機械設(shè)計第13、15章作業(yè)解答[1]

1、 機械設(shè)計作業(yè)集解答第十三章 滾動軸承三、分析與思考題1326滾動軸承共分幾大類型？寫出它們的類型代號及名稱，并說明各類軸承受何種載荷（徑向或軸向）。答：1327 為什么30000型和70000型軸承常成對使用？成對使用時，什么叫正裝及反裝？什么叫“面對面”及“背靠背”安裝？試比較正裝及反裝的特點。答：30000型和70000型軸承只能承受單方向的軸向力，成對安裝時才能承受雙向軸向力。同時這兩類軸承的公稱接觸角大于零，承受徑向載荷時會產(chǎn)生內(nèi)部軸向力，為避免軸在內(nèi)部軸向力作用下產(chǎn)生軸向移動，30000型和70000型軸承通常應(yīng)成對使用。正裝和反裝是對軸的兩個支承而言，兩個支承上的軸承外套圈薄邊相

2、對（大口徑）安裝叫正裝，外套圈厚邊相對（小口徑）安裝叫反裝?！懊鎸γ妗焙汀氨晨勘场卑惭b是對軸的一個支承而言，一個支承上的兩個軸承大口徑相對為“面對面”安裝，小口徑相對為“背靠背”安裝。正裝：軸熱伸長可能會使軸承卡死；反裝：軸熱伸長會使受載滾動體個數(shù)減少。1328滾動軸承的壽命與基本額定壽命有何區(qū)別？按公式L=(C/P)計算出的L是什么含義？答：軸承的壽命是指出現(xiàn)點蝕前的壽命（轉(zhuǎn)速），是一般概念的壽命。在一批軸承中，各個軸承的壽命離散性很大。而基本額定壽命是指對于點蝕失效具有90%可靠度的壽命。是一個特定意義的壽命。L=(C/P)中的L為軸承的基本額定壽命，單位為106轉(zhuǎn)。1329 滾動軸承基本

3、額定動載荷C的含義是什么？當(dāng)滾動軸承上作用的當(dāng)量動載荷不超過C值時，軸承是否就不會發(fā)生點蝕破壞？為什么？答：C的含義見教材。當(dāng)PC時，軸承是否發(fā)生點蝕要具體分析。當(dāng)說要求的工作壽命等于(C/P)時，出現(xiàn)點蝕的概率為10%；大于(C/P)時，概率大于10%；小于(C/P)時，概率小于10%?？傆悬c蝕出現(xiàn)的可能性，僅概率大小不同。1330 對同一型號的滾動軸承，在某一工作狀況下的基本額定壽命為L。若其它條件不變，僅將軸承所受的當(dāng)量動載荷增加一倍，軸承的基本額定壽命將為多少？答：對于球軸承，當(dāng)P2P，對于滾子軸承，當(dāng)P2P，1331 滾動軸承常見的失效形式有哪些？公式L=(C/P)是針對哪種失效形式

4、建立起來的？答：滾動軸承常見的失效形式有：疲勞點蝕、塑性變形、磨粒磨損、粘著磨損（膠合）等。公式L=(C/P)是針對疲勞點蝕失效形式建立起來的。1332 你所學(xué)的滾動軸承中，哪幾類滾動軸承是內(nèi)、外圈可分離的？答：29000、30000、N0000、NU0000、NJ0000、NA0000型軸承的內(nèi)外圈是可以分離的。推力軸承51000和52000型軸承的軸圈和座圈是可以分離的。1333 什么類型的滾動軸承在安裝時要調(diào)整軸承游隙？常用哪些方法調(diào)整軸承游隙？答：29000、30000、70000、51000、52000型軸承的游隙大小是可變的，安裝時應(yīng)根據(jù)使用要求進行調(diào)整。其它軸承都有規(guī)定的游隙系列

5、，使用時通常不調(diào)整游隙。游隙的大小可通過墊片、調(diào)整螺母等方法進項調(diào)整。1334 滾動軸承支承的軸系，其軸向固定的典型結(jié)構(gòu)形式有三類：（1） 兩支點各單向固定：（2） 一支點雙向固定，另一支點游動：（3） 兩支點游動。試問這三種類型各適用什么場合？答：兩支點各單向固定的支承方式用于工作溫度變化較小且支承跨度不大的短軸；一支點雙向固定，另一支點游動的支承方式用于工作溫度變化較大且支承跨度較大的長軸；兩支點游動的支承方式用于人字齒輪的游動齒輪軸。1335 一高速旋轉(zhuǎn)、傳遞較大功率且支承跨距較大的蝸桿軸，采用一對正裝的圓錐滾子軸承作為支承。是否合適？為什么？答：因為蝸桿傳動效率低。若傳遞功率大，轉(zhuǎn)速高

6、，則溫升大。蝸桿采用正裝結(jié)構(gòu)時，蝸桿軸熱伸長會使軸承卡死。如果采用反裝結(jié)構(gòu)，軸伸長不會使軸承卡死，但會使受載滾動體個數(shù)減少。因此，對這種蝸桿傳動應(yīng)采用一端雙向固定，一端游動的支承方案。1336 滾動軸承的回轉(zhuǎn)套圈和不回轉(zhuǎn)套圈與軸頸或機座裝配時所采用的配合性質(zhì)有何不同？常選用什么配合？其配合的松緊程度與圓柱公差標(biāo)準(zhǔn)中相同配合有何不同？答：滾動軸承回轉(zhuǎn)套圈與軸頸或機座的配合應(yīng)緊一些，常選用過盈配合；不回轉(zhuǎn)套圈與軸頸或機座的配合應(yīng)松一些，常選用間隙或過渡配合，目的在于允許其略有轉(zhuǎn)動，工作中可適當(dāng)改變套圈的受力位置，對提高壽命有利。滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，配合應(yīng)以它為基準(zhǔn)。滾動軸承內(nèi)孔的尺寸公差帶采用上偏差

7、為零、下偏差為負的分布，這與通常的基孔制配合中基準(zhǔn)孔的尺寸公差帶不同，因而滾動軸承內(nèi)圈配合在采用同樣的配合符號時，比通常圓柱公差標(biāo)準(zhǔn)中的基孔制配合略緊。滾動軸承外圈與機座孔的配合與圓柱公差標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的基軸制同類配合相比較，配合性質(zhì)的類別基本一致，但由于軸承外徑的公差值較小，因而配合也較緊。1337 在圓錐齒輪傳動中，小圓錐齒輪的軸常支承在套杯里，采用這種結(jié)構(gòu)形式有何優(yōu)點？答：采用這種結(jié)構(gòu)形式有利于調(diào)整小圓錐齒輪軸的位置，目的在于保證錐頂重合，保證全齒寬嚙合。同時通過調(diào)整軸承外圈或內(nèi)圈的軸向位置，可使軸承達到理想的游隙或所要求的預(yù)緊程度。1338 滾動軸承常用的潤滑方式有哪些？具體選用時應(yīng)如何考

8、慮？答：滾動軸承常用的潤滑方式有油潤滑、潤滑脂及固體潤滑劑潤滑。具體選用時主要根據(jù)滾動軸承的dn值選取適當(dāng)?shù)臐櫥绞?，參見教材p3241339 接觸式密封有哪幾種常用的結(jié)構(gòu)形式？分別適用于什么速度范圍？答：接觸式密封有：1 氈圈密封：這種密封主要用于潤滑脂的場合，用于滑動速度小于45m/s的地方；2 唇形密封圈：用于滑動速度小于1015m/s的地方；3 密封環(huán)：用于滑動速度小于60100m/s的地方。1340 在唇形密封圈密封結(jié)構(gòu)中，密封唇的方向與密封要求有何關(guān)系？答：在唇形密封圈密封結(jié)構(gòu)中，密封唇的方向要朝向密封的部位，即如果主要是為了封油，密封唇應(yīng)對著軸承（朝內(nèi)）；如果主要是為了防止外物侵

9、入，則密封唇應(yīng)背著軸承（朝外）；如果兩個作用都要有，最好使用密封唇反向放置的兩個唇形密封圈。四、設(shè)計計算題1341 某轉(zhuǎn)軸由一對代號為30312的圓錐滾子軸承支承，軸上斜齒輪的軸向分力Fa=5000N，方向如圖。已知兩軸承的徑向支反力Fr1=13600N,Fr2=22100N。軸的轉(zhuǎn)速n=720r/min，運轉(zhuǎn)中有中等沖擊，軸承工作溫度小于120°C。試計算軸承的壽命。 Fr1FaFr221Fd2Fd1解：由機設(shè)表13-7知：Fd=Fr/(2y) 題1341圖 由機設(shè)課程設(shè)計查得30312圓錐滾子軸承：,方向如圖示，軸承2壓緊，軸承1放松1342 如圖所示，安裝有兩個斜齒圓柱齒輪的轉(zhuǎn)

10、軸由一對代號為7210AC的軸承支承。已知兩齒輪上的軸向分力分別為Fae1=3000N，F(xiàn)ae2=5000N，方向如圖。軸承所受徑向載荷Fr1=8600N，F(xiàn)r2=12500N。求兩軸承的軸向力Fa1、Fa2；當(dāng)量動載荷Pr1、Pr2。Fae1Fae221Fd2Fd1 解：由機設(shè)表13-7知：Fd=0.68Fr 由機設(shè)課程設(shè)計查得7210AC軸承： 方向如圖示， 題1342圖，軸承1“壓緊”，軸承2“放松”，1343 一對7210AC軸承分別受徑向力Fr1=8000N，F(xiàn)r2=5200N，軸上作用FA力（方向如圖）。試求下列情況下各軸承的內(nèi)部軸向力Fd及軸向力Fa。（1）FA=2200N；（2

11、）FA=900N；（3）FA=1904N；（4）FA=0N。 FAFr1Fr221Fd2Fd1解：由機設(shè)表13-7知：Fd=0.68Fr 題1343圖 （1）FA=2200N時： 軸承1“壓緊”，軸承2“放松”，（2）FA=900N時： 軸承1“放松”，軸承2“壓緊”，（3）FA=1904N時： 軸承1和2的軸向力等于各自的內(nèi)部軸向力，（4）FA=0N時：軸承1和2的軸向力相等且等于兩內(nèi)部軸向力中的大值，F(xiàn)rFaFt6472LL112Fd2Fd1aaFr2HFr1HLL1FrFaFr2VFr1VFtLL1dm/2HVFr1Fr21344 圓錐齒輪減速器輸入軸由一對代號為30206的圓錐滾子軸承

12、支承，已知兩軸承外圈間距為72mm，錐齒輪平均分度圓直徑dm=56.25mm，齒面上的圓周力Ft=1240N，徑向力Fr=400N,軸向力Fa=240N，各力方向如圖所示。求軸承的當(dāng)量動載荷Pr1、Pr2。 解：由機設(shè)課程設(shè)計查得30206軸承：接觸角=14°0210=14.036111°，e=1.5tg=0.375，y=0.4ctg=1.6，x=0.4，a=14L=72+2a=100，L1=64-a=50由機設(shè)表13-7知：Fd=Fr/(2y) 題1344圖 軸承1“壓緊”，軸承2“放松”，五、結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析題1345按要求在給出的結(jié)構(gòu)圖中填畫合適的軸承(圖中箭頭示意載荷

13、方向)。 題1345圖1346 圖示為采用一對反裝圓錐滾子軸承的小錐齒輪軸承組合結(jié)構(gòu)。指出結(jié)構(gòu)中的錯誤，加以改正并畫出軸向力的傳遞路線。 題1346圖1347 試分析圖示軸系結(jié)構(gòu)的錯誤，并加以改正。齒輪用油潤滑、軸承用脂潤滑。 題1347圖第十五章 軸三、分析與思考題1523 何為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸？自行車的前軸、中軸、后軸及踏板軸各是什么軸？答：工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸、只受彎矩而不受扭矩的軸稱為心軸、只受扭矩而不受彎矩的軸稱為傳動軸。自行車的前軸、后軸屬于固定心軸，踏板軸屬于轉(zhuǎn)動心軸；自行車的中軸屬于轉(zhuǎn)軸。1524 試說明下面幾種軸材料的適用場合：Q235-A、45、1Cr1

14、8Ni、QT600-2、40CrNi。答：Q235-A用于不重要及受載不大的軸，如農(nóng)業(yè)機械、建筑機械中的軸；45廣泛應(yīng)用于各種軸，如減速器中的軸；1Cr18Ni用于高、低溫及腐蝕條件下的軸，如發(fā)動機凸輪軸；QT600-2用于制造復(fù)雜外形的軸，如發(fā)動機曲軸；40CrNi用于制造很重要的軸，如汽車、拖拉機變速箱中的軸。1525 軸的強度計算方法有哪幾種？各適用于何種情況？答：1.按扭轉(zhuǎn)強度條件計算，該方法適用于計算傳動軸或初步估計轉(zhuǎn)軸直徑；2.按彎扭合成強度條件計算，該方法適用于校核計算一般轉(zhuǎn)軸的疲勞強度；3.按疲勞強度條件進行精確校核，該方法適用于精確校核計算重要軸的疲勞強度；4.按靜強度條件進

15、行校核，該方法適用于計算瞬時過載很大、或應(yīng)力循環(huán)的不對稱性較為嚴重的軸的靜強度。1526 按彎扭合成強度和按疲勞強度校核時，危險截面應(yīng)如何確定？確定危險截面時考慮的因素有何區(qū)別？答：按彎扭合成強度校核軸時，危險截面指的是計算應(yīng)力（綜合考慮彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力）較大的一個或幾個截面，考慮的因素主要是軸上的彎矩、扭矩和軸徑；按疲勞強度校核軸時，確定危險截面時，既要考慮彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的大小，還要考慮應(yīng)力集中和絕對尺寸等綜合因素的影響大小，確定一個或幾個截面，考慮的因素除了軸上的彎矩、扭矩和軸徑外，還要考慮綜合影響系數(shù)的大小。1527 為什么要進行軸的靜強度校核計算？這時是否要考慮應(yīng)力集中等因素的影

16、響？答：靜強度校核的目的在于評定軸對塑性變形的抵抗能力，這對那些瞬時過載很大、或應(yīng)力循環(huán)的不對稱性較為嚴重的軸是很必要的。軸的靜強度是根據(jù)軸上作用的最大瞬時載荷來校核的，這時不考慮應(yīng)力集中等因素的影響。1528 經(jīng)校核發(fā)現(xiàn)軸的疲勞強度不符合要求時，在不增大軸徑的條件下，可采取哪些措施來提高軸的疲勞強度？答：可采取下列措施來提高軸的疲勞強度1 換用強度高的好材料；2 減小應(yīng)力集中（增大過渡圓角半徑、降低表面粗糙度、開設(shè)卸載槽）3 對軸的表面進行熱處理和硬化處理；4 改進軸的結(jié)構(gòu)形狀；5 提高加工質(zhì)量等。1529 何謂軸的臨界轉(zhuǎn)速？軸的彎曲振動臨界轉(zhuǎn)速大小與哪些因素有關(guān)？1530 什么叫剛性軸？什

17、么叫撓性軸？設(shè)計高速運轉(zhuǎn)的軸時，應(yīng)如何考慮軸的工作轉(zhuǎn)速范圍？四、設(shè)計計算題1531已知一傳動軸的材料為40Cr鋼調(diào)質(zhì)，傳遞功率P=12kW，轉(zhuǎn)速n=80r/min。試：（1）按扭轉(zhuǎn)強度計算軸的直徑；（2）按扭轉(zhuǎn)剛度計算軸的直徑（設(shè)軸的允許扭轉(zhuǎn)角0.5（°）/m)。解：（1）由表15-3知：A0=97112（2）1532直徑d=75mm的實心軸與外徑d0=85mm的空心軸的扭轉(zhuǎn)強度相等，設(shè)兩軸材料相同，試求該空心軸的內(nèi)徑d1和減輕重量的百分比。解：實心軸：，空心軸： 扭轉(zhuǎn)強度相同時有：WT=WT減輕重量的百分比為：1533 圖示（a）、（b）為起重滑輪軸的兩種結(jié)構(gòu)方案。已知軸的材料為Q

18、235鋼，取需用應(yīng)力0=75MPa，-1=45MPa，軸的直徑均為d=40mm，若起重量相同，Q=20KN，支承跨距相同（尺寸如圖），試分別校核其強度是否滿足要求。 題1533圖Q/2Q/2Q/2Q/21002525M固定心軸Q/2Q/2Q/2Q/21002525M轉(zhuǎn)動心軸解：轉(zhuǎn)動心軸：固定心軸：1534圖示為一臺二級錐-柱齒輪減速器簡圖，輸入軸由左端看為逆時針轉(zhuǎn)動。已知Ft1=5000N，F(xiàn)r1=1690N，F(xiàn)a1=676N，dm1=120mm,dm2=300mm，F(xiàn)t3=10000N，F(xiàn)r3=3751N，F(xiàn)a3=2493N，d3=150mm，l1=l3=60mm，l2=120mm，l4=l5=l6=100mm，試畫出輸入軸的計算簡圖，計算軸的支反力，畫出軸的彎扭圖合扭矩圖，并將計算結(jié)果標(biāo)在圖中。Fa3Fa4Fa2Fa140560Nmm306107NmmFr1Fa1Ft1FrBFrAFrBHFrAHFt