北航机械设计试题答案

机械设计A4试卷A

参考答案和评分标准

注：所有题目按步给分，非标准合理答案适当给分，但不超过该步骤的二分之一，计算过程

纯计算错误不重复扣分，最终答案错误该部分分数扣除。

一．填空…………………………………………………(共25分，每空0.5分)

1．轴上零件的固定主要是将轴与轴上零件在轴向，径向和周向

以适当的方式固定。

2．按轴负担的载荷分类，自行车的中轴属于转轴；前轴属于心轴；

后轴属于心轴。

3．带传动的主要失效形式为打滑和疲劳断裂，其传动比不稳定主要是由弹性滑动引起。

4．闭式软齿面齿轮设计时，考虑到其主要失效形式为 齿面点蚀和齿根折断 所以一般按照 齿面接触疲劳 强度进行设计，按照 齿根弯曲疲劳 强度进行校核。

5．当滚动轴承在基本额定动载荷作用下运行时，其所能达到的基本额定寿命为 106，此时滚动轴承的工作可靠度R为 90%。

6．齿轮强度计算中的齿形系数主要取决于 齿数 和 变位系数 。

7．设计中提高轴的强度可以采用高强度材料、加大直径方法，提高轴的刚度可以采用加大直径的方法。

8．斜齿轮传动与直齿轮相比较，其优点为 传动平稳重合度大、承载能力高 和 结构紧凑 ，开始齿轮与闭式齿轮比较，其不足之处有 不易充分润滑易磨损 。 9．形成流体动力润滑的条件是楔形间隙，相对运动表面具有一定的速度使润滑剂从大口流向小口，充足的润滑油（连续供油）及最小膜厚大于不平度之和。10．三角形螺纹的牙型角α= 60° ，适用于 连接 是因为其 自锁好 ；矩形螺纹的牙型角α＝ 0° ，适用于 传动 是因为其 传动效率高 。11．螺纹防松是要防止 螺纹副 之间的相对运动；常用方法有摩擦防松如双螺母，机械防松如止动垫片，破坏性防松如铆死。

12．斜齿轮传动的标准模数是法向模数，圆锥齿轮传动的标准模数是大端

模数，加工标准直齿轮不发生根切的最小齿数是 17。

13．代号为71208的滚动轴承，该轴承的类型为角接触球轴承,轴承的宽度系列为 1 ，内径尺寸为 40 mm，精度等级为P0（或普通） 级。14．普通平键连接的工作面为侧面，用于轴与轴上零件的周向固定，传递扭矩。

二．选择填空：（共5分，每空1分）

1．斜齿轮设计中对该齿轮传动的接触强度影响最大的几何参数是（ B ）。

A 齿轮直径，

B 齿轮中心矩，

C 齿轮模数，D齿轮法面模数

2．开式齿轮传动的主要失效形式为（ C ）。

A 齿面点蚀和齿根折断，

B 齿面胶合和齿面点蚀，

C 齿根折断和齿面磨损，

D 齿面磨损和齿面点蚀。

3．弹性连轴器和刚性连轴器比较，其主要工作特点之一是（A）。

A 允许较大径向安装误差B允许较小径向安装误差

C 允许较大周向安装误差D允许较小径向和角度安装误差

4．为减小带传动中的弹性滑动的影响，设计可以采用（C）的办法来实现。

A 加大摩擦系数

B 加大小带轮直径

C 同步齿形带

D 增加张紧力

5．为防止混合摩擦状态工作的滑动轴承在运转过程中因过度发热而影响其工作，一般要限制（C）不能过大。

A 轴承平均压强P，

B 轴承线速度V，

C 轴承PV值，

D 轴承转速n 三．简答以下各题 ……………………………………………(共20分，每题5分)

1． 带传动在工作过程中，带上所受应力的来源有哪些？并画图说明带上所最大应力的位置。（5分）

答案：张紧力，离心力，带的弯曲；带进入小带轮一侧入口处。（图略）（3*1+2分）2．深沟球轴承和圆柱滚子轴承的应用特点有何异同？（5分）

答案：

深沟球轴承：可以承受径向载荷和一定的双向轴向载荷，极限转速较高（3分）圆柱滚子轴承：只能承受径向载荷，承载能力较高，极限转速较低。（2分）

3．轴的设计中是如何考虑弯矩和扭矩综合作用的？写出公式并说明其中各参

数的意义。（5分）

答案：

当量弯矩：()

22T M M e α+= （2分） M ： 合成弯矩，Me 当量弯矩（1分） T ： 扭矩（1分）

α：扭矩系数，根据扭矩的性质不同取值。（1分）

4．简述铰孔螺栓和普通螺栓在结构和应用中的异同。（5分）

答案：

传力方式（3分）：铰孔螺栓通过螺栓杆与孔壁接触后的挤压和螺栓杆剪切承

担横向载荷；普通螺栓通过拧紧后压力所产生的摩擦力承担横向载荷，同时

可以承担轴向载荷。

结构形式（2分）：铰孔螺栓螺杆直径与螺栓孔相同，有配合要求；

普通螺栓：螺栓孔较螺栓直径大，无配合要求

四．分析计算 ……… (共35分，第1题9分；第2题16分，第3题10分)

1． 如图所示，蜗轮左旋。在图中标出：蜗杆的旋向，提升重物时蜗杆和齿轮Z 1的

转向1n ，在图上标出齿轮Z 1和蜗杆所受的三个分力Fa 、Fr 、Ft 。 （9分）

Z

蜗杆旋向：左旋，蜗杆转向（各1分）

Z1转向（1分）

Z1受力（3分）

蜗杆受力（3分）

2．一方形盖板用四个螺栓与箱体紧连接，螺栓组于形心O 点对称，螺栓中心之间

在x 和y 向距离均为200mm ，位于O 点的吊环工作时受变载荷，所受最大拉力

Q=6000N 。工作要求残余预紧力为工作拉力的0.8倍。（16分）

1） 求受力最大螺栓总拉力的最大值；

2） 如因制造误差，吊环位置较设计位置O 向x 和y 向各偏移20mm 至O ˊ点，求

此时受力最大螺栓的总拉力最大值；

3） 设计时应满足那些强度条件？（写出相应公式并解释）

答案： 1)N z Q F 15004

6000===（2分） N F F F 27008.0150015000=×+=′′+= （2分）

2) 受翻转力距 Nmm M 169680414.1206000=××= （2分）

()N r

Mr F z i i

600414.11002414.1100169680212max

max =××××==∑= （3分） N F 21006001500=+= （1分）