2014年上海工程技术大学机械设计复试真题

考生复试编号： 考生姓名： 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11450 r/min n =，带与带轮的当量摩擦系数51.0=v f ，包角ο1801=α，预紧力N 3600=F 。试问：

(1) 该传动所能传递的最大有效拉力为多少；

(2) 若mm 1001=d d ，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) N e

e e e F F fa fa ec 35.478/11/113602/11/11251.051.00=+-⨯⨯=+-=ππ

(2) 传递的最大扭矩

N d F T d ec 5.239172

10035.47821=⨯=⋅=.mm (3) 输出功率

kW 63.395.01000100060100145035.478 95.0100010006095.0100011=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯=

ππυd ec ec d n F F P

2.已知零件材料的机械性能1350MPa σ-=，550s MPa σ=，材料常数0.25σψ=，零件的综合影响系数2K σ=，该零件在轴向变载荷下工作，危险剖面上的max 250MPa σ=，min 150MPa σ=。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 σ=时的计算安全系数ca S 。（20分）

比例：每格为25MPa 。

解：1.作零件极限应力线图

1

350175(0,175)2

MPa A K σσ-==→ (2分) 1022350560110.25

MPa σσσψ-⨯===++（2分） 00560280(280,140)22560(550,0)140222MPa D C MPa K σσσ⎫=

=⎪⎧⎪→⎬⎨⎩⎪==⨯⎪⎭ （各2分） 2.确定工作点M max min

2002m MPa σσσ+==（2分）max min

502a MPa σσσ-==（2分）

3.由图得M '坐标300me MPa σ'=，138ae MPa σ'= （4分）

所以max max 300138 1.7520050

me ae ca m a S σσσσσσ'''++====++ （4分）

3. 一单向转动的开式外啮合标准直齿圆柱齿轮传动。已知z 1=25，z 2=70，Y Fa1=2.62，Y sa1=1.59，Y Fa2=2.24，Y sa2=1.75，m =4 mm ，齿宽B 1=85 mm ，齿宽B 2=80 mm ，K H ＝1.4，K F =1.5，Z E MPa n 1=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P 1？（20分） 附公式：[]1F Fa Sa F F 12K T Y Y

bd m σσ=

≤ []H t E H H 112.5K F u Z bd u σσ+=≤ 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T 1

比较[]

[]

F1F2Sa1Fa1Sa2Fa227027064.81,68.882.62 1.59 2.24 1.75

Y Y Y Y σσ====⨯⨯ （4分） 得：[]

[]81.64111==Fa Sa F Fa Sa F Y Y Y Y σσ （4分）

由[]1F Fa Sa F F 12K T Y Y bd m

σσ=≤ 得：T 1≤

[]11F 11min 2F Sa Fa bd m K Y Y σ⎛⎫ ⎪⎝⎭＝80425464.812 1.5⨯⨯⨯⨯⨯＝691306.67 N·mm （6分） 2. 计算齿轮传动所能传递的最大功率

P =61110

55.9⨯n T =69.5 kW （5分） 3. 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F r1＝1000N ，F r2＝2060N ，F ae ＝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F d ：F d1＝e* F r1＝0.68×1000＝680 N ； F d2＝e* F r2＝0.68×2060

＝1400 N （方向见题图）（4分）

2、求轴向载荷F a ：∵F ｄ1+ F ae ＝680+820＝1500＞F d2＝1400，∴轴有右移趋势，

轴承1松，轴承2紧，所以F a1＝F d1＝680 N 和F a2＝ F d1+F ae ＝2305+870＝

1500N （8分）

3、求当量载荷P ：

∵Fa 1/Fr 1=680/1000=0.68＝e=0.68，∴X 1=1；Y 1=0

P 1＝fp (X 1* F r1+ Y 1* F a1)=1.5×(1×1000+0×680)=1500 N （2分） ∵Fa 2/Fr 2=1500/2060=0.728＞e ＝0.68， ∴X 2=0.41； Y 2=0.87 P 2＝fp (X 2* F r2+ Y 2* F a2)=1.5×(0.41×2060+0.87×1500)=3224 N （2分）

4、球轴承寿命L ：

L=ε)(60106P

C f n t ，式中f t ＝1；ε＝3；又P 2＞P 1，取P ＝P 2＝3224 N ；n=5000rpm ，C=35.2KN,

将各值代入上式，得：L=36)3224

352001(50006010⨯⨯=4338(h)＞L ’＝2000(h) （3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；