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1、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 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
2、、B、C 均为铰链连接，已知主动力 F40kN,ABBC2m,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： 0Fx 又因为 AB=BC sinsin CA FF CA FF 0Fy FFAsin2 KN F FF BA 40 sin2 第第 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
3、自由度和虚约束。 （1）n7，PL10，PH0 （2）n5，PL7，PH0 HL PPnF23 HL PPnF23 102737253 11 C 处为复合铰链 （3）n7，PL10，PH0 （4）n7，PL9，PH1 HL PPnF23 HL PPnF23 1027319273 12 E、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 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
4、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=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： CDABBCAD llll mmllll CDBCADAB 130 因此的最小值为 130mm AB l 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： 第第 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
5、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 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）mmrLRR T 1551525 0 （2） （4）mmrLRLrRS TT 98.10)()( 22 （2）画出图示机构的压力角 （3）推杆的最大行程 H？ （3）mmRrRLH T 301551525 0 （4）图示位置从动件的位移 S=？ mmrLRLrRS TT 98.10)()( 22 第第 5 章章 其他
6、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螺纹的旋向有_左旋_和_右旋_，牙形有_三角形_，_矩形_，_梯形_，和_锯齿形_。 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npS 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
7、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画出图示各杆的轴力图，并计算最大轴力 Nmax。 最大轴力 最大轴力 KNN40 max PN3 max 3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，并计算最大和。 max Q max M （a） （1）解：求支反力 0 A M024FMRB 0 B M024FMRA kN kN25 . 6 A R75 . 3 B R 由 得知 支反力计算无误。0Y 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
8、开始求在下列几 处的剪力值： 在 A 点左截面，0Q 在 A 点右截面，kN25 . 6 A RQ 在 C 点左截面， kN25 . 6 A RQ 在 C 点右截面， kN75 . 3 B RQ 在 B 点左截面， kN75 . 3 B RQ 在 B 点右截面， 画出剪力图，如下图：0Q 同理我们根据几何关系求处几处弯矩值： 在 A 点，0M KNRM AC 5 . 122 左 KNMRM AC 5 . 72 右 在 D 点， 画出弯矩图，如下图：0M 最大 KNQ25 . 6 max MKNM 5 . 12 max （b） 解：此题解法和上个题步骤基本相同，我们也可以用另外一种方法解题，下面
9、我们用另外一种解 法进行求解： 求支反力 0 A M0224 qRB 0 B M0224qRA kN kN10 A R10 B R 由 得知 支反力计算无误。 0Y 由于各段受力情况不同可以分段求解 AC 段 KNRQ A 10 xxRM A 10 CD 段： xxqRQ A 1020) 1( 22 ) 1(5102/) 1(xxxqxRM A DB 段： KNqRQ A 102 4010)2(2xxqxRM A 根据上面所求函数我们画剪力和弯矩图如下 最大 KNQ10 max MKNM15 max （c） 解：求支反力 0 A M0 4 3 2 2 qal lq lRB 0 B M0 4 1
10、 2 2 l ql qalRA l qa qlRA 2 8 1 l qa qlRB 2 8 3 由 得知 支反力计算无误。 0Y 根据几何关系我们知道剪力图 AC 为一水平直线，CB 为一条斜线，我们求出关键的点就可以画 出线图。 在 A 点稍左，0Q 在 A 点稍右，Q l qa qlRA 2 8 1 在 B 点稍左， l qa ql ql RQ A 2 8 3 2 在 B 点稍右，0Q 根据上面数值可做剪力图。 根据几何关系，AC 段没有载荷作用，弯矩图为一条斜直线 ； 在 C 点有集中力偶，弯矩图有突变， CB 段有均布载荷作用， 弯矩图是一条抛物线。 为了做弯矩图， 只需求出梁在下面各
11、截面处的弯矩值 ： 在点 A， 0M 在 C 点左截面 216 1 2 2 2 qa ql l RM A 在 C 点右截面 216 1 2 2 22 qa qlqa l RM A 在点 B, 0M 此外由剪力图知道， 在 CB 段内有一截面的剪力为零， 这个截面的弯矩是梁 CB 段内弯矩的极值。 即该点的剪力 QD0，令点 D 的坐标为 x，,即： 得0)2/(lxqRQ AD l a lx 2 8 5 此点的弯矩值为： 2 )2/( 2 2 lxq qaxRM AD 2 4 22 28 3 128 9 l qa qaql 根据上面数值可做剪力图弯矩图如下： 最大 KN KN.M max Q
12、l qa ql 2 8 3 max M 2 4 22 28 3 128 9 l qa qaql 第第 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_。 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 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） （2）AB 段MPa A F 100 1
13、05 1050 2 3 1 1 BC 段MPa A F 90 1010 1090 2 3 2 2 （3）AB 段：（缩短）mm EA lF l N 5 . 0 50010200 10001050 3 3 1 11 1 BC 段（伸长）mm EA lF l N 45 . 0 100010200 10001090 3 3 2 22 2 （缩短）mmlll05 . 0 45 . 0 5 . 0 21 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。 0 B M012FRA 0 A M012FRB KNRA5KNRB5 mKNM 5 max 6
14、5 2 max bh mKN W M 3 6 2 6 4 1056 )2( 1056 bbb mmb36 1604 1056 4 1056 3 6 3 6 截面宽 b36mm 高 h2b72mm 5 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 0 B M024MFRA 0 A M024MFRB KNRA100 B R （2）画剪力图，弯矩图： （3）MPa W M 594 32 70 1020 3 6 max 所以此梁不安全
