机械设计试卷2010A+答案

诚信应考考试作弊将带来严重后果!华南理工大学期末考试号位座业专2010机械设计试卷（A）注意事项：1.考前请将密封线内填写清楚；所有答案请直接答在试卷上；.考试形式：闭卷；2.4.螺栓题(3 ) 答本试卷共四大题，满分100分，题号-二三四总分得分评卷人考试时间120分钟。说明零件标记的正确含义或给出正确标注（每题分，共10分）M16 100 GB/T 5781-2000键 10 x25 GB/T 1096-2003X销 10 100 GB/T 117-2000内院学吕日口口吕口吕口号学线圭寸密（(5 )(6(7)A1000 GB/T 11544-1997SPB 2240 GB/T 11544-199708A-1-87 GB/T1243-1997内径为40mm ，03尺寸系列的深沟球轴承,0级公差，正常结构，0组游隙。(8)内径为35mm ，19尺寸系列的角接触球轴承,5级公差，接触角为40，0组游隙。(9)内径为120mm,32尺寸系列的调心滚子轴承,0级公差，正常结构，2组游隙。名姓(10 ) YL6联轴器J3060 GB/T 5843-2003J1 B28 倉 44二、 非标准件简答题与填空题（每题 2.5 分，共 10 分）（1 ） 电动机通过三套减速装置驱动运输带，三套减速装置为：圆柱齿轮减速器、套筒滚子链传动和 V 带传动，其排列次序应如何？为什么？2） 链轮齿形的设计应保证： 尽量减少链节与链轮啮合时的 有一定能力适应链条因而导致的节距增长；方便3 ） 蜗 杆 传 动 特 点 是 ： 能 实 现 大 的 传 动 比 ， ， ， ， 具 有 ，但由于在啮合齿面间产生很大的相对滑动速度， ， ， 且 常 需 耗 用 ， 故 不 适 用 于 和 工作的传动。4） 按 其 滑 动 表 面 间 润 滑 状 态 的 不 同 ， 可 分 为 ， 和 。设计计算题（ 1 ）一压力容器的螺栓组连接如下图所示。已知容器的工作压力 p=12MPa ，容器内径 D=78mm ，螺栓数目 z=6 ，采用橡胶垫片。试确定螺栓直径的最小值。(2)一二级斜齿圆柱齿轮传动中，齿轮4转动方向如下图所示，已知I轴为输入轴，齿轮4为右 旋齿。为使中间轴II所受的轴向力抵消一部分，试在图中标出：(1) 各轮的轮齿旋向；(2) 各轮轴向力 Fa1、F a2、F a3、Fa4 的方向。(10 分)三( 2)题图（3）一传动装置，采用一对角接触球轴承，并暂定轴承型号为7307AC ，其额定动载荷为C=32800 N 。已知轴承载荷 R1=1200 N ，R2=2050 N ， FA =880 N ，转速 n=5000 r/min ，运转中 受中等冲击，预期寿命L h=2000 h ，试通过计算判断所选轴承型号是否恰当？已知参数：1 ） 70000AC 型轴承 e=0.68 ； 2）内部轴向力 S=0.7R ； 3） A/R e 时，X=0.41、Y=0.87 ； 3 ）轴承的温度系数fT=1 ；轴承的载荷系数fF =1.5。（20 分）三（ 3）题图四、其他设计问题（1）写出形成流体动压润滑的 3 个必要条件，并判断下图中哪些可以形成流体动压润滑 （ 10 分）题四（ 1 ）图（2）试绘出带传动应力分布图，说明各种应力变化情况，并指出最大应力的位置和最小应 力的区间。（ 10 分）（3）写出 3 种螺纹摩擦防松的方式。（5 分）（4）在图下的错误分析行中，按编号指出箱体轴承座部位的设计错误，在正确图例中简单 并绘制正确结构。 （ 10 分）12错误分析345说明错误编号错误图例正确图例2010 机械设计试题 （A）五、说明零件标记的正确含义或给出正确标注（每题 1 分，共 10 分）（11） 螺栓 M16 100 GB/T 5781-2000答：公称直径16mm，长100mm全螺纹六角头螺栓标记为：（12 ） 键 10 X25 GB/T 1096-2003答：圆头普通平键（A型），b=10mm,h=8mm,l=25mm（13）销 10 100 GB/T 117-2000答：直径为10 mm，长为100 mm，材料为35号钢，热处理硬度为 HRC2838，不经表面处 理的圆锥销：（14）A1000 GB/T 11544-1997答：基准长度为 1000 mm的普通A型V带：（15）SPB 2240 GB/T 11544-1997答：基准长度为 2240 mm的SPB型窄V带：（16） 08A1 87GB/T1243 1997答：A系列、节距12.7mm、单排、87节的滚子链：（17）内径为40mm，03尺寸系列的深沟球轴承，0级公差，正常结构，0组游隙。答：6308（18） 内径为35mm，19尺寸系列的角接触球轴承，5级公差，接触角为40 ，0组游隙。 答：71907B/P5（19） 内径为120mm，32尺寸系列的调心滚子轴承，0级公差，正常结构，2组游隙。23224/C2（20）YL6联轴器J3060GB/T 5843-2003J1 B2844答：主动端为 J 型轴孔， A 型键槽， d=30 mm ，L=60 mm ；从动端为 J1 型轴孔， B 型键槽 d=28 mm ，L=44 mm 的凸缘联轴器六、非标准件简答题与填空题（每题 2.5 分，共 10 分）（5）电动机通过三套减速装置驱动运输带，三套减速装置为：圆柱齿轮减速器、套筒滚 子链传动和 V 带传动，其排列次序应如何？为什么？答：V带传动-齿轮传动-链传动。带传动吸振、平稳，放在初始端；齿轮传动准确，放在中 间；链传动瞬时传动比不准，容易振动，放在最后端。（6） 链轮齿形的设计应保证：尽量减少链节与链轮啮合时的冲击和接触应力； 有一 定能力适应链条因 磨损而导致的节距增长； 方便 加工制造和安装 。（7）蜗杆传动特点是：能实现大的传动比， 结构紧凑，传动平稳，噪声低 ，具有 自锁性 ，但由于在啮合齿面间产生很大的相对滑动速度，摩擦发热大，传动效率低 ，且常需耗用 有色金属 ，故不适用于 大功率 和长期连续 工作的传动。（8）按其滑动表面间润滑状态的不同，可分为 液体润滑轴承 ，不完全液体润滑轴承 和无 润滑轴承 。七、设计计算题（ 1 ）一压力容器的螺栓组连接如下图所示。已知容器的工作压力 p=12MPa ，容器内径 D=78mm ，螺栓数目 z=6 ，采用橡胶垫片。试确定螺栓直径的最小值。已知参数与公式： 1）剩余预紧力 F ”=1.6F ，F 为工作拉力； 2）连接件与被连接件刚度系数：2 F ； 4)护230.77MPaC1 C2a1tfttlHtft解FF:c 46Fodi -C2C1 C2F0D 2D pF4 z三（ 1 ）题图（15 分）1）求每个螺栓所受的工作拉力FF ” =1.6F=1.6 9556=15291 N5）确定螺栓直径4 1.3 F013.35 mmC 1/(C 1 + C 2)= 0.9 , C2/(C1 +C2)=0.1 ； 3 )预紧力 F F :78 $129556 N2）按紧密性要求选取剩余预紧力3）求应施加在每个螺栓上的预紧力F FF 二 15291- 0.1 9556 二 16246 N4）求单个螺栓所受的总拉力4 1.3 24847V 几 X 230.77二 F F9556 162462N4847M16 。解毕。（2）一二级斜齿圆柱齿轮传动中，齿轮4转动方向如下图所示，已知I轴为输入轴，齿轮4为右旋齿。为使中间轴II所受的轴向力抵消一部分，试在图中标出：（ 1）各轮的轮齿旋向；（ 2）各轮轴向力 Fa1、F a2、F a3、Fa4 的方向。10 分）答：见图（3） 传动装置,其额定动载荷为C=32800 N。已知轴承载荷 R1=1200 N , R2=2050 N , FA =880 N，转速 n=5000 r/min，运转中受中等冲击，预期寿命L h=2000 h，试通过计算判断所选轴承型号是否恰当？已知参数：1 ） 70000AC 型轴承 e=0.68 ； 2）内部轴向力 S=0.7A ； 3）A/R e 时，X=0.41、Y=0.87 ；3 ）轴承的温度系数fT=1 ；轴承的载荷系数fF =1.5。（20 分）打三（3）题图解：（1 ）先计算轴承1、2的轴向力A、A （参见图18-6b ）Si 二 0.7 A、= 0 .71200 二 840 NS 2 二 0.7 A2 二 0. 72050 二 1435 N因为S1 FA 840 880 1720 N S2二 - 二所以A2S1Fa 1720 N二二而二 S =840 N（2）计算轴承1、2的当量动载荷A18400.7 0.68R1120017200. 84 0 .68可得X1R22050=0.41、1 2Y =0.87 ； X =0.41 Y =0.87。故径向当量动载荷为P二 0.41P2 二 0.41 R 2 0.85 鸟： 2336.9 N-12000.87 * 840 二 1222.8 N因两端选择同样尺寸的轴承，而（3）计算所需的径向额定动载荷P2P1，故应以轴承2的径向当量动载荷P2为计算依据。按式:C2fP P2 60nP 26 Lj6 hfT10/ 31.52336.960 卅 5000X 20006101 / 3-29565.3 N V C故所选 7307AC 轴承合适。八、其他设计问题3 个必要条件，并判断下图中哪些可以形成流体动压润滑。（ 1 ）写出形成流体动压润滑的10 分）(d)答：(1(2(3a、 d。题四（1 ）图两摩擦表面必须有一定的相对滑动速度；充分供应具有适当粘度的润滑油；相对运动的两表面应当形成收敛的楔形间隙，即使润滑油由大口流入、小口流出。（2 ）试绘出带传动应力分布图，说明各种应力变化情况，并指出最大应力的位置和最小应 力的区间。（10分）答：3）写出 3 种螺纹摩擦防松的方式。 （ 5 分）（4）在图下的错误分析行中，按编号指出箱体轴承座部位的设计错误，在正确图例中简单并绘制正确结构。 （ 10 分）错误分析错误编号说明12345正 确 图 例答:错误分析错误编号说明1普通螺栓连接时应留有间隙2轴承座及加强肋设计未考虑拔模斜度3轴承盖螺钉不能设计在剖分面上4螺母支承面处应设加工凸台或鱼眼坑5螺栓连接应考虑防松，加垫片正确图例2010机械设计试题（A）1分，共10分）九、说明零件标记的正确含义或给出正确标注（每题（21） 螺栓 M16 100 GB/T 5781-2000答：公称直径16mm，长100mm全螺纹六角头螺栓标记为：（22 ） 键 10 X25 GB/T 1096-2003答：圆头普通平键（A型），b=10mm,h=8mm,l=25mm（23） 销 10 100 GB/T 117-2000不经表面处理的答：直径为10 mm，长为100 mm，材料为35号钢，热处理硬度为HRC2838 , 圆锥销：（24）A1000 GB/T 11544-1997答：基准长度为 1000 mm的普通A型V带:(25)SPB 2240 GB/T 11544-1997答：基准长度为2240 mm的SPB型窄V带:（26）08A1 87 GB/T1243 1997答：A系列、节距12.7mm（27） 内径为 40mm， 03答：6308（28） 内径为 35mm， 19答：71907B/P5（29）内径为120mm，32尺寸系列的调心滚子轴承,、单排、87节的滚子链: 尺寸系列的深沟球轴承，尺寸系列的角接触球轴承,23224/C2J30 60(30 ) YL6联轴器 GB/T 5843-2003J1 B2844答：主动端为 J 型轴孔， A 型键槽， d=30 mm ， L=60 d=28 mm ， L=44 mm 的凸缘联轴器十、0级公差，正常结构,5级公差，接触角为0组游隙。40，0组游隙。0级公差，正常结构，2组游隙。mm ；从动端为 J1 型轴孔， B 型键槽，非标准件简答题与填空题（每题 2.5 分，共 10 分）(9) 电动机通过三套减速装置驱动运输带，三套减速装置为：圆柱齿轮减速器、套筒滚 子链传动和 V 带传动，其排列次序应如何？为什么？答：V带传动-齿轮传动-链传动。带传动吸振、平稳，放在初始端；齿轮传动准确，放在中 间；链传动瞬时传动比不准，容易振动，放在最后端。(10) 链轮齿形的设计应保证：尽量减少链节与链轮啮合时的冲击和接触应力； 有一定能力适应链条因 磨损 而导致的节距增长；方便加工制造和安装。(11) 蜗杆传动特点是：能实现大的传动比， 结构紧凑，传动平稳，噪声低 ，具有 自锁性 ， 但由于在啮合齿面间产生很大的相对滑动速度， 摩擦发热大，传动效率低 ，且常需 耗用有色金属，故不适用于 大功率和长期连续工作的传动。(12) 按其滑动表面间润滑状态的不同，可分为液体润滑轴承 ，不完全液体润滑轴承 和无润滑轴承 。十一、 设计计算题( 1)一压力容器的螺栓组连接如下图所示。已知容器的工作压力p=12MPa ，容器内径D=78mm ，螺栓数目 z=6 ，采用橡胶垫片。试确定螺栓直径的最小值。已知参数与公式： 1 )剩余预紧力 F ”=1.6F ，F 为工作拉力； 2)连接件与被连接件刚度系数：C 1/(C 1 + C 2)= 0.9 , C2/(C1 +C2)=0.1 ; 3 )预紧力 F，二 F ” + C 2 f ； 4)匕=230.77MPa 。 C1 +C2(15 分)三( 1 )题图解：求每个螺栓所受的工作拉力F78 2 - 129556 N按紧密性要求选取剩余预紧力F ” =1.6F=16 9556=15291 NF F； 卜 C求应施加在每个螺栓上的预紧力F 二 152910.1 9556 二 16246 N求单个螺栓所受的总拉力F 0F 0 二 F F9555 162462N48475)确定螺栓直径4 1.3 24847-230.77M16。解毕。(2) 一二级斜齿圆柱齿轮传动中，齿轮4转动方向如下图所示，已知I轴为输入轴，齿轮4为右旋齿。为使中间轴II所受的轴向力抵消一部分，试在图中标出：(1)各轮的轮齿旋向； (2)各轮轴向力Fa1、Fa2、Fa3、Fa4的方向。(10 分)三( 2)题图答：见图(3) 传动装置，采用一对角接触球轴承，并暂定轴承型号为7307AC，其额定动载荷为C=32800 N。已知轴承载荷 R1=1200 N，R2=2050 N，FA =880 N，转速 n=5000 r/min，运转中受中等冲击，预期寿命L h=2000 h，试通过计算判断所选轴承型号是否恰当?已知参数：1 ) 70000AC 型轴承 e=0.68 ； 2)内部轴向力 S=0.7A ； 3)A/R e 时，X=0.41、Y=0.87 ；3 )轴承的温度系数fT=1 ；轴承的载荷系数fF =1.5。（20 分）(3)题图18-6b）S 0.7 A二 0 .71200 二 840 NS 2 二 0.7 A2 二 0. 7 -2050 二 1435 N因为S1 FA 840 880 1720 NS2-所以A2s1 Fa 1720 N含二 S二 840 N（2 ）计算轴承1、2的当量动载荷A18400.7 0.68R11200A217200. 84 I 0 .68R 22050可得X1122=0.41、Y =0.87 ； X =0.41、Y =0.87。故径向当量动载荷为P二 0.411200 - 0.87 - 840 二 1222.8 NP2 =0.41 R 2-0.85 鸟：:：2336.9 N（3 ）计算所需的径向额定动载荷因两端选择同样尺寸的轴承，而P2P1，故应以轴承2的径向当量动载荷P2为计算依据。按式:fP P2 60 n lC2fT10故所选7307AC轴承合适。1 13 1.52336.960500020006101 1 3:一 29565.3 N V C十二、其他设计问题（1）写出形成流体动压润滑的3个必要条件，并判断下图中哪些可以形成流体动压润滑。（10 分）(d)I题四（ 1 ）图答：(1(2(3 a 、 d。两摩擦表面必须有一定的相对滑动速度；充分供应具有适当粘度的润滑油；相对运动的两表面应当形成收敛的楔形间隙，即使润滑油由大口流入、小口流出（2）试绘出带传动应力分布图，说明各种应力变化情况，并指出最大应力的位置和最小应 力的区间。（ 10 分）答：(3)写出3种螺纹摩擦防松的方式。(5分)(4 )在图下的错误分析行中，按编号指出箱体轴承座部位的设计错误，在正确图例中简单 并绘制正确结构。(10分)错误图例错误编号说明错误分析正确图例答:错误分析错误编号说明1普通螺栓连接时应留有间隙2轴承座及加强肋设计未考虑拔模斜度3轴承盖螺钉不能设计在剖分面上4:螺母支承面处应设加工凸台或鱼眼坑5螺栓连接应考虑防松，加垫片正确图例