機(jī)械設(shè)計(jì)第章作業(yè)解答

1、第十三章 滾動(dòng)軸承三、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“面對(duì)面”及“背靠背”安裝？試比較正裝及反裝的特點(diǎn)。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，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

2、裝，外套圈厚邊相對(duì)（小口徑）安裝叫反裝?！懊鎸?duì)面”和“背靠背”安裝是對(duì)軸的一個(gè)支承而言，一個(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。1328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，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)。1329 滾動(dòng)軸承基本額定動(dòng)載荷C的含義是

3、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。1330 對(duì)同一型號(hào)的滾動(dòng)軸承，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？答：對(duì)于球軸承，當(dāng)P2P，對(duì)于滾子軸承，當(dāng)P2P，1331 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)

4、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。1332 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：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(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

5、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。1334 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，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。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(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

6、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)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。1336 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

7、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。1337 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。1338 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

8、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(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。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(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

9、承（朝外）；如果兩個(gè)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。四、設(shè)計(jì)計(jì)算題1341 某轉(zhuǎn)軸由一對(duì)代號(hào)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(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊，軸承工作溫度小于120°C。試計(jì)算軸承的壽命。 Fr1FaFr221Fd2Fd1解：由機(jī)設(shè)表13-7知：Fd=Fr/(2y) 題1341圖 由機(jī)設(shè)課程設(shè)計(jì)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(gè)斜齒圓柱齒輪的轉(zhuǎn)軸由一對(duì)代號(hào)為721

10、0AC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。Fae1Fae221Fd2Fd1 解：由機(jī)設(shè)表13-7知：Fd=0.68Fr 由機(jī)設(shè)課程設(shè)計(jì)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(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；（

11、3）FA=1904N；（4）FA=0N。 FAFr1Fr221Fd2Fd1解：由機(jī)設(shè)表13-7知：Fd=0.68Fr 題1343圖（1）FA=2200N時(shí)： 軸承1“壓緊”，軸承2“放松”，（2）FA=900N時(shí)： 軸承1“放松”，軸承2“壓緊”，（3）FA=1904N時(shí)： 軸承1和2的軸向力等于各自的內(nèi)部軸向力，（4）FA=0N時(shí)：軸承1和2的軸向力相等且等于兩內(nèi)部軸向力中的大值，F(xiàn)rFaFt6472LL112Fd2Fd1aaFr2HFr1HLL1FrFaFr2VFr1VFtLL1dm/2HVFr1Fr21344 圓錐齒輪減速器輸入軸由一對(duì)代號(hào)為30206的圓錐滾子軸承支承，已知兩軸承外圈間

12、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(dòng)載荷Pr1、Pr2。解：由機(jī)設(shè)課程設(shè)計(jì)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(jī)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(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

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)。指出結(jié)構(gòu)中的錯(cuò)誤，加以改正并畫(huà)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(cuò)誤，并加以改正。齒輪用油潤(rùn)滑、軸承用脂潤(rùn)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(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。1524 試說(shuō)明下面幾種軸材料的適用場(chǎng)合：Q235-A、45、1Cr18Ni、QT600-2、4

14、0CrNi。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。1525 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，該方法適用于計(jì)算瞬

15、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。1526 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、扭矩和軸徑；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。1527 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

16、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。1528 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。1529 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)？1530 什么叫剛性軸？什么叫撓性軸？設(shè)計(jì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的

17、軸時(shí)，應(yīng)如何考慮軸的工作轉(zhuǎn)速范圍？四、設(shè)計(jì)計(jì)算題1531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；（2）按扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)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(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：，空心軸：扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度相同時(shí)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Q235鋼，取需用應(yīng)力0=75

18、MPa，-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(qiáng)度是否滿(mǎn)足要求。 題1533圖Q/2Q/2Q/2Q/21002525M固定心軸Q/2Q/2Q/2Q/21002525M轉(zhuǎn)動(dòng)心軸解：轉(zhuǎn)動(dòng)心軸：固定心軸：1534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=l3=60mm，l2=120mm，l4=l5=l6=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。Fa3Fa4Fa2Fa140560Nmm306107NmmFr1Fa1Ft1FrBFrAFrBHFr