機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程形成性考核作業(yè)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.錢鏈約束力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(dòng)力受力的大小解：受力分析如下圖列力平衡方程:=Fx=0又因?yàn)锳B=BCFasin=FCsin;FA=FC、Fy=02Fasin；=FFa=Fb=40KN2sin二第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，稱為運(yùn)動(dòng)副。以點(diǎn)接觸或線接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為高副，以面接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為低副。3 .計(jì)算下列機(jī)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(jī)構(gòu)1 .對(duì)于錢鏈四桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)滿足桿長(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)的類型?；眯）雙曲柄機(jī)構(gòu)b）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)c）雙搖桿機(jī)構(gòu)d）雙搖桿機(jī)構(gòu)3.在圖本校鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知,lB

4、c=150mm,lcD=120mm,lAD=100mm,AD為機(jī)架；若想得到雙曲柄機(jī)構(gòu)，求Iab的最小值。解：要得到雙曲柄機(jī)構(gòu)，因此AD桿必須為最短桿;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:1AD1BC-1ABlCD1ab-1ad1bc-1cd=130mm因此1AB的最小值為130mm4 .畫出各機(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。3TTiy傳動(dòng)角第4章凸輪機(jī)構(gòu)1.凸輪主要由凸輪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)件和平底從動(dòng)件。推桿和機(jī)架三個(gè)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(jī)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(jī)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(dòng)件的位移S=?S='(RrT)2-L2_(R_L)-rT=10.98mm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，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(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。2.畫出圖示各桿的軸力圖，并計(jì)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(jì)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(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處圖像。下面我們開始求在下列幾處的剪力值：在A點(diǎn)左截面，Q=0在A點(diǎn)右截面，Q=Ra=6.25kN在C點(diǎn)左截面，Q=Ra=6.25kN在C點(diǎn)右截面，Q=Rb=-3.75kN在B點(diǎn)左截面，Q=Rb=-3.75kN在B點(diǎn)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(diǎn)，M=0MC左=Ra乂2=12.5KNMC右=Ram2M=7.5KN在D點(diǎn)，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(gè)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(jìn)行求解：求支反力4Rb-2q2=0vMB=0-4Ra2q2=0Ra=10kNRb=10kN由£Y=0得知支反力計(jì)算無(wú)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(diǎn)就可以畫出線圖。在A點(diǎn)稍左,=Ra2qa在B點(diǎn)稍左,-Ra2qa由£Y=0得知支反力計(jì)算無(wú)誤。在B點(diǎn)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(méi)有載荷作用，彎矩圖為一條斜直線；在C點(diǎn)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(diǎn)左截面M=Ra1.2=-ql162qa在C點(diǎn)右截面M=Ra21.2qa二一ql16在點(diǎn)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(gè)截面的彎矩是梁CB段內(nèi)彎矩的極值。即該點(diǎn)的剪力Qd=0,令點(diǎn)D的坐標(biāo)為x,即：Qd=Ra-q(x-l/2)=0得x-5ix8此點(diǎn)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(qiáng)

11、度和剛度1 .在作低碳鋼的拉伸試驗(yàn)時(shí)，整個(gè)拉伸過(guò)程大致可分為四個(gè)階段，依次為_彈性階段_屈服階段縮徑斷裂階段強(qiáng)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(qiáng)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(yáng)FN2l2ea2901

12、0310002001031000=0.45mm（伸長(zhǎng)）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(zhǎng)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(qiáng)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(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(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，決定齒廓形狀的基本參數(shù)是齒數(shù)，壓力角，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

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(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)漸開線直齒圓柱齒輪，其齒頂圓直徑dai=77.5mm,齒數(shù)z1=29。現(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(jí)平行軸斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)如圖所示，高速級(jí)mn=3mm,月=15°Zz=51;低速級(jí)mn=5mm,Z3=17試問(wèn)：(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拍苁怪虚g軸上兩齒輪軸向力相反(2)低速級(jí)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(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,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(yùn)轉(zhuǎn)，齒輪在軸上對(duì)稱布置，中等沖擊，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。試校核此齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度。解：小齒選用45號(hào)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(jì)算轉(zhuǎn)矩：_644T1=9.55106=5.3104Nmm720由于原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，中等沖擊，對(duì)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(qiáng)度，我們按標(biāo)準(zhǔn)中心距進(jìn)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?cè)佥^核齒根彎曲疲勞強(qiáng)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(dòng)1 .為什么將蝸桿分度圓直徑dl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=dd1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)。并畫出蝸桿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,和蝸輪受力的作用點(diǎn)和三個(gè)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(dòng)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(shí)針Z4'、Z5、Z5'、Z6。求傳動(dòng)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(jì)算傳動(dòng)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(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

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(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？帶緊邊剛繞出小帶輪處3 .V帶傳動(dòng)ni=1450r/min,fv=0.51,包角a=150°,預(yù)緊力F0=360N。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？_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(zhǎng)度L按_輪轂的長(zhǎng)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(cè)力矩扳手和定力矩扳手機(jī)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(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軸承無(wú)法拆卸，應(yīng)將軸肩