国家开放大学机械设计基础形成性考核习题及答案

1、机械设计基础课程形成性考核作业（一）第1章静力分析基础1. 取分离体画受力图时， _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 .铰链约束力D .活动铰链反力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，坐标轴选在_B_的方向上，使投影方程简便；矩心应选在 _FG_点上，使力矩方程简便。A .与已知力垂直B .与未知力垂直 C.与未知力平行D.任意E.已知力作用点F.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。4. 如图所示吊杆中A、B、C均为铰链连接，已知主动力 F=40

2、kN,AB = BC = 2m, = 30 .求两吊杆的受力的大小。 解：受力分析如下图列力平衡方程：又因为AB=BC第2章常用机构概述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，机构具有确定的运动2. 什么是运动副？什么是咼副？什么是低副？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。以点接触或线接触的运动副称为高副，以面接触的运动副 称为低副。3. 计算下列机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。(1) n= 7, Pl = 10, PH= 0C处为复合铰链(3) n= 7，Pl = 10, Ph = 0（2）n= 5，Pl = 7,

3、Ph= 0（4） n= 7，Pl = 9, Ph = 1E、E'有一处为虚约束F为局部自由度C处为复合铰链第3章平面连杆机构1.对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取_c_为机架，将得到双曲柄机构A .最长杆 C.最短杆B .与最短杆相邻的构件D .与最短杆相对的构件2. 根据尺寸和机架判断铰链四杆机构的类型。a）双曲柄机构b）曲柄摇杆机构 c）双摇杆机构d）双摇杆机构3. 在图示铰链四杆机构中，已知，lBc=150mm , lcD=120mm , lAD=100mm , AD为机架；若想得到双曲柄机构， 求Iab的最小值 解：要得到双曲柄机构，因此 AD杆必须为最短杆；若AB

4、为最长杆，则 AB > BC = 150mm若BC为最长杆，由杆长条件得：因此l AB的最小值为130mm4. 画出各机构的压力角传动角。箭头标注的构件为原动件。.如下图:第4章凸轮机构1. 凸轮主要由凸轮,推杆和机架三个基本构件组成。2. 凸轮机构从动件的形式有尖顶从动件，滚子从动件和平底 从动件。3. 按凸轮的形状可分为盘形_凸轮、4. 已知图示凸轮机构的偏心圆盘的半径（1）凸轮的基圆半径Ro= ?解：（1）一圆柱_凸轮和_曲面凸轮。R= 25mm,凸轮轴心到圆盘中心的距离R0R L rT25 15L=15mm，滚子半径 rT=5mm。试求:5 15mm(2) -(4) S .(R

5、rT)2 L2 (R L) rT 10.98mm(2) 画岀图示机构的压力角(3) 推杆的最大行程H =?(3) H L R rTR025 15 5 15 30mm(4) 图示位置从动件的位移 S=? 第5章其他常用机构1. 常用的间歇运动机构有 棘轮机构_,槽轮机构_和_不完全齿机构等几种。2. 螺纹的旋向有_左旋和右旋牙形有_三角形_, _矩形_,梯形和_锯齿形_。3. 螺纹的导程S与线数n及螺距P之间的关系是什么？答：导程S:在同一螺纹线上相邻两螺纹牙之间距离。线数n：在同一圆柱面上制造螺纹线的数目。螺距p：相邻两螺纹牙平行侧面间的轴向距离。因此S np机械设计基础课程形成性考核作业(二

6、)第六章构件内力分析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，满足强度要求是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，满足刚度要求是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Nmax。最大轴力Nmax 40KN最大轴力Nmax 3P3. 画出图示圆轴的扭矩图，已知 MA=5kN m , MB=2kN m。4. 画出图示各梁的剪力图和弯矩图，并计算最大Qmax和M max。(a)(1)解：求支反力RA6.25kNRb 3.75kN由 Y 0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

7、就可以画处图像。下面我们开始求在下列几处的剪力值:在A点左截面，Q0在A点右截面，QRa6.25 kN在C点左截面，QRa6.25 kN在C点右截面，QRb3.75 kN在B点左截面，QRb3.75 kN在B点右截面，Q0画出剪力图，如下图同理我们根据几何关系求处几处弯矩值:在a点，M 0在d点，M 0画出弯矩图，如下图:.，一缩径断裂画出轴力图；最大 Qmax 6.25KNM max 12.5KN M(b)第7章构件的强度和刚度1. 在作低碳钢的拉伸试验时，整个拉伸过程大致可分为四个阶段，依次为_弹性阶段_，屈服阶段_，强化阶段阶段_。2. 通常塑性材料的极限应力取_屈服极限_，脆性材料的极

8、限应力取一强度极限_。3. 如图7-35所示变截面杆 AC,在A、B血处分别受到50kN和140kN的力的作用，材料 E= 200GPa试求：(1(2)求各段正应力；(3)求总变形量。解:(：1)(2)AB段1F50 103A5 102100MPaFBC段 2A290 10310 10290MPa(3) AB 段：F N1l 150103100011EA1200103500F |2丨20.5mm (缩短)BC 段 l2ea290 103 1000200 103 10000.45mm (伸长)l l1 l20.5 0.450.05mm (缩短)4. 一矩形截面梁，承受载荷 F=10KN，材料的许

9、用应力=160MPa,试确定横截面尺寸。解：求支反力。截面宽 b= 36mm 高 h = 2b= 72mm5. 如图所示的圆形横截面的梁，承受载荷F= 10kN , M = 20kN m,梁长a= 2m,材料的许用应力<r = 160MPa，试求:(1) 梁A、B端的约束力；(2) 画出剪力图和弯矩图；(3) 若d = 70mm，校核梁的强度。解：(1)求约束力(2 )画剪力图，弯矩图：(3)max20 106703594MPa >32所以此梁不安全。机械设计基础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_C_直径大小。A .节圆B .分度圆C.基圆D .齿顶

10、圆2. 对于标准直齿圆柱齿轮，决定齿廓形状的基本参数是_齿数_，_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：两齿轮的法面_模数和_法面压力角_都相等，齿轮的螺旋_角相等、旋向_相反。4-采用展成法加工正常齿齿轮时，不发生根切的最少齿数是_17_5. 一对齿轮啮合时，两齿轮的_ C _始终相切。A .分度圆B .基圆C.节圆D .齿根圆6. 已知一标准渐开线直齿圆柱齿轮，其齿顶圆直径da1= 77.5mm，齿数z1 = 29。现要求设计一个大齿轮与其相啮合，传动的安 装中心距a= 145mm，试计算这个大齿轮的主要尺寸。(分度圆直径d2、齿顶圆直径da2、齿根圆直径df2

11、、基圆直径db2)解：da1 (召 2ha*) m7.两级平行轴斜齿圆柱齿轮传动如图所示，高速级(1) 低速级斜齿轮旋向如何选择才能使中间轴上两齿轮轴向力的方向相反 低速级斜齿轮旋向为左旋，才能使中间轴上两齿轮轴向力相反(2) 低速级齿轮取多大螺旋角mn = 3mm,1 = 15 °Z2= 51;低速级 mn= 5mm , Z3= 17 试问:2才能使中间轴的轴向力相互抵消 ？2TLtg 1d2tg 2d3tg 1 cos 1tg 2 cos 2mn2Z2mn3Z328.27°8.单级闭式直齿圆柱齿轮传动,已知小齿轮材料为45钢，调质处理，大齿轮材料为ZG45,正火处理，已

12、知传递功率Pl = 4kW, n1 = 720r/min , m= 4mm , z, = 25, z2= 73, 校核此齿轮传动的强度。解： 小齿选用45号钢，轮调质处理，查表硬度查表得 F lim 1 190MPab,=84mm，b2=78mm，双向运转，齿轮在轴上对称布置，中等冲击，电动机驱动。试220HBS 大齿轮 ZG45 硬度 180HBCF lim 2 140MPa查表得：Sh 1.1计算转矩：由于原动机为电动机，中等冲击，对称布置, 由于是闭式齿轮，Sf1.4故得我们先较核齿面接触疲劳强度,K= 1.2我们按标准中心距进行较核:二 h 355 KT1(U 21)221.7MPa

13、427.3 (安全)ub2a2下面，我们再较核齿根弯曲疲劳强度。查表得：F12KYfs1b2m2z.|17.2MPa < 100 < 135.7(安全)第9章蜗杆传动1. 为什么将蜗杆分度圆直径 dl规定为蜗杆传动中的标准参数？为便于加工蜗轮刀具的标准化，一般将蜗杆的分度圆直径规定为标准值。2. 为什么蜗杆的传动比i只能表达为i = Z2/Z1，却不能以i = d2/d1来表示? 因为蜗轮蜗杆传动的传动比与蜗杆的直径无关。3. 图示的各蜗杆传动均以蜗杆为主动件。试标出图中未注明的蜗轮或蜗杆的转向及旋向，并画出蜗杆和蜗轮受力的作用点和三 个分力的方向。(a)(b)(a)(b) 第10

14、章作业题1. 图示所示轮系，已知 乙=18、Z2=20、Z2=25、Za=25、Zj=2、Z4=40,求该轮系的传动比，并判断蜗轮4的转向解：iZ2Z3Z420 25 4022转向：逆时针zyz2' z318 25 22.在图示轮系中，已知Z1、Z2、Z、Z3、Z4、Z4'、Z5、Z5'、Z6。求传动比ii6解: ii6Z2Z3Z4Z5Z6ZiZ2'Z3Z4'Z3 .如图所示的轮系，已知乙15, Z2 25, Z2 15, Z3 30, Z3 15,乙30,乙2 （右旋）Z5 60, Z5 20, m 4mm,若m 500r / min，求齿条6线速度v

15、的大小和方向 解：4. 图示行星轮系，已知 乙=Z2' 41, Z = Z3 = 39,试计算传动比iH1 解：由于轮3为固定轮（即n30 ），n1i1HnH第11章带传动.Hi13Z2Z3Z1Z2139 3941 411601681机械设计基础课程形成性考核平时作业（四）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？由于带是弹性体，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带与带轮间的相对滑动。打滑是带传递的圆周 力大于带能传递的最大有效圆周力，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

16、差；（3）带的磨损；（4）发热使带温度升高。打滑造成带的磨损加剧，无法传递动力，致使传动失效。2. 试分析增速带传动工作时，其最大应力在哪里？带紧边刚绕出小带轮处3. V带传动 m=1450r/min，fv=0.51，包角=150°，预紧力 F°=360N。试问：1） 该传动所能传递的最大有效拉力是多少？2）若d1=100mm，其传递的最大转矩为多少 ?3） 若传动的效率为0.95,弹性滑动忽略不计，从动轮输出功率为多少？e 1解: (1) Fmax 2F0180.7Nef1(2) TFd12180.7 10029035N.mmd1n1(3) v - -7.6m/ s60

17、1000第12章联接1. 普通平键的截面尺寸bxh按一轴径一选取，长度L按轮毂的长度确定。2. 花键联接的主要类型有一矩形_花键、_渐开线_花键和_三角形_花键。3. 为什么多数螺纹联接工作前均要预紧？如何控制预紧力？螺纹联接的主要防松方法有哪些？ 预紧的目的是为了增加联接的刚性、紧密性和防松能力。用测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，轴可以分为心轴轴、转轴_和_传动轴_。2. 请判断图示四个轴中，哪一个轴的结构有错误，出现的是什么错误，应如何改正。a）b）c）d）C 轴承无法拆卸，应将轴肩高度低于轴承内圈第14章轴承1. 写出下列轴承代号表示的内容，说明该轴承适用的场合。7208，32314，6310/ P5, 7210B，N22222. 如图所示，轴的两端用两个角接触球轴承 7207C正装。常温下工作。工作中有中等冲击。转速 n= 1800r/min,两轴承的径向载 荷分别是Fri = 3400N，FrH = 1050N，轴的轴向载荷Fa = 870N，方向指向轴承2,试确定哪个轴承危险，并计算出危险轴承的寿 命。解: S1 0.68R1 0.68 3400 2312NS1 Fa 2312 870 > 714N二左边