20.50.450.05mm（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=20k

9、N-m,梁長a=2m,材料的許用應(yīng)力<r=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)201063594MPa>70332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)是一齒數(shù)_,_壓力角_變位系數(shù)一。3 .標準外嚙合斜齒輪傳動的正確嚙合條件是：兩齒輪的一法面一模數(shù)和一法面壓力角一都相等，齒輪的一螺旋一角相等、旋向相反O4&q

10、uot;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,已知一標準漸開線直齒圓柱齒輪，其齒頂圓直徑da1=77.5mm,齒數(shù)z1=29。現(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(z12ha*)m7.兩級平行軸斜齒圓柱齒輪傳動如圖所示，高速級mn=3mm,產(chǎn)15°Z2=51;低速級m0=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

11、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？2Tiid2tg 12Thtg 1 cos 1tg 2 - d3mn2Z2tg 2 cos 2mn3Z328.278.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,4=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

12、硬度 180HBC查表得Flim1190MPaFlim2140MPa查表得：Sh1.1Sf1.4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:h355.KT1(uJ221.7MPa427.3(安全)ub2a2下面，我們再較核齒根彎曲疲勞強度。查表得：F1第9章蝸桿傳動2KTiYfsi,2b2m z117.2MPa <100 <135.7(安全)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)？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

13、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)。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)(a)(b)第10章作業(yè)題1.圖示所示輪系，已知Zi=18、Z2=20、Zz=25、Za=25、Z3,=2、Z4=40,求該輪系的傳動比，并判斷蝸輪4的轉(zhuǎn)向Z2Z3Z420 25 4022轉(zhuǎn)向：逆時針z1z2'z3'18 25 22.在圖示輪系中，已知Zi、Z2、Z2'、Z3、4、4'、4、4、Z6。求傳動比拜Z2Z3Z4Z5ZZl

14、Z2'Z3Z4Z3.如圖所示的輪系，已知乙15,Z225,Z215,Z330,Z315,Z43QZ42(右旋)Z560,Z520,m4mm,若n1500r/min,求齒條6線速度v的大小和方向4.圖示行星輪系，已知解：解：Z1=Z2=41,Z2=Z3=39,試計算傳動比iH1。由于輪3為固定輪（即n30）,n1一hdZ2Z3d3939160i1H1j1=1nH13Z1Z2'41411681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

15、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。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n1=1450r/min,fv=0.51,包角=150°,預(yù)緊力F°=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

16、出功率為多少？ef1解：（1）Fmax2F0e1180.7Nmax0ef1(2) TFd1180.7 10029035N.mmd1n1一，v7.6m/s601000第12章聯(lián)接1 .普通平鍵的截面尺寸bxh按_軸徑一選取，長度1按_輪轂的長度確定。2 .花鍵聯(lián)接的主要類型有一矩形一花鍵、一漸開線一花鍵和一三角形一花鍵。3 .為什么多數(shù)螺紋聯(lián)接工作前均要預(yù)緊？如何控制預(yù)緊力？螺紋聯(lián)接再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第13章軸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，哪一個軸而結(jié)構(gòu)有錯誤，出現(xiàn)而是在么錯誤，應(yīng)如何改正。a）b）c）d）C軸承無法拆卸，應(yīng)將軸肩高度低于軸承內(nèi)圈第14章軸承1 .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,FrH=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：S10.68R10.68 3400 2312NS1Fa2312870>