机械设计习题集及作业题CH11-12-13

第十三章滚动轴承13-1（1）N316/P651316（2）51316N316/P6（3）6306/P551316（4）6306/P5（5）3030613-2（1）13-9答：一个30000或70000型轴承只能承受单向轴向力，所以该类型轴承只能成对使用。正装指轴承的外圈窄边相对，轴承的支撑反力作用点的跨距较小，派生轴向力相对；反装指轴承的外圈宽边相对，轴承支撑反力作用点的跨距较大，派生轴向力相背。面对面安装即正装，背对背即反装。13-13答：常见的失效形式为点蚀、磨损、胶合、断裂等，寿命公式是针对点蚀失效形式建立起来的，L是基本额定动载荷为C的轴承所受当量动载荷为P时的寿命。作业题13-1答：N307/P4、6207、30207的内径为35mm，51301的内径为12mm。N307/P4公差等级最高，6207允许的极限转速最高，N307/P4承受径向能力最强，51301不能承受径向载荷。13-6解：圆锥滚子轴承反装，查手册知30207的基本额定动载荷为54200N，e=0.37，Y=1.6。（1）两轴承的径向载荷Fr1和Fr2Fr1=875.65N，Fr2=1512.62N（2）两轴承的计算轴向力Fa1和Fa2N2746.1265.8752r1d1YFFN4736.1262.15122r2d2YFF因为NFFF274N873004473=+d1aed2所以1被压紧，2被放松。73N8=+aed2a1FFF，N473d2a2FF（3）两轴承的当量动载荷因为eFF165.875873r1a1，eFF32.062.1512473r2a2所以X1=0.4，Y1=1.6；X2=1，Y2=0即有N2621)8736.165.8754.0(5.1)(a11r11p1FYFXfPN226962.151215.1)(a22r22p2FYFXfP（4）验算轴承的寿命因为P1P2,所以按轴承1的受力大小验算hhPCnL15000777944)262154200(5206010)(60103/10616h故所选轴承满足寿命要求。13-23如图所示，轴的两端正装2个角接触球轴承，已知轴的转速n=750r/min，轴上的径向力Fre=2300N，轴向力Fae=600N，试计算该对轴承的寿命Lh。（已知：C=22500N，e=0.68，Fd=0.68Fr，X=0.41，Y=0.87；fp=1.5，ft=1.0）解：（1）求Fr1，Fr2，Fa1，Fa23005000r1r2r2rereFFFFF，9201380r1r2FNFN，0.680.68920625.6d1r1NFF0.680.681380938.4d2r2kNFF因为1538.4aed2+=600938.4NFF1=625.6NdF所以1被压紧，2被放松。所以1538.4a1aed2+=NFFF，938.4a2d2NFF（2）求额定动载荷因为1538.41.67920a1r1FeF＞，938.40.681380a2r2FeF所以X1=0.41，Y1=0.87；X2=1，Y2=0即有111()1.5(0.419200.871538.4)2573.4pr1a1NPfXFYF222()1.513802070pr2a2NPfXFYF按P1计算C6632101022500()()1485360607502573.4htCLhnfP补充：某转轴两端各用一个30204轴承支撑，轴上载荷Fre=1000N，Fae=300N，轴转速为1000r/min，载荷系数fp=1.2，常温下工作。求：1）两支点反力；2）两轴承的当量动载荷；3）危险轴承的寿命。已知：30204轴承基本额定动载荷C=28.2KN，且有Fd=Fr/（2Y），Y=1.7。有关数据如下：eFa/Fr≤eFa/Fre0.35XYXY100.41.7解：正装，派生轴向力如图所示，左轴承为1轴承，右轴承为2轴承。（1）两支点反力a2a1r2r1,,,FFFFN2535010040300501000r1FN7472531000N74750100100100040300r1rer2r2FFFF或N747.122532r1d1YFFN2207.127472r2d2YFF因为d2aed1FN37400374=+FF所以2被压紧，1被放松。74N3=+aed1a2FFF，N74d1a1FF（2）两轴承的当量动载荷因为eFF29.025374r1a1，eFF5.0747374r2a2所以X1=1，Y1=0；X2=0.4，Y2=1.7即有N3042532.1)(a11r11p1FYFXfPN1122)3747.17474.0(2.1)(a22r22p2FYFXfP3）危险轴承的寿命P1P2,所以2轴承为危险轴承，其寿命为hPfCnLt775137)112228200(10006010)(60103/10626h补充习题1：一轴由两个角接触球轴承（Fd=0.68Fr），F1=10KN，F2=5KN，a=100mm，b=300mm，c=50mm，轴转速n=100r/min，冲击载荷系数fa=1.2，预期使用寿命[Lh]=5000h。求轴承额定动载荷为多少？（注：e=0.68。Fa/Fr≤e时，X=1且Y=0；Fa/Fre时，X=0.41且Y=0.87）解：（1）求支点反力a2a1r2r1,,,FFFFkN875.63001005053001021r1bacFbFFkN125.3875.610kN125.330010050510010r11r221r2FFFbacFaFF或kN675.4875.668.068.0r1d1FFkN125.2125.368.068.0r2d2FF因为kN675.4d1F＜kN125.72.1255=+d22FF，所以1轴承压紧，2轴承被放松。所以kN.1257=+d22a1FFF，kN125.2d2a2FF（2）求额定动载荷因为eFF＞036.1875.6125.7r1a1，eFF68.0125.3125.2r2a2所以X1=0.41，Y1=0.87；X2=1，Y2=0即有kN821.10)125.787.0875.641.0(2.1)(a11r11a1FYFXfPkN75.3)0125.31(2.1)(a22r22a2FYFXfP按P1计算CkN623.3310500010060821.101060366h1nLPC13-3（4）(2)13-4单向制0负值13-5（1）13-6（4）13-15答：两端固定支承需要调整轴承游隙。可采用如下方式：（1）调整端盖端面与外壳之间垫片的厚度；（2）调整轴承内圈或外圈的轴向位置。13-19答：装配时，可通过增减套杯端面与外壳之间垫片的厚度，调整锥齿轮的轴向距离。13-27答（a）或（b）或（c）（d）（e）或（f）第十二章滑动轴承12-3限制压力过大挤出润滑油使轴瓦产生磨损限制轴承的温升12-29补充1试分析图12-29所示四种摩擦副，在摩擦面间哪些摩擦副不能形成油膜压力，为什么？（v为相对运动速度，油有一定的粘度。）图12-29答：题12-29图中的四种摩擦副，只有图c能形成油膜压力，其他三种摩擦副均不能形成油膜压力。这是因为图a的摩擦副没有楔形间隙；图b的摩擦副不是沿边运动方向呈从大到小的楔形间隙；图d的摩擦副两平面间没有相对运动速度。12-30补充2当油的动力粘度及速度v足够大时，试判断题12—30图所示的滑块建立动压油膜的可能性。A.可能B.不可能C.不一定图12-30答：应选B。因为两滑块均以速度v运动，则两滑块变成相对静止，没有发生相对运动，不满足建立动压油膜的条件，因此不可能建立动压油膜。12-31动压润滑滑动轴承能建立油压的条件中，不必要的条件是D。A.轴颈和轴承间构成楔形间隙B.充分供应润滑油C.轴颈和轴承表面之间有相对滑动D.润滑油温度不超过50℃12-32形成液体动力润滑的必要条件1、2、3，而充分条件是。答：必要条件1两工作表面间必须构成楔形间隙；2两工作表面间必须充满具有一定粘度的润滑油或其他流体；3两工作表面间必须有一定的相对滑动速度，其运动方向必须保证能带动润滑油从大截面流进，从小截面流出。充分条件为：保证最小油膜厚度hmin≥][h12-1（3）12-2（2）12-4增大减小12-5（2）12-19答：两工作表面间必须构成楔形间隙；2两工作表面间必须充满具有一定粘度的润滑油或其他流体；3两工作表面间必须有一定的相对滑动速度，其运动方向必须保证能带动润滑油从大截面流进，从小截面流出。第十一章蜗杆传动11-1（课本）答：11-14答：（1）有错误，122121zznni12dd，因为22mzd，而11mzd，其大小已标准化。（2）错误，因为11mzd，中心距应为mzqdda)(21)(21221。（3）错误，11212211222/2)//(2)/(2/2dTidTdnnTdTFt。11-23图示为某起重设备的减速装置。已知各轮齿数z1=z2=20，z3=60，z4=2，z5=40，轮1转向如图所示，卷筒直径D=136mm。试求：(1)此时重物是上升还是下降?(2)设系统效率η=0.68，为使重物上升，施加在轮1上的驱动力矩T1=10N·m，问重物的重量是多少?解：（1）3206013131313113zznnnnnnnnnnnnniHHHHHHHHHHnn21，行星架H的转向与中心轮1的转向相反，所以蜗杆4的转向标示为箭头向下，又因为蜗杆4为右旋，采用右手定则，所以蜗杆4轴向力向右，蜗轮5的圆周力向左，因此蜗轮4顺时针方向旋转，重物下降。（2）52TDW，51PP，545544545455511///zznTzznTinTnTnTH，1515422100.682/2204N136HnzTWTDDnz11-29答：不合理，把链传动布置在带式运输机的输入侧。第11章作业题：11-17图示为简单手动起重装置。若按图示方向转动蜗杆，提升重物G，试确定：（1）蜗杆和蜗轮齿的旋向；（2）蜗轮所受作用力的方向；（3）当提升或降下重物时，蜗轮轮齿是单侧受载还是双侧受载？答：11-28、件1、5为蜗杆，件2、6为蜗轮，件3、4为斜齿圆柱齿轮，件7、8为直齿锥齿轮。蜗杆1主动，要求齿轮8的回转方向如图示。试标出：1）各轴的回转方向。2）考虑三根轴上所受轴向力能抵消一部分，定出各轮的螺旋线方向。3）各轮的轴向分力的方向。Fa2Fr2Ft2Fa1G11-1低好1、2、4、611-220Cr或40Cr渗碳淬火锡青铜11-3（4）11-4（3）11-5油池润滑喷油润滑11-10答：蜗杆传动中，为保证正确啮合，用与蜗杆具有同样尺寸的蜗轮滚刀加工与其配对的蜗轮。这样，一种尺寸的蜗杆对应一种尺寸的蜗轮滚刀。同一模数下，蜗杆的直径有很多，蜗轮滚刀的数目也会很多。因此，为限制蜗轮滚刀的数目及便于滚刀标准化，每种模数下规定了一定数目的蜗杆分度圆直径，将其标准化。11-12答：影响蜗杆传动效率的主要因素有啮合摩擦、轴承摩擦及溅油损耗。11-13答：蜗轮材料的许用接触应力的确定方式主要由蜗轮材料的主要失效形式所决定的。灰铸铁、高强青铜蜗轮（σB≥300MP）主要失效形式为胶合，按接触强度进行条件性设计，其[σH]与应力循环次数N无关，按Vs大小查取。锡青铜蜗轮（σB＜300MP）主要为点蚀失效，为接触疲劳问题，所以[σH]与应力循环次数N有关。