机械设计基础形考作业答案

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，C、E、F力的指向可以假定，A、B、D、G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．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__G___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．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ABC均为铰链连接，已知主动力F＝40kN,AB＝BC＝2m,＝30.求两吊杆的受力的大小。列力平衡方程：Fx0又因为AB=BCFAsinFCsinFAFCFy02FAsinFF

FAFB2sin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？什么是高副？什么是低副？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。机构的自由度计算（）n＝7，L＝10，H＝0（2）n＝5，L＝，H＝0F2PLPF3n2PLHH37210352711C处为复合铰链（3）n＝7，L＝10，H＝0（4）n＝7，L＝9，H＝1F2PLPF3n2PLHH372103729112F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铰链四杆机构的答：）双曲柄机构）曲柄摇杆机构）双摇杆机构d）双摇杆机构3．在图示铰链四杆机构中，lBC=150mm，lCD，lAD=100mm，AD为机架；若想得到双曲柄机构，lAB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为最长杆，AB≥BC＝150mm若BC为最长杆，由杆长条得：lADlllBCABCDlABlADlBClCD130mm因此l的最小值为130mmAB4．画出各机构的压力角传动角。箭头标注的构为动。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、__圆柱凸轮和_曲面凸轮。4．已知图示凸轮机构的偏心圆盘的半径＝25mm，凸轮轴心到圆盘中心的距离L=15mm，滚子半径r。试求：（1）凸轮的基圆半径O＝？（2）画出图示机构的压力角（3）推杆的最大行程H＝？（4）图示位置从动件的位移？1）RRLrmm0T2515515（2）（）HLRrTR0251551530mm22（4）S(RrT)L第5章其他常用机构1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：在同一螺纹线上相邻两螺纹牙之间距离。机械设计基础课程形成性考核作业（二）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N。最大轴力N40KNmax最大轴力Nmax3P3．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Mmax。（）（）（）（1）解：求支反力M04RBM0AM04RAM2F0BRkNRB3.75kNA由Y0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。下面我们开始求在下列几处的剪力值：在A点左截面，Q0在A点右截面，QRAkN在C点左截面，QRAkN在C点右截面，QRB3.75kN在B点左截面，QRB3.75kN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，M0M左A212.5KNMC右RA2MKN在D点，M0画出弯矩图，如下图：最大QmaxKNMmaxKNM（2）解：此题解法和上个题步骤基本相同，我们也可以用另外一种方法解题，下面我们用另外一种解法进行求解：求支反力M04RB2q20AM04RA2q20BRkNB10kN10A由Y0得知支反力计算无误。由于各段受力情况不同可以分段求解AC段QRA10KNMRAx10xCD段：QRAq(x2010xMRAxq(xxx2/2102/2102DB段：QRA2q10KNMRAx2q(x2)10x40根据上面所求函数我们画剪力和弯矩图如下最大Qmax10KNMmax15KNM同学可按第一题做法自己做一遍本题（3）解：求支反力lq32M0Bllqa0A242ql1lM0RAlqa0B24RA18qlqal2B38ql2qal由Y0得知支反力计算无误。根据几何关系我们知道剪力图AC为一水平直线，CB为一条斜线，我们求出关键的点就可以画出线图。在A点稍左，Q0在A点稍右，QA18qlqal2在B点稍左，QRAql238qlqal2在B点稍右，Q0根据上面数值可做剪力图。根据几何关系，AC段没有载荷作用，弯矩图为一条斜直线；在C点有集中力偶，弯矩图有突变，CB段有均布载荷作用，弯矩图是一条抛物线。为了做弯矩图，只需求出梁在下面各截面处的弯矩值：在点A，M0在C点左截面MRAl2116ql2qa22在C点右截面MRAl2qa21qa221qaql1622在点B,M0此外由剪力图知道，在CB段内有一截面的剪力为零，这个截面的弯矩是梁CB段内弯矩的极值。即该点的剪力QD＝0D的坐标为x,即：QDRAxl/2)0得x58lal2此点的弯矩值为：22q(xl/MDRAxqa29ql1282382qaqa42根据上面数值可做剪力图弯矩图如下：最大Qmax38qlqal2KNMmax912843qa22qlqaKN.M28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，缩径断裂阶段。2_屈服极限__强度极限。3．如图7-35所示变截面杆AC，在A、B两处分别受到50kN和140kN的力的作用，材料E＝200GPa1）求各段正应力；（3）求总变形量。1）3F5010（2）AB段MPa1001

2A51013F9010BC段2

2A101023Fl50101000N11（3）AB段：lmm

1（缩短）

3EA2001050013Fl90101000N220.45

BC段lmm

2（伸长）

3EA2001010002ll1l20.50.05mm（缩短）4．一矩形截面梁，承受载荷F=10KN，材料的许用应力[]=160MPa，试确定横截面尺寸。解：求支反力。M0RA2F10BM0RB2F10ARA5KNB5KNMmax5KNmMmmaxW2bh66561065610b(236665106510b36mm3344160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＝2m，材料的许用应力[σ]＝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。1）求约束力M0RA4F2M0BM0RB4F2M0ARA10KNB0（2）画剪力图，弯矩图：6M2010max＞（）594MPa3W7032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．齿顶圆2决定齿廓形状的基本参数是__齿数_压力角_，_变位系数_。3两齿轮的法面__模数和__法面压力角__都相等，齿轮的__螺旋角相等__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＝，齿数1＝29。现要求设计一个大齿轮与其相啮合，传动的安装中心距＝，试计算这个大齿轮的主要尺寸。（分度圆直径2、齿顶圆直径da2、齿根圆直径df2、基圆直径db2）解：d(z12ha*)mmaz1z2)/2287mmd2mz287217.da2(z22m222.df2(z22ha*2c*)m211.25mmdbd2cos204.38mm7．两级平行轴斜齿圆柱齿轮传动如图所示，高速级＝3mm，1＝15°Z2＝51；低速级n＝5mm，Z＝17试问：（1?（2）低速级齿轮取多大螺旋角2才能使中间轴的轴向力相互抵消?1）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）Ft2tg1ttg2Ft2IId2Ft3IId3IIIItg1d2d3tg→2tg1costg2cos11costg2cosmnZ22mn3Z32sin2sin1mn2mZn33Z22°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，已知传递功率Pl＝4kW，n＝720r/min，＝4mm，zl＝25，z＝73，1，2，双向运转，齿轮在轴上对称布置，中等冲击，电动机驱动。试校核此齿轮传动的强度。解：小齿选用45号钢，轮调质处理，查表硬度220HBS大齿轮ZG45硬度180HBC查表得Flim1190MPaFlim2140MPaHlim1555MPaHlim247Pa查表得：H1.1F1.4555HlnH50Pa1H1.1470HlnH427.3MPa2SH1.1190140Flin1Flin2F1135.7MPaF100MPa2SFF计算转矩：46411010720Nmm由于原动机为电动机，中等冲击，对称布置，故得K=1.2由于是闭式齿轮，我们先较核齿面接触疲劳强度，我们按标准中心距进行较核：z73azz)/2196mm21u22z2513KT(u1MPa∴221.7427.3H355（安全）2uba2下面，我们再较核齿根弯曲疲劳强度。查表得：Y4FS23FS1YFS1YFS2F1z1F2z22KTFS11F117.2MP＜100＜135.7(安全)2bmz21第9章蜗杆传动1．为什么将蜗杆分度圆直径l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＝z/z1，却不能以i＝d/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。（）（b）（）（）第10章作业题．图示所示轮系，已知Z、Z2=20、Z2'、Z=25、Z3'、Z=40，求该轮系的传动比，并判断蜗轮4的转向。zzz202540234解：i＝22zz'z3'1825212转向：逆时针2．在图示轮系中，已知z、z、z2'、3、z4、z、z、z、z。求传动比i。解：zzzzz23456i16zzzzz''12345'3已知115,zzzz430,z422233（右旋）5z520,m4若1/min，求齿条6线速度v的大小和方向。in1n5zzzz345'z'z342zz12'200n1n52.5ri/mindnmzn'55'555v0.0105m/s10.5mm/6601000601000s4．图示行星轮系，已知Z1=Z2=41，Z2=Z3=，试计算传动比i。解：nnzzH1H23i13zznn3H12'15211681由于轮3为固定轮（即0n3nzzH123iH1i1＝113nzz'H121394139411601681iH1/i11H10机械设计基础课程形成性考核平时作业（四）第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?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1=1450r/min，fv=0.51，包角＝°，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1=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?fe11）F2F0Nmaxe1fFd180.71001（2）T9035N22dn11（）v7.6m/s601000PFv70.951.304kW第12章联接1×h按__轴径_L按_轮毂的长度确定。2．花键联接的主要类型有_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