机械设计作业四答案

机械设计作业四答案
一、选择题（每题2分，共
20分）
1．图示结构中，AB 杆将发生的变形为（ D ） A 、弯曲变形； B 、拉压变形； C 、弯曲与压缩的组合变形 D 、弯曲与拉伸的组合变形。

2．图示简支梁，（ B ）对减小梁的弯曲变形效果最明显 A 、减小P B 、减小L C 、增大E D 、增大I
3．矩形截面梁当横截面的高度增加一倍、宽度减小一半
时，从正应力强度考虑，该梁的承载能力的变化为( B ) A.不变 B.增大一倍 C.减小一半 D.增大三倍 4．简支梁由铸铁制成，从梁的强度考虑截面形状合理者为( B )。

5．影响圆轴扭转角大小的因素是( B )
A.扭矩、材料、轴长
B.扭矩、轴长、抗扭刚度
C.扭矩、材料、截面尺寸
D.扭矩、轴长、截面尺寸 6．下列结论正确的是（ C ）。

A.杆件某截面上的内力是该截面上应力的代数和
B.杆件某截面上的应力是该截面上内力的平均值
C.应力是内力的集度
D.内力必大于应力 7．力偶的三要素不包括（B ）
A.力偶矩的大小
B.两平行力的间距
C.转向
D.作用面
8．下列哪种约束类型的约束力方向需要假设，而不能直接准确判断（D ） A.柔性约束 B.光滑面约束 C.活动铰链约束 D.固定铰链约束
9．一根电线杆地上部分的重心距离地面为h ，重为G 。

台风过后被风吹倾斜，偏离竖直方向30度，则该电线杆地面以下部分对地面以上部分的力偶为( B )
A.0
B.Gh/2
C. Gh
D.G
10．若矩形截面梁的高度h 和宽度b 分别增大一倍，其抗弯截面系数将增大( C)。

C
a/2
a/2
P
A
B
A．2倍 B．4倍 C．8倍 D．16倍
二、填空题（每题2分，共20分）
1、梁弯曲变形时，梁横截面上有正压力存在，其大小与该点到中性轴的距离成正比。

2、平面汇交力系平衡的必要与充分条件是：力系中所有力在任意两个坐标轴上投影的代数和均为零。

3、不为零的力F对x轴的力矩为零的条件是力F的作用线与X轴平行_或者_与X轴相交。

4．材料力学求解杆件的内力时一般采用_截面法。

5．材料力学对变形固体作出的基本假设是：_均匀连续性假设_、_各向同性假设_和弹性小变形条件_。

6、构件在受力时应满足_强度__、_刚度_、_稳定性_三方面的的要求。

7、当应力不超过材料的_弹性_极限，横向线应变与轴向线应变之比的绝对值是一常数。

8、Wn=Ip/R, Wn称为_抗扭截面系数_，Ip称为_极惯性矩_。

9、梁弯曲时，各横截面是绕其中性轴发生相对转动的。

10、一般称EA为_抗拉压刚度_;GIp为_抗扭刚度_，在其他条件相同的情况下，其数值越大则杆件变形_越小_（越小/大）。

三、判断题（每题2分，共20分）
1．使用截面法求得的杆件的轴力，与杆件截面积的大小无关。

（√）
2．构件的工作应力可以和其极限应力相等。

（×）
3．胡克定律表明：杆件的绝对变形总是与轴力成正比的。

（×）
4．安全系数一定要大于1。

（√）
5．构件受剪切时，剪力与剪切面是垂直的。

（×）
6．剪切和挤压总是同时产生的，构件强度只需按剪切强度校核就可以了。

（×）
7．剪切和挤压总是同时产生，所以剪切面和挤压面是同—个面。

（×）
8．当挤压面为半圆柱面时，其计算挤压面积按该面的正投影面积计算。

（√）
9．扭转变形时横截面上的切应力一定垂直于截面半径。

（√）
=T／Wn仅适用于圆轴扭转。

（√）
10．公式τ
max
四、简答题（每题5分，共20分）
1．闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？提高散热能力的常用措施主要有哪些？（6分）答：因为蜗杆传动效率低，发热大，在闭式蜗杆传动中，如果产生的热量不能及时散逸，就会使
油温升高，润滑油粘度下降，润滑条件恶化，导致齿面磨损加剧，甚至发生胶合，所以，需要进行热平衡计算。

（得2分）。

常用的提高散热能力的措施主要有1）合理地设计箱体的结构，铸出或焊上散热片，以增大散热面积；2）在蜗杆上安装风扇，进形人工通风，以提高散热系数；3）在箱体油池中装设蛇形冷却水管，直接降低油温；4）采用压力喷油循环润滑。

（得4分）。

2.什么是轴承的基本额定动负荷？基本额定动负荷的方向是如何规定的？（6分）
答：轴承的基本额定动负荷：滚动轴承标准中规定，轴承工作温度在100℃以下，基本额定寿命L ＝1×106r 时，轴承所能承受的最大载荷成为轴承的基本额定动负荷.（3分）
轴承的基本额定动负荷的方向，对于向心轴承为径向载荷（1分），对于推力轴承为中心轴向载荷（1分），对于角接触向心轴承为载荷的径向分量（1分）。

3.简述闭式齿轮传动的设计准则。

（6分）
答：1）对于软齿面闭式齿轮传动，通常先按齿面接触疲劳强度进行设计(2分)，然后校核齿根弯曲疲劳强度(1分)。

2）对于硬齿面闭式齿轮传动，通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计(2分)，然后校核齿面接触疲劳强度(1分)。

4.什么是滚动轴承的基本额定动负荷？其方向是如何确定的？（5分）
答：轴承工作温度在100ºC 以下，基本额定寿命L=1x10 6
r 时，轴承所能承受的最大载荷，称为基本额定动负荷。

(2分)
对于向心轴承，其方向为径向载荷；（1分） 对于推力轴承，其方向为轴向载荷；（1分）
对于角接触轴承，其方向为载荷的径向分量。

（1分）
五、分析计算题（共20分）
1.（8分）用一普通螺栓联接两块铸铁板，螺栓为M16（小径d 1=13.835mm ），螺栓所受横向载荷F=1540N ，两板间摩擦系数f =0.15，可靠性系数为1.1，螺栓许用应力[σ]=355Mpa ，试验算该螺栓的强度。

答：
[]分）
（螺栓强度足够。

分）分）（分）分）（分）
（11(355171.97835
.13*14.333.11293*3.1*42(4
3.1133.112931*1*15.01540
*1.122
2
1
00∴=≤=====≥
≥σσπσMPa d F N fzi F K F F K zi fF R s R s
2.（12分）一个单级直齿圆柱齿轮减速器中，已知齿数z1=20,z2=60,模数m=4mm ，齿宽系数Фd =0.5,
1 2.8Fa Y =1 1.55sa Y =；
2 2.28Fa Y =2 1.73sa Y =。

若主、从动轮的许用接触应力分别为[]1500H MPa σ=，
[]2430H MPa σ=，[]1340F MPa σ=，[]2280F MPa σ=,载荷系数K=1.8，节点区域系数Z H
=2.5,弹性系
数Z E =189.8MPa ,试求该大齿轮输出的转矩T 2。

注：参考公式[]H H H Z Z σσ=⋅≤ 112[]F Fa sa F KT Y Y b d m σσ=⋅≤⋅⋅ 1180d mz == （1分）
2
1
3z i u z ==
= （1分） 1
0.5d b
d φ=
= 40b = （1分） 因为 []1500H MPa σ= 〉[]2430H MPa σ=
所以
[]430H MPa σ= （2分）
[]H H H Z Z σσ=⋅≤ 2
211[]2(1)H H E b d u T Z Z K u σ⎛⎫⋅⋅≤ ⎪⋅±⎝⎭
g
21131.397T T i Nm =≤ （2分）
111
[]
78.34F Fa sa Y Y σ=⋅
22
270.98[]
Fa sa F Y Y σ⋅= 取小值代入下面公式 （2分）
根据1
12[]F Fa sa F KT Y Y b d m
σσ=
⋅≤⋅⋅
11[]
2F Fa sa
b d m T K Y Y σ⋅⋅≤
⋅
求出21757.12T T i Nm =≤ （2分）
所以 2max 757.12T Nm = （1分）。