2017年電大機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)形考作業(yè)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)取分離體畫受力圖時，C、E、F力的指向可以假定,A、B、D、G力的指向不能假定。A.光滑面約束力B.柔體約束力C.鉸鏈約束力D.活動鉸鏈反力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，坐標(biāo)軸選在B_的方向上，使投影方程簡便；矩心應(yīng)選在_G_點(diǎn)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(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。/.A/.A4.如圖所示吊桿中A、B、C均為鉸鏈連接，已知主動力F=40kN,AB=BC=2m,a=

2、30。.求兩吊桿的受力的大小。列力平衡方程：工Fx=0又因?yàn)锳B=BCFsina=FsinaACF二FAC工Fy=02Fsina=FAF.f=F=40KNAB2sina第2章常用機(jī)構(gòu)概述機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是什么？答：當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動件數(shù)等于自由度數(shù)時，機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動。什么是運(yùn)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(yùn)動的聯(lián)接，稱為運(yùn)動副。以點(diǎn)接觸或線接觸的運(yùn)動副稱為高副，以面接觸的運(yùn)動副稱為低副。3計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度，并指出復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算(1)n=7,PL=機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算(1)n=7,PL=10,PH=0F二3n-2P-PLH=

3、3x7-2x10二1C處為復(fù)合鉸鏈(2)n=5,Pl=7,Ph=0F二3n-2P-PLH=3x5-2x7=1(3)n=7,PL=10,PH=0F二3n-2P-PLH=3x7-2x10二1(4)n=7,Pl=9,Ph=1F二3n-2P-PLH=3x7-2x9-1二2EEW處為虛約束F為局部自由度C處為復(fù)合鉸鏈對于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)滿足桿長之和的條件時，若取_為機(jī)架，將得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。A.最長桿B.與最短桿相鄰的構(gòu)件DB.與最短桿相鄰的構(gòu)件D.與最短桿相對的構(gòu)件根據(jù)尺寸和機(jī)架判斷鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型。答：a）答：a）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.在圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知，

4、lBC=150mm,lCD=120mm,lAD=100mm,AD為機(jī)架;AD為機(jī)架;解：要得到雙曲柄機(jī)構(gòu)，因此AD桿必須為最短桿;若AB為最長桿，則AB三BC=150mm若BC為最長桿，由桿長條件得:l+1l+1-1=130mmABADBCCD因此l的最小值為130mmAB4.畫出各機(jī)構(gòu)的壓力角傳動角。箭頭標(biāo)注的構(gòu)件為原動件。如下圖:(2(2)第4章凸輪機(jī)構(gòu)凸輪主要由凸輪_,推桿和機(jī)架三個基本構(gòu)件組成。凸輪機(jī)構(gòu)從動件的形式有尖頂從動件，滾子從動件和平底從動件。按凸輪的形狀可分為盤形_凸輪、圓柱凸輪和曲面凸輪。已知圖示凸輪機(jī)構(gòu)的偏心圓盤的半徑R=25mm，凸輪軸心到圓盤中心的距離L=15mm，滾

5、子半徑rT=5mm。試求：凸輪的基圓半徑RO=?畫出圖示機(jī)構(gòu)的壓力角a推桿的最大行程H=?圖示位置從動件的位移S=?解：(1)R-R-L+r-25-15+5=15mm0T(3)H=L+R+rR=25+15+51530mmT0(4)S=*(R+rT)2一L225.98mm第5章其他常用機(jī)構(gòu)常用的間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)有一棘輪機(jī)構(gòu)_,_槽輪機(jī)構(gòu)和不完全齒機(jī)構(gòu)一等幾種。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。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。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

6、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允許的限度。畫出圖示各桿的軸力圖，并計(jì)算最大軸力Nmax。嚴(yán)嚴(yán)一唄最大軸力N二40KNmax最大軸力N二3Pmax3.畫出圖示圓軸的扭矩圖，已知MA=5kNm,MB=2kNm。TT/N.JILTO1-3KN-n-5KKm4畫出圖示各梁的剪力圖和彎矩圖，并計(jì)算最大Q和M/N.JILTO1-3KN-n-5KKm4畫出圖示各梁的剪力圖和彎矩圖，并計(jì)算最大Q和M。maxmaxF=iOkNrB4-/2mY:2m(a)（1）解：求支反力EM=0AZM

7、二0-4R+M+2F二0BAR二6.25kNR二3.75kNAB由ZY=0得知支反力計(jì)算無誤。由幾何關(guān)系我們得知求出幾個重要點(diǎn)的剪力和彎矩值我們就可以畫處圖像。F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=R=6.25kNA在C點(diǎn)左截面，Q=R=6.25kNA在C點(diǎn)右截面，Q=R=-3.75kNB在B點(diǎn)左截面，Q=R=-3.75kNB在B點(diǎn)右截面，Q=0畫出剪力圖，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=0M二M二Rx2二12.5KNC左AM二Rx2-M二7.5KNC右A在D點(diǎn)，M二0畫出彎矩圖，如下圖:最大Q最大Q=6.25KNmaxM二12.5KN

8、-Mmax解：此題解法和上個題步驟基本相同，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A匚D口工M=0A工M=0B4R2qx2=0B壯4R+2qx2=0A巳R=10kNAR=10kNB由工Y=0得知支反力計(jì)算無誤。由于各段受力情況不同可以分段求解AC段Q二R二10KNAM二Rx二10 xACD段：Q=Rq(x1)=2010 xAM=Rx一q(x一1)2/2=10 x一5(x一1)2ADB段：Q二R2q=10KNAM=Rx2q(x2)=10 x+40A根據(jù)上面所求函數(shù)我們畫剪力和彎矩圖如下QQ最大Q二10KNM=15KN-Mmaxmax同學(xué)可按第一題做法自己做一遍本題

9、解：求支反力RaRarb-1-號-41-qa2=0-ra-1-qa2+詈-41=017qa2=一ql-81由工Y=0得知支反力計(jì)算無誤。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，Q=0在A點(diǎn)稍右，Q=R=丄ql一a8l在B點(diǎn)稍左，Q=R一企=-ql-qa2a28l在B點(diǎn)稍右，Q=0根據(jù)上面數(shù)值可做剪力圖。根據(jù)幾何關(guān)系，AC段沒有載荷作用，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：TOC o 1-5 h z在點(diǎn)A，M=0在C點(diǎn)左截面M=

10、R丄=ql2 HYPERLINK l bookmark83 o Current Document a2162在C點(diǎn)右截面M=R-+qa2=ql2+ HYPERLINK l bookmark79 o Current Document a2162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：Q=R一q(x一l/2)=0得DA5a2x=l-8l此點(diǎn)的彎矩值為：=Rx=Rx+qa2Aq(x1/2)2293qa4ql2+qa2+12882l2根據(jù)上面數(shù)值可做剪力圖彎矩圖如下：R=15KN.illOKN.j

11、n最大Q=-3qlR=15KN.illOKN.jn最大Q=-3ql-qa2KNmax8l9了3qa4M=ql2+qa2+max12882l2KN.M第7章構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度在作低碳鋼的拉伸試驗(yàn)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(qiáng)化階段，縮徑斷裂階段。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_。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=200GPa。試求：（1）畫出軸力圖；（2）求各段正應(yīng)力；（3）求總變形量。A外曲心冋曲/14OkNA外曲心冋曲/14OkN解：（1）F-50X103=100MPa

12、5X10解：（1）F-50X103=100MPa5X10290X103=90MPaA10X1022（3）AB段：Al=0.5mm（縮短）1EA200 x103x5001FlBC段Al=心2EA2FlBC段Al=心2EA2l=Al+Al12200 x103x1000=0.5+0.45=0.05mm（縮短）解：求支反力。4.一矩形截面梁,b承受載荷F=10KN，材料的許用應(yīng)力o=160MPa，試確解：求支反力。4.一矩形截面梁,bM0RX2+FX10BAM0Rx2+Fx10ABR5KNARB5KN3232AABM二5KNmmaxM5KNm1TOC o 1-5 h z7=3二3二36mm：41774

13、x160截面寬b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=20kNm,梁長a=2m,材料的許用應(yīng)力o=160MPa，試求:(1)梁A、B端的約束力;(2)畫出剪力圖和彎矩圖;(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。F解：（1）求約束力AiAiFrCBArnAFbM=0B-Rx4+Fx2+M=0AM=0ARx4-Fx2+M=0B二10KNR=0R(2)畫剪力圖，彎矩圖:(2)畫剪力圖，彎矩圖:(3)二594MPa(3)二594MPaCJ=max=W兀x703所以此梁不安全。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程形成性考

14、核作業(yè)三第8章齒輪傳動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.齒頂圓對于標(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)。標(biāo)準(zhǔn)外嚙合斜齒輪傳動的正確嚙合條件是：兩齒輪的丿去面_模數(shù)和法面壓力角都相等，齒輪的螺旋角相等角相等、旋向相反_。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.齒根圓已知一標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪，其齒頂圓直徑da1=77.5mm，齒數(shù)z1=29?，F(xiàn)要求設(shè)計(jì)一個大齒輪與其相嚙合，傳動的安裝中心距a=145mm，試計(jì)算這個大齒輪的主要尺寸。(分度圓直徑d2、齒頂圓直徑da2、

15、齒根圓直徑df2、基圓直徑db2)解：d=(z+2ha*)ma11m二2.5mma=m(z+z)/212z=87mm2d=mz=2.5x87=217.5mm22d=(z+2ha*)m=222.5mma22d=(z一2ha*-2c*)m=211.25mmf22d=dcosa=204.38mmb2兩級平行軸斜齒圓柱齒輪傳動如圖所示，高速級mn=3mm，01=15Z2=51；低速級mn=5mm，Z3=17試問：n3(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方向相反?(2)低速級齒輪取多大螺旋角B2才能使中間軸的軸向力相互抵消?解：(1)低速級斜齒輪旋向?yàn)樽笮?，才能使中間軸上兩齒輪軸向

16、力相反。2T22T2T-ytg卩二d1解：(1)低速級斜齒輪旋向?yàn)樽笮?，才能使中間軸上兩齒輪軸向力相反。2T22T2T-ytg卩二d122T圧d3tgPxcosPtgP2xcosP11=2mZmZn22n33sin卩2sin卩xmZ1n33mZn228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P=4kW,n1=720r/min,m=4mm,Z=25,z2=73,b1=84mm,b2=78mm,雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，齒輪在軸上對稱布置，中等沖擊，電動機(jī)驅(qū)動。試校核此齒輪傳動的強(qiáng)度。解：小齒選用45號鋼，輪調(diào)質(zhì)處理，查表硬度220HBS大齒輪ZG4

17、5硬度180HBC查表得5=190MPaFlim15=140MPaFlim25=5=555MPaHlim15=470MPaHlim2查表得：S=1.1S=1.4HFHlinlH15551.1二504.5MPaIt470HlinlH15551.1二504.5MPaIt470t二Hlin2=H2S1.1H1t190t=Fini=135.7MPafiS1.4F1t140t1=Flin2=F2S1.4F計(jì)算轉(zhuǎn)矩：=9.55x106x4720=5.3x104N-mm由于原動機(jī)為電動機(jī)，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(qiáng)度，我們按標(biāo)準(zhǔn)中心距進(jìn)行較核：z73a=m(z

18、+z)/2=196mmu=亠=2.9212z251.t=355；K(U+1)3=221.7MPa427.3(安全)Huba212面，我們再較核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。查表得：Y=4.22Y=3.88FS1FS2YYnrF11F222KTY52KTY5=1FS1F1bm2z21=17.2MPaV100V135.7(安全)第9章蝸桿傳動1.為什么將蝸桿分度圓直徑dl規(guī)定為蝸桿傳動中的標(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.為什么蝸桿的傳動比i只能表達(dá)為i=z2/Z,卻不能以i=d2/d來表示？因?yàn)槲佪單仐U傳動的傳動比與蝸桿的直徑無關(guān)。圖示的各蝸桿傳動均以蝸桿為主動件。

19、試標(biāo)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(diǎn)和三個分力的方向。(a)屮(b)(a)屮(b)第10章作業(yè)題1圖示所示輪系，已知Z=18、Z2=20、Z2，=25、Z3=25、Z3=2、Z4=40,求該輪系的傳動比，并判斷蝸輪4的轉(zhuǎn)向。16解:.zzzi=4-zzz12320 x2516解:.zzzi=4-zzz12320 x25x4018x25x2二22轉(zhuǎn)向：逆時針2.在圖示輪系中，已知Z、z2、z2，、z3、z4、z4，、z5、Z5、求傳動比6匚zzzzz解：i16=r16zzzzzTOC o 1-5 h z123453.如圖所示的輪系，已知z二15,z二25,z二1

20、5,z二30,z二15,z二30,z二21223344（右旋）z=60,z=20,m=4mm,若n=500r/min，求齒條6線速度v的大小和方551向。-i-lrzjL/J丁L/J丁21nzzzzi=1=2-345=200nzzzz51234=住=2.5r/mini兀mznj=0.0105m/s=10.5mm/s60 x100060 x10004.圖示行星輪系，已知Z1=Z2,=41,Z2=Z3=39,試計(jì)算傳動比iH1。解：TOC o 1-5 h z.n-nzz1521iH=H=13n-nzz16813H12由于輪3為固定輪（即n3=0）,.nzz139x39160i=4=1-iH1-23

21、=1一1Hn13zz41x411681H12i=1/i10.51H11H2)22)23)機(jī)械設(shè)計(jì)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

22、繞出小帶輪處3.V帶傳動n1=1450r/min,九=0.51,包角a=150，預(yù)緊力F0=36ON。試問：1）該傳動所能傳遞的最大有效拉力是多少?2）若d=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(jì)，從動輪輸出功率為多少?efa1解：(1)F=2F=180.7Nmax0e+1faFd180.7x100Fd180.7x1002=9035N.mmv=“1=7.6m/s60 x1000P=Fvn=180.7x7.6x0.95=1.304kW第12章聯(lián)接普通平鍵的截面尺寸bXh按軸徑選取,長度L按輪轂的長度確定。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。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。用測力矩扳手和定力矩扳手機(jī)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、轉(zhuǎn)軸和傳動軸。2.請判斷圖示四個軸中，哪一個軸的結(jié)構(gòu)有錯誤，出現(xiàn)的是什么錯誤，應(yīng)如何改正。C軸承