北航机械设计习题解答

第一部分绪论内容介绍：

本网络学习软件按照通用机械零部件的设计方法和应用特点，将机械设计的主要内容分成四个主要部分。绪论部分重点介绍机械设计的基本研究内容、主要设计步骤和基本概念；强度刚度设计重点介绍以强度和刚度原则作为基本设计准则的零部件（重点包括轴类零件、齿轮传动和蜗杆传动）；摩擦学设计重点介绍基于摩擦原理进行工作和设计的零部件（重点包括滑动轴承和带传动）；标准件设计重点介绍已经标准化的零部件的设计（重点包括螺纹连接、键连接、滚动轴承等）。

机械设计中涉及的机械零部件种类较多，具体的设计方法各有特点，学习过程中重点掌握基本概念、基本工作原理、主要的设计思路和方法。1.1强度刚度设计思考题:机械设计中采用强度设计时，常用的强度条件有哪些？解释下列名词：静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷、静压力、变压力。变应力主要有哪几种类型？影响零件疲劳强度的因素有哪些？如何提高零件的疲劳强度？影响零件刚度的因素有哪些？某轴的材料由碳钢改为合金钢，轴的刚度能否提高？为什么？1.2摩擦学设计思考题：1.什么是摩擦学？摩擦学设计主要解决哪些方面的问题？2.摩擦可以分为哪几种基本类型？各有何特点？3.润滑的功用有哪些？润滑状态可以分为哪几种？4.摩擦副零件表面在工作过程中一般经历那几个阶段？各有何特点？5.形成流体润滑有哪些手段？什么叫牛顿流体？6.什么叫动压润滑？什么叫静压润滑？什么叫弹性流体润滑？7.润滑剂有哪些主要类型？其性能指标有哪些？各适用于哪些场合？1.3标准件的选择设计思考题:1.为什么在机械零件设计中要标准化？标准化的优点是什么？2.在选择标准件的设计中如何考虑标准件的强度、刚度、寿命等问题？3.列举几种标准件，说出它们的选用原则。

第二部分强度和刚度设计介绍：

本部分主要讨论以强度刚度作为主要设计准则的机械零部件（轴、齿轮传动、蜗杆传动）的应用特点和设计方法。足够的强度和刚度是保证机械零部件可靠工作的前提，强度刚度设计准则是机械零部件结构设计的基本准则之一，其基本分析思路和分析方法是本课程学习的重点之一。2.1轴典型例题1：典型问题详解练习及答案填空题参考答案选择题：选择题参考答案：简答题：简答题参考答案简答题1参考答案：简答题2参考答案简答题3参考答案：简答题4参考答案：简答题5参考答案：思考题：2.2齿轮传动典型例题：典型例题2：练习及答案填空题：填空题参考答案：选择题：选择题参考答案：简答题：简答题1参考答案：简答题2参考答案：简答题3参考答案：简答题4参考答案：简答题5参考答案：简答题6参考答案：简答题7参考答案：简答题8参考答案：简答题9参考答案：计算分析题：计算题1参考答案：计算题2参考答案：思考题：2.3蜗杆传动典型例题1：典型例题2：练习及答案填空题：填空题参考答案：选择题：选择题参考答案：简答题：简答题1参考答案：简答题2参考答案简答题3参考答案：简答题4参考答案：简答题5参考答案：简答题6参考答案：受力分析题：受力分析题参考答案：计算题：计算题参考答案：思考题：

第三部分摩擦学设计内容介绍：

本部分主要讨论基于摩擦原理进行工作和设计的机械零部件（滑动轴承、带传动）的应用特点和设计方法。摩擦学设计问题在机械零部件的设计中主要体现在两个方面：一类是通过摩擦学设计来减轻减少工作过程中的摩擦和磨损（滑动轴承），另一类是利用摩擦来传递运动和动力（带传动）。这两类问题都与摩擦有关，但侧重点不同，学习过程中要区别对待。3.1滑动轴承练习及答案选择题：选择题参考答案：简答题：简答题1参考答案：简答题2参考答案：简答题3参考答案：思考题：3.2带传动典型例题1：练习及答案填空题：填空题参考答案：简答题：简答题1参考答案：简答题2参考答案：思考题：

第四部分标准件的选择设计内容介绍：

机械零部件中有一部分零件结构形式基本一定，使用范围非常广，在应用过程中已经采用了标准化。对于这类零件，设计过程中除了要保证工作能力，同时要按照国家标准去进行选型和参数确定，本部分主要讨论常用标准件（螺纹连接、轴类连接零件和滚动轴承）的选择设计方法。学习中首先要掌握相关零件的国家标准规定和相关的基本概念，然后再分析掌握选型和设计方法。4.1螺纹连接设计典型例题：练习及答案填空题：填空题参考答案：选择题：选择题参考答案：受力分析题：受力分析题参考答案：计算题：计算题参考答案：思考题：1.螺纹联接为什么要施加预紧力？如何施加预紧力？2.螺纹紧固件一般的材料，其性能等级的意义？3.螺纹联接按实现联接的方法分为那些类型，各用于什么场合？4.螺栓联接的失效形式及螺栓联接的设计原则？4.2轴类连接零件练习及答案填空题：填空题参考答案：思考题：1.键联接有哪些主要类型？各有何主要特点？2.普通平键、楔键和切向键各是靠哪个面工作的？其中哪种键可以传递轴向力？3.平键的失效形式和计算准则是什么？4.为什么采用两个平键时，一般相隔180°布置，而采用两个半圆键时要布置在同一母线上？5.在轴上开键槽时，轴向位置的确定原则是什么？（居中、居左、居右）6.比较花键联接和平键联接的优缺点。7.联轴器的主要作用是什么？8.刚性固定式联轴器与刚性可移动式联轴器的不同之处是什么？9.弹性联轴器的主要优点？10.下列情况下，分别选用何种类型的联轴器较为合适？（1）刚性大、对中性好的两轴；（2）轴线相交的两轴间的联接；（3）正反转多变、启动频繁、冲击大的两轴间的联接；（4）轴间径向位移大、转速低、无冲击的两轴间的联接；（5）转速高、载荷平稳、中小功率的两轴间的联接；（6）转速高、载荷大、正反转多变、启动频繁的两轴间的联接；4.3滚动轴承典型例题1：典型例题2：练习及答案选择题：选择题参考答案：简答题：简答题1参考答案：简答题2参考答案：简答题3参考答案：简答题4参考答案：思考题：1.什么是轴承的基本额定动载荷？什么是当量动载荷？他们有什么区别？当量动载荷超过基本额定动载荷是，该轴承是否可用？2.滚动轴承的组成元件有哪些？各有什么作用？各用什么材料？3.常见的轴系的轴向的固定方式有哪些？各有什么特点？4.滚动轴承为什么要预紧？为什么要密封？各有哪些方法？5.对于支撑跨度很长、温度变化很大的轴，采用一端双向固定，另一端可游动的支撑方式的原因？6.设根据工作条件决定在轴的两端反装两个角接触球轴承，如图1所示。已知轴上的斜齿轮受切向力Fte=2200N，径向力Fre=900N，轴向力Fae=400N，齿轮分度圆直径d=314mm，齿轮转速n=520r/min，运转中有中等冲击载荷，轴承预期计算寿命L'h=15000h。设初选两个轴承型号均为7207C，试验算轴承是否可达到预期计算寿命要求。（7207C轴承的C=30500N，C0=20000N。取fp=1.5。对于70000C型轴承，轴承派生轴向力Fd=eFr，其中，e为判断系数，其值由Fa/C0的大小来确定）表1角接触球轴承70000C径向动载荷系数X和轴向动载荷系数YFa/C0Fa/Fr<=eFa/Fr>e判断系数e0.015X=1，Y=0X=0.44，Y=1.470.380.029X=0.44，Y=1.400.400.058X=0.44，Y=1.300.43解题提示：首先分析轴的受力情况求得轴承的径向载荷；再次根据轴承特性和表1计算出轴承的轴向载荷；然后求出轴承的当量动载荷；最后，验算轴承寿命，结果为Lh=52861h>L'h。7.设某轴承根据工作条件决定选用深沟球轴承。轴承径向载荷Fr=5500N，轴向载荷Fa=2700N，轴承转速n=1250r/min，装轴承出的轴颈直径可在50-60mm范围内选择，运转时有轻微冲击，预期计算寿命L'h=5000h，试选择其轴承型号。（取fp=1.2，f0取14.7，其他部分参数见表2）表2深沟球轴承径向动载荷系数X和轴向动载荷系数Yf0Fa/C0rFa/Fr<=eFa/Fr>e判断系数e1.030X=1，Y=0X=0.56，