機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)形考作業(yè)答案

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程形成性考核作業(yè)（一）

第1章靜力分析基礎(chǔ)

1.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.錢鏈約束力D.活動較鏈

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。

4.如圖所示吊桿中A、B、C均為錢鏈連接，已知主動力F=40kN,AB=BC=

2m,a=30。、求兩吊桿的受力的大小。

^Fx=O

又因為AB=BC

FA-siixx=Fcsim

z今=。

2FA-SiMZ=F

F=F=40KN

■■FAB

2sina

第2章常用機(jī)構(gòu)概述

1.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件就是什么?

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。

2.什么就是運(yùn)動副？什么就是高副？什么就是低副？

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.計算下列機(jī)構(gòu)的自由度，并指出復(fù)合較鏈、局部自由度與虛約束。

機(jī)構(gòu)的自由度計算

(l)n=7,PL=10,PH=0(2>=5,PL=7,PH=0

F=3n-2PL-PHF=3n—2PL-PH

=3x7-2x10=3x5-2x7

=1=1

C處為復(fù)合較鏈

(3)n=7,PL=10,PH=0(4)〃=7,PL=9,PH=1

F=3n-2PL-PHF=3n-2PL-PH

=3x7-2x10=3x7-2x9-l

=1=2

E、E，有一處為虛約束F為局部自由度

C處為復(fù)合錢鏈

第3章平面連桿機(jī)構(gòu)

1.對于錢鏈四桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)滿足桿長之與的條件時，若取一為機(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

C.最短桿D.與最短桿相對的構(gòu)件

2.根據(jù)尺寸與機(jī)架判斷錢鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型。

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.在圖示錢鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知,/BC=150mm,/CD=120mm,/AD=100mm,AD為機(jī)

架;若想得到雙曲柄機(jī)構(gòu)，求ZAB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:

，AD+“BC-，AB+‘CD

-IAD+，BC-,CD=3Q1WZ

因此L的最小值為130mm

4.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:

第4章凸輪機(jī)構(gòu)

1.凸輪主要由凸輪.推桿與機(jī)架三個基本構(gòu)件組成。

2.凸輪機(jī)構(gòu)從動件的形式有尖頂從動件.滾子從動件與平底從動件。

3.按凸輪的形狀可分為盤形凸輪、.圓柱一凸輪與曲面凸輪。

4.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

離滾子半徑rT=5mmo試求:

(1)凸輪的基圓半徑Ro=?

(2)畫出圖示機(jī)構(gòu)的壓力角a

(3)推桿的最大行程H=?

(4)圖示位置從動件的位移5=?

解：(1)RQ=R—L+rT=25—15+5=15mm

(3)H=L+R+丫丁—RQ—25+15+5—15=3bmm

(4)S=J(R+〃)2—尸=25.98mm

第5章其她常用機(jī)構(gòu)

1.常用的間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)有棘輪機(jī)構(gòu)”槽輪機(jī)構(gòu)與不完全齒機(jī)構(gòu)等幾

種。

2.螺紋的旋向有_左旋_與_右旋.牙形有三角形一矩形一梯形，與鋸齒形

3.螺紋的導(dǎo)程S與線數(shù)n及螺距P之間的關(guān)系就是什么？

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

1.什么就是構(gòu)件的強(qiáng)度？什么就是構(gòu)件的剛度？

強(qiáng)度就是構(gòu)件抵抗破壞的能力，滿足強(qiáng)度要求就是指在外力作用下構(gòu)件不發(fā)

生破壞。

剛度就是構(gòu)件抵抗變形的能力，滿足剛度要求就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。

2.畫出圖示各桿的軸力圖，并計算最大軸力Nmaxo

—/OkN430kN_巨10kN

1OKN

imeiiiiii_

叫Mllll

-3P

最大軸力=3P

3.畫出圖示圓軸的扭矩圖，已知MA=5kN?m,MB=2kN?m。

0

B

T

/N.m

mnnn

-3KN-m

-5KNm

4.畫出圖示各梁的剪力圖與彎矩圖，并計算最大以加與“max。

F=10kN

M=5kN?m

A-----B

(a)

g=10kN?m

Im2mIm

(b)

M=qa2l—

(c)

(1)解:求支反力

ZM.=04R+M-2F=0

ARDw

=0-4RA+M+2F=0

RA=6.25kNRB=3.75kN

由EY=0得知支反力計算無誤。

由幾何關(guān)系我們得知求出幾個重要點(diǎn)的剪力與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,0=0

在A點(diǎn)右截面,Q=&=6.25kN

在C點(diǎn)左截面,Q=&=625kN

在C點(diǎn)右截面,Q=&=-3.75kN

在B點(diǎn)左截面,Q=&=-3.75kN

在B點(diǎn)右截面,0=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=0

=RAX2=12.5KN=RAX2-M=1.5KN

最大Qmax=6253M“125KN.M

⑵解:此題解法與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

V

AC

^MA=04RB-2qx2=Q

^MB=°-4(+2qx2=0

RA.=10kNRDR=10kN

由ZY=O得知支反力計算無誤。

由于各段受力情況不同可以分段求解

AC段

Q=RA=IOKN

M=RAX=10%

CD段：

Q=RA—q(x—1)=20—1Ox

2

M=RAx—q{x—V)~12=10%—5(x—I)

DB段：

Q=RA-2q=-WKN

M=—2q(x—2)=—10%+40

根據(jù)上面所求函數(shù)我們畫剪力與彎矩圖如下

最大Qmax=10儂知3=15儂?"

同學(xué)可按第一題做法自己做一遍本題

(3)解:求支反力

RAA-RB

q

_____Ei”

AC?B

——M

2

^MA=0RB-l-^—l-qa=0

)',MR=0_RA,I—qa-+—Z=0

?1,q#?3,qa2

孔藍(lán)qJ-rRB=sql+~r

由zy=o得知支反力計算無誤。

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

qa2

在A點(diǎn)稍右,Q=R=—ql-

A8~T

qa2

在B點(diǎn)稍左,Q=3"--ql-

8~T

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，彎矩圖就是一條拋物線。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)A,M=0

在C點(diǎn)左截面M=RA--=—ql--^-

A2162

22

在C點(diǎn)右截面M=RA--+qa=^-ql+^-

2162

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，這個截面的彎矩就

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：

QD=RA-q(x-l/2)=0得

x=-l-—

8I

此點(diǎn)的彎矩值為:

4（X-//2）2

=+q/—

2

Q4

9

I72~\—3qa2H--9--a-

T282〃

根據(jù)上面數(shù)值可做剪力圖彎矩圖如下:

M

—1ijl.：--q--a--

162

o2Qo4

KNM=----ql1+—qa~+-^-^-KN^M

最大Qmax=-/-理Tmax

oI12882〃

第7章構(gòu)件的強(qiáng)度與剛度

1.在作低碳鋼的拉伸試驗時，整個拉伸過程大致可分為四個階段，依次為建性

階段，屈服階段，強(qiáng)化階段，縮徑斷裂階段。

2.通常塑性材料的極限應(yīng)力取屈服極限一，脆性材料的極限應(yīng)力取一強(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與140kN的力的

作用，材料E=200GPa。試求:⑴畫出軸力圖;(2)求各段正應(yīng)力;(3)求總變形量。

A,=10cm2

Ai=5cm2

解:⑴

N

90KN

(2)AB段%=*=—'Oxly=—iQQMPa

1A5xlO2

F90x103

BC段”=—=9QMPa

10xl02

⑶AB段:州=4立-SOxICPxiooo

=-05〃加（縮短）

200X103X500

90x103x1000

BC段M=O.45W27”《申長)

200X103X1000

I=AZt+AZ2=—0.5+0.45=—0.05機(jī)加（縮短）

4.一矩形截面梁，承受載荷F=10KN,材料的許用應(yīng)力[o]=160MPa,試確定橫截

面尺寸。

解:求支反力。

YMR=0-RAx2+Fxl=0

^MA=07?sx2+Fxl=0

RA=5KNRR=5KN

Mmax=5KN7n

M5KN-m三匕］

blr

6

6x5xlC)6_6x5x106

”(26)2—4/

6x5xl()66x5xlC)6

b>=36mm

4x160

截面寬Z?=36mm高/z=2Z?=72nlm

5.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［。］=160MPa,試求：

(1)梁A、B端的約束力；

(2)畫出剪力圖與彎矩圖；

(3)若d=70mm,校核梁的強(qiáng)度。

解:(1)求約束力

=0-RAx4+Fx2+M=0

^MA=0RBx4-Fx2+M=0

RA=10KNRB=O

⑵畫剪力圖灣矩圖:

32

所以此梁不安全。

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程形成性考核作業(yè)三

第8章齒輪傳動

1.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

2.對于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，決定齒廓形狀的基本參數(shù)就是齒數(shù).壓力角.

變位系數(shù)一。

3.標(biāo)準(zhǔn)外嚙合斜齒輪傳動的正確嚙合條件就是:兩齒輪的法面模數(shù)與

法面壓力角.都相等，齒輪的.螺旋角相等角相等、旋向相反一。

4.采用展成法加工正常齒齒輪時.不發(fā)牛根切的最少齒數(shù)就是17

5.一對齒輪嚙合時.兩齒輪的C始終相切。

A.分度圓B.基圓C.節(jié)圓D.齒根圓

6.已知一標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪，其齒頂圓直徑dai=77、5mm，齒數(shù)zi=29。

現(xiàn)要求設(shè)計一個大齒輪與其相嚙合，傳動的安裝中心距a=145mm,試計算這個大

齒輪的主要尺寸。(分度圓直徑d2、齒頂圓直徑da2、齒根圓直徑df2、基圓直徑

db2)

解:dai=(Zi+2hct^)m

m=2.5mm

a=m(zl+Z2)/2

z2=87mm

d2=mz^=2.5x87—211.5mm

da2=(z2+2hc^)m=2225mm

dfl=(z2—2ha*-2c*)m=211.25mm

db=d2cosc=204.38mw

7.兩級平行軸斜齒圓柱齒輪傳動如圖所示，高速級布=3mm,0=15°Z2=51;

低速級儂=5mm,Z3=17試問：

(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儀才能使中間軸的軸向力相互抵消？

解：(1)低速級斜齒輪旋向為左旋，才能使中間軸上兩齒輪軸向力相反。

(2)K2tgl=匕岫

tg01xco自tg/32xco現(xiàn)

外土8、27°

8.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Pi=4kW,m=720r/min,m=4mm,zi=25,Z2=

73力i=84mm力2=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ZG45硬度

180HBC

查表得SFXimi=\9QMPa^fliS1=l4MP,

“im=55&P，=47財P,

查表得:S”=1.1SF=1.4

HI

EHh]=50^MPc

LSH1.1

\aHI=—=427.3MP.

L"SH1.1

[o-F],-—2.135MP<\aFl=^^-''=—=l00MP.

LfJiLFh

SF1.4SF1.4

計算轉(zhuǎn)矩：

T=9.55xlO6x—=5.3xlO4^-mm

720

由于原動機(jī)為電動機(jī)，中等沖擊，對稱布置，故得K=l、2

由于就是閉式齒輪，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：

z73

a=m(Z]+z)/2=19&nmu=—=一=2.92

2Zi25

aH=355K.Q：l)=221.7MPa(427.3(安全)

\ub2a

下面,我們再較核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。

查表得:

%=4.22%=3.88

一YFSI、YFS2

.「F]1Z1:%]2Z2

KTfs

3n='^'=17.2MP,<100<135.7(安全)

b2m~zx

第9章蝸桿傳動

1.為什么將蝸桿分度圓直徑4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/zi,卻不能以z=d2/di來表示？

因為蝸輪蝸桿傳動的傳動比與蝸桿的直徑無關(guān)。

3.圖示的各蝸桿傳動均以蝸桿為主動件。試標(biāo)出圖中未注明的蝸輪或蝸桿的

轉(zhuǎn)向及旋向，并畫出蝸桿與蝸輪受力的作用點(diǎn)與三個分力的方向。

(b)

1.圖示所示輪系，已知Zi=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。

解:

.H"1—“Hz?Z3152

===

n3—nHz1z2,168

由于輪3為固定輪(即“3=0),

.=々=]田=]Z2Z3_39x39_160

liH~~nZ~-13―—二741x41-1681

iH.=l/zw=10.51

機(jī)械設(shè)計基礎(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)生彈性滑動與打滑的原因就是什么?對傳動各有什么影響？

由于帶就是彈性體，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。打滑就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？

帶緊邊剛繞出小帶輪處

3.V帶傳動〃i=1450r/minm=0、51,包角a=150°,預(yù)緊力Fo=36ON。試問：

1)該傳動所能傳遞的最大有效拉力就是多少？

2)若di=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，從動輪輸出功率為多少？

fa_1

解:⑴O^Z線/^lSCUN

%+1

力TFd180.7x100

(2)1=-----x=---------------=9035/V.mm

22

7idn

⑶懺xx=7.6m/s

60x1000

尸二尸"〃=180.7x7.6x0.95=1.304kW

第12章聯(lián)接

1.普通平鍵的截面尺寸bXh按軸徑一選取，長度L按.輪轂的長度一確定。

2.花鍵聯(lián)接的主要類型有矩形花鍵、漸開線花鍵與三角形花鍵。

3.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)緊的目的就是為了增加聯(lián)接的剛性、緊密性與防松能力。

用測力矩扳手與定力矩扳手

機(jī)械防松摩擦防松其她防松

第13章軸

1.按軸的受力分類，軸可以分為—心二軸、專專軸一與傳動軸。

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)的就是什么錯誤,應(yīng)如何

改正。

C軸承無法拆卸，應(yīng)將軸肩高度低于軸承內(nèi)圈。

第14章軸承

1.寫出下列軸承代號表示的內(nèi)容，說明該軸承適用的場合。

7208,32314,6310/P5,7210B,N2222

720832314

內(nèi)徑40iunI———內(nèi)徑70mM