2014年上海工程技术大学机械设计复试真题

2014年硕士研究生入学复试专业笔试试题

报考专业：机械电子工程、机械设计及理论、机械制造及其自动化 考试科目名称：《机械电子工程、机械设计及理论、机械制造及其

自动化专业综合考试》

考试时间：90分钟

二、《机械设计》（100分）

1、V带传动的n11450 r/min，带与带轮的当量摩擦系数fv0.51，包角1180，预紧力F0360 N。试问：

(1) 该传动所能传递的最大有效拉力为多少； (2) 若dd1100 mm，其传递的最大转矩为多少；

(3) 若传动效率为0.95，弹性滑动忽略不计，求从动轮的输出功率。 【解】

11/efa11/e0.51(1) Fec2F02360478.35N fa0.5111/e11/e(2) 传递的最大扭矩

TFecdd1100478.3523917.5N.mm 22(3) 输出功率

FecFecn1dd10.950.9510006010001000

478.351450100 0.953.63 kW6010001000P

2.已知零件材料的机械性能1350MPa，s550MPa，材料常数0.25，零件的综合影响系数K2，该零件在轴向变载荷下工作，危险剖面上的max250MPa，

min150MPa。试：

1）绘制该零件的极限线图（需注明各特殊点的代号和坐标值）。

2）试用图解法求应力变化规律为minC时的计算安全系数Sca。（20分） 比例：每格为25MPa。

解：1.作零件极限应力线图

1K350175MPaA(0,175) (2分) 20212350560MPa（2分）

110.25560280MPa22D(280,140) （各2分） 0560C(550,0)140MPa2K222.确定工作点M

0mmaxmin2200MPa（2分）amaxmin250MPa（2分）

3.由图得M坐标me300MPa，ae138MPa （4分）

maxmeae3001381.75 （4分） 所以Scamaxma20050

3. 一单向转动的开式外啮合标准直齿圆柱齿轮传动。已知z1=25，z2=70，YFa1=2.62，Ysa1=1.59，YFa2=2.24，Ysa2=1.75，m=4 mm，齿宽B1=85 mm，齿宽B2=80 mm，KH＝1.4，KF =1.5，ZE=1.8MPa，输入转速n1=960 r/min，[σF1]=270 Mpa，[σF2] =270 Mpa，[σH1]

=560 MPa，[σH2] =560 MPa。求：该齿轮传动所能传递的最大功率P1？（20分） 附公式：F解：

因为是开式传动，所以只按齿轮弯曲疲劳强度计算 1. 按弯曲疲劳强度计算所能传递的T1 比较

KHFtu12KFT1H YFaYSaF H2.5ZEbd1ubd1mF1YSa1YFa1270.81,2.621.59F2YSa2YFa227068.88 （4分）

2.241.75得：

FYSaYFaF1YSa1YFa1.81 （4分）

由F2KFT1YFaYSaF bd1mbd1mF1804254mm （6分） .81＝691306.67 N·＝

21.52KFYSa1YFa1min得：T1≤

2. 计算齿轮传动所能传递的最大功率 P=

T1n1=69.5 kW （5分） 69.55103. 计算结果：该齿轮传动所能传递的最大功率为69.5 kW。 （1分）

4.某工程机械传动装置中的一根轴，根据工作条件决定采用一对角接触轴承7208AC支承，已知轴承载荷Fr1＝1000N，Fr2＝2060N，Fae＝820N，n＝5000r/min，运转中受中等冲击（fp＝1.5），常温工作（ft＝1），预期寿命L’＝2000(h)，试问：所选轴承合适否？（20分）

附：当Fa/Fr≤e，X=1，Y=0；Fa/Fr＞e，X=0.41，Y=0.87、 e=0.68、 C=35.2KN。

解：1、求派生轴向力Fd：Fd1＝e* Fr1＝0.68×1000＝680 N； Fd2＝e* Fr2＝0.68×2060

＝1400 N（方向见题图）（4分）

2、求轴向载荷Fa：∵Fｄ1+ Fae＝680+820＝1500＞Fd2＝1400，∴轴有右移趋势，

轴承1松，轴承2紧，所以Fa1＝Fd1＝680 N 和Fa2＝ Fd1+Fae＝2305+870＝1500N （8分）

3、求当量载荷P：

∵Fa1/Fr1=680/1000=0.68＝e=0.68，∴X1=1；Y1=0

P1＝fp (X1* Fr1+ Y1* Fa1)=1.5×(1×1000+0×680)=1500 N （2分） ∵Fa2/Fr2=1500/2060=0.728＞e＝0.68， ∴X2=0.41； Y2=0.87 P2＝fp (X2* Fr2+ Y2* Fa2)=1.5×(0.41×2060+0.87×1500)=3224 N （2分） 4、球轴承寿命L：

106ftC()， L=式中ft＝1；ε＝3；又P2＞P1，取P＝P2＝3224 N；n=5000rpm，60nPC=35.2KN,

1061352003()=4338(h)＞L’ 将各值代入上式，得：L=＝2000(h) （3

6050003224分）

5、结论：该轴承是安全的。（1分）

5.结构分析改错题，图示轴系零部件的结构装配图，已经用直线引出10处设计错误。请用文字说明指定序号处的结构设计错误。（1处分析正确得2分，如果不说明不给分）。 (20分)

解：每指出一处错误2分。 此题中的错误主要有：

①装轴承段不需用螺母定位； ②轴肩过高，轴承无法拆卸；

③齿轮轴向不能定位； ④齿轮无法装配；

⑤精加工轴过长，轴承不好装拆； ⑥轴承端盖和轴之间应留有间隙； ⑦联轴器无法轴向定位； ⑧键槽应开在同一母线上； ⑨齿轮周向无定位；

⑩轴承和轴颈之间属于过盈配合，不需键联接。