上海海事大学2014-2015-1机械设计基础期末考试A卷含答案

3. （8分）图示为钢制液压油缸，油压p=3 MPa，缸径D=160 mm，螺栓分布圆直径D0=210 mm。为满足气密性要求，取残余预紧力FR=1.8FE，并要求螺栓间距不大于100 mm。试确定最少螺栓个数n和最小螺纹小径。（注：n取偶数，螺栓许用应力[σ]=120 MPa）

解：

依题意： πD0/n≤100 → n≥ πD0/100= π*210/100=6.6，取nmin=8（个）（2分） 单个螺栓所受工作载荷 FE：FE=(p·πD2/4)/nmin=3π*1602/(4*8)=7539.8N（1分） 单个螺栓所受总载荷Fa：Fa=FR+FE=2.8FE=2.8*10539.8=21111.5N（2分） 计算螺纹小径d1：d1?1.3Fa?(2分)?4[?]4?1.3?21111.5?17.06mm（1分）

??120

4、（10分）由齿轮传动与蜗杆传动组成的两级传动系统如图所示。1、2均为斜齿轮，3为蜗杆，4为蜗轮，输入轴I的转向如图所示，III为输出轴，若使轴II蜗杆3的轴向力与斜齿轮2的轴向力方向相反。试确定：

（1）确定蜗轮4的转向，斜齿轮1、2和蜗轮4的旋向； （2）蜗杆蜗轮啮合点处所受作用力的方向。（在图中直接标出）

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每个问题1分，共10分。

5、（12分）某机械传动装置中的轴采用一对角接触球轴承支承，轴承型号为7208AC，轴承外圈窄边相对安装。已知两轴承所承受的径向载荷分别为Fr1=2060N，Fr2=1000N，FA=880N（方向如图所示）。轴的转速n=5000r/min，常温下工作，承受中等冲击（fp=1.5）。试计算该对轴承的寿命。

（注：AC表示接触角α=25o，内部轴向力Fs=0.68Fr，基本额定径向动载荷Cr=35200N。判断系数e=0.68，当Fa/Fr≤e时，X=1，Y=0；当Fa/Fr>e时，X=0.41，Y=0.87）。

答：

（1）计算内部附加载荷

Fs1?0.68Fr1?0.68?2060N?1400.8N Fs2?0.68Fr2?0.68?1000N?680N (2分)

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（2）计算轴承所受轴向力 轴承1：

Fa1?max?Fs1,Fs2?FA??max?1400.8N,?200N??1400.8N（2分）

轴承2：

Fa2?max?Fs2,Fs1?FA??max?680N,1400.8N?880N??2280.8N（2分）

（3）计算轴承当量动载荷P 轴承1：

Fa1Fr1?1400.82060?0.68?e

?X1?1,Y1?0

P1?X1Fr1?Y1Fa1?2060N （2分）

轴承2：

Fa2Fr2?2280.81000?2.28?e

?X2?0.41,Y2?0.87

P2?X2Fr2?Y2Fa2?0.41?1000N?0.87?2280.8N?2394.3N （2分）

（4）寿命计算 轴承1：

310?ftCr?106?35200?L1????????4927.6h （1分） ?60?5000?60n?fP1.5?2060???p1?6?轴承2：

310?ftCr?106?35200?L2????????3138.3h（1分） ?60?5000?60n?fP1.5?2394.3???p2?6?

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