山东省（春季高考）机电技术类 《机械基础》项目十三任务一 45分钟专题训练卷

山东省（春季高考）机电技术类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共208份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机电技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机电技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《液压与气压传动》《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机电技术类 《机械基础》 项目十三：机械的节能环保 任务一：安全设计 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 在带传动装置的安全设计中，为防止人员接触高速旋转的皮带和带轮，宜优先采用的措施是（ ） A. 设置固定式防护罩遮蔽危险区域 B. 增大带轮直径降低传动比 C. 提高皮带张紧力减少打滑现象 D. 选用较硬材料制造带轮轮缘 2. 某冲压设备设置双手启动按钮，只有操作者双手同时按下两个按钮时滑块才能下行。该设计主要体现的安全原则是（ ） A. 利用联锁装置限制危险动作 B. 利用双手控制防止手部伸入 C. 利用缓冲结构减小冲击载荷 D. 利用隔声材料降低设备噪声 3. 为减少磨床、空气锤等的振动，消除相互影响，一般利用（ ） A. 减振沟 B. 消声器 C. 弹簧钢板 D. 消除噪声源 4. 为使设备在控制线路断线或供电异常时自动进入较安全的状态，控制系统设计应采用（ ） A. 故障安全设计原则 B. 等强度设计原则 C. 标准化设计原则 D. 模块化设计原则 5. 某传送装置的检修门打开后，驱动电动机无法启动；检修门关闭后，装置才具备启动条件。该安全设计采用的是（ ） A. 限位防护装置 B. 安全联锁装置 C. 过载保护装置 D. 紧急制动装置 6. 设计机械设备的急停按钮时，符合安全设计要求的是（ ） A. 安装在隐蔽位置防止误触动作 B. 采用红色蘑菇头并便于迅速操作 C. 设置在机体内部避免意外碰撞 D. 采用普通旋钮并与调速器共用 7. 为防止铁屑等进入传动系统，机床上广泛采用________的安全防护措施。（ ） A. 加防护罩 B. 设警告牌 C. 停车检查 D. 将操作人员隔离 8. 在机械制图中，为提醒使用者注意某锐边可能造成割伤，设计图样中通常应通过工艺要求明确（ ） A. 对锐边进行倒钝或倒角处理 B. 对锐边进行渗碳或淬火处理 C. 对锐边进行镀铬或发蓝处理 D. 对锐边进行钻孔或攻螺纹处理 9. 某设备的外露齿轮传动需要设置防护装置。防护罩设计时，最关键的要求是（ ） A. 保证罩体强度并固定可靠 B. 保证罩体颜色与机身一致 C. 保证罩体表面具有较高光泽 D. 保证罩体质量尽量小于齿轮 10. 车床照明灯使用的电压为（ ） A. 36 V B. 220 V C. 380 V D. 12 V 11. 为降低维修人员误启动设备的风险，设备启动控制器宜采用的设计措施是（ ） A. 将启动按钮布置在设备背面 B. 将启动按钮设计为防护式按钮 C. 将启动按钮制成与机身同色 D. 将启动按钮安装在传动轴附近 12. 机械设备的安全色中，用于表示停止、禁止和消防设备位置的颜色通常是（ ） A. 红色表示停止与禁止信息 B. 黄色表示停止与禁止信息 C. 蓝色表示停止与禁止信息 D. 绿色表示停止与禁止信息 13. 在操作面板设计中，将经常使用的控制按钮布置在操作者正常伸手即可触及的区域，主要目的是（ ） A. 减少操作动作并降低疲劳程度 B. 增加面板面积并改善外观效果 C. 提高按钮数量并扩展控制功能 D. 减小设备质量并方便整体搬运 14. 安全设计理念包括对什么的评估（ ） A. 产品的功能性 B. 操作人员的培训 C. 设备的美观度 D. 竞争对手的影响 15. 某传动装置的联轴器在设备运行时高速旋转。为降低人员衣物被卷入的风险，设计中应优先采用的措施是（ ） A. 在联轴器外设置固定式防护罩 B. 在联轴器表面涂覆醒目警示色 C. 在联轴器附近张贴安全提示牌 D. 在联轴器轴端加装润滑油杯 16. 一台冲压设备的控制面板需要设置紧急停止装置。下列按钮设计中，最符合安全设计要求的是（ ） A. 采用绿色平头按钮，并设置自动复位 B. 采用黑色旋钮按钮，并设置钥匙复位 C. 采用红色蘑菇头按钮，并设置自锁功能 D. 采用黄色触摸按钮，并设置延时动作 17. 设计人员对一台金属箱体的外露板材边缘进行结构处理，主要目的是防止使用者手部被划伤。下列处理方法最合适的是（ ） A. 将外露边缘加工成尖角形状 B. 将外露边缘加工成圆角形状 C. 将外露边缘加工成锯齿形状 D. 将外露边缘加工成斜棱形状 18. 在热处理作业中，为防止发生爆炸，应控制易燃成分气体占总量的比例低于（ ） A. 5% B. 10% C. 20% D. 30% 19. 关于安全系数n的说法，正确的是（ ） A. 大于1 B. 小于1 C. 等于1 D. 固定值 20. 某自动送料设备在停电后恢复供电。为防止操作人员检修时设备突然动作，其控制系统应具备的安全特性是（ ） A. 恢复供电后立即执行送料动作 B. 恢复供电后自动提高送料速度 C. 恢复供电后保持原有运行状态 D. 恢复供电后等待人工重新启动 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 某起重装置采用一根钢丝绳吊运设备。钢丝绳最小破断拉力为72 kN，设计安全系数取6，吊钩及索具自重为1.5 kN。取重力加速度 。（1）计算钢丝绳允许承受的最大工作拉力。（2）计算该装置可吊运设备的最大质量。 22. 某冲压设备设置光电保护装置。人员手臂接近速度按 计算，设备安全距离计算式为 。光电装置响应时间为0.08 s，控制继电器动作时间为0.02 s，压力机从接到停止信号至完全停止的时间为0.18 s。（1）计算设备总停止时间 。（2）计算光电保护装置与危险区之间的最小安全距离。 23. 某设备防护罩的支撑拉杆承受最大拉力32 kN。拉杆材料的抗拉强度为600 MPa，屈服强度为360 MPa。抗拉强度安全系数取3，屈服强度安全系数取1.8。拉杆截面为圆形，计算时取 。（1）计算拉杆的许用应力。（2）计算拉杆所需的最小截面积。（3）计算拉杆最小直径，并从标准规格中选用合适直径。 24. 某气动夹具在气压0.60 MPa下工作，气缸活塞直径为63 mm。为防止突然失压导致工件下落，设计两根相同的机械锁定销共同承受夹具作用力。锁定销承受双剪切，安全系数取1.5，销材料许用剪应力为80 MPa，取 。（1）计算气缸理论输出力。（2）计算两根锁定销共同应承受的设计载荷。（3）计算锁定销最小直径，并选用合适的整数规格。 25. 某升降平台额定载荷为800 kg，提升过程中因传动故障发生下滑。制动器动作前，平台已下滑0.15 m，制动开始时平台向下速度为0.60 m/s。制动轮半径为0.12 m，现有制动器额定制动力矩为180 N·m。取 ，不计摩擦损失。（1）计算制动器需要吸收的平台总能量。（2）计算现有制动器使平台停止所需的制动距离。（3）若安全要求制动距离不大于0.75 m，且制动力矩设计安全系数取1.25，计算制动器所需的最小额定制动力矩，并判断现有制动器是否满足要求。 三、综合应用题（本大题共6小题，共40分） 26.（5分）某车间需设计一套用于吊运电动机的吊具。电动机质量为 800 kg，吊运时取动载系数为 1.25，两根吊链均匀承载，吊链安全系数取 4。现拟选用额定破断拉力为 22 kN 的吊链。（1）计算每根吊链所需的最小破断拉力。（2）判断额定破断拉力为 22 kN 的吊链能否满足安全设计要求。（3）说明吊具投入使用前还应采取的两项安全设计或管理措施。 27.（5分）某冲压车间为一台压力机加装光电保护装置。经检测，光电装置响应时间为 0.020 s，安全继电器响应时间为 0.030 s，压力机从接到停止信号至滑块完全停止的时间为 0.120 s。按安全距离公式 计算，其中 为安全距离，单位为 mm， 为总响应时间，单位为 s， 取 120 mm。（1）计算该光电保护装置的最小安全安装距离。（2）若实际安装距离为 350 mm，判断该安装方案是否符合要求。（3）针对该安装方案，提出一项可行的安全改进措施。 28.（5分）某冲压设备采用双手启动装置保护操作人员。设备滑块从双手按钮释放到完全停止的时间为 0.18 s，操作人员手部离开按钮后可能继续向危险区移动的时间取 0.06 s，手部接近速度取 1600 mm/s，附加安全距离取 250 mm。现测得双手按钮至模具危险区的距离为 550 mm。（1）计算双手按钮至危险区的最小安全距离。（2）判断现有 550 mm 的安装距离是否符合安全设计要求。（3）针对该设备提出两项改进措施。 29.（5分）某工厂设计一台额定载荷为 1800 kg 的液压升降平台，平台由 4 根钢丝绳共同承载。设计时取动载系数为 1.2，钢丝绳安全系数为 6，重力加速度取 。现拟选用最小破断拉力为 30 kN 的钢丝绳。（1）计算每根钢丝绳在额定工况下应具有的最小破断拉力。（2）判断拟选钢丝绳能否满足安全设计要求。（3）为防止平台发生超行程坠落，说明应增设的两项安全保护装置。 30.（10分）某三相异步电动机驱动皮带输送机，额定输出功率为 5.5 kW，电源线电压为 380 V，电动机效率为 0.85，功率因数为 0.80。设计人员拟选用整定范围为 9～13 A 的热继电器，并在输送机传动部位设置防护罩。（1）计算该电动机的额定电流。（2）判断整定范围为 9～13 A 的热继电器是否适用，并说明整定电流应取何值。（3）说明皮带轮防护罩在安全设计中应满足的两项基本要求。 31.（10分）某数控机床电气控制柜采用 TN 接地系统，单相接地故障回路阻抗为 0.80 Ω，相电压为 220 V。控制柜进线端安装 C20 型小型断路器，其额定电流为 20 A，瞬时脱扣电流按额定电流的 10 倍计算。经测试，该断路器在该故障电流下的实际切断时间为 0.12 s，机床规定的最大允许切断时间为 0.40 s。（1）计算发生单相接地故障时的故障电流，并判断断路器能否瞬时脱扣。（2）判断该控制柜的自动切断时间是否符合安全设计要求。（3）说明控制柜金属外壳进行保护接地的主要作用，并提出一项日常检查措施。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 山东省（春季高考）机电技术类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共208份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机电技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机电技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《液压与气压传动》《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机电技术类 《机械基础》 项目十三：机械的节能环保 任务一：安全设计 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 在带传动装置的安全设计中，为防止人员接触高速旋转的皮带和带轮，宜优先采用的措施是（ ） A. 设置固定式防护罩遮蔽危险区域 B. 增大带轮直径降低传动比 C. 提高皮带张紧力减少打滑现象 D. 选用较硬材料制造带轮轮缘 【答案】A 【解析】固定式防护罩能够将人员与皮带、带轮等旋转危险部位隔离，是消除接触和卷入风险的直接安全设计措施。其余措施主要影响传动性能或零件强度，不能有效防止人员误触。 2. 某冲压设备设置双手启动按钮，只有操作者双手同时按下两个按钮时滑块才能下行。该设计主要体现的安全原则是（ ） A. 利用联锁装置限制危险动作 B. 利用双手控制防止手部伸入 C. 利用缓冲结构减小冲击载荷 D. 利用隔声材料降低设备噪声 【答案】B 【解析】双手启动使操作者在启动瞬间无法用手伸入模具危险区，从设计上降低了压伤风险。联锁、缓冲和隔声虽也属于相关设计措施，但不符合该装置的主要作用。 3. 为减少磨床、空气锤等的振动，消除相互影响，一般利用（ ） A. 减振沟 B. 消声器 C. 弹簧钢板 D. 消除噪声源 【答案】A 【解析】减振沟可阻断或削弱振动在地基中的传播，减少磨床、空气锤等设备振动对周围设备的相互影响。 4. 为使设备在控制线路断线或供电异常时自动进入较安全的状态，控制系统设计应采用（ ） A. 故障安全设计原则 B. 等强度设计原则 C. 标准化设计原则 D. 模块化设计原则 【答案】A 【解析】故障安全设计要求系统发生故障时尽可能转入安全状态，例如使执行机构停止危险运动。其余原则主要服务于结构强度、零件通用性或产品维护，不是故障状态下的安全保障。 5. 某传送装置的检修门打开后，驱动电动机无法启动；检修门关闭后，装置才具备启动条件。该安全设计采用的是（ ） A. 限位防护装置 B. 安全联锁装置 C. 过载保护装置 D. 紧急制动装置 【答案】B 【解析】安全联锁装置通过检修门状态控制设备能否启动，防止人员在防护门打开时接触运动部件。限位、过载和紧急制动装置的作用分别不同，不能完整描述该功能。 6. 设计机械设备的急停按钮时，符合安全设计要求的是（ ） A. 安装在隐蔽位置防止误触动作 B. 采用红色蘑菇头并便于迅速操作 C. 设置在机体内部避免意外碰撞 D. 采用普通旋钮并与调速器共用 【答案】B 【解析】急停按钮应当醒目、易识别、易接近和易操作，红色蘑菇头按钮符合这一要求，便于紧急情况下迅速停止危险运动。其余设计会增加寻找、识别或操作急停装置的困难。 7. 为防止铁屑等进入传动系统，机床上广泛采用________的安全防护措施。（ ） A. 加防护罩 B. 设警告牌 C. 停车检查 D. 将操作人员隔离 【答案】A 【解析】为防止铁屑等进入传动系统，机床上广泛采用加防护罩的安全防护措施。 8. 在机械制图中，为提醒使用者注意某锐边可能造成割伤，设计图样中通常应通过工艺要求明确（ ） A. 对锐边进行倒钝或倒角处理 B. 对锐边进行渗碳或淬火处理 C. 对锐边进行镀铬或发蓝处理 D. 对锐边进行钻孔或攻螺纹处理 【答案】A 【解析】对锐边倒钝或倒角可以消除尖锐棱角，降低装配、使用和维护过程中的割伤风险。其他处理主要用于提高耐磨性、防锈性或实现连接功能，不能直接消除锐边危险。 9. 某设备的外露齿轮传动需要设置防护装置。防护罩设计时，最关键的要求是（ ） A. 保证罩体强度并固定可靠 B. 保证罩体颜色与机身一致 C. 保证罩体表面具有较高光泽 D. 保证罩体质量尽量小于齿轮 【答案】A 【解析】齿轮防护罩应具备足够强度并可靠固定，防止罩体松动、变形或脱落后使人员接触啮合危险区。颜色、光泽和与齿轮的质量比较不是防护有效性的关键条件。 10. 车床照明灯使用的电压为（ ） A. 36 V B. 220 V C. 380 V D. 12 V 【答案】A 11. 为降低维修人员误启动设备的风险，设备启动控制器宜采用的设计措施是（ ） A. 将启动按钮布置在设备背面 B. 将启动按钮设计为防护式按钮 C. 将启动按钮制成与机身同色 D. 将启动按钮安装在传动轴附近 【答案】B 【解析】防护式按钮可减少工具、衣物或身体偶然碰触引起的误启动，从结构上提高控制装置的安全性。改变按钮位置或颜色不能可靠避免误操作，安装在传动轴附近还会增加操作风险。 12. 机械设备的安全色中，用于表示停止、禁止和消防设备位置的颜色通常是（ ） A. 红色表示停止与禁止信息 B. 黄色表示停止与禁止信息 C. 蓝色表示停止与禁止信息 D. 绿色表示停止与禁止信息 【答案】A 【解析】红色安全色主要用于表示禁止、停止和消防设备位置，常用于急停按钮等部位。黄色主要表示警告，蓝色主要表示指令，绿色主要表示安全状态或通行。 13. 在操作面板设计中，将经常使用的控制按钮布置在操作者正常伸手即可触及的区域，主要目的是（ ） A. 减少操作动作并降低疲劳程度 B. 增加面板面积并改善外观效果 C. 提高按钮数量并扩展控制功能 D. 减小设备质量并方便整体搬运 【答案】A 【解析】将常用控制件布置在正常作业范围内，能够减少操作者过度伸展、弯腰等不合理动作，降低疲劳和误操作风险。这体现了安全设计中的人机工程原则。 14. 安全设计理念包括对什么的评估（ ） A. 产品的功能性 B. 操作人员的培训 C. 设备的美观度 D. 竞争对手的影响 【答案】B 【解析】安全设计理念应综合考虑人员、设备和作业环境等因素。操作人员的培训水平会直接影响设备的安全使用和事故预防效果，因此安全设计应评估操作人员培训情况。产品功能性、设备美观度和竞争对手影响不是本题所指的安全设计评估重点，所以选B。 15. 某传动装置的联轴器在设备运行时高速旋转。为降低人员衣物被卷入的风险，设计中应优先采用的措施是（ ） A. 在联轴器外设置固定式防护罩 B. 在联轴器表面涂覆醒目警示色 C. 在联轴器附近张贴安全提示牌 D. 在联轴器轴端加装润滑油杯 【答案】A 【解析】联轴器属于旋转危险部件，固定式防护罩能将人员与危险区域隔离，是从设计上消除卷入风险的主要措施。警示色和提示牌只能起提醒作用，不能替代实体防护。 16. 一台冲压设备的控制面板需要设置紧急停止装置。下列按钮设计中，最符合安全设计要求的是（ ） A. 采用绿色平头按钮，并设置自动复位 B. 采用黑色旋钮按钮，并设置钥匙复位 C. 采用红色蘑菇头按钮，并设置自锁功能 D. 采用黄色触摸按钮，并设置延时动作 【答案】C 【解析】紧急停止装置通常采用红色蘑菇头按钮，便于快速识别和拍击操作，并应具有自锁功能，防止危险消除前设备被意外重新启动。 17. 设计人员对一台金属箱体的外露板材边缘进行结构处理，主要目的是防止使用者手部被划伤。下列处理方法最合适的是（ ） A. 将外露边缘加工成尖角形状 B. 将外露边缘加工成圆角形状 C. 将外露边缘加工成锯齿形状 D. 将外露边缘加工成斜棱形状 【答案】B 【解析】外露边缘采用圆角处理可减小锐利棱边，降低接触时产生割伤和碰伤的可能性。尖角、锯齿和斜棱均可能保留较大的伤害风险。 18. 在热处理作业中，为防止发生爆炸，应控制易燃成分气体占总量的比例低于（ ） A. 5% B. 10% C. 20% D. 30% 【答案】A 【解析】热处理作业中，易燃成分气体与空气混合可能形成爆炸性混合物。应控制易燃成分气体占总量的比例低于5%，以降低爆炸风险。 19. 关于安全系数n的说法，正确的是（ ） A. 大于1 B. 小于1 C. 等于1 D. 固定值 【答案】A 【解析】安全系数，主要反映了强度储备的情况，许用应力是将极限应力除以一个大于1的系数作为工作时允许的最大应力。 20. 某自动送料设备在停电后恢复供电。为防止操作人员检修时设备突然动作，其控制系统应具备的安全特性是（ ） A. 恢复供电后立即执行送料动作 B. 恢复供电后自动提高送料速度 C. 恢复供电后保持原有运行状态 D. 恢复供电后等待人工重新启动 【答案】D 【解析】设备失电后再次来电时，应避免因电源恢复而自行启动。等待操作人员确认现场安全后重新启动，符合防止意外启动的安全设计原则。 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 某起重装置采用一根钢丝绳吊运设备。钢丝绳最小破断拉力为72 kN，设计安全系数取6，吊钩及索具自重为1.5 kN。取重力加速度 。（1）计算钢丝绳允许承受的最大工作拉力。（2）计算该装置可吊运设备的最大质量。 【答案】（1）最大工作拉力为 。（2）设备最大重力为 ，最大质量为 。 【解析】钢丝绳允许工作拉力为72÷6=12 kN。扣除吊钩及索具自重1.5 kN，设备重力最大为10.5 kN，故m=10.5×103÷9.8≈1071.43 kg。 22. 某冲压设备设置光电保护装置。人员手臂接近速度按 计算，设备安全距离计算式为 。光电装置响应时间为0.08 s，控制继电器动作时间为0.02 s，压力机从接到停止信号至完全停止的时间为0.18 s。（1）计算设备总停止时间 。（2）计算光电保护装置与危险区之间的最小安全距离。 【答案】（1）总停止时间为 。（2）最小安全距离为 。 【解析】总停止时间由光电响应、继电器动作和压力机停止时间组成，T=0.08+0.02+0.18=0.28 s。代入公式得S=1600×0.28+120=568 mm。 23. 某设备防护罩的支撑拉杆承受最大拉力32 kN。拉杆材料的抗拉强度为600 MPa，屈服强度为360 MPa。抗拉强度安全系数取3，屈服强度安全系数取1.8。拉杆截面为圆形，计算时取 。（1）计算拉杆的许用应力。（2）计算拉杆所需的最小截面积。（3）计算拉杆最小直径，并从标准规格中选用合适直径。 【答案】（1）按抗拉强度计算的许用应力为 ；按屈服强度计算的许用应力为 。许用应力取 。（2）最小截面积为 。（3）最小直径为 ，应选用直径16 mm的拉杆。 【解析】按抗拉和屈服强度计算的许用应力均为200 MPa，取200 MPa。A=32000÷200=160 mm2；d=≈14.28 mm，规格应向上选16 mm。 24. 某气动夹具在气压0.60 MPa下工作，气缸活塞直径为63 mm。为防止突然失压导致工件下落，设计两根相同的机械锁定销共同承受夹具作用力。锁定销承受双剪切，安全系数取1.5，销材料许用剪应力为80 MPa，取 。（1）计算气缸理论输出力。（2）计算两根锁定销共同应承受的设计载荷。（3）计算锁定销最小直径，并选用合适的整数规格。 【答案】（1）气缸理论输出力为 。（2）设计载荷为 。（3）两根锁定销均承受双剪切，总剪切面积为 。由 得，，应选用直径4 mm及以上的锁定销。 【解析】（1），气压。活塞面积为，所以气缸理论输出力为。（2）机械锁定销按安全系数1.5设计，设计载荷为。（3）每根销为双剪切，两根销共有4个剪切面，总剪切面积为。由，得。整数规格应向上选取，故选用直径及以上的锁定销。 25. 某升降平台额定载荷为800 kg，提升过程中因传动故障发生下滑。制动器动作前，平台已下滑0.15 m，制动开始时平台向下速度为0.60 m/s。制动轮半径为0.12 m，现有制动器额定制动力矩为180 N·m。取 ，不计摩擦损失。（1）计算制动器需要吸收的平台总能量。（2）计算现有制动器使平台停止所需的制动距离。（3）若安全要求制动距离不大于0.75 m，且制动力矩设计安全系数取1.25，计算制动器所需的最小额定制动力矩，并判断现有制动器是否满足要求。 【答案】（1）制动开始时平台的动能为 。制动过程中平台继续下移距离为 时，制动器需吸收的总能量为 ，不能仅由已知数据确定单一数值。（2）现有制动器的制动力为 ，小于平台重力 ，平台不能停止，制动距离不存在有限值。（3）当制动距离取最大允许值 时，能量关系为 ，得 ；理论制动力矩为 ；最小额定制动力矩为 。现有180 N·m制动器不满足要求。 【解析】制动初动能为144 J，制动阶段下移s时还需吸收重力功，E=144+7840s J。现有制动力1500 N小于重力7840 N，不能停止。取s=0.75 m，额定力矩需1.25×8032×0.12=1204.80 N·m，180 N·m不满足。 三、综合应用题（本大题共6小题，共40分） 26.（5分）某车间需设计一套用于吊运电动机的吊具。电动机质量为 800 kg，吊运时取动载系数为 1.25，两根吊链均匀承载，吊链安全系数取 4。现拟选用额定破断拉力为 22 kN 的吊链。（1）计算每根吊链所需的最小破断拉力。（2）判断额定破断拉力为 22 kN 的吊链能否满足安全设计要求。（3）说明吊具投入使用前还应采取的两项安全设计或管理措施。 【答案】（1）电动机重力为 。吊运总设计载荷为 。每根吊链的工作拉力为 。最小破断拉力为 。（2）22 kN 大于 19.62 kN，所选吊链满足强度安全要求。（3）应设置防脱钩装置，并对吊链、吊钩和连接销进行定期检查；吊具应标明额定载荷，严禁超载使用。 【解析】设计载荷为800×9.81×1.25=9810 N，每根吊链受力4905 N，所需破断拉力为4905×4=19.62 kN。22 kN满足强度要求。还应设置防脱钩装置并定期检查吊链、吊钩和连接销，标明额定载荷且严禁超载。 27.（5分）某冲压车间为一台压力机加装光电保护装置。经检测，光电装置响应时间为 0.020 s，安全继电器响应时间为 0.030 s，压力机从接到停止信号至滑块完全停止的时间为 0.120 s。按安全距离公式 计算，其中 为安全距离，单位为 mm， 为总响应时间，单位为 s， 取 120 mm。（1）计算该光电保护装置的最小安全安装距离。（2）若实际安装距离为 350 mm，判断该安装方案是否符合要求。（3）针对该安装方案，提出一项可行的安全改进措施。 【答案】（1）总响应时间为 s。最小安全距离为 mm。（2）不符合要求。实际安装距离 350 mm 小于最小安全距离 392 mm。（3）应将光电保护装置调整至距危险区至少 392 mm 处，或缩短压力机的制动停止时间后重新计算安全距离。 【解析】总响应时间T=0.020+0.030+0.120=0.170 s，最小安全距离S=1600×0.170+120=392 mm。实际350 mm小于要求，不符合安全要求；应调整至至少392 mm，或缩短停止时间后重新计算验证。 28.（5分）某冲压设备采用双手启动装置保护操作人员。设备滑块从双手按钮释放到完全停止的时间为 0.18 s，操作人员手部离开按钮后可能继续向危险区移动的时间取 0.06 s，手部接近速度取 1600 mm/s，附加安全距离取 250 mm。现测得双手按钮至模具危险区的距离为 550 mm。（1）计算双手按钮至危险区的最小安全距离。（2）判断现有 550 mm 的安装距离是否符合安全设计要求。（3）针对该设备提出两项改进措施。 【答案】（1）总响应时间为 。最小安全距离为 。（2）550 mm 小于 634 mm，现有安装距离不符合安全设计要求。（3）应将双手按钮安装距离调整至不小于 634 mm；应设置光电保护装置或联锁防护罩，并定期检测制动停止时间。 【解析】总响应时间为0.18+0.06=0.24 s，最小安全距离S=1600×0.24+250=634 mm。现有550 mm不足，应调整至不小于634 mm，并设置光电保护或联锁防护罩，定期检测制动停止时间。 29.（5分）某工厂设计一台额定载荷为 1800 kg 的液压升降平台，平台由 4 根钢丝绳共同承载。设计时取动载系数为 1.2，钢丝绳安全系数为 6，重力加速度取 。现拟选用最小破断拉力为 30 kN 的钢丝绳。（1）计算每根钢丝绳在额定工况下应具有的最小破断拉力。（2）判断拟选钢丝绳能否满足安全设计要求。（3）为防止平台发生超行程坠落，说明应增设的两项安全保护装置。 【答案】（1）平台设计总载荷为 N。每根钢丝绳的工作拉力为 N。最小破断拉力为 N，约为 31.75 kN。（2）不能满足要求。拟选钢丝绳的最小破断拉力为 30 kN，小于 31.75 kN。（3）应设置上、下限位开关，防止平台超行程运行；应设置防坠安全器或机械锁止装置，防止钢丝绳失效时平台坠落。 【解析】设计总载荷为1800×9.8×1.2=21168 N，每根钢丝绳工作拉力为21168÷4=5292 N，所需破断拉力为5292×6=31.75 kN。30 kN不足；应设置上下限位开关及防坠安全器或机械锁止装置。 30.（10分）某三相异步电动机驱动皮带输送机，额定输出功率为 5.5 kW，电源线电压为 380 V，电动机效率为 0.85，功率因数为 0.80。设计人员拟选用整定范围为 9～13 A 的热继电器，并在输送机传动部位设置防护罩。（1）计算该电动机的额定电流。（2）判断整定范围为 9～13 A 的热继电器是否适用，并说明整定电流应取何值。（3）说明皮带轮防护罩在安全设计中应满足的两项基本要求。 【答案】（1）电动机输入功率为 。额定电流为 。。（2）12.29 A 位于 9～13 A 的整定范围内，所选热继电器适用。整定电流宜按电动机额定电流取约 12.3 A。（3）防护罩应可靠覆盖皮带轮和皮带的夹挤部位；防护罩应具有足够强度并便于检查维护，拆卸后应能及时恢复安装。 【解析】输入功率P1=5.5÷0.85=6.47 kW，额定电流I=6470÷(1.732×380×0.80)=12.29 A，位于9～13 A范围内，整定约12.3 A。防护罩应覆盖夹挤部位，具有足够强度且便于维护、拆后及时复装。 31.（10分）某数控机床电气控制柜采用 TN 接地系统，单相接地故障回路阻抗为 0.80 Ω，相电压为 220 V。控制柜进线端安装 C20 型小型断路器，其额定电流为 20 A，瞬时脱扣电流按额定电流的 10 倍计算。经测试，该断路器在该故障电流下的实际切断时间为 0.12 s，机床规定的最大允许切断时间为 0.40 s。（1）计算发生单相接地故障时的故障电流，并判断断路器能否瞬时脱扣。（2）判断该控制柜的自动切断时间是否符合安全设计要求。（3）说明控制柜金属外壳进行保护接地的主要作用，并提出一项日常检查措施。 【答案】（1）故障电流为 A。断路器瞬时脱扣电流为 A。由于 275 A 大于 200 A，断路器能够瞬时脱扣。（2）符合要求。实际切断时间为 0.12 s，小于最大允许切断时间 0.40 s。（3）保护接地可在绝缘损坏时使故障电流迅速形成回路，促使保护装置切断电源，降低人员触电风险。应定期检查保护接地导线连接是否牢固、连续。 【解析】故障电流If=220÷0.80=275 A，大于C20断路器瞬时脱扣值20×10=200 A，可瞬时脱扣。实际切断时间0.12 s小于0.40 s，符合要求。保护接地可促使故障电流形成回路并切断电源；应检查接地导线及端子连接牢固、连续。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $