(华南理工大学)机械设计试卷2010A+答案

1、2010机械设计试卷A第 页共21页诚信应考,考试作弊将带来严重后果!华南理工大学期末考试注意事项:2010机械设计试卷(A)题号一二三四总分得分评卷人考前请将密封线内填写清楚；所有答案请直接答在试卷上；3考试形式：闭卷；4.本试卷共四大题，满分100分，考试时间120分钟。业专不内线封密、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)(1)螺栓M16xl00GB/T5781-20002)3)4)5)6)7)8)键10 x25GB/T1096-2003销10 x100GB/T117-2000A1000GB/T11544-1997SPB2240GB/T11544-199708A-1-

2、87GB/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。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。J30 x60YL6联轴器GB/T5843-2003JB28x441、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？TOC o 1-5 h z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

3、而导致的节距增长；方便蜗杆传动特点是: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。按其滑动表面间润滑状态的不同，可分为，和。三、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.FF为工作拉力；2)连接件与被连接件刚度系数:CC/(C+C2)=0.9,C2/(C1+C2)=0.1；3)预紧力F二F+C2CF；4)b=230.77MPa。12(15分)三(1)题图(2)二级斜齿圆柱齿轮传动中

4、，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：各轮的轮齿旋向；各轮轴向力尸八巧2、巧3、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=32800N。已知轴承载荷R1=1200N，R2=2050N，FA=880N,转速n=5000r/min,运转中受中等冲击，预期寿命Lh=2000h,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/Re时，X=0.41、Y=0.87；3）轴承的温度

5、系数f=1；轴承的载荷系数f=1.5。（20分）Ji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）仮）（b）（c）（d）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)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)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)螺栓M16x100GB/T5781-2000答：公称直径16mm,

6、长100mm全螺纹六角头螺栓标记为：键10 x25GB/T1096-2003答：圆头普通平键(A型)，b=10mm,h=8mm,l=25mm销10 x100GB/T117-2000答：直径为10mm,长为100mm,材料为35号钢，热处理硬度为HRC2838,不经表面处理的圆锥销：A1000GB/T11544-1997答：基准长度为1000mm的普通A型V带：SPB2240GB/T11544-1997答：基准长度为2240mm的SPB型窄V带：08A187GB/T12431997答:A系列、节距12.7mm、单排、87节的滚子链：内径为40mm,03尺寸系列的深沟球轴承，0级公差，正常结构，0

7、组游隙。答：6308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/C2J30 x60YL6联轴器GB/T5843-2003JB28x441答：主动端为J型轴孔，A型键槽，d=30mm,L=60mm；从动端为J型轴孔，B型键槽，d=28mm，L=44mm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)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

8、-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。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。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。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

9、，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/(C+C2)=0.9,C2/(C1+C2)=0.1；3)预紧力FCyF；4)6=230.77MPa。12（15分）/鬥：、.1中tttft/*i&=13.35mm1兀Q兀x230.77M16。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）

10、三（2）题图答：见图（3）传动装置,其额定动载荷为C=32800N。已知轴承载荷R1=1200N,R2=2050N,FA=880N,转速n=5000r/min,运转中受中等冲击，预期寿命Lh=2000h,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/Re时，X=0.41、Y=0.87；3）轴承的温度系数f=1；轴承的载荷系数f=1.5。（20分）u三(3)题图解：(1)先计算轴承1、2的轴向力AA2(参见图18-6b)S二0.7A二0.7x1200二840N11S二0.7A二0.7x2050二1435N22A_840R_

11、12001_0.70.68A2R217202050_0.840.68因为S+F_840+880_1720NS1A2所以A_S+F_1720N21A而A_S_840N11(2)计算轴承1、2的当量动载荷可得X=0.41、Y=0.87；X2=0.41、丫2=0.87。故径向当量动载荷为P_0.41x1200+0.87x840_1222.8N1P_0.41R+0.85A沁2336.9N222计算所需的径向额定动载荷C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(60nJP2fI106T1/3Lh丿1.5x2336.9(60 x50001I106A1/3

12、x2000丿沁29565.3Nvc故所选7307AC轴承合适。八、其他设计问题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）(c)(d)题四（1）图答：（1）两摩擦表面必须有一定的相对滑动速度；（2）充分供应具有适当粘度的润滑油；（3）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。a、do（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。（1

13、0分）错误图例错误分析错误编号说明1234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2010机械设计试题（A）九、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）（21）螺栓M16x100GB/T5781-2000答：公称直径16mm,长100mm全螺纹六角头螺栓标记为：（22）键10 x25GB/T1096-2003答：圆头普通平键（A型），b=10mm,h=8mm,l=25mm（23）销10 x100GB/T117-2000答：直径为10m

14、m,长为100mm,材料为35号钢，热处理硬度为HRC2838,不经表面处理的圆锥销：（24）A1000GB/T11544-1997答：基准长度为1000mm的普通A型V带：（25）SPB2240GB/T11544-1997答：基准长度为2240mm的SPB型窄V带：（26）08A187GB/T12431997答:A系列、节距12.7mm、单排、87节的滚子链：（27）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（28）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（29）内径为120mm，32尺寸

15、系列的调心滚子轴承，0级公差，正常结构，2组游隙。23224/C2J30 x60（30）YL6联轴器GB/T5843-2003JB28x441答：主动端为J型轴孔，A型键槽，d=30mm，L=60mm；从动端为J型轴孔，B型键槽，d=28mm，L=44mm的凸缘联轴器十、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

16、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

17、”=1.6F,F为工作拉力；2）连接件与被连接件刚度系数:CC/（C+C2）=0.9，C2/（C1+C2）=0.1；3）预紧力F二F+C2CF；4）b=230.77MPa。12（15分）三（1）题图解：1）求每个螺栓所受的工作拉力F兀D2p兀x782x12F=9556N4z4x62）按紧密性要求选取剩余预紧力F”F”=1.6F=1.6x9556=15291N3）求应施加在每个螺栓上的预紧力FCF二F+F二15291+0.1x9556二16246nC+-124）求单个螺栓所受的总拉力F0F01F二9556116246二24847N确定螺栓直径dJ：竺飞4847=13.35mm1兀Q兀x230.7

18、7M16。解毕。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：各轮的轮齿旋向；(2)各轮轴向力Fa1、Fa2、Fa3、Fa4的方向。(10分)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=32800N。已知轴承载荷R1=1200N，R2=2050N，FA=880N,转速n=5000r/min,运转中受中等冲击，预期寿命Lh=2000h,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/Re时，X=0.41、Y=0.87；3）轴承的温度系数f=1；轴承的载荷系数f=1.5。（20分）tr三（3）题图解：（1）先计算轴承1、2的轴向力A、A2（参见图18-6b）S=0.7A二0.7x1200二840NTOC o 1-5 h z11S二0.7A二0.7x2050二1435N22因为S+F=840+880=1720NS1A2所以A=S+F=1720N21AA=S=840N1i（2）计算轴承1、2的当量动载荷A_840R_12001_0.70.68A2R217202050_0.840.68可得X=0.41、Y=0.87；X2=0.41