机械力学及机械设计.docVIP

中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院 机械力学及机械设计 课程作业1（共 3 次作业） 学习层次：专科 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 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 (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： 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 中： 所以： 又由 得： 手柄端部施加的力