第13、15章作業(yè)解答分解

1、機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集解答第十三章 滾動(dòng)軸承一、選擇題13 1 各類(lèi)滾動(dòng)軸承中，除承受徑向載荷外， 承受一定單向軸向載荷的是 A 深溝球軸承 B 角接觸球軸承 13 2 選擇滾動(dòng)軸承類(lèi)型時(shí)為方便拆卸常用 軸承時(shí)適宜選 A 、 C 。 A 深溝球軸承B 圓錐滾子軸承13 3 轉(zhuǎn)速 n=2800r/min ，一端固定一端游動(dòng)的蝸桿軸其固定端軸承應(yīng)選用C 。D 一對(duì)圓錐滾子軸承還能承受不大的雙向軸向載荷的是A ，還能B 、D 。C 圓柱滾子軸承 D 圓錐滾子軸承B ，需有一定調(diào)心性能時(shí)選 D ，作為游動(dòng)C 圓柱滾子軸承D 調(diào)心球軸承CB 深溝球軸承 C 一對(duì)角接觸球軸承 D 適用多支點(diǎn)、彎曲剛度小的軸及難于

2、精確對(duì)中的支承。C角接觸球軸承 210r/min 變?yōu)?630r/min 時(shí)，其壽命變化為 D 。 Lr下降為 Lr/3 （r）D Lh下降為 Lh/3 （h） 537000 轉(zhuǎn)，則該軸承所受的當(dāng)量動(dòng)載荷 B 基本額定動(dòng)載A 推力球軸承134A 深溝球軸承 B 圓錐滾子軸承13 5 載荷一定的深溝球軸承， 當(dāng)工作轉(zhuǎn)速由 A Lh增大為 3 L h（h）BC Lr增大為 3 Lr（r）13 6 若一滾動(dòng)軸承的基本額定壽命為 荷。A 大于 B 小于13 7 某滾動(dòng)軸承按壽命公式計(jì)算得壽命 可靠度 CD調(diào)心球軸承C 等于 D 大于等于 Lh=25100h，其可靠度 B ；若要求工作壽命達(dá) 30000

3、h,A 為 99%B 為 90%13 8 直齒圓柱齒輪軸系由一對(duì)圓錐滾子軸承支承，軸承徑向反力 向力 D 。A Fa1>Fa2B Fa1<Fa2C Fa1=Fa2 =0139 6210 滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸頸配合的正確標(biāo)注為C 。H7A 50 k6B 50H7C <90%C 50k613 10 滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸頸、外圈與座孔的配合DA 均為基軸制B 前者為基軸制，后者為基孔制C 均為基孔制D 前者為基孔制，后者為基軸制1311 為保證軸承內(nèi)圈與軸肩端面接觸良好，軸承的圓角半徑 的關(guān)系。A r=r 1B r>r 113 12D 不是滾動(dòng)軸承預(yù)緊的目的。A 增大支承剛度B 提高

4、旋轉(zhuǎn)精度13 13 角接觸軸承承受軸向力的能力，隨接觸角C r<r 1C 減小振動(dòng)噪聲 的增大而D >90%Fr1>Fr2，則作用在軸承上的軸D Fa1=Fa2 0D 50Hk67與軸肩處圓角半徑 r 1應(yīng)滿(mǎn)足 BD r r 1D 降低摩擦阻力A 。D 不定A 增大 B 減小 C 不變13 14 某輪系的中間齒輪（惰輪）通過(guò)一滾動(dòng)軸承固定在不轉(zhuǎn)的心軸上，軸承的內(nèi)圈、外圈的配 合應(yīng)滿(mǎn)足 B A B內(nèi)圈與心軸較緊，外圈與齒輪較松 內(nèi)圈與心軸較松，外圈與齒輪較緊 內(nèi)圈、外圈配合均較緊 內(nèi)圈、外圈配合均較松班 級(jí)成 績(jī)姓 名任課教師學(xué) 號(hào)批改日期機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集解答13 15 各類(lèi)滾動(dòng)

5、軸承的潤(rùn)滑方式，通?？筛鶕?jù)軸承的D 來(lái)選擇。A 轉(zhuǎn)速 B 當(dāng)量動(dòng)載荷 P C 軸徑圓周速度 D二、填空題13 16 說(shuō)明下列型號(hào)滾動(dòng)軸承的類(lèi)型、內(nèi)徑、公差等級(jí)、直徑系列和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 30306、6306/P5、30206,并指出其中具有下列特征的軸承： 徑向承載能力最高和最低的軸承分別是 軸向承載能力最高和最低的軸承分別是 極限轉(zhuǎn)速最高和最低的軸承分別是 公差等級(jí)最高的軸承是 6306/P5內(nèi)經(jīng)與轉(zhuǎn)速的乘積6306、51316、N316/P6、（1）（2）（3）（4）（5）N316/P6 和 5131651316 和 N316/P6 ；6306/P5 和 51316 ；能承受軸向徑向聯(lián)合載荷的

6、軸承是 30306 。13 17 深溝球軸承和角接觸球軸承在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別是深溝球軸承的外圈邊沿兩端厚度一樣， 公稱(chēng)接觸角為 0；而角接觸球軸承外圈邊沿兩端有厚薄之分，公稱(chēng)接觸角不為 0 ， 在承受載荷上的區(qū)別是 深溝球軸承可以承受不大的雙向軸向力，而角接觸球軸承只可承受單向軸 向力 。13 18 對(duì)于回轉(zhuǎn)的滾動(dòng)軸承， 一般常發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕破壞， 故軸承的尺寸主要按 疲勞壽命 計(jì)算確定。13 19 對(duì)于不轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速極低或擺動(dòng)的滾動(dòng)軸承，常發(fā)生塑性變形破壞， 靜強(qiáng)度 計(jì)算確定。13 20 滾動(dòng)軸承工作時(shí)，滾動(dòng)體和轉(zhuǎn)動(dòng)套圈的表面接觸應(yīng)力特性為 而固定套圈接觸點(diǎn)的接觸應(yīng)力特性為 穩(wěn)定的脈動(dòng)循環(huán) 。13 2

7、2 滾動(dòng)軸承軸系支點(diǎn)軸向固定常用的三種結(jié)構(gòu)形式是雙支點(diǎn)各單向固定（兩端固定）一支點(diǎn)雙向固定， 另一端支點(diǎn)游動(dòng) （一端固定、 一端游動(dòng)） 、 兩端游動(dòng)支承 （兩端游動(dòng)）故軸承的尺寸主要按規(guī)律性非穩(wěn)定的脈動(dòng)循環(huán) ；13 23 滾動(dòng)軸承預(yù)緊的目的是 提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度、支承剛度、減小機(jī)器工作時(shí)軸的振動(dòng) 所謂預(yù)緊，就是指 在安裝時(shí)用某種方法在軸承中產(chǎn)生并保持一軸向力，以消除軸承中的游隙負(fù)值13 24 滾動(dòng)軸承的內(nèi)徑和外徑的公差帶均為 精度不同數(shù)值較小的負(fù)偏差 ，而且統(tǒng)一采用上偏差為 0 ，下偏差為 負(fù)值 的分布。13 25 滾動(dòng)軸承的密封的目的是 為了防止灰塵、水、酸氣和其它雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥?/p>

8、流 失 ，滾動(dòng)軸承常用的三種密封方法為 接觸式密封（中低速） 、非接觸式密封（高速） 、 混合式密 封（密封效果較好）三、分析與思考題1326 滾動(dòng)軸承共分幾大類(lèi)型？寫(xiě)出它們的類(lèi)型代號(hào)及名稱(chēng)，并說(shuō)明各類(lèi)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(duì)使用？成對(duì)使用時(shí)， 什么叫正裝及反裝？什么叫 對(duì)面”及“背靠背”安裝？試比較正裝及反裝的特點(diǎn)。面對(duì)面”和“背靠背”安裝是對(duì)軸的一個(gè)支承而言，答： 30000 型和 70000 型軸承只能承受單方向的軸向力，成對(duì)安裝時(shí)才能承受雙向軸向力。同時(shí) 這兩類(lèi)軸承的公稱(chēng)接觸角 大于零，承受徑向載荷時(shí)會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部軸向力

9、，為避免軸在內(nèi)部軸向力 作用下產(chǎn)生軸向移動(dòng)， 30000 型和 70000 型軸承通常應(yīng)成對(duì)使用。 正裝和反裝是對(duì)軸的兩個(gè)支承而言，兩個(gè)支承上的軸承外套圈薄邊相對(duì)（大口徑）安裝叫正裝， 外套圈厚邊相對(duì)（小口徑）安裝叫反裝。班 級(jí)成 績(jī)姓 名任課教師學(xué) 號(hào)批改日期個(gè)支承上的兩個(gè)軸承大口徑相對(duì)為“面對(duì)面” 安裝，小口徑相對(duì)為“背靠背”安裝。正裝：軸熱伸長(zhǎng)可能會(huì)使軸承卡死； 反裝：軸熱伸長(zhǎng)會(huì)使受載滾動(dòng)體個(gè)數(shù)減少。機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集解答13 28滾動(dòng)軸承的壽命與基本額定壽命有何區(qū)別？按公式L=(C/P) 計(jì)算出的 L 是什么含義？答：軸承的壽命是指出現(xiàn)點(diǎn)蝕前的壽命(轉(zhuǎn)速) ，是一般概念的壽命。在一批軸承中

10、，各個(gè)軸承的 壽命離散性很大。而基本額定壽命是指對(duì)于點(diǎn)蝕失效具有90% 可靠度的壽命。是一個(gè)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)。13 29 滾動(dòng)軸承基本額定動(dòng)載荷 C 的含義是什么？當(dāng)滾動(dòng)軸承上作用的當(dāng)量動(dòng)載荷不超過(guò) C 值 時(shí)，軸承是否就不會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕破壞？為什么？答： C 的含義見(jiàn)教材。當(dāng) PC 時(shí)，軸承是否發(fā)生點(diǎn)蝕要具體分析。當(dāng)說(shuō)要求的工作壽命等于(C/P) 時(shí)，出現(xiàn)點(diǎn)蝕的概率為 10%；大于 (C/P) 時(shí)，概率大于 10%；小于 (C/P) 時(shí)，概率小于 10%?？傆悬c(diǎn)蝕出現(xiàn)的可能性， 僅概率大小不同。13 30 對(duì)同一型號(hào)的滾動(dòng)軸承，

11、在某一工作狀況下的基本額定壽命為L(zhǎng)。若其它條件不變，僅將軸承所受的當(dāng)量動(dòng)載荷增加一倍，軸承的基本額定壽命將為多少？C1 C1答： 對(duì)于球軸承，當(dāng) P 2P， L ( )3( )3L2P8 P810 10對(duì)于滾子軸承，當(dāng) P2P， L ( C ) 3 1 (C) 31 L2P 10.1 P 10.113 31 滾動(dòng)軸承常見(jiàn)的失效形式有哪些？公式L=(C/P) 是針對(duì)哪種失效形式建立起來(lái)的？答：滾動(dòng)軸承常見(jiàn)的失效形式有：疲勞點(diǎn)蝕、塑性變形、磨粒磨損、粘著磨損(膠合)等。公式 L=(C/P) 是針對(duì)疲勞點(diǎn)蝕失效形式建立起來(lái)的。13 32 你所學(xué)的滾動(dòng)軸承中，哪幾類(lèi)滾動(dòng)軸承是內(nèi)、外圈可分離的？答： 2

12、9000、 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。13 33 什么類(lèi)型的滾動(dòng)軸承在安裝時(shí)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(shí)應(yīng)根據(jù)使用要求 進(jìn)行調(diào)整。其它軸承都有規(guī)定的游隙系列，使用時(shí)通常不調(diào)整游隙。游隙的大小可通過(guò)墊片、調(diào) 整螺母等方法進(jìn)項(xiàng)調(diào)整。13 34 滾動(dòng)軸承支承的軸系，其軸向固定的典型結(jié)構(gòu)形式有三類(lèi)：( 1) 兩支點(diǎn)各單向固定：( 2) 一支點(diǎn)雙向固定

13、，另一支點(diǎn)游動(dòng)：( 3) 兩支點(diǎn)游動(dòng)。試問(wèn)這三種類(lèi)型各適用什么場(chǎng)合？ 答：兩支點(diǎn)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(diǎn)雙向固定，另一支點(diǎn)游動(dòng)的支承方式用于工作溫度變化較大且支承跨度較大的長(zhǎng)軸； 兩支點(diǎn)游動(dòng)的支承方式用于人字齒輪的游動(dòng)齒輪軸。班 級(jí)成 績(jī)姓 名任課教師學(xué) 號(hào)批改日期機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集解答13 35 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(duì)正裝的圓錐滾子軸承作為 支承。是否合適？為什么？ 答：因?yàn)槲仐U傳動(dòng)效率低。若傳遞功率大，轉(zhuǎn)速高，則溫升大。蝸桿采用正裝結(jié)構(gòu)時(shí)，蝸桿軸熱 伸長(zhǎng)會(huì)使軸承卡死。如果采用反裝結(jié)構(gòu)，軸伸長(zhǎng)不會(huì)使軸承卡死，但會(huì)

14、使受載滾動(dòng)體個(gè)數(shù)減少。 因此，對(duì)這種蝸桿傳動(dòng)應(yīng)采用一端雙向固定，一端游動(dòng)的支承方案。13 36 滾動(dòng)軸承的回轉(zhuǎn)套圈和不回轉(zhuǎn)套圈與軸頸或機(jī)座裝配時(shí)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(dòng)軸承回轉(zhuǎn)套圈與軸頸或機(jī)座的配合應(yīng)緊一些，常選用過(guò)盈配合；不回轉(zhuǎn)套圈與軸頸或機(jī) 座的配合應(yīng)松一些，常選用間隙或過(guò)渡配合，目的在于允許其略有轉(zhuǎn)動(dòng)，工作中可適當(dāng)改變套圈 的受力位置，對(duì)提高壽命有利。滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，配合應(yīng)以它為基準(zhǔn)。滾動(dòng)軸承內(nèi)孔的尺寸公差帶采用上偏差為零、下偏差為 負(fù)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(dòng)軸承內(nèi)圈配

15、合在采用同 樣的配合符號(hào)時(shí)，比通常圓柱公差標(biāo)準(zhǔn)中的基孔制配合略緊。滾動(dòng)軸承外圈與機(jī)座孔的配合與圓 柱公差標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的基軸制同類(lèi)配合相比較，配合性質(zhì)的類(lèi)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。13 37 在圓錐齒輪傳動(dòng)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(diǎn)？ 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(shí)通過(guò)調(diào)整軸承外圈或內(nèi)圈的軸向位置，可使軸承達(dá)到理想的游隙或所要求的預(yù)緊程度。13 38 滾動(dòng)軸承常用的潤(rùn)滑方式有哪些？具體選用時(shí)應(yīng)如何考慮？ 答：滾動(dòng)軸承常用的潤(rùn)滑方式有油潤(rùn)滑、潤(rùn)滑脂及固體潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑。具體選用

16、時(shí)主要根據(jù)滾動(dòng)軸承的 dn 值選取適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑方式，參見(jiàn)教材 p32413 39 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(rùn)滑脂的場(chǎng)合，用于滑動(dòng)速度小于45m/s 的地方；2 唇形密封圈：用于滑動(dòng)速度小于 1015m/s 的地方；3 密封環(huán)：用于滑動(dòng)速度小于 60100m/s 的地方。13 40 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(duì)著軸承（朝內(nèi)） ；如果主要是為了防止外物侵入，則密封唇應(yīng)背著軸承（朝外） ；如果兩個(gè)

17、作用都要有，最好使用密封唇反向放置的兩個(gè)唇形密封圈。班 級(jí)成 績(jī)姓 名任課教師學(xué) 號(hào)批改日期機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集解答四、設(shè)計(jì)計(jì)算題軸上斜齒輪的軸向分力 Fa=5000N，方向 Fr1=13600N,Fr2 =22100N。軸的轉(zhuǎn)速 n=720r/min ，運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖 C。試計(jì)算軸承的壽命。解：由機(jī)設(shè)表 13-7 知：Fd=Fr/(2y)題 1341 圖Fd1Fd2Fr1Fr22由機(jī)設(shè)課程設(shè)計(jì)查得30312 圓錐滾子軸承： e 1.5tg ,y 0.4ctg ,Cr 162KN12 57 10 12.95278 , e 0.345, y 1.74Fd1Fr12y13600 3908N,Fd22 1

18、.74 d2Fr222100 6351N , 方向如圖示，2 1.74 3.48Fd1Fa3908 5000 8908NFd2 ， 軸承 2 壓緊，軸承 1 放松Fa1Fd1 3908N , Fa2Fd1 Fa8908N13 41 某轉(zhuǎn)軸由一對(duì)代號(hào)為 30312的圓錐滾子軸承支承， 如圖。已知兩軸承的徑向支反力 擊，軸承工作溫度小于 120°Fa1Fr1 P1 f pF3908 0.287 e,13600P2 P1 Lh 10Cr10310660n P260 720 29208 4381210162000 (6987 1809)hp Fr1 (1.2 1.8) 13600 (1632

19、0 24480)NFa289080.40 e,Fr 2 22100P2 f p(xFr2 yFa2) (1.2 1.8)(0.4 22100 1.74 8908) (29208 43812)N班 級(jí)成 績(jī)姓 名任課教師學(xué) 號(hào)批改日期機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集解答13 42 如圖所示，安裝有兩個(gè)斜齒圓柱齒輪的轉(zhuǎn)軸由一對(duì)代號(hào)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(dòng)載荷 Pr1 、Pr2 。解：由機(jī)設(shè)表 13-7 知： Fd=0.68F r

20、由機(jī)設(shè)課程設(shè)計(jì)查得 7210AC軸承： 1x 0.41, y 0.87,e 0.68 Cr 31.5KN,C0r 25.2KNFd1 0.68 8600 5848N, Fd 2 0.68 12500 8500N,Fae1Fd1Fae2題 1342 圖方向如圖示，F(xiàn)d1Fae1 8848N Fd2 Fae2 13500N ，軸承 1“壓緊”，軸承 2“放松”，F(xiàn)a1Fd 2 Fae2 Fae1 10500N , Fa 2 Fd2 8500N ,Fa1Fr1Pr1105008600 e,fP (xFr1yFa1) (1.0 1.2)(0.41 8600 0.87 10500) (12661 151

21、93) N8500 0.68 e,12500Fa2Fr2Pr2 fPFr2 (1.0 1.2) 12500 (12500 15000) N班 級(jí)成 績(jī)姓 名任課教師學(xué) 號(hào)批改日期機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集解答1343 一對(duì) 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）FA=900N；（3）FA=1904N；（ 4）FA=0N。解：由機(jī)設(shè)表 13-7 知： Fd=0.68F rFd1 0.68Fr1 0.68 8000 5440N,Fd 2 0.68Fr 2 0.68

22、 5200 3536N,1) FA=2200N時(shí)：Fd2 FA 3536 2200 5736 Fd1軸承壓緊”，軸承2“放松”，F(xiàn)a1 Fd2 FA 5736N, Fa2 Fd2 3536N2) FA=900N時(shí)：Fd2FA3536 900 4436 Fd1軸承放松”，軸承2“壓緊”，F(xiàn)a1 Fd1 5440N , Fa2 Fd1 FA 4540N3) FA=1904N時(shí)：Fd 2 FA 3536 1904 5440 Fd1軸承 1 和 2 的軸向力等于各自的內(nèi)部軸向力，F(xiàn)a1 Fd1 5440N , Fa2 Fd2 3536N4）FA=0N時(shí)：軸承 1和 2的軸向力相等且等于兩內(nèi)部軸向力中的

23、大值，F(xiàn)a1 Fa2 max(Fd1,Fd2 ) Fd1 5440N班 級(jí)成 績(jī)姓 名任課教師學(xué) 號(hào)批改日期機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集解答13 44 圓錐齒輪減速器輸入軸由一對(duì)代號(hào)為 72mm，錐齒輪平均分度圓直徑 Fa=240N，各力方向如圖所示。30206 的圓錐滾子軸承支承， 已知兩軸承外圈間距為 dm=56.25mm，齒面上的圓周力 Ft=1240N，徑向力 Fr =400N, 軸向力 求軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷Pr1、Pr2 。L30206 軸承： =14°02 10=14.036111 °， =0.375 ， y=0.4ctg =1.6 ， a=14解： 由機(jī)設(shè)課程設(shè)計(jì)查得 接觸角

24、 e=1.5tg x=0.4 ， L=72+2a=100， L1=64-a=50Fr 1HFr 1HFr 2HL Fa dm /2 Fr L1132.5NFr1HFr532.5L64Fr12LLFr1Ha72aFdFr 1VFr 2VFt /2 620N, Fr1V Ft 1860Ndm/2FrFr122r1HFr 1V634NFr222r 2HFr 2V1935N由機(jī)設(shè)表 13-7 知： Fd=Fr /(2y)Fd1 Fr1 /(2 y) 198NFr2HFr1VFd2 Fr2 /(2 y) 605N題 13 44 圖Fr2VLFtFd1Fa438 Fd 2 605軸承 1壓緊”，軸承 2“

25、放松”，F(xiàn)a1Fd 2 Fa 365N,Fa2Fd2605NFa1Fr13650.575 e, Pr1 (1.0 1.2)(0.4 634 1.6 365) (838 1005) NFa2Fr2605 0.312 e, Pr2 (1.0 1.2) 1935 (1935 2322)N 1935班 級(jí)成 績(jī)姓 名任課教師學(xué) 號(hào)批改日期機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集解答五、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析題1345 按要求在給出的結(jié)構(gòu)圖中填畫(huà)合適的軸承 （圖中箭頭示意載荷方向 ）。題 1345 圖13 46 圖示為采用一對(duì)反裝圓錐滾子軸承的小錐齒輪軸承組合結(jié)構(gòu)。 正并畫(huà)出軸向力的傳遞路線(xiàn)。指出結(jié)構(gòu)中的錯(cuò)誤， 加以改題 1346 圖班

26、 級(jí)成 績(jī)姓 名任課教師學(xué) 號(hào)批改日期機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集解答13 47 試分析圖示軸系結(jié)構(gòu)的錯(cuò)誤，并加以改正。齒輪用油潤(rùn)滑、軸承用脂潤(rùn)滑。題 13 47 圖班 級(jí)成 績(jī)姓 名任課教師學(xué) 號(hào)批改日期- 10 -機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集解答第十五章 軸一、選擇題15 1 按所受載荷的性質(zhì)分類(lèi)，車(chē)床的主軸是 箱與后橋，以傳遞動(dòng)力的軸是 C 。 A 轉(zhuǎn)動(dòng)心軸 B 固定心軸 15 2 為了提高軸的剛度，措施 A 加大階梯軸個(gè)部分直徑 C 改變軸承之間的距離，自行車(chē)的前軸是B ，連接汽車(chē)變速C 傳動(dòng)軸是無(wú)效的。B 碳鋼改為合金鋼D 改變軸上零件位置D 轉(zhuǎn)軸15 3 軸上安裝有過(guò)盈聯(lián)接零件時(shí)，應(yīng)力集中將發(fā)生在B 。A 輪

27、轂中間部位 B 沿輪轂兩端部位 C 距離輪轂端部為 1/3 輪轂長(zhǎng)度處15 4 軸直徑計(jì)算公式 d C3Pn ， C 。A 只考慮了軸的彎曲疲勞強(qiáng)度C 只考慮了扭轉(zhuǎn)應(yīng)力B 考慮了彎曲、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的合成D 考慮了軸的扭轉(zhuǎn)剛度15 5 軸的強(qiáng)度計(jì)算公式 MM 2 ( T)2 中， 是B的校正系數(shù)DA 彎矩化為當(dāng)量轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)化系數(shù)C 考慮 彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的循環(huán)性質(zhì)不同15 6 軸的安全系數(shù)校核計(jì)算，應(yīng)按D 計(jì)算。A 彎矩最大的一個(gè)截面B 彎矩和扭矩都是最大的一個(gè)截面C 應(yīng)力集中最大的一個(gè)截面D 設(shè)計(jì)者認(rèn)為可能不安全的一個(gè)或幾個(gè)截面157 軸的安全系數(shù)校核計(jì)算中，在確定許用安全系數(shù)S時(shí), 不必考慮

28、AA 軸的應(yīng)力集中 B 材料質(zhì)地是否均勻 C 載荷計(jì)算的精確度 15 8 對(duì)軸上零件作軸向固定，當(dāng)雙向軸向力都很大時(shí)，宜采用CA 過(guò)盈配合B 用緊定螺釘固定的擋圈C 軸肩套筒15 9 對(duì)軸進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，可以提高軸的 A 靜強(qiáng)度B 剛度15 10 如階梯軸的過(guò)渡圓角半徑為 則要求 A 。A r<C<h B r=C=h 1511 在下列軸上軸向定位零件中， A 圓螺母 B 套筒 15 12 軸上滾動(dòng)軸承的定位軸肩高度應(yīng) A 大于軸承內(nèi)圈端面高度 C 與軸承內(nèi)圈端面高度相等轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化成當(dāng)量彎矩的轉(zhuǎn)化系數(shù)D 強(qiáng)度理論的要求C。C 疲勞強(qiáng)度 r ，軸肩高度為 h, 上面安裝一個(gè)齒輪，C r

29、>C>hB 定位方式不產(chǎn)生應(yīng)力集中。C 軸肩 D B小于軸承內(nèi)圈端面高度D 愈大愈好D 軸的重要性D軸肩彈性擋圈D 耐沖擊性能齒輪孔倒角為 C 45° ,D C<r<h軸環(huán)班 級(jí)成 績(jī)姓 名任課教師學(xué) 號(hào)批改日期- 11 -二、填空題1513 按受載分類(lèi)，軸可以分為15 1415 1515 16機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集解答轉(zhuǎn) 軸。轉(zhuǎn) 軸、 心 軸和 傳動(dòng) 軸，減速器中的軸應(yīng)屬于 轉(zhuǎn)軸一般制成階梯形的原因是 便于軸上零件安裝定位 和 近似等強(qiáng)度 。 當(dāng)轉(zhuǎn)軸受到穩(wěn)定的軸向力作用時(shí)，軸的彎曲應(yīng)力是 非對(duì)稱(chēng)循環(huán) 應(yīng)力。 單向轉(zhuǎn)動(dòng)的軸上作用有方向不變的徑向載荷時(shí)， 軸的彎曲應(yīng)力為

30、 對(duì)稱(chēng) 循環(huán)變應(yīng)力， 扭轉(zhuǎn) 剪應(yīng)力為 脈動(dòng) 循環(huán)變應(yīng)力（轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn)時(shí)） 。小于 輪轂寬度。低速軸受到的轉(zhuǎn)矩1517 用套筒、螺母或軸端擋圈作軸向固定時(shí)，應(yīng)使軸頭段的長(zhǎng)度15 18 在齒輪減速器中，低速軸的直徑要比高速軸的直徑粗得多，其原因是 大得多 。15 19 一般情況下軸的工作能力決定于軸的強(qiáng)度 和 軸的剛度 。15 20 零件在軸上常用的軸向固定方法有軸肩、軸環(huán)、套筒、圓螺母、軸擋檔圈、擋圈等周向固定方法有 鍵、花鍵、過(guò)盈配合等 。改善軸的支承情況 （ 減小跨距、改懸臂為簡(jiǎn)支、采用支承剛度大的15 21 提高軸的疲勞強(qiáng)度的措施有 合理布置軸上零件的位置和改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的 載荷

31、、改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中、改進(jìn)軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)度 1522 提高軸的剛度的措施有 軸承等 ） 、增大軸的尺寸、采用空心軸、合理布置軸上零件的位置和改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸 的載荷等 。三、分析與思考題15 23 何為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸？自行車(chē)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(chēng)為轉(zhuǎn)軸、只受彎矩而不受扭矩的軸稱(chēng)為心軸、只受扭矩 而不受彎矩的軸稱(chēng)為傳動(dòng)軸。自行車(chē)的前軸、后軸屬于固定心軸，踏板軸屬于轉(zhuǎn)動(dòng)心軸； 自行車(chē)的中軸屬于轉(zhuǎn)軸。Q235-A、45、1Cr18Ni、QT600-2、40CrNi 。15 24 試說(shuō)明下面幾種軸材料的適用場(chǎng)合：

32、 答 ： Q235-A 用于不重要及受載不大的軸，如農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)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(dòng)機(jī)凸輪軸；QT600-2 用于制造復(fù)雜外形的軸，如發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸；40CrNi 用于制造很重要的軸，如汽車(chē)、拖拉機(jī)變速箱中的軸。15 25 軸的強(qiáng)度計(jì)算方法有哪幾種？各適用于何種情況？答： 1.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算，該方法適用于計(jì)算傳動(dòng)軸或初步估計(jì)轉(zhuǎn)軸直徑；2. 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算，該方法適用于校核計(jì)算一般轉(zhuǎn)軸的疲勞強(qiáng)度；3. 按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核，該方法適用于精確校核計(jì)算重要軸的疲勞強(qiáng)度；4. 按靜強(qiáng)度條件進(jìn)行校核，該方

33、法適用于計(jì)算瞬時(shí)過(guò)載很大、或應(yīng)力循環(huán)的不對(duì)稱(chēng)性較為嚴(yán) 重的軸的靜強(qiáng)度。扭矩和軸徑；15 26 按彎扭合成強(qiáng)度和按疲勞強(qiáng)度校核時(shí)， 危險(xiǎn)截面應(yīng)如何確定？確定危險(xiǎn)截面時(shí)考慮的因素 有何區(qū)別？ 答：按彎扭合成強(qiáng)度校核軸時(shí)，危險(xiǎn)截面指的是計(jì)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(gè)或幾個(gè)截面，考慮的因素主要是軸上的彎矩、班 級(jí)成 績(jī)姓 名任課教師學(xué) 號(hào)批改日期按疲勞強(qiáng)度校核軸時(shí)，確定危險(xiǎn)截面時(shí)， 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(duì)尺寸等綜合因素的影響大 小，確定- 12 -機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集解答一個(gè)或幾個(gè)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

34、。15 27 為什么要進(jìn)行軸的靜強(qiáng)度校核計(jì)算？這時(shí)是否要考慮應(yīng)力集中等因素的影響？ 答：靜強(qiáng)度校核的目的在于評(píng)定軸對(duì)塑性變形的抵抗能力，這對(duì)那些瞬時(shí)過(guò)載很大、或應(yīng)力循環(huán) 的不對(duì)稱(chēng)性較為嚴(yán)重的軸是很必要的。軸的靜強(qiáng)度是根據(jù)軸上作用的最大瞬時(shí)載荷來(lái)校核的，這 時(shí)不考慮應(yīng)力集中等因素的影響。15 28 經(jīng)校核發(fā)現(xiàn)軸的疲勞強(qiáng)度不符合要求時(shí)， 在不增大軸徑的條件下， 可采取哪些措施來(lái)提高 軸的疲勞強(qiáng)度？答：可采取下列措施來(lái)提高軸的疲勞強(qiáng)度1 換用強(qiáng)度高的好材料；2 減小應(yīng)力集中（增大過(guò)渡圓角半徑、降低表面粗糙度、開(kāi)設(shè)卸載槽）3 對(duì)軸的表面進(jìn)行熱處理和硬化處理；4 改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)形狀；5 提高加工質(zhì)量等。1

35、5 29 何謂軸的臨界轉(zhuǎn)速？軸的彎曲振動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速大小與哪些因素有關(guān)？15 30 什么叫剛性軸？什么叫撓性軸？設(shè)計(jì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸時(shí)，應(yīng)如何考慮軸的工作轉(zhuǎn)速范圍？班 級(jí)成 績(jī)姓 名任課教師學(xué) 號(hào)批改日期- 13 -機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集解答四、設(shè)計(jì)計(jì)算題15 31已知一傳動(dòng)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(qiáng)度計(jì)算軸的直徑； 0(.5°)/m)。（ 2）按扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算軸的直徑（設(shè)軸的允許扭轉(zhuǎn)角 解：（ 1）由表 15-3 知： A 0=97112A0 3 nP (97112) 3 8120 (51.559.5)mm2）d B0 4

36、5.73 104T 5.73 104T GI 4 4GI P 8.1 104d4324 5.73 32 9.55 1068.1 4 P B04 P 67.406mm nn其中： B0 100 40.6881341108.3 1532 直徑 d=75mm 的實(shí)心軸與外徑 d0=85mm 的空心軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)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(shí)心軸： T ，空心軸：WTTT WT材料 相 同 ， 載荷 相同T T扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度相同時(shí)有： WT=W T3 3 416d3 16d03(1 4), 41 d331 d03d1d0d1 d0 4 13 85 4d263.58

37、mm減輕重量的百分比為：4224(d0 d1 ) d2 (d02 d12) 43.42%d24班 級(jí)成 績(jī)姓 名任課教師學(xué) 號(hào)批改日期d2- 14 -機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集解答15 33 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Q235 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=20K，N 支承跨距相同（尺寸 如圖），試分別校核其強(qiáng)度是否滿(mǎn)足要求。題 15 33 圖Q/2Q/2 Q/2Q/22510025Q/2 Q/22510025Q/2MMQ/2轉(zhuǎn)動(dòng)心軸固定心軸解： M Q/2 25 2.5 105 Nmm,W d3 /32

38、 6283.19mm3M 2.5 105轉(zhuǎn)動(dòng)心軸：b M 2.5 10 39.79 1 45MPaW 6283.19bM52.5 10539.79 0 75MPaW 6283.19 0班 級(jí)成 績(jī)姓 名任課教師學(xué) 號(hào)批改日期- 15 -機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集解答15 34 圖示為一臺(tái)二級(jí)錐 - 柱齒輪減速器簡(jiǎn)圖，輸入軸由左端看為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。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=l 3=60mm ，l 2=120mm ，l4=l 5=l 6=100mm ，試畫(huà)出輸入軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，計(jì)算軸的支反力，畫(huà)出軸 的彎扭圖合扭矩圖，并將計(jì)算結(jié)果標(biāo)在圖中。解：n1FrBHFrBVFa2Fa4n1Fr1FrAFt1dm1/2FrBHFt1FrAVFrAHFrBV題 1534 圖40560Nmm60840Nmm300000Nmm306107Nmm40560N300000Nmmmmdm1 1690 60 676 120/2l2Fa2m1Fr1l 3,Fr1507N2 a22 r13 r 1FrAH Fr1 219