(国家开放大学)机械设计基础形成性考核习题与答案

1、机械设计根底课程形成性考核作业（一）第1章静力分析根底1 .取别离体画受力留时，_CEF_力的指向可以假定，_ABDG_力的指向不能假定。A.光滑面约束力 B.柔体约束力C.a链的束力D.活动较链反力 E.固定端约束力 F.固定端约束力偶矩 G.正压力2 .列平衡方程求解平面任意力系时，坐标轴途在_B_的方向上，使投影 更；相心应选在_FG_点上，使力矩方程简便。A.与力垂直 B.与未知力垂直C.与未知力平行D.任意E.力作用点 P.未知力作用点 G.两未知力交点 H.任意点3 .画出图示各结构中AB构件的受力图.L如下图吊杆中A、B. C均为较级连接，主动力F=40kN.AB=BC=2m.=

2、30 .求两吊杆的受力的大小。M：受力分析如以下图列力平街方程：E=°又因为AB二BCFa - sin 2 = Fc sin aFa=FcZ+，=o2Fa sine? = FFa=Fb= = 4QKN2 sina第2章常用机构截述1 .机构具有确定运动的条件是什么？答：当机构的原动件数等于自由度数时，机构具有瑜定的运动2 .什么是运动副？什么是高副？什么是低制？答：使两个构件直接接触并产生一定相对运动的联接，称为运动副。以点接触或线接般的运动副称为高副，以面接敛的运动副 称为低副.3 .计算以下机构的自由度，并指出复合较缝、局部自由度和虚约束.AF = 3n-2PL-PH F = 3

3、n-2PL-PH= 3x7-2x10 = 3x5-2x7= 1 = 1c处为复合较轻(3) n=79 Pi=10. P«=0(4) n=7. R.=9, P«=lF = 3n-2PL-PH F = 3n-2PL-PH= 3x7-2x10 = 3x7-2x9-1E、E有一处为虚的束F为局都自由度C处方复合校链第3章平面连杆机构1 .对于较链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，假设双工为机架，杯得到双曲柄机构,A.最长杆B.与最短杆相邻的构件C.最短杆D,与最短杆相对的构件2 .根据尺寸和机架判断较链四杆机构的类型。a）双曲柄机构 b）曲槽摇杆机构c）双摇杆机构 d）双摇杆机构3

4、 .在图示校链四杆机构中，k150m,乙二120mm, Z100n«, AD为机架；假设想徉到双曲柄机构，求心的最小值。解：要得到双曲柄机构，因此AD杆必须为最短杆; 假设AB为最长杆，那么RBBC=l50nun假设BC为最长杆，由杆长条件得：C1D + BC - I AB + %DlABlAD+lBC-lCD=tl/1t因此乙的最小值为130nmI.画出各机构的压力角传动角。箭头标注的构侔为原动作.如以下图:传动角第4章凸轮机构1 .凸轮主要由一凸轮_推杆一和一机架三个根本构件俎成.2 .凸轮机构从动件的形式有_尖顶从动件，_谈子Jk动件和_平底从动件3 .按凸轮的形状可分为一盘形

5、一凸轮、_国柱.凸轮和一曲面一凸轮.4 .图示凸轮机构的偏心圆点的半径用=2如此凸轮轴心到圆身中心的距离X/向血滚子半径rr-如惘 试求: (1)凸轮的基圆串径必=?解：(D & = R-L + rT = 25-5+5 = 5mm18 / 15 S = &R + ,尸-C (R - L) - = 10.98(2)直出图示机构的压力危(3)推杆的救大行程=?(3)H = L + R + 忏一叫)=25+15+5-15 = 3。?(4)图示位置从动作的位移swS = &R + /y)? - Z? (R L) % = 10.98/H第5章其他常用机构I.常用的间歉运动机构有一

6、棘轮机构槽轮机构一和一不完全齿机构一等几种.2 .螺纹的旋向有_左旗和一右旗一，牙形有_三角形蛆?IL，_梯形和一锯曲形_3 .螺蚊的导程S与线数及螺距户之间的关系是什么？：导程S：在同一螺纹姨上相邻两螺纹牙之间比高，线数n：在同一圆柱面上制造螺纹姣的数目。鳏距P：相邻两螺纹牙平行侧面间的轴向距离。因此S = np机械设计根底课程形成性考核作业(二)第六章构件力分圻1.什么是构件的强度？什么是构件的刚度？强度是构件抵抗破坏的能力，满足强度要指在外力作用下构件不发生破坏.刚度是构件抵抗变形的能力，满足刚度要指在外力作用下构件的弹性变形量不超过允许的限度.2.画出图示各杆的轴力图，并计算最大轴力最

7、大轴力Nmax =3尸最大轴力Nmjx =40A7V3.百出图示圆轴的扭蛆图，.M-5kNni, .g2k，nuI.画出图示各系的剪力图和弯期图，并计算最大0n也和Mx。r-!(kNM-5k>h» A BA " A-L-(a) (l)解：求支反力=04品+-2/=0EMr =0-4R、+M + 2E = 0Ra = 6.25kN Rr = 3.75kN由zy = o得知支反力计算无误.由几何关系我们得知求出几个重要点的剪力和弯矩值我们就可以画处图像下面我们开场求在以下几处的剪力值:在a点左微面，Q = 0在a点右板面，Q = R八=6,25kN在c点左截面，Q = R

8、a = 6.25 kN在c点右截面，Q = R, = -3.75 kN在b点左板面，Q = Rlf = -3.75 kN在b点右截面，。=0 画出剪力图，如以下图: 同理我们根据几何关系求处几处零姐值：在a点，M = 0Mc. =RAx2 = 2.5KN Mc( =R42 M =75KN在d点，M =0 画出书矩图，如以下图：最大 Qgx = 625KN Mmax = 1Z5KN M<y=10kN*m第7章构件的强度和刚度1 .在作低琰钢的拄伸试航时，整个拉伸过程大致可分为四个阶段.依次为一弹性阶段屈服阶段强化阶段_缩径断 裂阶段,2 .通常塑性材料的极限应力配_屈服圾限脆性材料的极眼应

9、力取一强度蚊限_03 .如图7-35所示变截面杆AC,在A、B两处分别殳到50kN和140kN的力的作用，材料E=200GPa。试求： 直出轴力困： 求各段正应力：（3）求总变形量，A-）= 10cnr、yA=5cm2/UOkN 50kNF 50x103（2） AB 段 b = =- = -1OQMP。A 5xlO2F 90x103bc 段 S =WMPa-410xl02JA/ FjVl/, -5OxlO3xlOOO （3） AB 段：/1 = - = -0.5/72/ （缩短）E4 200x103x500390x103x1000 n/lcbc ft /, = . - - = 0.45/z （

10、伸长）-EA2 2OOx1O5x1OOO/ = A/ +AZ2 = -0.5 + 0,45 = -0.05/zz（缩短）4. 一矩形我面乘，承受我荷F二10KN,材料的许用应力=160MPa,试确定横截面尺寸.解：求支反力。2川3 = 0 x2 + Fxl =0 =0&x2 + Fxl = 0Ra = 5 KN Rb = 5 KNMz=5KNmM 5KN m %” = R =而 W66x5xl06 _6x5xl06 bx（2b）24p-=36m,|6x5xl06 J6x5x106 ， V 4b: 4x160截面宽6= 36mm 高力=26= 72mm5.如下图的圆形横截面的系，承受弱/

11、F=10kN, M=20kN - m.梁长h=2hi,材料的许用应力。 = 160MPn,试求:(1)梁A、B时的约束力；(2)直出剪力图和弯蛆图；(3)假设d =76皿，校核系的强度解：（1）求约束力Z/ =0-& X4+FX2 + M =0 Z 用八=0/?/yx4-Fx2 + M =0R =0KN Rb =0f7_Mmax_20xl06W x703= 594WP>b32所以此桑不平安。机械设计根底课程形成性考核作业(三)第8章齿轮传动1 .渐开线齿廓形状取决于/_直径大小.A.节回 IL分度阅 C.基圆 D.齿顶圆2 .对于标准直齿圆柱齿轮，决定凿耶形状的根本参数是一齿致_

12、压力角_变位系数_3 .标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件是：两凿轮的法面模数和法面压力角都相等，齿轮的一螺旋一角相等、旋向_相反I,采用展成法加工正常曲凿轮时，不发生根切的最少齿数是7_5 . 一对齿轮啮合时，两台轮的_（： 一始终相切。A.分度圆 B.茶国 C.节留 D.齿根回6 . 一标准渐开段直齿圆柱齿轮，其曲顶圆直径d“ = 77.5mm,齿数z1=29,现要求设计一个大齿轮与其杷啮合，传动的安装中心 Sa=bl5nnn,试计算这个大齿轮的主要尺寸。（分度圆直径&、曲顶圆直径d、齿根圆直径d*基BD直径d"解：da =（Z +2自产刖二7 = 251nm4 = &q

13、uot;7(Zi +Z2)/2/. z, = 87”d, =2.5x87 = 211.5mmdal = (z2 + 2ha)m = 2225/nmd tl = (z2 2hci*2c*)m = 211.25/nmdb = d2 cosa = 204.3 &？7 .两级平行轴斜凿的柱凸轮传动如下用，高速级血=&皿，i = 15° Z2=51；低速税愿=&皿，2：=17试问:（1）低速级斜曲轮技向如何选择才能使中间轴上两台轮轴向力的方向相反？低速级斜齿轮旋向为左腹，才能使中间轴上两齿轮轴向力相反（2）低速投齿轮琅多大理梗角z才能使中同轴的轴向力相互柢消？F/g0

14、= F/g0i匚 2TMd2d3mniif/?2xcos/72几Z3Bi8.27。8 .单级闭式直齿圆柱齿轮传动，小齿轮材料为45钢，调度处理，大齿轮材料为ZC45,正火处理，传递功率P=4kW, m = 720r/min, =4mm, z尸25, z尸73,6-84叫 &-78mn,双向运转，齿轮在抽上对称布置，中等冲击，电动机驱动”试校核此齿轮传动的 强度。的小曲通用45号钢，轮谢航处理，查表硬度220HBs大曲轮ZG45硬度180HBe查表在 5Plim1 = 1 90V/P。blim2 = 14QV/P”6=555WR，d"m2=47Q,WP查表得：S = 1.1 S

15、F = 1.4b =巴幽= 121 = 504.5M& b =软必=1 = 427.3M&S ii1.1S h1.1口J =2处=135.7MPa orF,=立幽=1 OOMPaSF 1.4- SF 1.4计算转蛆：T. =9.55x10° x= 5,3x1O，N?7 720由于原动机为电动机，中等冲击，对称布置，故得代L2 由于是闭式凿轮，我们先较核齿面接触疲劳强度，我们按标准中心更进展较核：a =加（号 + %）/2 = 196nm w = = = 2.92Z1 25二 b = 355口"+- = 221.7MP/4273 （平安） ub2cr下面,我们

16、再较核凿根专曲疲劳强度, 查表务YFSl =4.22YFS2 =3.882町公b2m2Zi= 17.2MPa<00 <135.7 （平安）第9章蜗杆传动1 .为什么将蜗杆分度圆直径从规定为期杆传动中的标准卷数？为便于加工明轮刀具的标准化，一般将蜗杆的分度圆直径规定为标准值.2 .为什么明杆的传动比/只能表达为i=zzi,却不能以/=dyd来表示？因为蝎轮蜗杆传动的传动比与蜗杆的直径无关.3 .图示的各期杆传动均以蜗杆为主动件。试标出图中未注明的蝎轮或蜗杆的转向及施向，并演出蝴杆和娴箱受力的作用点和三 个分力的方向。第10章作业题1 .图示所示轮系，Z1-18, 4=20. Zz=2

17、5、Z：二25、左二2、二40,求该轮系的传动比,并判断期轮4的转向=22转向：逆时针Z2Z3Z4 20x25x40解：i =ZZ' 18x25x22 .在图示轮系中，Zl> Z2> zh、z八z、zr、 z八Ni、Zj 求传动比i“。Z2Z3Z4Z5Z6 的% 一一一 ZZ) Z3Z4 Zq3 .如下图的轮系，Z = 15,z2 = 25,z2. =15,z3 =30,q，=15， z4 =30,z1 = 2 （右板） z$ =60,j =20,， = 4%假设为 =500/7 min t求3条6姣速度u的大小和方向。解：i = !l= 2005Z3勺 F / /i5 =

18、 = 2.5r/minmn乙s60x1000 60x1000:=0.01057/5 = 10.5 mm/ s4 .图示行星轮系，21 =41, zt=z,二39,试计算传动比斯。解：./ =/ 一九=醇=1521133 一 ZZ? 1681由于轮3为固定轮（即3 =0，；_n _, ；/ _, Z2Z3 1 39x39 _ 16011 fl 1 - I - 1-13 ZR2' 41x4116816/1 = 1"； = 1。.5 1机械设计根底课程形成性考核平时作业（E?）笫11章带传动1 .带传动产生弹性滑动和打滑的原因是什么？对传动各有什么影响？打滑是带传连的圆周由于带是弹

19、性体，带紧边与松边拉力不同，由于带的弹性变形量的变化而引起的老与带轮间的相对滑动。力大于带能传递的最大右效圆周力，引起的带在带轮上全面滑动的，弹性滑动将引起：（1）降低传动效率：（2）从动轮的圆周速度低于主动轮，造成传动比误差：（3）帝的磨损：（4）发热使带温度升商。打滑造成带的簪损加剧，无法传递动力,致使传动失效。2 .试分析增速帝传动工作时，其最大应力在耶里？ 带紧边刚能出小带轮处3.1)2)3)V港传动占l450”niin,於0.51,包角 =150。，馍紧力R=：360K 试问: 该传动所能传递的最大有效拉力是多少？ 假设di=100-,其传递的最大转矩为多少？假设传动的效率为0.95

20、,弹性滑动忽略不计，从动轮输出功率为多少？efa-解： Fn = 2F.- = 18Q7 Q+lH恋=9。35打,(3)v = 7.6m/s60x1000P = Fvj = 180.7x 7.6 x 0.95 = L30未 IV第12章 联 接1 .普道平键的截面尺寸bXh按一轴径一选取，长度1按一轮载的长度一琉定。2 .花键联接的主要类型有一矩形.花键、一渐开线一花键和一三角形.花使3 .为什么多数理纹联接工作前均要预降？如何控制预紧力？螺纹联接的主要防松方法有啾些？ 预紧的目的是为了增加联接的刚性.严密性和防松能力.用利力矩扳手和定力矩扳手机械防松摩擦防松其他防松第13章轴1 .按轴的受力分类，轴可以分为一心轴一轴.一转轴_和_传动轴_。2 .请判断图示四个轴中，哪