廣播電視大學機械設計基礎作業(yè)(附答案)

1、機械設計基礎課程形成性考核作業(yè)（一）第1章靜力分析基礎1 取分離體畫受力圖時， 力的指向可以假定， 力的指向不能假定。柔體約束力C.鉸鏈約束力D .活動A .光滑面約束力B.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，坐標軸選在的方向上,使投影方程簡便；矩心應選在點上，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 F.未知力作用點G.兩未知力交點H .任意點3.畫出圖示各結構中AB構件的受力圖。4.如圖所示吊桿中A、B、C均為鉸鏈連接，已知主動力F= 40kN,AB = BC =2m, = 30 .

2、求兩吊桿的受力的大小。第2章常用機構概述1.機構具有確定運動的條件是什么？2 .什么是運動副？什么是咼副？什么是低副?第3章平面連桿機構1 對于鉸鏈四桿機構，當滿足桿長之和的條件時，若取 機架，將得到 雙曲柄機構。A 最長桿B.與最短桿相鄰的構件C.最短桿D 與最短桿相對的構件2 根據尺寸和機架判斷鉸鏈四桿機構的類型。3. 在圖示鉸鏈四桿機構中，已知，lBc=150mm , lcD=120mm, lAD=100mm,AD為機架；若想得到雙曲柄機構，求IAB的最小值。4. 畫出各機構的壓力角傳動角。箭頭標注的構件為原動件第4章凸輪機構1. 凸輪主要由 , 和 個基本構件組成。2 凸輪機構從動件的

3、形式有從動件，動件和從動件。3 按凸輪的形狀可分為凸輪、凸輪和凸輪。4.已知圖示凸輪機構的偏心圓盤的半徑 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) 凸輪的基圓半徑Ro=?(2) 畫出圖示機構的壓力角(3) 推桿的最大行程H =?(4) 圖示位置從動件的位移 S=?第5章其他常用機構1. 常用的間歇運動機構有 , 和 幾種。2 .螺紋的旋向有和牙形有, , 和。3螺紋的導程S與線數n及螺距P之間的關系是什么?機械設計基礎課程形成性考核作業(yè)（二）第六章構件內力分析1 什么是構件的強度？什么是構件的剛度？2.畫出圖示各桿的軸力圖，并計算最大軸力Nma

4、x3. 畫出圖示圓軸的扭矩圖，已知 MA=5kN m, MB=2kN m。*4*4.畫出圖示各梁的剪力圖和彎矩圖，并計算最大Qmax和 M maxF-lOkNA2tn(a)(b)(c)第7章構件的強度和剛度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2 .通常塑性材料的極限應力取，脆性材料的極限應力取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）求各段正應力；（3） 求總變形量。AjlOcm2/Ai=5cm2/J4gkN50kNACL - !m 亠L mr4 .一矩形截面梁，

5、承受載荷 F=10KN，材料的許用應力=160MPa，試確定橫截面尺寸2m- b5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,材料的許用應力(T = 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,校核梁的強度。機械設計基礎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徑大小。A 節(jié)圓B.分度圓C 基圓D 齒頂圓2. 對于標準直齒圓柱齒輪，決定齒廓形狀的基本參數是 ,3 標準外嚙合斜齒輪傳動的正確嚙合條件是：兩齒輪的 模數和併目等，齒輪的相等、旋向。4. 采用展成法加工正常齒齒輪

6、時，不發(fā)生根切的最少齒數是 5. 一對齒輪嚙合時，兩齒輪的 臺終相切。A .分度圓B.基圓C.節(jié)圓D .齒根圓6. 已知一標準漸開線直齒圓柱齒輪，其齒頂圓直徑da仁77.5mm,齒數zi=29?，F要求設計一個大齒輪與其相嚙合，傳動的安裝中心距a= 145m m,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)7 兩級平行軸斜齒圓柱齒輪傳動如圖所示，高速級mn= 3mm, 1 = 15° Z2=51;低速級 mn = 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

7、多大螺旋角 2才能使中間軸的軸向力相互抵消？8.單級閉式直齒圓柱齒輪傳動，已知小齒輪材料為 45鋼，調質處理，大齒 輪材料為ZG45，正火處理，已知傳遞功率 Pi = 4kW，n1= 720r/min，m= 4mm， z= 25，z2= 73，b1=84mm，b2=78mm,雙向運轉，齒輪在軸上對稱布置，中等 沖擊，電動機驅動。試校核此齒輪傳動的強度。第9章蝸桿傳動1. 為什么將蝸桿分度圓直徑di規(guī)定為蝸桿傳動中的標準參數？2. 為什么蝸桿的傳動比i只能表達為i = Z2/Z1，卻不能以i = d2/d1來表示？3. 圖示的各蝸桿傳動均以蝸桿為主動件。試標出圖中未注明的蝸輪或蝸桿 的轉向及旋向

8、，并畫出蝸桿和蝸輪受力的作用點和三個分力的方向。(a)(b)第10章作業(yè)題1.圖示所示輪系，已知Z1=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的轉向2. 在圖示輪系中，已知 Z1、Z2、Z2'、Z3、Z4、Z4'、Z5、Z5'、Z6。求傳動比il6。3.如圖所示的輪系，已知乙15,Z2 25, Z215, Z3 30,Z3 15,乙30,Z4 24. 圖示行星輪系，已知 Zi = Z2，= 41, Z2 = Z3 = 39,試計算傳動比iHi-rZ271J77H機械設計基礎課程形成性考核平時作業(yè)（

9、四）第11章帶傳動1 帶傳動產生彈性滑動和打滑的原因是什么 ？對傳動各有什么影響？2 試分析增速帶傳動工作時，其最大應力在哪里 ？3. V 帶傳動 ni=1450r/min, fv=0.51，包角=150°,預緊力 Fo=36ON。試 問：1）該傳動所能傳遞的最大有效拉力是多少？2）若d1=100mm,其傳遞的最大轉矩為多少？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 ？第12章聯接1. 普通平鍵的截面尺寸bx h按 取，長度L按確定2. 花鍵聯接的主要類型有 鍵、花鍵和花鍵。3. 為什么多數螺紋聯接工作前均要預緊？如何控制預緊力？螺紋聯接的主 要防松方法有

10、哪些？第13章軸1. 按軸的受力分類，軸可以分為 由、和。2. 請判斷圖示四個軸中，哪一個軸的結構有錯誤，出現的是什么錯誤，應 如何改正。a)b)c)d)第14章軸承1 寫出下列軸承代號表示的內容，說明該軸承適用的場合。7208, 32314, 6310/P5, 7210B, N22222 如圖所示，軸的兩端用兩個角接觸球軸承 7207C正裝。常溫下工作。工作 中有中等沖擊。轉速 n = 1800r/min,兩軸承的徑向載荷分別是 Fri = 3400N, Frii =1050N,軸的軸向載荷Fa= 870N，方向指向軸承2,試確定哪個軸承危險，并 計算出危險軸承的壽命。J 片2nn厶

11、3;00£100-廠1 ri _-尸Rd第15章聯軸器與離合器聯軸器與離合器的主要功用和區(qū)別是什么？答案:機械設計基礎課程形成性考核作業(yè)答案（一）第1章靜力分析基礎1.C、E、FA、B、D、G2.BF、G3.4.解：受力分析如下圖列力平衡方程：Fx 0又因為AB=BCFA sinFC sinFcFy 02Fa sinFaFb2si n40KN第2章常用機構概述1. 答：當機構的原動件數等于自由度數時，機構具有確定的運動。2 答：使兩個構件直接接觸并產生一定相對運動的聯接，稱為運動副。以 點接觸或線接觸的運動副稱為高副，以面接觸的運動副稱為低副。3. 機構的自由度計算(1) n = 7

12、，Pl = 10，Ph = 0(2) n = 5，Pl= 7，Ph = 0F 3n 2Pl PhF 3n 2Pl Ph3 7 2 103 5 2 711C處為復合鉸鏈(3) n = 7，Pl= 10，Ph = 0(4) n = 7，Pl = 9，Ph= 1F 3n 2Pl PhF 3n 2Pl Ph3 7 2 103 7 2 9 112E、E'有一處為虛約束F為局部自由度C處為復合鉸鏈第3章平面連桿機構1. Cd）雙搖桿機構2. a）雙曲柄機構b）曲柄搖桿機構c）雙搖桿機構3. 解：要得到雙曲柄機構，因此 AD桿必須為最短桿；若AB為最長桿，則 AB > BC = 150mm若B

13、C為最長桿，由桿長條件得：lAD lBC lAB lCDl ab l ad l bc Icd 130mm因此lAB的最小值為130mm第4章凸輪機構1 凸輪推桿機架2 尖頂滾子平底3. 盤形圓柱曲面4.解：(1) RoR L rT25 155 15mm(2)(3) HL R 斤Ro25 155 15 30mm(4) S . (R rT)2 L225.98mm第5章其他常用機構1.棘輪機構槽輪機構不完全齒機構2 左旋右旋 三角形矩形梯形鋸齒形3答：導程S:在同一螺紋線上相鄰兩螺紋牙之間距離線數n：在同一圓柱面上制造螺紋線的數目。螺距p：相鄰兩螺紋牙平行側面間的軸向距離因此S 叩機械設計基礎課程形

14、成性考核作業(yè)答案（二）第6章構件內力分析1 強度是構件抵抗破壞的能力，滿足強度要求是指在外力作用下構件不發(fā) 生破壞。剛度是構件抵抗變形的能力，滿足剛度要求是指在外力作用下構件的彈性變 形量不超過允許的限度。2.最大軸力Nmax 40KN最大軸力Nmax 3P3.T/N.m-5KN-m4. (1)解：求支反力M A 04RbM2F 0MB04 RAM2F 0Ra6.25kNRb3.75kN由 丫 0得知支反力計算無誤由幾何關系我們得知求出幾個重要點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點左截面，Q0在A點右截面，QRA6.25 kN在C點左截面，QRA6.25

15、 kN在C點右截面，QRb3.75 kN在B點左截面，QRb3.75 kN在B點右截面，Q0畫出剪力圖，如下圖:同理我們根據幾何關系求處幾處彎矩值:在A點，M 0M C左RA 2 12.5KNMC 右 RA 2 M 7.5KN在D點，M 0畫出彎矩圖，如下圖:最大 Qmax 6.25KNMA4Rb 2q 20Mb4Ra 2q 20RA 10 kNRb 10 kNMmax 12.5KN M(2)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行求解:求支反力A. 匚0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 10KNMRax 1

16、0xCD段：Q RA q(x 1)20 10xM Rax q(x 1)2 /2 10x 5(x 1)2DB段:Q RA 2q 10KNM RAx 2q(x 2)10x 40根據上面所求函數我們畫剪力和彎矩圖如下同學可按第一題做法自己做一遍本題M(3)解：求支反力MA 0Rb llq 32 42qaRA 1 qa2 號勺 0Ra1ql2qalRb3ql2qal由 丫 0得知支反力計算無誤根據幾何關系我們知道剪力圖 AC為一水平直線，CB為一條斜線，我 們求出關鍵的點就可以畫出線圖。在A點稍左，Q0在A點稍右，qRa1q'2qal在B點稍左，qRaql23qaql8l在B點稍右，q0根據上

17、面數值可做剪力圖根據幾何關系，AC段沒有載荷作用，彎矩圖為一條斜直線；在C點有 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A，M0在C點左截面MRal212 qaql216 2在C點右截面MRal2 1 . 2 qaql2qa2162在點B,M0此外由剪力圖知道，在CB段內有一截面的剪力為零，這個截面的彎矩是梁CB段內彎矩的極值。即該點的剪力Qd = 0,令點D的坐標為x，,即：QdRa q(x l/2) 0 得此點的彎矩值為:2RaX qa2q（x 丨/2）29128ql23 28qa4qa2l根據上面數值可做剪力圖

18、彎矩圖如下:大 Qmax8qlMmaxql2 3qa2128 84qa2l2KN.M第7章構件的強度和剛度1. 彈性階段 屈服階段 強化階段 縮徑斷裂階段2. 屈服極限強度極限3. 解:(1)N 190KNX5CKN(2) AB 段 1350 10 100MPaAi102BC 段 2 F90103A210 10290MPa(3) AB 段:F N1l1EA1350 1010000.5mm (縮短)200 103 500BC段I2F N2l2EA2390 1010000.45mm (伸長) 200 103 1000l1 l20.50.450.05mm (縮短)4解:求支反力。MbRaMaRbRa

19、5KNRb5KNMmax5KNmax5KNmbh2106 b (2b)26 5 1064b3截面寬5解:6 5 1064b= 36mm(1)求約束力3：6 5 106、4 160高 h = 2b= 72mm36mmIVA|Fr CBATa1 FbM B 0RA 4 F 2 M 0Rb 4 F 2 M 0M B 0RA 4 F 2 M 0M B 0RA 4 F 2 M 0RA 10KNRb0(2)畫剪力圖，彎矩圖:(3)max620 1070332594MPa >M B 0RA 4 F 2 M 0M B 0RA 4 F 2 M 0所以此梁不安全機械設計基礎課程形成性考核作業(yè)答案(三)第8章

20、齒輪傳動1. C2 齒數壓力角變位系數3. 法面法面壓力角螺旋角相等相反4. 175. C6. 解：da1 (z12ha*) mm 2.5mma m(z.| z2)/2z2 87mmd2mz22.5 87217.5mmda2(Z22ha*) m 222.5mmd f 2(Z22ha* 2c*) m 211.25mmdbd2 cos204.38mm低速級斜齒輪旋向為左旋,7解:(1)才能使中間軸上兩齒輪軸向力相反。555555(2)1Ft3tg 2Ft22Tiid2Ft32Tnd32Tnd2tg2Ttg 2d3 m 2tg 1 cos 1mn2Z2tg 2 cos 2mn3Z 3555555si

21、nsin 1mn3Z3mn2 Z28.27°5555558解:小齒選用45號鋼,輪調質處理,查表硬度220HBS大齒輪ZG45硬度180HBC查表得F lim1190MPaF lim 2140MPaH lim 1555MPaH lim 2470MPa查表得:Sh1.1Sf1.4Hlin 1SH1.1504.5MPaHlin2470Sh1.1427.3MPa555Flin 1190Flin 2140 "cn F 1135.7MPaF 2100MPaSF1.4Sf1.4計算轉矩:T19.556441065.3 104N mm720由于原動機為電動機，中等沖擊，對稱布置，故得K=

22、1.2由于是閉式齒輪，我們先較核齒面接觸疲勞強度，我們按標準中心距進行較核：a m(z1 z2)/2196mmZ2Zi73252.92355KTi(u 1)3ub2a2221.7MPa 427.3（安全）3.3.F面，我們再較核齒根彎曲疲勞強度查表得：Yfsi4.22Yfs23.883.3.YFS1YFS2F 1 Z1F 2 Z2F1旳學117.2MPa V 100 V 135.7(安全)b2m Z|第9章齒輪傳動1 為便于加工蝸輪刀具的標準化，一般將蝸桿的分度圓直徑規(guī)定為標準 值。2. 因為蝸輪蝸桿傳動的傳動比與蝸桿的直徑無關(a)3.(b)丄第10章作業(yè)題1 解:Z2Z3Z4i =Z1Z2Z120 25 4018 25 2轉向：逆時針2.解：i16Z2 Z3 Z4 互 Z6Z1Z2'Z3Z4'Z53. 解:n52.5r/ m inV6mz50.0105m/s 10.5mm/s6010006010004.解：H113nHZ2Z31521nHZ1Z2'1681由于輪3為固定輪（即匕0),i1Hn1-1.H.Z2Z31 = 1Z1Z2'3939160nHi1341411681iH1 1/i1H 10.51機械設計基礎課程形成性考核作業(yè)答案（四）第11章帶傳動1 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