发布时间 : 星期一 文章机械设计作业第三期 - 图文更新完毕开始阅读8a6575d9172ded630b1cb6d0
中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院
机械设计 课程作业1（共 3 次作业） 学习层次：专升本 涉及章节：第一章 ——第五章
第一章 机械设计基础
1-1 构件和零件有何不同？机器和机构的异同点是什么？
答：零件是制造的最小单元，构件是运动的最小单元，不同构件之间必须具有相对运动。一个构件可以由若干个零件组成，这些零件刚性地连接在一起，机器运动时作为一个整体来运动。
机构是由若干个构件组成的一个人为组合体，功用在于传递运动或改变运动的形式。机器是由若干机构组成的，用来变换或传递能量、物料和信息。机器虽然类型很多，但组成机器的常用机构类型并不多。
1-3 什么是机械零件的工作能力？常用的计算准则有哪几种？
答：机械零件的工作能力是指在一定的运动、载荷和环境情况下，在预定的使用期限内，不发生失效的安全工作限度。
衡量零件工作能力的指标称为零件的工作能力准则。常用的计算准则有：强度准则、刚度准则、耐磨性准则、振动稳定性准则和耐热性准则等。
1-6 试说明下列材料牌号的意义:
Q235, 45, 40Cr, 65Mn, ZG230-450, HT200,ZCuSn10P1, LC4 答： Q235：普通碳素钢，屈服点235Mpa；
45：优质碳素钢，含碳量大约0.45%;
40Cr:合金钢，含碳量0.40%左右，含Cr量1％左右； 65Mn：合金钢，含碳量0.65%左右，含Mn量1％左右； ZG230-450:铸钢，屈服点230Mpa，抗拉强度450Mpa； HT200：灰铸铁，抗拉强度200Mpa；
ZCuSn10Pb1：铸造锡青铜，含锡量10％左右； LC4：超硬铝
第二章 机构运动简图及平面机构自由度
2-4 计算题2-4图所示(a)、（c）、（d）、（f）各机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由
度和虚约束。
(a)推土机铲土机构 (c)缝纫机送布机构
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(d)筛料机机构 (f)凸轮连杆机构
解：（a）该机构有5个活动构件，7个低副，其中6个转动副、一个移动副，没有高副，没有复合铰链、局部自由度和虚约束，所以自由度F为：
F=3n-2PL－PH＝3×5－2×7＝1
有一个原动件，所以机构具有确定的运动。
（c）该机构有4个活动构件，4个低副均为6个转动副，2个高副，没有复合铰链，在滚子处有局部自由度，凸轮和从动件处两处接触构成虚约束，所以自由度F为：
F=3n-2PL－PH＝3×4－2×4－2＝2
有2个原动件，所以机构具有确定的运动。
(d) 该机构有7个活动构件，9个低副，其中7个转动副，2个移动副，1个高副，C处有复合铰链，滚子G处存在局部自由度，没有虚约束，所以自由度F为：
F=3n-2PL－PH＝3×7－2×(7+2)－1＝2
有2个原动件，所以机构具有确定的运动。
(f) 该机构有4个活动构件，5个低副，其中3个转动副，2个移动副，1个高副，滚子B处存在局部自由度，没有复合铰链和虚约束，所以自由度F为：
F=3n-2PL－PH＝3×4－2×(3+2)－1＝1
有1个原动件，所以机构具有确定的运动。
2-5 题2-5图所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是动力由齿轮输入，使轴A连续回转，而固定在轴A上的凸轮2和杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下往复运动，以达到冲压的目的。试绘制其机构运动简图，计算机构的自由度，并分析其运动是否确定，如运动不确定，试提出修改措施。 解：机构运动简图如下所示：
由图可见，机构有3个活动构件，4个低副，其中3个转动副，1个移动副，1个高副，所以自由度F为：
F=3n-2PL－PH＝3×3－2×(3+1)－1＝0
即机构不能运动，故修改如下：
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第三章 螺旋机构
3-1 试比较普通螺纹与梯形螺纹有哪些主要区别？为什么普通螺纹用于连接而梯形螺纹用于传动？
答：普通螺纹与梯形螺纹的主要区别在于牙型斜角β的不同。普通螺纹牙型斜角为30°，梯形螺纹牙型斜角为15°。普通螺纹因牙型斜角较大，自锁性好，效率较低，故常用于连接；梯形螺纹因牙型斜角较小，效率较高，故常用于传动。
3-5 在图3-9所示的螺旋千斤顶中，若螺杆长度d=24mm，中径d2=22.5mm，导程s=3mm，牙型角α=30°，手柄的有效长度L=200mm，螺旋副的摩擦因数f＝0.1，现要举起FW=12000N的重物，需要在手柄端部施加多少作用力？其机械效率为多少？该千斤顶在重物作用下是否会自动反转？
解： 在公式 F?FW?tan(???v)中： ??arctans3?arctan?2.43? ?d23.14?22.5?v?arctanf0.1?arctan?5.91? cos?cos15? 所以：F?FW?tan(???v)?12000?tan(2.43?5.91)?1759.3 又由 T?d22?F?L?F 得：
手柄端部施加的力： F?F?//d222.5?1759.3??99N 2?L2?200机械效率：??tan?tan2.43???0.41
tan(???v)tan(2.43?5.91)由于λ=2.43≤?v?5.91?，该千斤顶自锁，在重物作用下不会自动反转。
第四章 平面连杆机构
4-6 画出题4-6图所示各机构的压力角和传动角。图中标注箭头的构件为原动件。
题4-6图
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题解4-6图
4-7 题4-7图所示铰链四杆机构l1?100mm,l2?200mm,l3?300mm,若要获得曲柄摇杆机构，试问机架长度l4的范围是多少？
题4-7图
解：曲柄摇杆机构最短杆为连架杆，所以最短杆为l1?100mm，分两种情况讨论：
（1）若最长杆为l3?300mm,，则由杆长条件：
l1?l3?l2?l4，得
l4?100?300?200?200mm，则 200mm?l4?300mm
（2）若l4为最长杆，则由杆长条件：
l1?l4?l2?l3，得
l4?200?300?100?400mm，则 300mm?l4?400mm
综合得： 200mm?l4?400mm
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