【机械设计a试卷参考答案】以下为《机械设计A》课程考试试卷的参考答案，供考生参考与复习使用。本答案旨在帮助学生理解题目思路、掌握知识点，并为后续学习提供指导。
一、选择题（每题2分，共20分）
1. 在机械设计中，零件的强度计算主要依据的是（ ）。
A. 屈服极限
B. 疲劳极限
C. 抗拉强度
D. 弹性模量
答案：B
2. 螺纹连接中，用于承受轴向载荷且需要防松的螺纹类型是（ ）。
A. 普通螺纹
B. 管螺纹
C. 锯齿形螺纹
D. 梯形螺纹
答案：C
3. 齿轮传动中，影响齿面接触疲劳强度的主要因素是（ ）。
A. 齿数比
B. 齿宽系数
C. 材料硬度
D. 模数
答案：C
4. 在带传动中，弹性滑动现象是由（ ）引起的。
A. 带与带轮之间的摩擦力不足
B. 带的弯曲应力
C. 带的拉伸变形
D. 带的离心力
答案：C
5. 轴承的基本额定动载荷是指（ ）。
A. 轴承在寿命达到10^6转时所能承受的最大载荷
B. 轴承在寿命达到50万转时所能承受的最大载荷
C. 轴承在寿命达到100万转时所能承受的最大载荷
D. 轴承在寿命达到1000万转时所能承受的最大载荷
答案：A
6. 在滚动轴承中，内圈与轴颈的配合通常采用（ ）。
A. 过盈配合
B. 间隙配合
C. 过渡配合
D. 任意配合
答案：A
7. 为了提高齿轮传动的平稳性，可以采取的措施是（ ）。
A. 减小模数
B. 增加齿数
C. 改善齿形精度
D. 提高材料硬度
答案：C
8. 蜗杆传动的主要优点是（ ）。
A. 传动效率高
B. 结构紧凑
C. 传动比大且自锁性好
D. 适用于高速传动
答案：C
9. 在轴的设计中，轴肩的作用主要是（ ）。
A. 增加轴的刚度
B. 便于安装和拆卸零件
C. 增加轴的强度
D. 降低应力集中
答案：B
10. 机械系统中，联轴器的主要作用是（ ）。
A. 传递扭矩
B. 缓冲减振
C. 实现两轴的同轴连接
D. 保护设备
答案：C
二、简答题（每题10分，共30分）
1. 简述滚动轴承的失效形式及其对应的防护措施。
答：
滚动轴承的常见失效形式包括：
- 疲劳点蚀：由于交变载荷导致表面材料疲劳破坏，应选用合适型号的轴承并控制载荷；
- 磨损：润滑不良或杂质进入轴承，需保证良好的润滑和密封；
- 塑性变形：过载或冲击载荷引起，应合理选择轴承尺寸及材料；
- 锈蚀：潮湿环境下工作，需使用防锈润滑剂或不锈钢轴承。
2. 说明齿轮传动中齿面接触疲劳强度计算的目的及影响因素。
答：
齿面接触疲劳强度计算的目的是防止齿轮在长期运转过程中因接触应力过大而产生点蚀、裂纹等失效。影响因素包括：
- 齿轮材料的硬度和韧性；
- 齿面硬度；
- 齿轮的模数与齿宽；
- 载荷性质（如静载、动载、冲击载荷）；
- 工作环境（如温度、润滑条件等）。
3. 什么是轴的刚度？影响轴刚度的因素有哪些？
答：
轴的刚度是指轴在受力后抵抗变形的能力。影响轴刚度的因素包括：
- 材料的弹性模量；
- 轴的截面形状和尺寸（如直径、长度）；
- 支撑方式（如悬臂、简支）；
- 受力情况（如弯矩、扭矩）。
三、计算题（每题15分，共30分）
1. 有一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知主动轮转速n₁=1200 r/min，从动轮转速n₂=400 r/min，模数m=4mm，中心距a=120mm，求齿轮的齿数z₁和z₂。
解：
传动比i = n₁ / n₂ = 1200 / 400 = 3
所以 z₂ = i × z₁
中心距公式：a = (z₁ + z₂) × m / 2
代入得：120 = (z₁ + 3z₁) × 4 / 2 → 120 = 4z₁ × 2 → 120 = 8z₁ → z₁ = 15
则 z₂ = 3 × 15 = 45
答案：z₁=15，z₂=45
2. 一轴上安装一对角接触球轴承，已知径向载荷Fr=3000N，轴向载荷Fa=1000N，轴承型号为7208AC，基本额定动载荷Cr=25kN，转速n=1500r/min，试判断该轴承是否满足使用寿命要求（假设预期寿命Lh=5000h）。
解：
计算当量动载荷P = XFr + YFa
对于7208AC型轴承，X=0.41，Y=0.87
P = 0.41×3000 + 0.87×1000 = 1230 + 870 = 2100N
使用寿命公式：Lh = (C/P)^3 × (1/60) × n
Lh = (25000/2100)^3 × (1/60) × 1500 ≈ 3.35^3 × 25 ≈ 37.3 × 25 ≈ 932.5h
实际寿命远小于预期寿命5000h，因此不满足要求。
答案：不满足使用寿命要求。
四、综合题（20分）
某减速器中，输入轴通过一对斜齿圆柱齿轮传动将动力传至输出轴。已知输入功率P=5kW，输入转速n₁=1440r/min，齿轮传动比i=3.5，齿轮材料为45钢，表面淬火处理，齿轮宽度b=40mm，模数m=3mm，螺旋角β=15°，试求：
1. 输入轴和输出轴的转速；
2. 齿轮的圆周力、径向力和轴向力；
3. 分析该齿轮传动是否满足强度要求。
解：
1. 输出转速n₂ = n₁ / i = 1440 / 3.5 ≈ 411.43 r/min
2. 圆周力 Ft = 2T / d = 2×(9.55×10^6×P)/n₁ / d
T = 9.55×10^6×P/n₁ = 9.55×10^6×5/1440 ≈ 33173 N·mm
d = m×z₁ = m×(2a / (m(1+i))) = 不确定具体齿数，可设z₁=20，则z₂=70
d₁ = 3×20 = 60 mm
Ft = 2×33173 / 60 ≈ 1105.77 N
径向力 Fr = Ft × tanα / cosβ ≈ 1105.77 × tan20° / cos15° ≈ 407.3 N
轴向力 Fa = Ft × tanβ ≈ 1105.77 × tan15° ≈ 295.6 N
3. 强度分析：根据齿轮材料和参数，查表可知其许用接触应力σH≈600MPa，实际接触应力σH=Kt×Ft/(b×m) ≈ 1105.77 / (40×3) ≈ 9.21 MPa < 600 MPa，满足要求。
答案：
1. n₂≈411.43 r/min
2. Ft≈1105.77N，Fr≈407.3N，Fa≈295.6N
3. 满足强度要求
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