機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程形成性考核作業(yè)及答案

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(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．鉸鏈約束力 D．活動(dòng)鉸鏈反力 E．固定端束力 F．固定端約束力偶矩 G．正壓力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，使投影方程簡便；矩心應(yīng)選在_FG_點(diǎn)上，使力矩方程簡便。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3．畫出圖示各結(jié)構(gòu)中AB構(gòu)件的受力圖。4．如圖所示吊桿中A、B、C均為鉸鏈連接，已知主動(dòng)力F＝40kN,AB＝BC＝2m,＝30.求兩吊桿的受力的大小.解：受力分析如下圖列力平衡方程:Fx0又因?yàn)锳B=BCF sinFA F FA C

sinFy02F sinFAF FA B

F 40KN2sin第2章 常用機(jī)構(gòu)概述機(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)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.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.（1)n＝7，PL＝10，PH＝0 （2）n＝5，PL＝7，PH＝0F2P PL H

F2P PL H37210 35271 1C處為復(fù)合鉸鏈(3）n＝7，PL＝10，PH＝0 （4)n＝7,PL＝9,PH＝1F2P PL H

F2P PL H37210 372911 2E、E有一處為虛約束 F為局部自由度C處為復(fù)合鉸鏈第3章 平面連桿機(jī)構(gòu)1．對(duì)于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),當(dāng)滿足桿長之和的條件時(shí)，若_C_為機(jī)架,將得到雙曲柄機(jī)構(gòu)最長桿 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)2．根據(jù)尺寸和機(jī)架判斷鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型。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,lCD=120mm,lAD=100mm，AD為機(jī)架；若想得到雙曲機(jī)構(gòu)，求lAB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為最長桿,則AB≥BC＝150mm若BC為最長桿，由桿長條件得：l l l lAD BC AB CDl l l l 130mmAB AD BC CD因此lAB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。．如下圖：第4章 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪主要由 凸, 推桿 和 機(jī)三個(gè)基本構(gòu)件組成。凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的形式有 尖頂_從動(dòng)件,_滾_從動(dòng)件和_平底 從動(dòng)件。按凸輪的形狀可分為 盤_凸輪、_圓柱_凸輪曲凸輪。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，滾子半徑rT=5mm。試求：(1）

（1)RO0O

RLrT

2515515mm（2）（4）

(RrT

)2L2(RL)rT

10.98mm畫出圖示機(jī)構(gòu)的壓力角(3）推桿的最大行程H＝？HLRrT

R 251551530mm0(4）圖示位置從動(dòng)件的位移S=？S (RrT

)2L2(RL)rT

10.98mm第5章 其他常用機(jī)構(gòu)常用的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有 棘輪機(jī)，_槽輪機(jī)_和_不完全齒機(jī)_等幾種.螺紋的旋向有_左旋 和_右_，牙形有_三角形_,_矩_，_梯形_,_鋸齒形_。SnPS：在同一螺紋線上相鄰兩螺紋牙之間距離.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.

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允許的限度。畫出圖示各桿的軸力圖,并計(jì)算最大軸力x最大軸力Nmax

40KN 最大軸力N 3Pmax畫出圖示圓軸的扭矩圖,MA=5kN·m，MB=2kN·m。QmaMma。(a）(1）解:求支反力M 0 4RA

M2F0M 0 4RB

M2F0R 6.25kN R 3.75kNA B由Y0.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，Q0在A點(diǎn)右截面，QR 6.25kNA在C點(diǎn)左截面，QR 6.25 kNACB

R 3.75 kNBR 3.75 kNBB

0 ,如下圖：同理我們根據(jù)幾何關(guān)系求處幾處彎矩值：AM0M RC左 A

212.5KN MC右

R 2M7.5KNA在D,M0 畫出彎矩圖，如下圖：最大Q 6.25KN M 12.5KNMmax max（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M 0 4R 2q20A BM 0 4R 2q20B AR 10kN R 10kNA B由Y0由于各段受力情況不同可以分段求解AC段QRA

10KNMRACD段：

x10xQRA

q(x2010xMRDB段：QR

xq(x2/210x5(x2A2q10KNAMRA

x2q(x2)10x40根據(jù)上面所求函數(shù)我們畫剪力和彎矩圖如下最大Q 10KN M 15KNMmax max（c）解：求支反力M 0 RA

l lqa22 4lq qlM 0 R lqa2lq ql

1l0B AR 1qlqaA 8 l

2 4R 3qlqa2B 8 l由Y0得知支反力計(jì)算無誤。ACCB為一條斜線,線圖。在A點(diǎn)稍左，Q0在A點(diǎn)稍右,QRA

1qlqa28 lql3qlqa228l在ql3qlqa228lA在B點(diǎn)稍右,Q0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在點(diǎn)M0C

MR

ql

qa2l A l l 1 qa2C

MR

qa2 ql2在點(diǎn)B, M

A 2 16 2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：Q R q(xl/2)0 得D A 5 a x l8 l此點(diǎn)的彎矩值為：

M RD

xqa

q(xl/2)229 3 qa4 ql2 qa2128 8 2根據(jù)上面數(shù)值可做剪力圖彎矩圖如下：3 qa2 9 3 qa4最大Q

ql KN

M ql2 qa2

KN.Mmax 8 l

max 128 8 2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(shí)整個(gè)拉伸過程大致可分為四個(gè)階段,依次為_彈性階段_, 屈服階 強(qiáng)化階段 ，_縮徑斷裂階_.通常塑性材料的極限應(yīng)力取_屈服極限__強(qiáng)度極限_。7—35B50kN140kNE＝200GPa.:(1）畫出軸力圖;（2）（3）求總變形量。（1）F(2)AB段 1 A1

501035102

100MPaBC段

F 9010390MPa2 A 101022F l 501031000（3）AB段：l 1

N1EA(伸長）(伸長）

0.5mm（縮短)200103500BC段

F l N2

901031000 0.45mm2ll

EA2

20010310000.50.450.05mm（縮短）1 2F=10KN，材料的許用應(yīng)力［]=160MPa，試確定橫截面尺寸。解:求支反力。M 0 R 2F10B AM 0 R 2F10A BR 5KN R 5KNA BM 5KNmmaxM

5KN

max

W bh2665106b(2b)2

651064b3

65106b3

651063 4160

36mm截面寬b＝36mm 高h(yuǎn)＝2b＝72mm如圖所示的圓形橫截面的梁，承受載荷F＝10kN,M＝20kN·m,梁長a＝2m，材料的許用應(yīng)力[σ]＝160MPa，試求：（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。解:(1）求約束力M 0 R 4F2M0B AM 0 R 4F2M0A BR 10KN R 0A B（2）畫剪力圖，彎矩圖：（3）

M 20106＞max 594MPa＞

W 70332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)漸開線齒廓形狀取決于_C_直徑大小。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)_標(biāo)準(zhǔn)外嚙合斜齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件是:兩齒輪的_法面_模數(shù)和_法面壓力角_都相等,_螺旋_角相等、旋向 相.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_一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，兩齒輪的 C_始終相切。分度圓 B．基圓 C．節(jié)圓 D．齒根da1＝775mmz1＝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（d2da2df2db2）解：d (z 2ha*)ma1 1m2.5mmam(z z)/21 2z 87mm2d mz 2.587217.5mm2 2d (z 2ha*)m222.5mma2 2d (z 2ha*2c*)m211.25mmf2 2d d cos204.38mmb 2m＝3mm,＝15°Z＝51mn 1 2 n 3＝17試問：（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?，才能使中間軸上兩齒輪軸向力相反（2)低速級(jí)齒輪取多大螺旋角2才能使中間軸的軸向力相互抵消？Ftgt2 1

Ftgt3 2T2TF IIt2 d2T2TF IIt3 d32TIItg

II

tg→

cos1

tg2cos2d 1 d3 2

m Zn2 2

m Zn3 3sin

sin1

m Zn3 32 2

m Zn2 245Pl＝4kW，n1＝720r/min,m＝4mm，zl＝25,z2＝73,b1=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 190MPa 140MPaFlim1 Flim2 555MPa 470MPaHlim1 Hlim2查表得：SH

1.1 S 1.4F

555

470 Hlin1

504.5MPa

Hlin2 427.3MPaH1 SH

1.1190

H2 SH

1.1140 Flin1

135.7MPa

Flin2 100MPaF1 SF

1.4

F2 SF

1.4計(jì)算轉(zhuǎn)矩：4T 9.551061

720

5.3104Nmm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：am(z1

z)/2196mm uz22 z

732.92251∴

KT(u1

221.7MPa427.3 （安全）H uba22下面，我們再較核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。查表得：Y 4.22 Y 3.88FS1 FS2YS1z

Y

S2zF11

F2 22KTY1FS117.2MPa＜100＜135.7（安全)F1 b2

m2z1第9章 蝸桿傳動(dòng)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.ii＝z2/z1,i＝d2/d1因?yàn)槲佪單仐U傳動(dòng)的傳動(dòng)比與蝸桿的直徑無關(guān)。（a) （b）(a）（b）第10章作業(yè)題圖示所示輪系，已知Z1=18Z2=20Z2'=25Z3=25Z3’=2Z4=40，求該輪系的傳動(dòng)比，并判斷蝸4的轉(zhuǎn)向。解：i＝

zzz2 3

202540 zz'z12 3

18252z1、z2、z2’、z3、z4、z4’、z5、z5’、z6i16。解

z2z3z4z5z616 zz1 2

'zz3

'z'5 4 43．如圖所示的輪系,已知z z z z z z z 4 41 2 2 3 3z z5

mn若1若

500r/min，求齒條6線速度v的大小和方向.解：n zzzzi 1 2 3 4 5 200n zz5 1n

'z'z'3 4n 12.5r/min5 inv 5' 5

n 5' 5

0.0105m/s10.5mm/s6 601000 6010004Z1=2=41,Z2=Z3=39iH。解：iH

nn1

zz 2 3

152113 n n3 H

zz12'

16813為固定輪(n30，n zz

3939 160i n

1i

1 2 3 ＝1 1HHi 1/iH1

13

zz' 4141 168112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)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：降低傳動(dòng)效率；從動(dòng)輪的圓周速度低于主動(dòng)輪,造成傳動(dòng)比誤差；帶的磨損；發(fā)熱使帶溫度升高。打滑造成帶的磨損加劇，無法傳遞動(dòng)力，致使傳動(dòng)失效。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)n1=1450r/min，fv=0.51，包角＝150°，預(yù)緊力F0=360N。試問：1)該傳動(dòng)所能傳遞的最大有效拉力是多少?d1=100mm，其傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為多少？095,從動(dòng)輪輸出功率為多少？ef1解:（1)Fmax

2F0ef

1180.7N（2）TFd12

180.71002

9035N.mm(3）v

dn1160

7.6m/s1000PFv180.77.60.951.304kW第12章 聯(lián) 接普通平鍵的截面尺寸b×h按_軸徑_選取，長度L按 輪轂的長確定。花鍵聯(lián)接的主要類型有__花鍵、_漸開線___花鍵。預(yù)緊的目的是為了增加聯(lián)接的剛性、緊密性和防松