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第一章机械系统动力学基础(1)

机械设计基础第一章

《机械设计基础》电子教案第一章机械设计基础概论课题机械设计基础概论授课日期授课类型理论课课时教学目标了解机械及其组成机械设计的基本要求和一般程序金属材料的性能机械零件的常用材料机械零件的力学基础摩擦、磨损及润滑本课程的研究内容、性质及任务教学内容机械及其组成机械设计的基本要求和一般程序金属材料的性能机械零件的常用材料机械零件的力学基础摩擦、磨损及润滑本课程的研究内容、性质及任务教学方法教师讲解与学生领悟、练习相结合。教学资源多媒体教室，多媒体课件教学步骤及主要内容备注教学环节教学内容

讲授新知第一节机械及其组成 1 机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能力、物流和 (1)动力部分。 (2) (3) (4)控制部分。 2 机构是用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用运动副连接起来的构件系统。 1 从运动学的角度看，机器是由若干个运动的单元所组成，这些运动单元称为构件。构件可以是单一的整体(如活塞)，也可以 2 零件是组成构件的基本单元。零件可以分为两类，一类是通用零件，在各种机器中普遍使用，如螺母、齿轮、键等；另外一类是专用零件，在少数机器中使用，如内燃机的曲轴，汽轮机中第二节机械设计的基本要求和一般程序机械零件的常见失效形式有断裂或过大的塑性变形，过大的弹性变形，工作表面失效（如磨损、疲劳点蚀、表面压馈、胶合等），发生强烈的振动以及破坏正常工作条件引起的失效（如连 1. 2. 3. 4. 5. 6.其他方面的要求（1）根据零件在机械中的地位和作用，选择零件的类型和结（2）分析零件的载荷性质，拟定零件的计算简图，计算作用（3）根据零件的工作条件及对零件的特殊要求，选择适当的（4）分析零件可能出现的失效形式，决定计算准则和许用应

《机械设计基础》答案

《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析 1－1 1－2 1－3 1－4 1－6 自由度为或： 1－10 自由度为：或： 1－11 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心第二章平面连杆机构 2-1 试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双

曲柄机构还是双摇杆机构。（1）双曲柄机构（2）曲柄摇杆机构（3）双摇杆机构（4）双摇杆机构 2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角θ为300，摇杆工作行程需时7s 。试问：（1）摇杆空回程需时几秒？（2）曲柄每分钟转数是多少？解：（1）根据题已知条件可得：工作行程曲柄的转角01210=? 则空回程曲柄的转角02150=? 摇杆工作行程用时7s ，则可得到空回程需时：（2）由前计算可知，曲柄每转一周需时12s ，则曲柄每分钟的转数为 2-7 设计一曲柄滑块机构，如题2-7图所示。已知滑块的行程mm s 50=，偏距 mm e 16=，行程速度变化系数2.1=K ，求曲柄和连杆的长度。解：由K=1.2可得极位夹角第三章凸轮机构 3-1 题3-1图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知AB 段为凸轮的推程廓线，试在图上标注推程运动角Φ。 3-2题3-2图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知凸轮是一个以C 点为圆心的圆盘，试求轮廓上D 点与尖顶接触是的压力角，并作图表示。

《机械设计基础》答案

《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析1－1 1－2 1－3 1－4 1－5

自由度为： 1 1 19 21 1 )0 1 9 2( 7 3 ' )' 2( 3 = -- = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 8 2 6 3 2 3 = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－6 自由度为 1 1 )0 1 12 2( 9 3 ' )' 2( 3 = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 22 24 1 11 2 8 3 2 3 = -- = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－10

自由度为： 1 128301)221142(103')'2(3=--=--?+?-?=--+-=F P P P n F H L 或： 1 22427211229323=--=?-?-?=--=H L P P n F 1－11 2 2424323=-?-?=--=H L P P n F 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1334313141P P P P ?=?ωω

1 1314133431==P P ω 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 s mm P P v v P /20002001013141133=?===ω 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 1224212141P P P P ?=?ωω

机械设计基础第6章

第6章圆柱齿轮传动 6.1 齿轮传动的特点、应用和分类 6.1.1齿轮传动的特点齿轮传动用来传递任意两轴间的运动和动力，其圆周速度可达到300m/s，传递功率可达105KW，齿轮直径可从不到1mm到150m 以上，是现代机械中应用最广的一种机械传动。齿轮传动与带传动相比主要有以下优点：（1）传递动力大、效率高；（2）寿命长，工作平稳，可靠性高；（3）能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动。齿轮传动与带传动相比主要缺点有：（1）制造、安装精度要求较高，因而成本也较高；（2）不宜作远距离传动。 6.1.2齿轮传动的类型 6.2 渐开线的形成原理及其基本性质 6.2.1 渐开线的形成直线BK沿半径为rb的圆作纯滚动时，直线上任一点K 的轨迹称为该圆的渐开线。该圆称为渐开线的基圆。 --- 渐开线上rb --- 基圆半径；BK --- 渐开线发生线； k K点的展角 6.2.2 渐开线的性质

（1）发生线沿基圆滚过的线段长度等于基圆上被滚过的相应弧长。由于发生线BK在基圆上作纯滚动，故（2）渐开线上任意一点法线必然与基圆相切。换言之，基圆的切线必为渐开线上某点的法线。因为当发生线在基圆上作纯滚动时，它与基圆的切点B是发生线上各点在这一瞬时的速度瞬心，渐开线上K点的轨迹可视为以B点为圆心，BK为半径所作的极小圆弧，故B点为渐开线上K 点的曲率中心，BK为其曲率半径和K点的法线，而发生线始终相切于基圆，所以渐开线上任意一点法线必然与基圆相切。（3）渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向所夹的锐角称为该点的压力角。（4）渐开线的形状只取决于基圆大小。基圆愈小，渐开线愈弯曲；基圆愈大，渐开线愈平直。当基圆半径为无穷大，其渐开线将成为一条直线。（5）基圆内无渐开线。 6.2.3 渐开线方程建立渐开线方程式前，我们先了解一下渐开线压力角的概念：

机械设计基础习题答案第6章

6-1 齿轮啮合传动应满足哪些条件？答：齿轮啮合传动应满足：1.两齿轮模数和压力角分别相等；2.12 1≥= p B B b ε，即实际啮合线B 1 B 2大于基圆齿距p b 。3. 满足无侧隙啮合，即一轮节圆上的齿槽宽与另一轮节圆上的齿厚之差为零。 6-2 齿轮的失效形式有哪些？采取什么措施可减缓失效？答：1.轮齿折断。设计齿轮传动时，采用适当的工艺措施，如降低齿根表面的粗糙度，适当增大齿根圆角、对齿根表面进行强化处理（如喷丸、辗压等）以及采用良好的热处理工艺等，都能提高轮齿的抗折断能力。 2.齿面点蚀。可采用提高齿面硬度，降低表面粗糙度，增大润滑油粘度等措施来提高齿面抗点蚀能力。 3.齿面磨损。减小齿面粗糙度、保持良好的润滑、采用闭式传动等措施可减轻或避免磨粒磨损。 4.齿面胶合。可适当提高齿面硬度及降低表面粗糙度，选用抗胶合性能好的材料，使用时采用粘度较大或抗胶合性较好的润滑油等。 5.塑性变形。为减小塑性变形，应提高轮齿硬度。 6-3 现有4个标准齿轮：m 1=4mm ，z 1=25；m 2=4mm ，z 2=50；m 3= 3mm ，z 3=60；m 4=2.5mm ，z 4=40。试问：（1）哪两个齿轮的渐开线形状相同？（2）哪两个齿轮能正确啮合？（3）哪两个齿轮能用同一把滚刀加工？这两个齿轮能否改成同一把铣刀加工？答：1.根据渐开线性质4，渐开线的形状取决于基圆半径，基圆半径 ααc o s 2 c o s r mz r b ==。当两齿轮基圆半径相等时，其齿廓形状相同。 98.46cos 2 cos 1 1 11 r == =ααz m r b 97.93cos 2 cos 21 2 22r ===ααz m r b 38.56cos 2 cos 3 3 31b3 r == =ααz m r 98.46cos 2 cos 4 4 44r == =ααz m r b 因此，齿轮1和4渐开线形状相同。 2.两个齿轮能正确啮合条件是两齿轮模数和压力角分别相等。因此，齿轮1和2能够正确啮合。 3.齿轮利用滚刀加工时，只要齿数和压力角相等，齿轮都可用同一把刀具加工。因此，齿轮1和2可用同一把刀具加工。不能。铣刀加工齿轮为仿形法。需渐开线形状相同。 6-4 什么是软齿面和硬齿面齿轮传动？设计准则是什么？答：软齿面齿轮齿面硬度≤350HBS ，应齿面齿轮齿面硬度＞350HBS 。其设计准则分别为：

机械基础第三章

第三章 1.判断题(本大题共99小题，总计99分) 1.(1分)与横截面垂直的应力称为正应力。（） 2.(1分)长度和截面积相同，材料不同的两直杆受相同的轴向外力作用，则正应力也必然相同。（） 3.(1分)杆件受轴向拉（压）时，平行于杆件轴线的纵向截面上的正应力为零。（） 4.(1分)若两个轴向拉压杆的材料不同，但截面积相同，受相同的轴向力，则这两个拉压杆横截面上的应力也不相同。（） 5.(1分)使用截面法求得的杆件轴力，与杆件截面积的大小无关。（） 6.(1分)杆件的不同部位作用着若干个轴向外力，如果从杆件的不同部位截开时所求得的轴力都相同。（） 7.(1分)轴向拉（压）时，杆件的内力的合力必与杆件的轴线重合。（） 8.(1分)轴力是因外力而产生的，故轴力就是外力。（） 9.(1分)“截面法”表明，只要将受力构件切断，即可观察到断面上的内力。（） 10.(1分)弹性模量Ｅ表示材料在拉压时抵抗弹性变形的能力。（） 11.(1分)钢的抗拉性能优于混凝土。（） 12.(1分)在进行强度计算时，可以将屈服极限作用塑性材料的许用力应力。（） 13.(1分)1kN/mm2=1Mpa。（） 14.(1分)工程中通常只允许各种构件受载后产生弹性变形。（） 15.(1分)许用力是杆件安全工作应力的最大值。（） 16.(1分)所有塑性材料的拉伸试验都有屈服现象。（） 17.(1分)直径和长度相同而材料不同的两根轴，在相同扭矩作用下它们的最大剪应力不相同。（） 18.(1分)材料力学中的杆件是变形体，而不是刚体。（） 19.(1分)构件所受的外力与内力均可用截面法求得。（）

20.(1分)应力表示了杆件所受内力的强弱程度。（） 21.(1分)构件的工作应力可以和其极限应力相等。（） 22.(1分)在强度计算中，只要工作应力不超过许用应力，构件就是安全。（） 23.(1分)应力正负的规定是：当应力为压应力时为正（） 24.(1分)在材料力学中各种复杂的变形都是由基本变形组合而成。（） 25.(1分)构件的破坏是指构件断裂或产生过大的塑性变形。（） 26.(1分)强度是指构件在外力作用下抵抗破坏的能力。（） 27.(1分)在工程实际中，不仅载荷大小会影响构件的强度，而且它的作用形式对构件强度也有显著影响。（） 28.(1分)静载荷是指大小和方向都随时间而变化的载荷。（） 29.(1分)动载荷比静载荷对构件强度影响大。（） 30.(1分)长期受交变载荷作用的构件，虽然其最大工作应力远低于材料静载荷作用下的极限应力，也会突然发生断裂。（） 31.(1分)工程中许多构件的破坏都发生在截面突变处。（） 32.(1分)在弹性范围内，轴向拉压杆的轴向变形ε和横向变形ε1的关系是ε1=-με。（） 33.(1分)抗压性能好的脆性材料适用于做受压构件。（） 34.(1分)在外力去除后能够消失的变形称为塑性变形。（） 35.(1分)在低碳钢的应力-应变曲线中，直线段的斜率表示的是材料的屈服极限。（） 36.(1分)切应力方向总是和外力的方向相反。（） 37.(1分)剪切变形就是将被剪构件剪断。（） 38.(1分)生产中利用剪切破坏来加工成形零件，如冲孔、剪断钢板等，此时要求工作切应力τ应大于被加工零件材料的剪切强度极限。（） 39.(1分)构件受剪切时，剪力与剪切面是垂直的。（） 40.(1分)剪切变形与挤压变形同时存在，同时消失。（） 41.(1分)挤压变形实际上就是轴向压缩变形。（） 42.(1分)剪切和挤压总是同时产生，所以剪切面和挤压面是同一个面。（）

机械设计基础课后习题答案第13章

13-1解（1 ）（ 2 ） = =2879.13mm （ 3 ）不考虑带的弹性滑动时，（ 4 ）滑动率时， 13-2解（1 ）

（ 2 ）= （ 3 ）= = 13-3解由图可知 =

图13.6 题13-3 解图 13-4解（1 ） = （ 2 ）由教材表13-2 得=1400mm （ 3 ） 13-5解由教材表13-6 得由教材表13-4 得：△=0.17kW, 由教材表13-3 得：=1.92 kW, 由教材表13-2 得： ,由教材表13-5 得：

取z=3 13-6解由教材表13-6 得由图13-15 得选用 A 型带由教材表13-3 得选初选取 = =1979.03mm

由教材表13-2 得=2000mm 由教材表13-3 得：=1.92 kW，由教材表13-4 得：△=0.17kW 由教材表13-2 得：，由教材表13-5 得：取z=4 13-7解选用A 型带时，由教材表13-7 得，依据例13-2 可知：，=2240mm ， a =757mm ，i =2.3 ，。由教材表13-3 得=2.28 kW，由教材表13-4 得：△=0.17kW，由教材表13-2 得：

取z =5 由此可见，选用截面小的 A 型带较截面大的 B 型带，单根带的承载能力减小，所需带的根数增多。13-8 解略。 13-9解由教材表13-9 得p =15.875mm ，滚子外径 15.875(0.54+cot =113.90mm 15.875(0.54+cot =276.08mm =493.43mm

机械设计基础

机械设计基础Revised on November 25, 2020

第一章 1-1 运动副一、低副：两构件为面接触的运动副二、高副：两构件为点或线接触的运动副 1-2机械系统的运动简图设计 P14表1-1 1-3机械系统具有确定运动的条件三、平面自由度的计算 1.找到机构的总构件数N，则活动构件数n=N-1 2.找到构件的低副个数P1 3.找到机构构件的高副个数Ph 4.带入公式F=3n-2p1-ph 注意事项： 1.复合铰链：则其低副个数为m-1个既3-1=2个 2.局部自由度：两者相同，可不考虑其低副个数 3.虚约束：存在与否都不影响其运动的轨迹 4.判断最后运动是否确定应看F是否等于原动件的个数，若等于则确定，若大于则不确定课后题：P22 1-7 1-9 图1-24 1-25 1-27 1-28 第二章 2-1 铰链四杆机构曲柄基准：最短杆与最长杆长度只和小于等于其他两杆长度之和不同机构的分析： 1.曲柄摇杆：最短杆与机架相邻 2.双曲柄摇杆：最短杆为机架 3.双摇杆：最短杆远离机架极为夹角：在两极限位置时，曲柄所夹的锐角θ称为极为夹角判断方法： 1.曲柄与连杆两次共线的位置 2.利用定义找到两次极限位置公式： θ=180（k-1）/（k+1）作图，运动物理关系计算出θ值，从而求得其他值课后题：P43 2-6 2-10 2-13 第三章 3-2从动件的常用运动规律一、基本术语基圆：以凸轮轮廓的最小向径r0为半径的园称为基圆推程：从动件被凸轮推动，以一定运动规律由距离回转中心最近位置A到达最远位置B’所走过的距离AB’称为推程远休止角：当凸轮继续回转δs角，从动件在最远位置停止不动，δs称为远休止角回程：凸轮继续回转δh时，从动件在弹簧力或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置所走过的距离。δ b称为回程运动角

机械设计基础练习题+答案解析

机械设计基础试题库第一章绪论机械设计概述一、判断(每题一分) 1、一部机器可以只含有一个机构,也可以由数个机构组成。……( √ ) 2、机器的传动部分就是完成机器预定的动作,通常处于整个传动的终端。(×) 4、机构就是具有确定相对运动的构件组合。………………………………(√) 5、构件可以由一个零件组成,也可以由几个零件组成。………………(√) 6、整体式连杆就是最小的制造单元,所以它就是零件而不就是构件。……(× ) 7、连杆就是一个构件,也就是一个零件。………………………(√) 8、减速器中的轴、齿轮、箱体都就是通用零件。………………………………(×) 二、选择(每题一分) 1、组成机器的运动单元体就是什么？( B ) A.机构 B.构件 C.部件 D.零件 2、机器与机构的本质区别就是什么？( A ) A.就是否能完成有用的机械功或转换机械能 B.就是否由许多构件组合而成 C.各构件间能否产生相对运动 D.两者没有区别 3、下列哪一点就是构件概念的正确表述？( D ) A.构件就是机器零件组合而成的。 B.构件就是机器的装配单元 C.构件就是机器的制造单元 D.构件就是机器的运动单元 4、下列实物中,哪一种属于专用零件？( B ) A.钉 B.起重吊钩 C.螺母 D.键 5、以下不属于机器的工作部分的就是( D ) A.数控机床的刀架 B.工业机器人的手臂 C.汽车的轮子 D.空气压缩机三、填空(每空一分) 1、根据功能,一台完整的机器就是由(动力系统 )、(执行系统 )、(传动系统)、(操作控制系统)四部分组成的。车床上的主轴属于( 执行)部分。

2、机械中不可拆卸的基本单元称为(零件 ),它就是( 制造 )的单元体。 3、机械中制造的单元称为( 零件 ),运动的单元称为(构件 ),装配的单元称为(机构)。 4、从( 运动 )观点瞧,机器与机构并无区别,工程上统称为( 机械)。 5、机器或机构各部分之间应具有_相对__运动。机器工作时,都能完成有用的__机械功___或实现转换__能量___。第二章平面机构的结构分析一、填空题(每空一分) 2、两构件之间以线接触所组成的平面运动副,称为高副,它产生 1 个约束,而保留 2 个自由度。 3、机构具有确定的相对运动条件就是原动件数等于机构的自由度。 4、在平面机构中若引入一个高副将引入___1__个约束,而引入一个低副将引入_2___个约束,构件数、约束数与机构自由度的关系就是F=3n-2Pl-Ph 。 5、当两构件构成运动副后,仍需保证能产生一定的相对运动,故在平面机构中,每个运动副引入的约束至多为2,至少为 1 。 6、在平面机构中,具有两个约束的运动副就是低副,具有一个约束的运动副就是高副。 7、计算平面机构自由度的公式为F= F=3n-2Pl-Ph ,应用此公式时应注意判断:A、复合铰链,B、局部自由度,C、虚约束。二、选择题(每空一分) 1、有两个平面机构的自由度都等于1,现用一个带有两铰链的运动构件将它们串成一个平面机构,则其自由度等于 B 。 A、 0 B、 1 C、 2 2、在机构中原动件数目 B 机构自由度时,该机构具有确定的运动。 A、小于 B、等于 C、大于。 3、计算机构自由度时,若计入虚约束,则机构自由度就会 B 。 A、增多 B、减少 C、不变。 4、构件运动确定的条件就是 C 。 A、自由度大于1 B、自由度大于零 C、自由度等于原动件数。

机械设计基础作业集第四章、第十三章答案

机械设计基础作业集第四章答案四、简答题 2．从动杆的运动速度规律有几种？各有什么特点？答：(1) 等速运动规律，其特点是在运动开始及运动结束时，从动件的瞬时加速度理论上趋向于无穷大，从动件的惯性力对机构造成刚性冲击。(2) 等加速等减速运动规律，其特点是在推程开始、中点以及结束时刻，加速度发生有限的突变，因此对机构产生柔性冲击。 (3) 余弦运动规律，其特点是在行程开始和结束处加速度有有限突变，存在柔性冲击。(4)正弦运动规律，其特点是加速度曲线连续无突变，避免了从动件运动过程中的冲击。 6．什么叫基圆？基圆与压力角有什么关系？答：以凸轮旋转中心O 为圆心，最小向径b r 为半径所作的圆称为凸轮的基圆。设计时应保证凸轮机构的最大压力角不超过许用压力角的前提下，适当减小基圆半径。 7．凸轮机构什么情况下出现自锁？什么情况下出现尖顶现象，什么情况下出现失真现象？答：凸轮机构压力角α越大，有益分力'F 越小，有害分力''F 越大。当α增大到某一数值时，''F 在导路中引起的摩擦力f F 大于或等于'F ，此时无论凸轮作用于从动件上的作用力F 有多大，都无法推动从动件运动，凸轮机构即发生了自锁。若凸轮轮廓为外凸式时，则T l s r -=ρρ，当理论轮廓上最小曲率半径T r =min ρ时，则此处0=s ρ，表现为凸轮实际轮廓在此处为尖点。若理论轮廓上最小曲率半径T r

《机械设计基础》答案

《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析 1 —1 1 - 2 1 —3 1 —4 1 —5

自由度为： F 3n (2P L P H P') F' 3 7 (2 9 1 0) 1 21 19 1 1 或： F 3n 2P L P H 3 6 2 8 1 1 1-6 自由度为 F 3n (2P L P H P') F' 3 9 (2 12 1 0) 1 1 或： F 3n 2P L F H 3 8 2 11 1 24 22 1 1 1 —10

自由度为： F 3n (2P L P H P') F' 3 10 (2 1 4 1 2 2) 1 30 28 1 1 或： F 3n 2P L P H 3 9 2 12 1 2 27 24 2 1 1 —11 F 3n 2P L P H 3 4 2 4 2 2 1 —13:求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件 1 R4R3 3 卩34只3 1、3的角速度比。

1 - 14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设1 10rad/s，求构件3的速度v3。 100 v3v P13 1P14P310 200 2000mm/s 1- 15:题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试 1 R4p 2 2 B4R2

IP 24R 2I 2r 2 IR 4P 12I r 1 1 10rad /s ，求机构全部瞬心、滑块速度 g 和连杆角速度 1 P 4P 3I 10 AC tan BCA 916.565mm/s R 4R2 1 _ 100_10_ 2.9rad P 24R2 2 AC 100 1 — 17:题1-17图所示平底摆动从动件凸轮 1为半径r 20的圆盘, 圆盘中心 C 与凸轮回转中心的距离l AC 15mm , l AB 90mm , 1 10rad /s ，求 00和 1800时，从动件角速度 2的数值和方向。 1 — 16 :题1-16图所示曲柄滑块机构，已知: 1AB 100mm /s , I BC 250mm/s , 在三角形ABC 中, BC sin 45° AB ------------- ,sin sin BCA BCA —, 5 cos BCA AC sin ABC BC sin 45° ，AC 310.7mm V 3 V p13 1 R4p 2 2 P 24 P 2〔

国家开放大学机械设计基础形成性考核习题及答案

机械设计基础课程形成性考核作业（一）第1章静力分析基础 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F ＝40kN,AB ＝BC ＝2m,α＝30?.求两吊杆的受力的大小。解：受力分析如下图列力平衡方程：又因为 AB=BC 第2章常用机构概述 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。（1）n ＝7，P L ＝10，P H ＝0 （2）n ＝5，P L ＝7，P H ＝0 C 处为复合铰链（3）n ＝7，P L ＝10，P H ＝0 （4）n ＝7，P L ＝9，P H ＝1 E 、E ’有一处为虚约束 F 为局部自由度 C 处为复合铰链第3章平面连杆机构 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，l BC =150mm ，l CD =120mm ，l AD =100mm ，AD 为机架；若想得到双曲柄机构，求l AB 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AB ≥BC ＝150mm 若BC 为最长杆，由杆长条件得：因此AB l 的最小值为130mm 4．画出各机构的压力角传动角。箭头标注的构件为原动件。．如下图：第4章凸轮机构 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R ＝25mm ，凸轮轴心到圆盘中心的距离L=15mm ，滚子半径r T =5mm 。试求：（1）凸轮的基圆半径R O ＝？解：（1）mm r L R R T 15515250=+-=+-= （2）（4）mm r L R L r R S T T 98.10)()(22=----+=

机械设计基础-第13章_轴承作业解答

P208 13-10 解：按工况取 f d =1，对于球轴承ε=3 故额定动载荷为： 13-11 解：(1) 计算轴承的轴向载荷轴承7000C 的C 0r =15.2kN, 根据d =40mm )暂取70208C ，则：C 0r =25.8kN, F a/ C 0r =880/25800=0.034，查表表插值得e =0.41。轴承的派生轴向力为：方向向左方向向右因为：故：轴承 1被放松轴承 2被压紧 (2) 计算当量动载荷，故X 1=1，Y 1=0 ，故X 2=0.44，Y 2=1.30 常温下工作，有中等冲击，取f d =1.5，故： N F f P r d 8000==N nL P C h 2.604721667050001440800016670'3=??=?=εN eF S r 410100041.011=?==N eF S r 6.844206041.022=?==2 11290S F S a >=+N S F a 41011==N F S F a a 129012=+=e F F r a ===41 .01000 41011e F F r a >==63.02060 129022

(3) 计算所需的基本额定动载荷球轴承时，ε=3；并取轴承2的当量动载荷为计算依据查手册，70208C 的C r =36.8kN >C ’，故合适。 13-12 解：室温下工作，载荷平稳，f d =1；球轴承时，ε=3；查表得C r =15.8kN 。 (1) 当量动载荷P =f d F r =4kN 时在此载荷上，该轴承能达到或超过此寿命的概率是 90%。 (2) 当量动载荷P =f d F r =2kN 时 13-13 解：室温下工作，载荷平稳，f d =1；球轴承时，ε=3；当量动载荷P = f d F r =2000N 时查表可选用轴承6207（基本额定动载荷C r =25.5kN ）。 N F Y F X f P a r d 1500)(11111=+=N F Y F X f P a r d 1.3875)12903.1206044.0(5.1)(22222=?+??=+=N nL P C h 7.3268116670 200050001.387516670 '3=??=?=εh P C n L 107048.15960601060103 66=??? ???=??? ??=εh P C n L 856028.15960601060103 66=??? ???=??? ??=εkN nL P C h 7.191667080002000200016670'3=??=?=ε

机械设计基础第一章课后答案

1-1机构、机器和机械有何区别？机器由各种机构组合而成，机器和机构统称为机械。 1-2 现代机械系统由哪些子系统组成，各子系统具有什么功能？答：组成子系统及其功能如下：（1）驱动系统其功能是向机械提供运动和动力。（2）传动系统其功能是将驱动系统的动力变换并传递给执行机构系统。（3）执行系统其功能是利用机械能来改变左右对象的性质、状态、形状或位置，或对作业对象进行检测、度量等，按预定规律运动，进行生产或达到其他预定要求。（4）控制和信息处理系统其功能是控制驱动系统、传动系统、执行系统各部分协调有序地工作，并准确可靠地完成整个机械系统功能。 1-3构件与零件的区别？构件既可以由单一的零件组成，也可以由几个零件组成。 1-4什么是专用零件？什么是通用零件？请举例专用零件：仅在某一类型的机器中使用的零件，如内燃机的曲轴、活塞，水轮机中的叶片等。通用零件：在各类机器中广泛应用的零件，如齿轮、螺钉、螺母、轴、弹簧等。 1-5机械设计的一般程序（1）提出设计任务，拟定设计计划（2）确定机械传动方案（3）技术设计（4）技术文件编制 1-6在机械设计中，常用的材料有哪些钢、铸铁、非铁金属材料、非金属材料及复合材料等。 1-7在机械设计中，选用材料的依据是什么（1）满足使用性能要求

（3）加工工艺性能的要求（4）综合经济效益的要求 1-8机械零部件标准化的意义（1）质量好，成本低（2）互换性好（3）采用标准化的零件可节省设计时间，使设计者能将主要精力用在关键零件的设计上（4）交流方便 1-10本课程的主要任务本课程的主要任务涉及机械系统中常用机构和通用零部件设计的基本概念、基本理论、基本方法和设计计算，以及与此相关的标准、规范、手册、图标等技术资料的运用。 1-11机械零部件常见的失效形式有哪些零件断裂，过大的塑性变形，零件表面被磨损或腐蚀，零件表面出现胶合或点蚀等。 1-12在机械设计中，主要的计算准则（1）强度准则（2）刚度准则（3）耐磨性（4）震动稳定性 1-13机械设计应满足的基本要求是什么（1）满足功能、运动和动力性能的要求（2）工作安全可靠的要求（3）市场需求和经济性的要求（4）机械零件工艺性和标准化的要求

机械设计基础答案

第一章前面有一点不一样，总体还行~~~ 1-1.机械零件常用的材料有哪些？为零件选材时应考虑哪些主要要求？解：机械零件常用的材料有：钢(普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢)，铸铁，有色金属（铜及铜合金、铝及铝合金）和工程塑料。为零件选材时应考虑的主要要求： 1.使用方面的要求： 1）零件所受载荷的大小性质，以及应力状态， 2）零件的工作条件， 3）对零件尺寸及重量的限制， 4）零件的重要程度， 5）其他特殊要求。 2.工艺方面的要求。 3.经济方面的要求。 1-2.试说明下列材料牌号的意义：Q235,45,40Cr,65Mn,ZG230-450,HT200,ZcuSn10P1,LC4. 解：Q235是指当这种材料的厚度（或直径）≤16mm时的屈服值不低于235Mpa。 45是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十五。 40Cr是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十并且含有平均质量分数低于1.5%的Cr 元素。 65Mn是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之六十五并且含有平均质量分数低于1.5%的Mn元素。 ZG230-450表明该材料为铸钢，并且屈服点为230，抗拉强度为450. HT200表明该材料为灰铸铁，并且材料的最小抗拉强度值为200Mpa. ZCuSn10P1铸造用的含10%Sn、1%P其余为铜元素的合金。 LC4表示铝硅系超硬铝。 1-6.标准化在机械设计中有何重要意义？解：有利于保证产品质量，减轻设计工作量，便于零部件的互换和组织专业化的大生产，以及降低生产成本，并且简化了设计方法，缩短了设计时间，加快了设计进程，具有先进性、规范性和实用性，遵照标准可避免或减少由于个人经验不足而出现的偏差。第二章 2-7.为什么要提出强度理论？第二、第三强度理论各适用什么场合？解：材料在应用中不是受简单的拉伸、剪切等简单应力状态，而是各种应力组成的复杂应力状态，为了判断复杂应力状态下材料的失效原因，提出了四种强度理论，分别为最大拉应力理论、最大伸长线应变理论、最大切应力理论、畸变能密度理论。第二强度理论认为最大伸长线应变是引起断裂的主要因素，适用于石料、混凝土、铸铁等脆性材料的失效场合。第三强度条件：认为最大切应力是引起屈服的主要因素，适用于低碳钢等塑性材料的失效场合。 2-15.画出图示梁的弯矩图。

机械设计基础-课后答案

第三章部分题解参考 3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。试分析此方案有无结构组成原理上的错误。若有，应如何修改？习题3-5图习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为： 14233 2345=-?-?=--=P P n F 其中：滚子为局部自由度计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。其自由度为： 1 15243 2345=-?-?=--=P P n F ②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。其自由度为： 1 23233 2345=-?-?=--=P P n F 3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。习题3-6(a)图习题3-6(d)图解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。自由度计算： 1042332345=-?-?=--=P P n F

习题3-6(a)解图(a) 习题3-6(a)解图(b) 解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。自由度计算： 1042332345=-?-?=--=P P n F 习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b) 3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。解(a) 10102732345=-?-?=--=P P n F A 、 B 、 C 、 D 为复合铰链原动件数目应为1 说明：该机构为精确直线机构。当满足B E =BC =CD =DE ，AB =AD ， AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF

《机械设计基础》章习题解析

第一章机械设计基础概论 [复习题] 一、单项选择题 1．机器中各制造单元称为（） A．零件 B．构件 C．机构 D．部件 2．机器中各运动单元称为（） A．零件 B．部件 C．机构 D．构件 3．在卷扬机传动示意图中，序号5、6所示部分属于（） A.动力部分 B.传动部分 C.控制部分 D.工作部分 4．如图为卷扬机传动示意图，图中序号3 所示部分属于( ) A.动力部分 B.传动部分 C.控制部分 D.工作部分 5．在如图所示的单缸四冲程内燃机中，序号1和10的组合是（）

6．如图所示，内燃机连杆中的连杆体1是（） A.机构 B.零件 C.部件 D.构件 7．在如图所示的齿轮—凸轮轴系中，轴4称为( ) A.零件 B.机构 C.构件 D.部件 [参考答案] 一、单项选择题 1A，2D,3D,4B,5B,6B,7A 第二章平面机构运动简图及自由度 [复习题] 一、单项选择题 1．在平面机构中，每增加一个高副将引入（） A．0个约束 B．1个约束 C．2个约束 D．3个约束 2．在平面机构中，每增加一个低副将引入（） A．0个约束 B．1个约束 C．2个约束 D．3个约束 3．平面运动副所提供的约束为（） A.1 B.2 C.1或2 D.3 4．平面运动副的最大约束数为（） A．1 B．2 C．3 D．5 5．若两构件组成低副，则其接触形式为（） A．面接触 B．点或线接触 C．点或面接触 D．线或面接触6．若两构件组成高副，则其接触形式为（）

A.线或面接触 B.面接触 C.点或面接触 D.点或线接触7．若组成运动副的两构件间的相对运动是移动，则称这种运动副为( ) A.转动副 B.移动副 C.球面副 D.螺旋副 8．由m个构件所组成的复合铰链所包含的转动副个数为( ) A.1 B.m-1 C.m D.m+l 9．机构具有确定相对运动的条件是( ) A.机构的自由度数目等于主动件数目 B.机构的自由度数目大于主动件数目 C.机构的自由度数目小于主动件数目 D.机构的自由度数目大于等于主动件数目10．图示为一机构模型，其对应的机构运动简图为（） A．图a B．图b C．图c D．图d 二、填空题 1、两构件直接接触并能产生相对运动的联接称为。 2、平面机构中，两构件通过面接触构成的运动副称为。 3、平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为。 4、当机构的原动件数目其自由度时，该机构具有确定的运动。 5、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的工作状况和。三、计算题 1、计算如图所示机构的自由度。 2、计算图示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度和虚约束，请明确指出。 3、计算题如图所示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度和虚约束，请明确指出。

第一章 机械系统动力学基础(1)

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