年国家开放大学电大《机械设计基础》形成性考核题库

　 机械设计基础 形成性考核作业讲评（一）

　第 第 1 章 静力分析基础 1． C、E、F

　A、B、D、G 2． B

　 F、G

　 3．

　 4．解：受力分析如下图

　 列力平衡方程：

　  0 Fx

　 又因为 AB=BC

　  s in s inC AF F  

　 C AF F 

　  0 Fy

　F F A    s in 2

　KNFF FB A40sin 2   

　第 第 2 章 常用机构概述

　1．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．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．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 ＝0 H LP P n F    2 3

　H LP P n F    2 3

　  10 2 7 3   

　 7 2 5 3   

　1 

　 1 

　 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 H LP P n F    2 3

　H LP P n F    2 3

　 10 2 7 3   

　  1 9 2 7 3    

　1 

　2 

　 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 平面连杆机构

　1．C

　 2．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．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：

　 CD AB BC ADl l l l   

　mm l l l lCD BC AD AB130    

　因此ABl 的最小值为 130mm 4．如下图：

　第 第 4 章 凸轮机构 1．凸轮

　 推杆

　 机架 2．尖顶

　 滚子

　 平底 3．盘形

　 圆柱

　 曲面 4．解：（1）

　mm r L R RT15 5 15 250      

　（2）

　 （3）

　mm R r R L HT30 15 5 15 250        

　 （4）

　mm r L R L r R ST T98 . 10 ) ( ) (2 2      

　 第 第 5 章 其他常用机构 1．棘轮机构

　槽轮机构

　不完全齿机构

　2．左旋

　右旋

　 三角形

　矩形

　梯形

　锯齿形 3．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 np S 

　机械设计基础课程 形成性考核作业答案（二）

　第 第 6 章 构件内力分析 1．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．

　最大轴力 KN N 40max

　最大轴力 P N 3max

　 3．

　4．（1）解：求支反力

　0  AM

　 0 2 4    F M R B

　0  BM

　 0 2 4     F M R A

　 25. 6AR kN

　 75 . 3 BR kN

　 由 0  Y 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：

　 在 A 点左截面， 0  Q

　在 A 点右截面， 25 . 6  AR Q kN

　 在 C 点左截面， 25 . 6  AR Q

　kN

　 在 C 点右截面， 75 . 3   BR Q

　kN

　 在 B 点左截面， 75 . 3   BR Q

　kN

　 在 B 点右截面， 0  Q

　 画出剪力图，如下图：

　同理我们根据几何关系求处几处弯矩值：

　 在 A 点， 0  M

　 KN R MA C5 . 12 2   左

　KN M R MA C5 . 7 2    右

　 在 D 点， 0  M

　画出弯矩图，如下图：

　 最大 KN Q 25 . 6max

　 M KN M   5 . 12max

　（2）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，下面我们用另外一种解法进行求解：

　求支反力

　   0AM

　 0 2 2 4    q R B

　 0BM

　 0 2 2 4     q R A

　10 AR

　kN

　 10 BR

　kN 由   0 Y 得知 支反力计算无误。

　由于各段受力情况不同可以分段求解 AC 段

　KN R QA10  

　x x R MA10  

　CD 段：

　x x q R QA10 20 ) 1 (     

　 2 2) 1 ( 5 10 2 / ) 1 (       x x x q x R MA

　 DB 段：

　KN q R QA10 2    

　 40 10 ) 2 ( 2       x x q x R MA

　 根据上面所求函数我们画剪力和弯矩图如下

　最大 KN Q 10max

　 M KN M  15max

　 同学可按第一题做法自己做一遍本题

　 （3）解：求支反力  0AM

　 04322     qa llql R B

　  0BM

　 04122      lqlqa l R A

　 lqaql R A281 

　 lqaql R B283 

　由   0 Y 得知 支反力计算无误。

　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， 0  Q

　在 A 点稍右，  Qlqaql R A281 

　在 B 点稍左，lqaqlqlR QA2832    

　在 B 点稍右， 0  Q

　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截面处的弯矩值：

　在点 A，

　 0  M

　在 C 点左截面

　 2 161222qaqllR MA   

　在 C 点右截面

　 2 161222 2qaql qalR MA    

　在点 B,

　 0  M

　 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 Q D ＝0，令点 D 的坐标为 x，,即：

　0 ) 2 / (     l x q R QA D

　得

　 lal x285 

　此点的弯矩值为：

　2) 2 / (22l x qqa x R MA D  

　242 22 831289lqaqa ql   

　根据上面数值可做剪力图弯矩图如下：

　 最大 maxQ

　lqaql283 

　KN

　maxM242 22 831289lqaqa ql    KN.M

　第 第 7 章 构件的强度和刚度 1．

　弹性阶段

　屈服阶段

　强化阶段

　 缩径断裂阶段 2．

　屈服极限

　强度极限 3．解：（1）

　（2）AB 段 MPaAF10010 510 502311    

　BC 段 MPaAF9010 1010 902322  

　（3）AB 段：

　mmEAl FlN5 . 0500 10 2001000 10 503311 11       （缩短）

　BC 段 mmEAl FlN45 . 01000 10 2001000 10 903322 22     （伸长）

　 mm l l l 05 . 0 45 . 0 5 . 02 1         （缩短）

　4．解：求支反力。

　  0BM

　0 1 2      F R A

　   0AM

　 0 1 2     F R B

　 KN R A 5 

　 KN R B 5 

　 m KN M   5max

　     652m a xbhm KNWM

　     3626410 5 6) 2 (10 5 6b b b

　 mm b 36160 410 5 6410 5 63636   截面宽 b＝36mm

　 高 h＝2b＝72mm

　5．解：（1）求约束力

　  0BM

　0 2 4       M F R A

　  0AM

　0 2 4      M F R B

　KN R A 10 

　 0 BR

　（2）画剪力图，弯矩图：

　 （3）

　MPaWM594327010 2036max  ＞   

　所以此梁不安全。

　机械设计基础课程 形成性考核作业答案（三）

　第 第 8 章

　齿轮传动 1．C 2．齿数

　压力角

　变位系数 3．法面

　法面压力角

　螺旋角相等

　相反 4．17 5．C 6．解：

　m ha z d a *) 2 (1 1 

　 mm m 5 . 2  

　2 / ) (2 1z z m a  

　 mm z 872 

　 mm mz d 5 . 217 87 5 . 22 2   

　mm m ha z d a 5 . 222 *) 2 (2 2  

　mm m c ha z df25 . 211 *) 2 * 2 (2 2   

　 mm d d b 38 . 204 cos2  

　7．解：（1）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）2 3 1 2  tg F tg Ft t

　 332222dTFdTFIItIIt

　2 1232 2  tgdTtgdTII II

　 →

　3 322 21 1c o s 2 c o sZ mtgZ mtgn n    

　2 23 3 12s ins inZ mZ mnn

　2 8.27°

　8．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 MPaF1901 lim 

　M P aF1402 lim 

　M P aH5551 lim 

　M P aH4702 lim 

　 查表得：

　1 . 1 HS

　4 . 1 FS

　  M P aS HH l i nH5 . 5041 . 155511  

　  M P aS HH l i nH3 . 4271 . 147022  

　  MPaS FFlinF7 . 1354 . 119011  

　  MPaS FFlinF1004 . 114022  

　 计算转矩：

　mm N T      4 6110 3 . 5720410 55 . 9

　由于原动机为电动机，中等冲击，对称布置，故得 K=1.2 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：

　 mm z z m a 196 2 / ) (2 1  

　 92 . 2257312  zzu

　∴ 3 . 427 7 . 221) 1 (3552231  MPaa ubu KTH

　 （安全）

　下面，我们再较核齿根弯曲疲劳强度。

　查表得：

　22 . 41FSY

　88 . 32FSY

　   2 221 11zYzYFFSFFS 

　  M P az m bY KTFSF2 . 1721221 11   ＜ 100

　＜ 7 . 135 (安全)

　第 第 9 章

　齿轮传动

　1．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．因为蜗轮蜗杆传动的传动比与蜗杆的直径无关。

　3． （a）

　 （b）

　第 第 10 章

　作业题

　1．解：i＝ 222 25 1840 25 20" "3 2 14 3 2  z z zz z z

　转向：逆时针 2．解：" " "5 4 3 2 16 5 4 3 216z z z z zz z z z zi  3．解：

　200" " "4 3 2 15 4 3 251  z z z zz z z znni

　 m in / 5 . 215rinn  

　 s mm s mn mz n dv / 5 . 10 / 0105 . 01000 60 1000 6055556" "   4．解：

　16811521" 2 13 23113 z zz zn nn niHH H 由于轮 3 为固定轮（即 03 n ），

　 "1 12 13 2 1113z zz zinniHHH    

　＝168116041 4139 391 

　51 . 10 / 11 1 H Hi i

　 机械设计基础课程 形成性考核作业答案（四）

　第 第 11 章 带传动 1．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。

　 打滑造成带的磨损加剧，无法传递动力，致使传动失效。

　2．带紧边刚绕出小带轮处 3．解：（1）

　NeeF Fff7 . 1801120 max

　 （2）

　mm NFdT . 90352100 7 . 18021 

　（3）

　s mn dv / 6 . 71000 601 1

　kW Fv P 304 . 1 95 . 0 6 . 7 7 . 180      

　 第 第 12 章 联

　接

　1．轴径

　轮毂的长度 2．矩形

　 渐开线

　三角形 3．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 13 章 轴

　1．心轴 转轴 传动轴 2．C

　轴承无法拆卸，应将轴肩高度低于轴承内圈。

　第 第 14 章 轴承 1．

　 2．解：

　N R S 2312 3400 68 . 0 68 . 01 1   

　 N R S 714 1050 68 . 0 68 . 02 2   

　 870 23121  aF S ＞ N 714

　 ∴左边轴承被放松，右边轴承被压紧。

　 N S A 23121 1 

　 N F S Aa31821 2  

　 eRA   68 . 03400231211

　98 . 21050312822 RA＞e

　通过查表

　∴ 11 x

　 01 y

　44 . 02 x

　 19 . 12 y

　 ∴ KN A Y R x P 34001 1 1 1 1  

　 KN A Y R x P 3 . 41842 2 2 2 2  

　 2P 大 ，我们用它计算 查表得 KN C 30500 

　5 . 1 pf

　 ) (6010 6h 10P fC fnLpt =1060（h）

　 第 第 15 章 联轴器与离合器 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。

　 《国家开放大学学习网》学生使用 指南

　一、 、 “学生空间”登陆

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　 二、课程学习

　在学生空间的 中列出了教学计划中本学期需要学习的所有课程，学生可以自主对课程相关学习资源进行浏览，学习过程的记录对该课程“最终成绩”没有影响。

　在相应课程下，点击“ ”进入课程学习界面，浏览相关的教学资源。

　三 、完成 形考作业

　形考作业是学生的平时作业，部分课程形考成绩和期末考试一起决定该课程最终成绩。

　注意：不要求所有课程的形考作业都完成，要求（或必须）通过形考平台完成的形考作业，听从所在班级老师的具体安排。

　点击相应课程的“ ”进入形考平台

　 在形考平台中，点击“开始作业”完成该形考下所有任务

　四 、 注意事项

　1、其中《国家开放大学学习指南》课程的形考作业需要在课程学习界面中进入，在该学习界面中，找到

　区域，依次完成 5 个形考任务，每个形考任务 20 分，每次形考可以测验 3 次，取最高分。5 次综合成绩作为该课程“最终成绩”（满60 分为及格），期末不再纸质考试。

　2、如点击相应课程后，并未出现课程学习界面，而是出现 现有课程界面，

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