机械设计作业一

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__力得指向可以假定，＿_ABDＧ__力得指向不能假定。

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__得方向上，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构件得受力图。

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︒、求两吊杆得受力得大小.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.机构具有确定运动得条件就是什么?答:当机构得原动件数等于自由度数时，机构具有确定得运动2。

什么就是运动副?什么就是高副？什么就是低副?答:使两个构件直接接触并产生一定相对运动得联接，称为运动副。

以点接触或线接触得运动副称为高副，以面接触得运动副称为低副.3.计算下列机构得自由度,并指出复合铰链、局部自由度与虚约束。

(1）n=7,P L=１0,PＨ＝0 (２)ｎ=5，P L=7，P H＝0C 处为复合铰链（3)n＝7，ＰＬ=１0,ＰＨ=0（4)n=７，P L=9,P H=１Ｅ、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，当满足杆长之与得条件时，若取_C_为机架，将得到双曲柄机构.Ａ。

最长杆B。

与最短杆相邻得构件C.最短杆D.与最短杆相对得构件2．根据尺寸与机架判断铰链四杆机构得类型。

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，lＣD＝120mm,l AＤ=１00ｍm,AＤ为机架;若想得到双曲柄机构，求lＡＢ得最小值。

习题一1．一部机器一般由几部分组成？机械设计课以研究哪一部分为主？2．机械设计的一般程序是什么？ 3．机械零件设计应满足哪些基本准则？(P4-8五点) (P13-14五点)⑴强度准则⑴计划阶段⑵刚度准则⑵方案设计阶段⑶寿命准则⑶技术设计阶段⑷振动稳定性准则⑷技术文件编制阶段⑸可靠性准则⑸改进设计阶段4．影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？原因是什么？4) 零件材料与加工工艺、材料本身的疲劳强度及加工工艺可提高疲劳强度5、r = -1变应力，r = 0变应力，r = 1时称为r = 变应力。

1、机械是机器与构件的总称2、静载荷——脆性材料有冲击——塑性材料3、强制性国标：GBXXXX推荐性国标:GB/TXXXX习题二一、简答题1、普通三角形螺纹联接有什么特点?P62答：牙型为等边三角形，牙型角a=60°，内外螺纹旋合后留有径向间隙。

外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减小应力集中。

同一公称直径按螺距大小，分为粗牙和细牙。

细牙螺纹的牙型与粗牙相似，但螺距小，升角小，自锁性较好，强度高，因牙细不耐磨，容易滑扣。

2、螺栓联接有何特点?P65螺栓连接的结构特点是被连接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙，通孔的加工精度要求低，结构简单，拆装方便，使用时不受被连接件材料的限制。

3、螺纹联接的类型有哪些? P64-65(4点)（1）螺栓连接（2）双头螺柱连接（3）螺钉连接（4）紧定螺钉连接4、为什么螺纹联接要采用防松措施?P70因为当螺纹连接一旦出现松落，轻者会影响机器的正常运转，重者会造成严重的事故，则螺纹连接采用防松措施则可以保证连接安全可靠，防止连接脱落。

5、螺纹联接靠摩擦力防松的措施有哪些?6、螺纹联接用机械元件防松的措施有哪些?6、 P71(3点) P71(3点)对顶螺母开口销与六角开槽螺母使用弹簧垫圈使用止动垫圈自锁螺母串联钢丝? 8、极限应力线图有何用处？点) P24传力螺旋确定零件材料的破坏形式；传导螺旋确定零件材料的极限应力调整螺旋计算零件的安全系数。

Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学机械设计作业设计计算说明书题目：设计螺旋起重器（千斤顶）系别：班号：姓名：日期：Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学机械设计作业任务书题目：设计螺旋起重器设计原始数据：题号起重量Fq=30 kN最大起重高度H=180mm一 选择螺杆、螺母的材料螺杆采用45#调制钢，由参考文献[2]表查得抗拉强度b 600 MPa σ=，s 355 MPa σ=。

螺母材料用铝黄铜ZCuAl10Fe3。

二 耐磨性计算螺杆选用45# 钢，螺母选用铸造铝黄铜ZCuAl10Fe3，由参考文献[1]表 查得[]p =18~25MPa从表 的注释中可以查得，人力驱动时[]p 值可以加大20%，则[]p =~30MPa 取[]25MPa p = 。

按耐磨性条件设计螺纹中径2d ，选用梯形螺纹，则2d ≥由参考文献[1]查得，对于整体式螺母系数2ψ==—，取2ψ=。

则219.6d mm ≥==式中：Q F －－－－－轴向载荷，N ；2d －－－－－螺纹中径，mm ；[]p －－－－－许用压强，MPa ；查参考文献[2]表取公称直径28d =mm ，螺距3P =mm ，中径226.5d =mm ，小径324.5d =mm ，内螺纹大径428.5D =mm 。

三 螺杆强度校核螺杆危险截面的强度条件为：221e 23334163[]Q F T d d σσππ⎛⎫⎛⎫=+≤ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭(2) 式中：Q F －－－－－轴向载荷，N ；3d －－－－－螺纹小径，mm ；1T －－－－－螺纹副摩擦力矩，21tan(')2Q d T F ψρ=+(3)ψ为螺纹升角，ψ；[]σ－－－－－螺杆材料的许用应力，MPa 。

查参考文献[1]表得钢对青铜的当量摩擦因数'0.08~0.10f =，螺纹副当量摩擦角'arctan 'arctan 0.08~arctan 0.10 4.5739~5.7106f ρ===，取' 5.7106ρ=（由表的注释知，大值用于启动时，人力驱动属于间歇式，故应取用大值）。

《机械设计》作业（第一次）填空1应力循环特性系数r=0的应力称为脉动循环。

2如果作用于零件上的应力超过材料的屈服极限，则零件将发生塑性变形。

3零件疲劳强度极限的综合影响系数包括零件的有效应力集中系数、尺寸系数、强化系数和表面质量系数。

4设计机器的方法大体上有内部式设计、外推式设计和开发性设计三种。

5在机械设计时，选择材料主要考虑使用要求、工艺要求和经济要求这三个方面的问题。

6防松的根本问题在于防止螺纹副相对转动，具体的防松装置或方法很多，就工作原理来看可分为利用摩擦、直接锁住和破坏螺纹副关系三种。

7不可拆的联接有焊接、铆接和胶接。

8普通平键联接的工作面是键的两侧面；楔键联接的工作面是键的上下面。

9零件的周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对转动，最常用的周向定位零件是花键和键____。

10不随时间变化的应力称为静应力，随时间变化的应力称为变应力，具有周期性的变应力称为循环变应力。

11按照平面图形的形状，螺纹分为三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等。

12驱动机器完成预定功能的部分称为___原动机__。

13金属材料尤其是钢铁使用最广；在机械产品中钢铁材料占__90%以上__。

14机械零件制造中使用最广的金属材料是_ 钢铁___。

15机器的基本组成部分为原动机部分、传动部分和执行部分。

16如果作用于零件上的应力超过材料的屈服极限，则零件将发生塑性变形。

17一部机器的质量基本上取决于__设计阶段___。

单选1零件设计时，限制零件中的应力不超过允许的限度的设计准则称为（ A ）。

A. 强度准则B. 刚度准则C. 寿命准则D. 振动稳定性准则2当两个被联接件不宜制成通孔，且需要经常拆卸通常采用（ C ）。

A.螺栓联接B.螺钉联接C.双头螺柱联接D.紧定螺钉联接3利用（ A ）热处理工艺可使金属材料的硬度降低、并消除内应力、均匀组织、细化晶粒和预备热处理。

A．退火 B. 正火 C. 表面淬火 D. 渗碳淬火4在机械设计中，常采用螺纹联接，键、花键、销联接和弹性环联接形式进行联接，这种联接称为（ B ）。

螺纹联接作业1.受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。

已知预紧力为1500N，当轴向工作载荷为1000N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。

2.图示汽缸螺栓联接，汽缸内压力p在0-1.5MPa间变化，缸盖和缸体均为钢制，为保证气密性要求，试选择螺栓材料，并确定螺栓数目和尺寸。

3.图示两根梁用8个4.6级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力F=28kN，摩擦系数f=0.2，控制预紧力，试确定所需螺栓的直径。

4.图示YLD10凸缘联轴器，允许传递的最大转矩为630N·m，两半联轴器采用4个M12×60的铰制孔螺栓，性能等级为8.8级，联轴器材料为HT200，试校核联接强度。

5.铰制孔用螺栓组联接的三种方案如图所示，已知L=300mm，a=60mm，试求三个方案中，受力最大的螺栓所受的力各为多少？哪个方案较好？6.图示底板螺栓组联接受外力F e作用，外力F e作用在包含x轴并垂直于底板结合面的平面内。

试分析螺栓组受力情况，并判断哪个螺栓受载最大？保证联接安全的必要条件有哪些？7.指出下列图中的错误结构，并画出正确的结构图。

8.图示刚性联轴器取4个M16小六角头铰制孔用螺栓，螺栓材料为45钢，受剪面处螺栓直径为φ17mm，其许用最大扭矩T=1.5kN·m（设为静载荷），试校核其强度。

联轴器材料HT250。

提示9.上题的刚性联轴器中，若采用M16受拉螺栓，靠两半联轴器的接合面间产生的摩擦力来传递扭矩，螺栓材料为45钢，接合面间的摩擦系数f=0.16，安装时不控制欲紧力，试决定螺栓数（螺栓数应为双数）。

10.如图，缸径D=500mm，蒸汽压力p=1.2MPa，螺栓分布圆直径D0=640mm。

为保证气密性要求，螺栓间距不得大于150mm。

试设计此汽缸盖螺栓组联接。

螺纹联接作业解答1~8 （略）解：（1）、求预紧力'F 查手册GB196-81 得113.835d =(M16) p=2H=0.866 p=1.732则：1 1.73213.83513.54666c Hd d =-=-= 查表6.3 取 []4S S =选6.8级：600B a Mp σ=480S a Mp σ=许用拉应力：480[]120[]4sa S Mp S σσ=== 24 1.3'[]c F d σπ⨯≤22[]13.546120'13303.014 1.34 1.3c d F N πσπ⨯⨯∴≤==⨯⨯（2） '2Sf DzF k T μ= 取保 1.3f k =23 1.31500100011.82'13303.010.16155f S k T z F Dμ⨯⨯⨯∴===⨯⨯取 z=12 (双数)解:1、确定螺栓数目z 取间距t ＝12564016.09125125D z ππ⨯=== 取＝16２、选螺栓性能等级6.8级 45钢600B a Mp σ= 480S a Mp σ=480S a Mp σ= ３、计算螺栓载荷(1)、气钢盖载荷：225001.2235619.4544D Q p N ππ⨯===（2）、螺栓工作载荷：14726.2216QF N == （3）、残余预紧力： "1.5 1.514726.2222089.33F F N =⨯=（4）、螺栓最大拉力：0"14726.2222089.3336815.55F F F N =+=+=（5）、许用拉力：取安全系数：[]3S S = （不控制预紧力）480[]16033Sa Mp σσ=== 4、计算螺栓尺寸19.5156c d mm ≥==选 M24查 124,20.752,3d d p === 0.866, 2.598H p ==1 2.59820.75220.31919.515666c Hd d =-=-=> (满足要求) 若选M22 122,19.294, 2.5d d p === 则： H=0.866 p=2.1651 2.16519.29418.93366c Hd d =-=-= (不满足) 轴毂联接作业1.图示减速器的低速轴与凸缘联轴器及圆柱齿轮之间分别采用键联接。

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， 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 __G___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, ＝ 30 .求两吊杆的受力的大小。

列力平衡方程：Fx 0又因为AB=BCF A s i n F C s i nF A F CFy 02F A s i n FF A F BF40KN 2 sin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。

机构的自由度计算（ 1）n＝7，P L＝10， P H＝0（2）n＝5，P L＝7，P H＝0F 3n 2P L P H F 3n 2P L P H37210352711C处为复合铰链（3）n＝7， P L＝ 10，P H＝0（4）n＝7，P L＝9，P H＝1F 3n 2P L P H F 3n 2P L P H372103729112E、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。

19春学期《机械设计》在线作业1设计齿轮传动时，若保持传动比i和齿数和不变，而增大模数m，则齿轮的（）。

A.弯曲强度和接触强度均提高B.弯曲强度不变，接触强度提高C.弯曲强度和接触强度均不变D.弯曲强度提高，接触强度不变正确答案:A在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制作沉头座孔或凸台，其目的是（）。

A.避免螺栓受附加弯曲应力作用B.便于安装C.为安装防松装置D.为避免螺栓受拉力过大正确答案:A以下（）种做法不能提高齿轮传动的齿面接触承载能力。

A.d不变而增大模数B.改善材料C.增大齿宽D.增大齿数以增大d正确答案:A普通平键联接工作时，键的主要失效形式为（）。

A.键受剪切破坏B.键侧面受挤压破坏C.剪切和挤压同时产生D.磨损和键被剪断正确答案:B下列各种机械设备中，只宜采用滑动轴承的是（）。

A.中、小型减速器齿轮轴B.电动机转子C.铁道机车车辆轴D.大型水轮机主轴正确答案:D外形复杂，结构尺寸大，生产批量大的零件的毛坯宜采用（）加工工艺。

A.铸造B.锻造C.焊接D.轧制正确答案:A提高蜗杆传动效率的最有效方法是（）。

A.增加蜗杆头数B.增加直径系数C.增大模数D.减小直径系数正确答案:A在受轴向变载荷作用的紧螺栓联接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采用的措施是（）。

A.增大螺栓刚度，减小被联接件刚度B.减小螺栓刚度，增大被联接件刚度C.增大螺栓刚度，增大被联接件刚度D.减小螺栓刚度，减小被联接件刚度正确答案:B温度升高时，润滑油的黏度（）。

A.随之升高B.保持不变C.随之降低D.可能升高也可能降低正确答案:C一定型号V带内弯曲应力的大小与（）成反比关系。

A.带的线速度B.带轮的直径C.带轮上的包角D.传动比正确答案:B链传动与带传动一样，为了保证能够正常工作，也需要较大的初拉力。

A.错误B.正确正确答案:A一对渐开线圆柱齿轮传动，当其他条件不变时，仅将齿轮传动所受载荷增为原载荷的4倍，其齿间接触应力亦将增为原应力的4倍。

0-1．从功能和系统角度来看，机器由哪几部分组成，各部分的作用是什么？请结合实例说明。

（实例可从下列机器中任选两种：汽车、自行车、车床、电风扇、录音机）0-2．机械产品设计有哪些基本要求？机械设计的一般过程包括那些阶段？0-3．简要说明《机械设计基础》课程的主要内容，结合你的专业，谈谈这门课程有何作用，你准备怎样学好这门课程？1-1画出机构运动简图并计算自由度。

具有急回作用的冲床机构（提示：构件1为原动件，绕固定轴心O转动；构件1与滑块2在B点铰接；滑块2推动拨叉，拨叉与圆盘为同一构件，即构件3，构件3绕固定轴心A转动；构件4为连杆，构件5为冲头。

）1-2计算下列机构的自由度（若存在复合铰链、局部自由度和虚约束，请在图上标出）。

1-2（续）计算下列机构的自由度（若存在复合铰链、局部自由度和虚约束，请在图上标出）。

三等分角机构1-3（a）求出图示导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。

（ｂ）求出图示正切机构的全部瞬心。

若ω1＝10 rad/s，求构件３的速度v3。

1-4 图示平底摆动从动件凸轮机构，已知凸轮1为半径r=20mm 的圆盘，圆盘中心C与凸轮回转中心的距离l AC=15mm，l AB=90mm，ω1＝10 rad/s，求θ=0°和θ=180°时，从动件的角速度ω2的数值和方向。

（解题时按比例重新作图）2-1根据图中注明的尺寸判断各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。

2-2 推导图示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件。

（提示：转动导杆机构可以视为双曲柄机构，可直接用存在整转副的条件推导，也可根据推导该条件的方法来推导。

）2-3 画出图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已知一偏置曲柄滑块机构如图所示。

其中偏心距e=10mm，曲柄长度l AB=20mm，连杆长度l BC=70mm。

求（1）曲柄作为原动件时的最大压力角αmax；（2）滑块作为原动件时机构的死点位置；（3）滑块的行程；（4）曲柄作为原动件时，滑块有无急回运动？若有，求极位夹角和行程速比系数。