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1、学海无涯机械设计基础课程形成性考核作业（一）机械设计基础课程形成性考核作业（一）第第 1 1 章章静力分析基础静力分析基础1取分离体画受力图时，_CEF_力的指向可以假定，_ABDG_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F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_FG_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F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A、B、C 均为铰链连接，已知主动力F4
2、0kN,ABBC2m,30.求两吊杆的受力的大小。解：受力分析如下图学海无涯列力平衡方程：Fx=0FAsin=FCsin又因为 AB=BCFA=FCFy=02FAsin=FFFA=FB=40KN2sin第第 2 2 章章常用机构概述常用机构概述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？答：使两个构件直接接触并产生一定相对运动的联接，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。学海无涯（1）n7，PL10，PH0（2）n5，P
3、L7，PH0F=3n2PL PHF=3n2PL PH=37 210=35 27=1=1C 处为复合铰链（3）n7，PL10，PH0（4）n7，PL9，PH1F=3n2PL PHF=3n2PL PH=37 210=37 291=1=2E、E 有一处为虚约束F 为局部自由度C 处为复合铰链第第 3 3 章章平面连杆机构平面连杆机构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类型。a）双曲柄机构b）曲柄摇杆机构c）双摇杆机构d）双摇杆机构3在图示铰链四杆机构中，已知，lBC=
4、150mm，lCD=120mm，lAD=100mm，AD 为机架；若想得到双曲柄机构，求 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，则ABBC150mm若 BC 为最长杆，由杆长条件得：lAD+lBC lAB+lCD学海无涯lAB lAD+lBClCD=130mm因此AB的最小值为 130mm4画出各机构的压力角传动角。箭头标注的构件为原动件。l如下图：第第 4 4 章章凸轮机构凸轮机构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
5、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R25mm，凸轮轴心到圆盘中心的距离L=15mm，滚子半径 rT=5mm。试求：（1）凸轮的基圆半径RO？解：（1）R0=R L+rT=2515+5=15mm（2）（4）S=(R+rT)2 L2(R L)rT=10.98mm（2）画出图示机构的压力角（3）推杆的最大行程H？（3）H=L+R+rT R0=25+15+515=30mm（4）图示位置从动件的位移S=？S=(R+rT)2 L2(R L)rT=10.98mm第第 5 5 章章其他常用机构其他常用机构1常用的间歇运动机构有_棘轮机构_，_槽轮机构_和_不完全齿机构_等几种。2螺纹的
6、旋向有_左旋_和_右旋_，牙形有_三角形_，_矩形_，_梯形_，和_锯齿形_。学海无涯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 S：在同一螺纹线上相邻两螺纹牙之间距离。线数 n：在同一圆柱面上制造螺纹线的数目。螺距 p：相邻两螺纹牙平行侧面间的轴向距离。因此机械设计基础课程形成性考核作业（二）机械设计基础课程形成性考核作业（二）第六章第六章构件内力分析构件内力分析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
7、杆的轴力图，并计算最大轴力Nmax。S=np最大轴力Nmax=40KN最大轴力Nmax=3P3画出图示圆轴的扭矩图，已知MA=5kNm，MB=2kNm。4画出图示各梁的剪力图和弯矩图，并计算最大Qmax和Mmax。学海无涯（a）（1）解：求支反力MA=04RB+M2F=0MB=04RA+M+2F=0RA=6.25kNRB=3.75kN由Y=0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：Q=0在 A 点右截面，Q=RA=6.25kN在 C 点左截面，Q=RA=6.25kN在 C 点右截面，Q=RB=3.75kN在 B
8、点左截面，Q=RB=3.75kN在 B 点右截面，Q=0画出剪力图，如下图：在 A 点左截面，同理我们根据几何关系求处几处弯矩值：在 A 点，M=0MC左=RA2=12.5KNMC右=RA2M=7.5KN在 D 点，M=0画出弯矩图，如下图：最大Qmax=6.25KNMmax=12.5KNM（b）第第 7 7 章章构件的强度和刚度构件的强度和刚度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_。学海无涯2通常塑性材料的极限应力取_屈服极限_，脆性材料的极限应力取_强度极限_。3如图7-35 所示变截面杆 AC，在A、B
9、两处分别受到50kN 和 140kN 的力的作用，材料E200GPa。试求：（1）画出轴力图；（2）求各段正应力；（3）求总变形量。解：（1）3（2）AB 段1=F5010=100MPa2A1510F90103=90MPaBC 段2=2A21010FN1l1501031000=0.5mm（缩短）（3）AB 段：l1=3EA120010 500FN2l2901031000=0.45mm（伸长）BC 段l2=EA22001031000l=l1+l2=0.5+0.45=0.05mm（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。BAMM=0
10、 RA2+F 1=0=0RB2+F 1=0RA=5KNRB=5KNMmax=5KN m学海无涯max=M5KN m=Wbh266510665106=23b(2b)4b65106365106=36mmb 344160截面宽 b36mm高 h2b72mm5如图所示的圆形横截面的梁，承受载荷F10kN，M20kNm，梁长 a2m，材料的许用应力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。解：（1）求约束力MB=0 RA4+F 2+M=0学海无涯MA=0RB4 F 2+M=0RA=10KNRB=0（2）画剪力图，弯矩图：Mmax20
11、106=594MPa（3）=3W7032所以此梁不安全。机械设计基础课程形成性考核作业（三）机械设计基础课程形成性考核作业（三）第第 8 8 章章齿轮传动齿轮传动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对于标准直齿圆柱齿轮，决定齿廓形状的基本参数是_齿数_，_压力角_，_变位系数_。3标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件是：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、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
12、，其齿顶圆直径da177.5mm，齿数 z129。现要求设计一个大齿轮与其相啮合，传动的安装中心距 a145mm，试计算这个大齿轮的主要尺寸。（分度圆直径 d2、齿顶圆直径da2、齿根圆直径 df2、基圆直径db2）解：da1=(z1+2ha*)mm=2.5mma=m(z1+z2)/2z2=87mmd2=mz2=2.587=217.5mmda2=(z2+2ha*)m=222.5mmdf 2=(z2 2ha*2c*)m=211.25mmdb=d2cos=204.38mm7两级平行轴斜齿圆柱齿轮传动如图所示，高速级mn3mm，115Z251；低速级 mn5mm，Z317 试问：（1）低速级斜齿轮旋
13、向如何选择才能使中间轴上两齿轮轴向力的方向相反?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）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?Ft2tg1=Ft3tg22TFt2=IId22TFt3=IId3tg1cos1tg2cos22TII2TII=tg1=tg2mn2Z2mn3Z3d2d3学海无涯sin1mn3Z3sin2=mn2Z228.278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 Pl4kW，n1720r/min，m4mm，zl25，z273，b1=84mm，b2=78mm，双向运转，齿轮在轴上
14、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F lim1=190MPaF lim2=140MPaH lim1=555MPaH lim2=470MPaSH=1.1SF=1.4555470H1=Hlin1=504.5MPaH2=Hlin2=427.3MPaSH1.1SH1.1190140F1=Flin1=135.7MPaF2=Flin2=100MPaSF1.4SF1.4查表得：计算转矩：T1=9.551064=5.3104N mm720由于原动机为电动机，中等冲击，对称布置，故得K=1.
15、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：a=m(z1+z2)/2=196mmu=Hz273=2.92z125KT1(u+1)3=355=221.7MPa427.3（安全）ub2a2下面，我们再较核齿根弯曲疲劳强度。查表得：YFS1=4.22YFS2=3.88F1z1F2z2 F1=YFS1YFS22KT1YFS1=17.2MPa100135.7(安全)b2m2z1学海无涯第第 9 9 章章蜗杆传动蜗杆传动1为什么将蜗杆分度圆直径dl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 iz
16、2/z1，却不能以 id2/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。（a）（b）（a）（b）第第 1010 章作业题章作业题1图示所示轮系，已知Z1=18、Z2=20、Z2=25、Z3=25、Z3=2、Z4=40，求该轮系的传动比，并判断蜗轮4 的转向。z2z3z4202540=22转向：逆时针解：i18252z1z2z32在图示轮系中，已知z1、z2、z2、z3、z4、z4、z5、z5、z6。求传动比 i16。学海无涯解：i16=3 如 图 所 示 的 轮
17、 系，已 知z2z3z4z5z6z1z2z3z4z5z1=15,z2=25,z2=15,z3=30,z3=15,z4=30,z4=2（右 旋）z5=60,z5=20,m=4mm,若n1=500r/min，求齿条6线速度v的大小和方向。解：z z z zn1=2345=200n5z1z2z3z4n1=2.5r/minn5=id5n5mz5n5=0.0105m/s=10.5mm/sv6=601000601000i=4图示行星轮系，已知Z1=Z2=41，Z2=Z3=39，试计算传动比 iH1。学海无涯解：z zn1nH1521=23=n3nHz1z21681由于轮 3 为固定轮（即n3=0），i13
18、H=i1HH1iz zn13939160H=1i13=1231=nHz1z241411681=1/i1H=10.51=机械设计基础课程形成性考核平时作业（四）机械设计基础课程形成性考核平时作业（四）第第 1111章章带传动带传动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
19、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3V 带传动 n1=1450r/min，fv=0.51，包角150，预紧力 F0=360N。试问：1）该传动所能传递的最大有效拉力是多少?2）若 d1=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?f解：（1）Fmax=2F0=e1=180.7Nef+1Fd1180.7100=9035N.mm22d1n1=7.6m/s（3）v=601000P=Fv=180.77.60.95=1.304kW（2）T第第 1212 章章联联接接1普通平键的截面
20、尺寸bh 按_轴径_选取，长度 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法有哪些？预紧的目的是为了增加联接的刚性、紧密性和防松能力。用测力矩扳手和定力矩扳手机械防松 摩擦防松 其他防松第第 1313 章章轴轴1按轴的受力分类，轴可以分为_心轴_轴、_转轴_和_传动轴_。2请判断图示四个轴中，哪一个轴的结构有错误，出现的是什么错误，应如何改正。学海无涯a）b）C轴承无法拆卸，应将轴肩高度低于轴承内圈第第 1414 章章轴轴承承1写出下列轴承代号表示的内容，说明该轴承适用的
21、场合。7208，32314，6310P5，7210B，N2222c）d）学海无涯2如图所示,轴的两端用两个角接触球轴承 7207C 正装。常温下工作。工作中有中等冲击。转速n1800r/min,两轴承的径向载荷分别是 FrI3400N，FrII1050N，轴的轴向载荷 Fa870N，方向指向轴承 2，试确定哪个轴承危险,并计算出危险轴承的寿命。S1=0.68R1=0.683400=2312NS2=0.68R2=0.681050=714NS1+Fa=2312+870714N解：左边轴承被放松，右边轴承被压紧。A1=S1=2312NA2=S1+Fa=3182NA12312A3128=0.68=e2=2.98e通过查表R13400R21050 x1=1y1=0 x2=0.44y2=1.19P1=x1R1+Y1A1=3400KNP2=x2R2+Y2A2=4184.3KNP2大，我们用它计算 查表得C=30500KNfp=1.5L10h106ftC=()=1060（h）60nfpP第第 1515 章章联轴器与离合器联轴器与离合器联轴器与离合器的主要功用和区别是什么?答：联轴器和离合器主要都是用来联接两轴并传递扭矩，用联轴器联接的两根轴，只有机器停止运转后，经过拆卸才能分离，而用离合器联接的两根轴在运转过程中能随时根据需要结合或分离。