化工机械基础考试题答案

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1、《机械设计基础》课程期末考试卷B参考答案和评分标准（适用班级A05储运）1、今有一对外啮合的标准直齿圆柱齿轮，已知模数m=5mm，齿数Z1=35，Z2=70，求传动比、两轮分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、齿距。（10分）解：（1）传动比（1分）（2）分度圆直径（2分）（3）齿顶圆直径（3分）（4）齿根圆直径（3分）（5）轮齿齿距（1分）2、已知DN2000的内压薄壁圆筒，壁厚δn=22mm，壁厚附加量为C=2mm，筒体承受的最大气体压力P=2MPa，双面对接焊缝，局部探伤，试求筒体的最大应力。（10分）解：已知Di

2、=2000mm，δn=22mm，C=2mm，[Pw]=2MPa，φ=0.85，δe=22-2=20mm。（2分）代入公式计算（8分）所以筒体的最大应力为118.82MPa3、今欲设计一台反应器，直径为3000mm，采用双面对接焊缝，100%探伤。工作压力为1.8MPa，工作温度450℃，试用20R和16MnR两种材料分别设计反应器的厚度，并进行分析比较。（15分）（450℃下20R的[σ]=61MPa，16MnR的[σ]=66MPa）解：已知Di=3000mm，t=450℃，Pc=1.1×1.8=1.98MPa，φ=1

3、，C2=2mm。（2分）（1）采用20R材料设计反应器的厚度[σ]450℃=61MPa，代入公式得（5分）4钢板负偏差取C1=1.3mm，圆整后δn=53mm（2）采用16MnR材料设计反应器的厚度[σ]450℃=66MPa，代入公式得（5分）钢板负偏差取C1=1.2mm，圆整后δn=49mm比较两种材料设计反应器厚度可知，16MnR比20R节省材料（3分）4、如图所示轮系中，已知z1=25，z2=45，z2/=20，z3=90，n1=1000r/min，求n3=？（10分）解：根据定轴轮系传动比计算公式（6分）则，n

4、3=n1/i=-1000/8.1=-123.46r/min（4分）负号表示1与3齿轮转向相反。5、今有一直径为640mm、壁厚为4mm、筒长5000mm的容器，材料为Q235-A，工作温度为200℃，，试问该容器能否承受0.1MPa外压？如果不能承受，应该加几个加强箍？（15分）（200℃下Q235-A的弹性模量为1.86×105MPa）解：已知Di=640mm，δn=4mm，L=5000mm，t=200℃，Po=0.1MPa，Et=1.86×105MPa，C1=0.3mm，C2=2mm，δe=δn-C1-C2=4-0

5、.3-2=1.7mm（2分）（2分）Lcr＞L，该容器为短圆筒（1分）（4分）（1分）由于[P]＜Po，容器不能承受0.1MPa外压，所以需要加加强箍（4分）n=5000/366.82=13.63≈14个（1分）所以应该加14个加强箍46、法兰密封面形式有哪些？各适用什么场合？（10分）答：法兰联接的密封性能与密封面型式有直接关系，所以要合理选择密封面的形状。（1）突面（RF），表面是一个光滑的平面，也可车制密纹水线。密封面结构简单，加工方便，且便于进行防腐衬里。但是，这种密封面垫片接触面积较大，预紧时垫片容易往两边挤

6、，不易压紧。（2分）（2）凹凸面（MFM），密封面是由一个凸面和一个凹面相配合组成，在凹面上放置垫片，能够防止垫片被挤出，故可适用于压力较高的场合。（2分）（3）榫槽面(TG)，密封面是由榫和槽所组成的，垫片置于槽中，不会被挤动。垫片可以较窄，因而压紧垫片所需的螺栓力也就相应较小。榫槽密封面适于易燃、易爆、有毒的介质以及较高压力的场合。（2分）（4）全平面（FF），全平面密封适合于压力较小的场合（PN≤1.6MPa）。（2分）（5）环连接面（RJ），环连接面主要用在带颈对焊法兰与整体法兰上，适用压力范围为（6.3MPa

7、≤PN≤25.0MPa）。（2分）7、分析安装在户外的塔体受哪些载荷的作用？说明这些载荷将引起何种变形？（10分）答：主要受工作压力、重量载荷、风载荷、地震载荷以及偏心载荷的作用。各种载荷引起的变形有：（1）工作压力引起拉伸变形；（2分）（2）重量载荷引起的轴向拉伸和压缩变形；（2分）（3）风载荷造成的风弯矩，引起弯曲变形；（2分）（4）垂直地震力引起的轴向拉伸和压缩变形，水平地震力形成地震弯矩，引起弯曲变形；（2分）（5）偏心载荷造成偏心弯矩，引起弯曲变形，同时也产生压缩变形。（2分）8、用齿面接触强度校核公式：设计

8、一单级直齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动，已知传递功率为12kw，输入轴转速320r/min，传动比i=4，小齿轮齿数z1=30，且大小齿轮均采用40Cr调质钢，单向回转，载荷平稳。齿轮材料热处理方法齿面硬度σHlim/MPaσFlim/MPa40Cr调质240~285HBS1.4HBS+3500.8HBS+380（1）已知齿宽系数φ