考研机械设计备考：齿轮、轴承、联轴器选型重点 订阅+ 进入阅读模式

机械设计是机械工程专业考研的另一核心专业课（与机械原理并列，多数院校满分150分），其核心是“工程选型与设计计算”，重点考查齿轮传动、滚动轴承、联轴器的选型与强度校核，占分约90分，需结合工程实际理解选型原则。

一、齿轮传动选型与强度校核（35-40分）：1. 齿轮类型选型：根据传动需求选择（直齿圆柱齿轮：结构简单，适用于低速、轻载；斜齿圆柱齿轮：重合度大，承载能力强，适用于中高速、重载；锥齿轮：适用于相交轴传动，如减速器输入轴与中间轴），2024年哈尔滨工业大学机械设计真题第10题考查“根据工作条件（高速、重载、平行轴）选择齿轮类型”，答案为斜齿圆柱齿轮。2. 参数选择：模数m（根据弯曲强度确定，模数越大，齿根强度越高）、齿数z（齿数越多，传动平稳性越好，通常z≥17避免根切）、压力角α（标准α=20°），2023年华中科技大学真题第12题考查“齿轮模数的选择依据”，需说明“模数由弯曲强度计算确定，需大于等于强度校核后的最小模数”。3. 强度校核：闭式传动（软齿面：先算接触强度，再验算弯曲强度；硬齿面：先算弯曲强度，再验算接触强度）、开式传动（仅算弯曲强度，需考虑磨损系数），需熟练掌握“接触强度计算公式”（σ_H=Z_E Z_H Z_ε √(2K T1/(b d1²))）与“弯曲强度计算公式”（σ_F=2K T1 Y_Fa Y_Sa/(b m d1)），2024年西安交通大学真题第18题考查“闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动的接触强度校核”，需代入公式计算并与许用应力对比。

二、滚动轴承选型与寿命计算（30-35分）：1. 轴承类型选型：根据受载类型选择（深沟球轴承：主要承受径向载荷，也可承受少量轴向载荷，适用于径向力为主的场合，如电动机轴；角接触球轴承：同时承受径向与轴向载荷，接触角越大，轴向承载能力越强，适用于轴向力较大的场合，如减速器高速轴；圆锥滚子轴承：承受径向与轴向联合载荷，适用于重载场合，如汽车后桥），2023年东南大学真题第20题考查“根据轴的受载情况（径向力8kN，轴向力2kN）选择轴承类型”，答案为角接触球轴承（接触角α=15°或25°）。2. 寿命计算：基本额定寿命公式L10=(C/P)^ε（L10为基本额定寿命，C为基本额定动载荷，P为当量动载荷，ε为寿命指数，球轴承ε=3，滚子轴承ε=10/3），需注意“当量动载荷P”的计算（径向载荷Fr与轴向载荷Fa的组合，需考虑载荷系数X、Y），2024年北京理工大学真题第22题考查“深沟球轴承的基本额定寿命计算”，需先计算当量动载荷P=X Fr + Y Fa，再代入寿命公式。3. 轴承组合设计：轴承的固定方式（两端固定：适用于轴短、温升小的场合；一端固定一端游动：适用于轴长、温升高的场合），2022年天津大学真题第25题考查“减速器中间轴的轴承固定方式选择”，需说明“轴长较长，工作时温升较大，应采用一端固定一端游动的固定方式”。

三、联轴器选型（20-25分）：1. 刚性联轴器：凸缘联轴器（适用于两轴对中良好、无冲击的场合，如电动机与泵的连接）、套筒联轴器（结构简单，适用于低速、轻载），2023年哈尔滨工程大学真题第28题考查“凸缘联轴器的应用条件”。2. 弹性联轴器：弹性套柱销联轴器（适用于两轴有一定偏移、有轻微冲击的场合，如减速器与工作机的连接）、膜片联轴器（适用于高速、高精度场合，如数控机床主轴），需区分“刚性”与“弹性”联轴器的核心差异（弹性联轴器可补偿两轴偏移，缓冲冲击），2024年大连理工大学真题第30题考查“根据工作条件（两轴有径向偏移、中等冲击）选择联轴器类型”，答案为弹性套柱销联轴器。

复习建议：1. 教材选择：《机械设计》（濮良贵版），重点看“齿轮传动、滚动轴承、联轴器”章节；2. 案例训练：结合“单级圆柱齿轮减速器设计”案例，完整练习齿轮、轴承、联轴器的选型与计算；3. 公式整理：将“齿轮强度公式”“轴承寿命公式”整理成表格，标注符号含义与单位（如T1的单位为N·mm，b的单位为mm），避免计算时单位混淆。