机械设计试卷2022年A+答案.docx
诚信应考,考试作弊将带来严峻后果!华南理工大学期末考试2022机械设计试卷（A）留意事项:1 .考前请将密封线内填写清楚；.全部答案请直接答在试卷上；2 .考试形式：闭卷；生 本试卷共四大题，总分值100分，考试时间120分钟。题号-1=四总分得分评卷人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/T 5781-2022(2) 键 10x25 GB/T 1096-2022庙封(3)销 10x100 GB/T 117-2022答不内(4)AIO(X) GB/T 11544-1997线封密(5)SPB 2240 GB/T 11544-1997(6)08A-1-87 GB/T1243-1997(7)内径为40mm, 03尺寸系列的深沟球轴承，0级公差，正常构造，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，正常构造，2组游隙。2022机械设计试卷A第1页共21页(1) 一压力容器的螺栓组连接如以下列图所示。容器的工作压力p=12MPa,容器内径D=78mm,螺栓数目z=6,承受橡胶垫片。试确定螺栓直径的最小值。参数与公式：1)剩余预紧力b=1.6F, F为工作拉力；2)连接件与被连接件刚度系数：C%g + Q)=09 C2/(C,+ C2)=0.1； 3)预紧力'='+尸尸；4) a=230.77MPao(15 分)三(1)题图三(1)题图解：1)求每个螺栓所受的工作拉力F7tD2 PF =4z7tD2 PF =4z兀 x 782x124x6= 9556n2)按严密性要求选取剩余预紧力F'F*=l .6F= 1.6x9556= 15291 N3)求应施加在每个螺栓上的预紧力产CF"= F"+F = 15291 + 0.1x9556 = 16246 NC +CI 24)求单个螺栓所受的总拉力尸。F = F + F" = 9556+16246 = 24847 N05)确定螺栓直径=13.35 mm=13.35 mmd > 4x1.3/(4x1.3x24847 Y Ka - V nx23().77M16o解毕。(2) 一二级斜齿圆柱齿轮传动中，齿轮4转动方向如以下列图所示，I轴为输入轴，齿轮 4为右旋齿。为使中间轴H所受的轴向力抵消一局部，试在图中标出：(1)各轮的轮齿旋向；各轮轴向力%、%、/、%的方向。(10 分)2022机械设计试卷A第10页共21页三（2）题图答：见图一传动装置，承受一对角接触球轴承，并暂定轴承型号为7307AC,其额定动载荷为C=32800 No 轴承载荷 R =120p N, R =20印 N, F =88%N,转速=5000 r/min,运转中受中等冲击，预期寿命4=2022 h,试通过计算推断所选轴承型号是否恰当？参数：1） 70000AC 型轴承0.68； 2）内部轴向力 5=0.74 3） A/R e时,X=0.41、丫=0.87；3）轴承的温度系数/=1；轴承的载荷系数 丁尸（20 分）2022机械设计试卷A第11页共21页三(3)题图解（1）先计算轴承1、2的轴向力4、4 1参见图l&6b）S =0.7 A =0.7xl200 = 840N iiS =0.7 A = 0.7 x 2050 = 1435N22由于S +F =840 +880 =1720 N >S1 A2所以A =S + F = 1720N21 A而A = S =840N i i（2）计算轴承1、2的当量动载荷840= 0.7 >0.684 42R.4 42R.12001720=0.84 >0.682050可得X0.41、YfO.87； X.41、Y?0.87«故径向当量动载荷为P = 0.41x1200 + 0.87 x840 = 1222.8 NP =0.41/? +0.854 七 2336.9 N222(3)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22片，故应以轴承2的径向当量动载荷尸2为计算依 据。按式：丫/32022 u 29565.3 N <cf P ( 60 丫/3 i.5x 2336.9 ( 60 x 5000C = p 2 L I = x24 1106 01 I 106故所选7307AC轴承适宜。八、其他设计问题(1)写出形成流体动压润滑的3 个必要条件，并推断以下列图中哪些可以形成流体动压润滑。2022机械设计试卷A第12页共21页（10 分）题四（1）图答：（1）两摩擦外表必需有肯定的相对滑动速度；（2）充分供给具有适当粘度的润滑油；（3）相对运动的两外表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，说明各种应力变化状况，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，在正确图例中简洁 并绘制正确构造。（10分）2022机械设计试卷A第13页共21页错误分析说明12345错误图例错误图例正 确 图 例至错误分析错徨编亘讲 Pfl1一皿23岭冲 情时 应留有同肺tdiGfc X4十口己星flhAVr"上生 rfe士伫培点1联IE次1 AW黄1WW，乂 .IK FTRM.AhM* 主 di/tTX：台匕""1% 立11 而 h4n»M * mi kJ 1 iJU LiC r 1 II- »«U 八由耍将古迈而/，卜由 Willi r,li,4>oft补F1HA力累入诈榜向老忐阮松.hn热J+2022机械设计试卷A第14页共21页正 确 图 例2022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1()分)螺栓 M16xl00GB/T 5781-2022答：公称直径16mm,长100mm全螺纹六角头螺栓标记为：(21) 健 10x25 GB/T 1096-2022答：圆头一般平键(A 型)，b=10mm,h=8mm,l=25mm(22) 销 1 Ox 100 GB/T 117-2022答：直径为10 mm,长为100 mm,材料为35号钢，热处理硬度为HRC2838,不经外表处 理的圆锥销：(23) A1()(X)GB/T 11544-1997答：基准长度为1000 mm的一般A型V带：(24) SPB 2240 GB/T 11544-1997答：基准长度为2240 mm的SPB型窄V带：(25) 08A187 GB/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，正常构造，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尺寸系列的调心滚子轴承，0级公差，正常构造，2组游隙。23224/C2J30 - 60(30) YL6 联轴器. GB/T 5843-2022J B28x441答：主动端为J型轴孔，A型键槽，d=30 mm, L=60 mm；从动端为八型轴孔，B型键槽， d=28 mm, L=44 mm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)2022机械设计试卷A第15页共21页（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，简洁振动，放在最终端。（10）链轮齿形的设计应保证：尽量削减链节与链轮啮合时的冲击和接触应力；有肯 定力量适应链条因磨损而导致的节距增长；便利加工制造和安装。（11）蜗杆传动特点是：能实现大的传动比，构造紧凑，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）按其滑动外表间润滑状态的不同，可分为液体润滑轴承，不完全液体涧滑轴承和无 润滑轴承。十一、设计计算题（1）一压力容器的螺栓组连接如以下列图所示。容器的工作压力 p=l2MPa,容器内径D=78mm,螺栓数目z=6,承受橡胶垫片。试确定螺栓直径的最小值。参数与公式：1）剩余预紧力尸'=L6F, F为工作拉力；2）连接件与被连接件刚度系数：C%/（6 + 4）=°9C2）=O h 3）预紧力 F"=F"+_2F ； 4） n=23O.77MPa.C + C2（15 分）解：I）求每个螺栓所受的工作拉力F71 D2 P71 D2 P4z兀 x 782 x 124x6= 9556n2）按严密性要求选取剩余预紧力尸'=1.6 尸 =1.6x9556= 15291 N3）求应施加在每个螺栓上的预紧力产C尸”二产“+2F = 15291 + 0.1x9556 = 16246 NC +CI 24）求单个螺栓所受的总拉力F。F = F + Ft4 = 9556+16246 = 24847 N02022机械设计试卷A第16页共21页5）确定螺栓直径=13.35 mm=13.35 mm4xi% _ 14x1.3x24847« 兀5 一471x230.77M16o解毕。（2） 一二级斜齿圆柱齿轮传动中，齿轮4转动方向如以下列图所示，I轴为输入轴，齿轮 4为右旋齿。为使中间轴H所受的轴向力抵消一局部，试在图中标出：（1）各轮的轮齿旋向；（2）各轮轴向力口、7、J、%的方向。（10 分）答：见图答：见图三（2）题图2022机械设计试卷A第17页共21页一传动装置.，承受一对角接触球轴承，并暂定轴承型号为7307AC,其额定动载荷为C=32800 No 轴承载荷 R =120p N, R =20砥）N, F =88/N,转速 “二5000 r/min,运转中受中等冲击，预期寿命5=2022 h,试通过计算推断所选轴承型号是否恰当？参数：1） 70000AC 型轴承修0.68； 2）内部轴向力 5=0.74 3） 4/除时,X=0.41> ¥=0.87；3）轴承的温度系数/=1；轴承的载荷系数/=1.5。（20 分）三（3）题图解（1）先计算轴承1、2的轴向力4、/ （参见图18-6b）S =0.7 A =0.7xl200 = 840N iiS =0.7 A = 0.7 x 2050 = 1435N22由于5 + F = 840 +880 =1720 N >S1 A22022机械设计试卷A第18页共21页所以A =S + F =1720N21 AA = S = 840Ni i（2）计算轴承1、2的当量动载荷A, = 840 = ().7 > 0,68R 1200= 1720 =0.84 >0.68R 20502可得X|=0.41、Y,=0.87； X2=0,41> Y2=0.87o故径向当量动载荷为P =0.41x1200 + 0.87x840 = 1222.8 NiP =0.41/? +0.85A a 2336,9 N22263）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，而故应以轴承2的径向当量动载荷计算依据。按式:f P ( 60/2 甲P 2 Lf I 1。6 ” T1.5x2336.9 <60x5000Ix2022I I 106)工 29565.3N <c故所选7307AC轴承适宜。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，并推断以卜图中哪些可以形成流体动压润滑。（10 分）题四（1）图答：（1）两摩擦外表必需有肯定的相对滑动速度；（2）充分供给具有适当粘度的润滑油；（3）相对运动的两外表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，说明各种应力变化状况，并指出最大应力的位置和最小应 力的区间。（10分）答：2022机械设计试卷A第19页共21页J30 x 60YL6 联轴器 -r。 丁 GB/T 5843-2022J B28x441二、 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？（1） 链轮齿形的设计应保证：尽量削减链节与链轮啮合时的;有肯定力量适应链条因 而导致的节距增长；便利蜗杆传动特点是：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。（2） 按其滑动外表间润滑状态的不同，可分为, 和。2022机械设计试卷A第2页共21页（3）写出3种螺纹摩擦防松的方式。（5分）2022机械设计试卷A第20页共21页正 确 图 例答:错误分析然用偏耳讪 HH1般螂校i车箱时 应留有间隙2轴承座及加掰M语计去考虑拢:梯斜席3轴承盖螺钉不能设计在剖介面卜4撷母寺丞而处应讲加T凸分或缶眼加5螺栓连接应考虑防松，加垫片正 确 图 例2022机械设计试卷A第21页共21页三、 设计计算题（1）一压力容器的螺栓组连接如以下列图所示。容器的工作压力p=12MPa,容器内径D=78mm,螺栓数目z=6,承受橡胶垫片。试确定螺栓直径的最小值。参数与公式：1）剩余预紧力二LF6, F为工作拉力；2）连接件与被连接件刚度系数：CC|/（C1 + C2）=O.9,卬（6+6户°/；3）预紧力1”=尸”+ z F , 4） a=230.77MPaoO O12（15 分）三（1）题图2022机械设计试卷A第3页共21页（2） 一二级斜齿圆柱齿轮传动中，齿轮4转动方向如以下列图所示，I釉为输入轴，齿轮 4为右旋齿。为使中间轴II所受的轴向力抵消一局部，试在图中标出：（1）各轮的轮齿旋向；（2）各轮轴向力FaC工2、工3、F04的方向。 U ICIO ur（10 分）三（2）题图2022机械设计试卷A第4页共21页（3） 一传动装置，承受一对角接触球轴承，并暂定轴承型号为7307AC,其额定动载荷为 0=32800 N,轴承载荷 R =120p N, R =200 N, F =880N,转速 ”=5000 r/min,运转中 受中等冲击，预期寿命Lh=2022 h,试通过计算推断所选轴承型号是否恰当？参数：1） 70000AC 型轴承产0.68； 2）内部轴向力 5=0.7R； 3） A/R e时，X=0.41、丫=0.87；3）轴承的温度系数/=1；轴承的载荷系数/=1.5O（20 分）三（3）题图2022机械设计试卷A第5页共21页四、 其他设计问题（1）写出形成流体动压润滑的3 个必要条件，并推断以下列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，说明各种应力变化状况，并指出最大应力的位置和最小应 力的区间。（10分）2022机械设计试卷A第6页共21页（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，在正确图例中简洁 并绘制正确构造。（10分）2022机械设计试卷A第7页共21页正确图例2022机械设计试卷A第8页共21页2022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1()分)螺栓 M16xl00GB/T 5781-2022答：公称直径16mm,长100mm全螺纹六角头螺栓标记为：(11) 键 10x25 GB/T 1096-2022答：圆头一般平键(A 型)，b=10mm,h=8mm,l=25mm(12) 销 10x100 GB/T 117-2022答：直径为10 mm,长为100 mm,材料为35号钢，热处理硬度为HRC2838,不经外表处 理的圆锥销：(13) A 10(H) GB/T 11544-1997答：基准长度为1000 mm的一般A型V带：(14) SPB 2240 GB/T 11544-1997答：基准长度为2240 mm的SPB型窄V带：(15) 08A187 GB/T12431997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，。级公差，正常构造，。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，。级公差，正常构造，2组游隙。 23224/C2J30 x 60(20) YL6 联轴器 一 GB/T 5843-2022J B28x441答：主动端为J型轴孔，A型键槽，d=30 mm, L=60 mm；从动端为八型轴孔，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)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，简洁振动，放在最终端。(5) 链轮齿形的设计应保证：尽量削减链节与链轮啮合时的冲击和接触应力；有肯 定力量适应链条因磨损而导致的节距增长；便利加工制造和安装。(6) 蜗杆传动特点是：能实现大的传动比，构造紧凑，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。(7) 按其滑动外表间润滑状态的不同，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2022机械设计试卷A第9页共21页
