上海交大809专业课

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1、上海交通大学2013年机械原理与设计考研试卷一、30分1.连架杆AB为曲柄，用图解法和解析法求各杆长2.已知AB=80mm，BC=100mm，AD=180mm，求出不同CD值时机构的型式3.用瞬心的概念求出各构件间的速比解题思路与答案：1.这一问考察的是：平面四杆机构整转副的证明首先要明白曲柄的定义：与机架用转动副相连并能绕该转动副轴线整圈旋转的构件。下面分别用图解法和解析法求出杆长a)图解法要求杆AB能绕转动副A做整周运动，则B点必须能通过两个极限位置B1和B2（BD分别取得最大值和最小值），不妨设，则根据三角形构成原理：在中：在中：即将与中的两式两边相加再将中前两式两边相加，可

2、得即为最短杆，且最短杆与最长杆之和小于或等于另外两杆长度之和若，同样可得即为最短杆，且最短杆与最长杆之和小于或等于另外两杆长度之和b)解析法设各杆长度分别为、、、，位置角为、、均以轴为基准线逆时针方向度量，如图可得：将、两式平方相加，消去后得：此处，令，，则变为由本题中AB为曲柄可知，必定可以取得0°和180°这两个极限位置，则先预选一杆长比，再将以下两组数据代入式中：、则可求得杆长比、，根据设计要求，选定其中一杆长度，其余三杆长度便可求得。2.此问为常规题，分三种情形讨论，即①AB为最短杆，AD为最长杆；若机构为曲柄摇杆机构，可得若机构为双摇杆机构，可得②AB为最短杆，CD为最长

3、杆；若机构为曲柄摇杆机构，可得若机构为双摇杆机构，可得③CD为最短杆，AD为最长杆。若机构为曲柄摇杆机构，可得，，不合题意若机构为双摇杆机构，可得综合①、②、③可得如下结论：当或时，机构为双摇杆机构；当时，机构为曲柄摇杆机构。3.此题实质是用图解法依据瞬心概念求出各杆件间的速比（角速度之比）由，由，二、30分已知轴承7308，分度圆直径d=200mm，支撑轴长度L=200mm，斜齿轮啮合点处所受的力分别为Fa=400N，Fr=500N，Ft=4000N，额定动载荷45KN，分界系数e=0.28，S=R/2Y，Fa/R>e时，X=0.41，Y=2.1。1.说明轴承的类型、内径尺寸，直

4、径系列和精度等级该轴与轴承的配合为基____制，轴承外圈与箱体的配合为基____制2.分别说明闭式软齿面齿轮，闭式硬齿面齿轮，以及开式齿轮的承载能力计算准则3.求轴承的径向载荷R1，R24.求轴承的轴向载荷Fa1，Fa25.求轴承的当量动载荷P1，P26.求轴承的寿命7.若轴承所受载荷减小一半，则轴承寿命增加多少倍8.判断该轴的类型解题思路与答案：该题为常规题，为历年必考题，今年此题为空间力系，分别在水平面和垂直面内算出轴承载荷，再进行合成即可。1.7308：角接触球轴承，内径40mm，中系列，宽度为正常宽度系列，精度为普通级该轴与轴承的配合为基孔制，轴承外圈与箱体的配合为基轴制2

5、.齿轮承载能力计算准则闭式软齿面齿轮按齿面接触疲劳强度设计，齿根弯曲疲劳强度校核；闭式硬齿面齿轮按齿根弯曲疲劳强度设计，齿面接触疲劳强度校核；开式齿轮设计准则，承载能力计算准则为：按弯曲疲劳强度计算（替代磨损强度计算），将算得的模数m增大10%至15%以考虑磨损裕量。3.由垂直面内的力学平衡关系，列方程代入数据得则由水平面内的力学平衡关系，可得故径向支反力为4.则故齿轮1“放松”，齿轮2“压紧”则5.，故5.因，故轴承寿命以轴承2计算6.载荷减小一半，寿命提高8倍7.该轴既受弯矩又受转矩，因此该轴为转轴。三、30分如图所示为直动平底从动件盘形凸轮机构的从动件运动曲线片段1.请补全运

6、动曲线s-v-a2.指出刚性冲击和柔性冲击的位置3.用图解法设计凸轮轮廓4.求平底宽度5.用解析法计算凸轮廓线方程6.从图示位置开始，凸轮旋转30°，求此时压力角，在图中标出凸轮与从动件的瞬心解题思路与答案：1.补全各段曲线0~π/3段：图中已给出正的恒值加速度，因此速度必为斜线，位移为抛物线。因为O点为起始点，速度应为零，所以该段速度曲线为经过O点的直线段。位移为过过O点的抛物线。π/3~2π/3段：图中已给出速度为正的恒定值，因此加速度为零值，位移为斜线π/3~π段：图中已给出位移为恒定值，因此速度和加速度均为零值π~4π/3段：图中已给出速度为负恒定值，因此加速度为零值，位移

7、为斜线4π/3~5π/3段：图中已给出恒值加速度，因此速度必为斜线，位移为抛物线5π/3~2π段：图中已给出速度为零，则加速度为零。2.指出刚性冲击和柔性冲击的位置刚性冲击是指速度不连续即加速度趋于无穷大的情况；柔性冲击是指速度连续但加速度不连续且为有限制突变的情况因此图中2π/3、π处为刚性冲击；π/3、4π/3、5π/3处为柔性冲击。3.图解法设计凸轮廓线考察的是反转法，对位移线图等分，用圆规截取各个凸轮转角处位移大小，则平底的包络线即为凸轮的实际轮廓本题中，可以