机械设计第13、15章作业解答1

1、円南列总火机械设计作业集解答- - -第十三章滚动轴承三、分析与思考题1326滚动轴承共分几大类型？写出它们的类型代号及名称，并说明各类轴承受何种载荷（径向或轴向）。答：1327为什么30000型和70000型轴承常成对使用？成对使用时,什么叫正装及反装？什么叫“面对面”及“背靠背”安装？试比较正装及反装的特点。答:30000型和70000型轴承只能承受单方向的轴向力，成对安装时才能承受双向轴向力。同时这两类轴承的公称接触角a大于零，承受径向载荷时会产生内部轴向力，为避免轴在内部轴向力作用下产生轴向移动，30000型和70000型轴承通常应成对使用。正装和反装是对轴的两个支承而言，两个支承上的

2、轴承外套圈薄边相对（大口径）安装叫正装，外套圈厚边相对（小口径）安装叫反装。“面对面”和“背靠背”安装是对轴的一个支承而言，一个支承上的两个轴承大口径相对为“面对面”安装，小口径相对为“背靠背”安装。正装：轴热伸长可能会使轴承卡死；反装：轴热伸长会使受载滚动体个数减少。1328滚动轴承的寿命与基本额定寿命有何区别？按公式L=（C/P龙计算出的L是什么含义？答：轴承的寿命是指出现点蚀前的寿命（转速）是一般概念的寿命。在一批轴承中，各个轴承的寿命离散性很大。而基本额定寿命是指对于点蚀失效具有90%可靠度的寿命。是一个特定意义的寿命。L=（C/P）中的L为轴承的基本额定寿命，单位为106转。1329

3、滚动轴承基本额定动载荷C的含义是什么？当滚动轴承上作用的当量动载荷不超过C值时，轴承是否就不会发生点蚀破坏？为什么？答：C的含义见教材。当PF,d1ad2班级成绩姓名任课教师学号批改日期轴承2压紧，轴承1放松F二F二3908N,F二F+F二8908Na1d1a2d1aF3908=0.287e,F22100r2P21pr1=f(xF+yF)=(1.2-1.8)(0.4x22100+1.74x8908)=(29208-43812)Npr2a2P2PL=1h106(C)r60n(P丿2y10310616200060 x720J29208-43812丿103=(6987-1809)h1342如图所示，

4、安装有两个斜齿圆柱齿轮的转轴由一对代号为7210AC的轴承支承。已知两齿轮上的轴向分力分别为F=3000N,F=5000N,方向如图。轴承所受径向载荷F=8600N,F=12500汕aelae2r1r2求两轴承的轴向力FF2；当量动载荷PP2。a1a2r1r2解：由机设表13-7知：F=0.68Fdr由机设课程设计查得7210AC轴承：1x=0.41,y=0.87,e=0.68C=31.5KN,C=25.2KNrFae1*Fd1Fd2二0.68x8600二5848N,二0.68x12500二8500N,Fd1方向如图示,IFae2题1342图/Fd1+F=8848Ne，P=f(xF+yF)=(

5、1.01.2)(0.41x86r1Pr1a1班级成绩00姓08名x10500)(1266任课教师3N学号V-/丄丄丄批改日期卩上V円南列总火机械设计作业集解答円南列总火机械设计作业集解答- - #-TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark50 F8500068/a2=0.68=e, HYPERLINK l bookmark48 F12500P=fF=(1.01.2)x12500=(1250015000)Nr2Pr2F=900N；(3)F=1904N；(4)AA1343对7210AC轴承分别受径向力F=8000N,F=5200N,轴上作用F力（方向如图）。试求r1r2

6、A下列情况下各轴承的内部轴向力Fd及轴向力F。（1）FA=2200N；（2）daAF=0N。A解：由机设表13-7知：F=0.68FdrF二0.68F二0.68x8000二5440N,d1r1F二0.68F二0.68x5200二3536N,d2r2F=2200N时：A/F+F二3536+2200二5736Fd2Ad1班级成绩姓名任课教师学号批改日期轴承1“压紧”轴承2“放松”，円南呦总允机械设计作业集解答円南呦总允机械设计作业集解答円南呦总允机械设计作业集解答- - -VF二F+F二5736N,F二F二3536NTOC o 1-5 h zald2Aa2d2F=900N时：AF+F二3536+9

7、00二4436F轴承1“放松”轴承2“压紧”d2Ad1.F二F二5440N,F二F-F二4540Nald1a2d1AF=1904N时：AF+F二3536+1904二5440二F轴承1和2的轴向力等于各自的内部轴向力,d2Ad1F二F二5440N,F二F二3536Na1d1a2d2FA=0N时：轴承1和2的轴向力相等且等于两内部轴向力中的大值，AF二F二max(F,F)二F二5440Nala2d1d2d11344圆锥齿轮减速器输入轴由一对代号为30206的圆锥滚子轴承支承，已知两轴承外圈间距为72mm,锥齿轮平均分度圆直径d=56.25mm齿面上的圆周力F=1240N,径向力F=400N轴向力m

8、trF=240N,各力方向如图所示。求轴承的当量动载荷PP2。ar1r2解：由机设课程设计查得30206轴承:接触角a=1402z10=14.036111,e=1.5tga=0.375,y=0.4ctga=1.6,x=0.4,a=14.*.L=72+2a=100,L1=64-a=50F-L+F-d/2=F-Lamr1=132.5Nr1HFr1HFr2H=F+F=532.5r1Hr/Fr1VFr2V=F/2=620N,t=F+F=1860Nr1VtF1%F2+F2=634Nr1Hr1Va721Fd2Fd1Fr164Fr1HFr2L1d/2m教师批改日期FFa-6-r1VF=.：F2+F2=193

9、5NTOC o 1-5 h zr2”r2Hr2V由机设表13-7知：F=F/(2y)drF二F/(2-y)二198Nd1r1题1344图F二F/(2-y)二605Nd2r2F+F二438F二605d1ad2轴承1“压紧”轴承2“放松”二F二605Nd2F二F-F二365N,FFa1Fr1a1d2aa2二(1.01.2)(0.4x634+1.6x365)二(8381005)N八篇二312盼P2二(10X1935二(19352322)N五、结构设计与分析题1345按要求在给出的结构图中填画合适的轴承（图中箭头示意载荷方向）。班级成绩姓名任课教师学号批改日期円南歼和允机械设计作业集解答円南歼和允机械

10、设计作业集解答円雨歼总允机械设计作业集解答- #- - -b）双向固定支承C）游动支承d）游动支承厂单向囲定支承f）承受单向推丿J支承题1345图1346图示为采用一对反装圆锥滚子轴承的小锥齿轮轴承组合结构。指出结构中的错误，加以改正并画出轴向力的传递路线。题1346图班级成绩姓名任课教师学号批改日期円南列总火机械设计作业集解答円南列总火机械设计作业集解答- - -三、分析与思考题1523何为转轴、心轴和传动轴？自行车的前轴、中轴、后轴及踏板轴各是什么轴？答：工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴、只受弯矩而不受扭矩的轴称为心轴、只受扭矩而不受弯矩的轴称为传动轴。自行车的前轴、后轴属于固定心轴

11、，踏板轴属于转动心轴；自行车的中轴属于转轴。1524试说明下面几种轴材料的适用场合：Q235-A.45、lCrl8Ni、QT600-2、40CrNi。答：Q235-A用于不重要及受载不大的轴，如农业机械、建筑机械中的轴；45广泛应用于各种轴，如减速器中的轴；1Cr18Ni用于高、低温及腐蚀条件下的轴，如发动机凸轮轴；QT600-2用于制造复杂外形的轴，如发动机曲轴；40CrNi用于制造很重要的轴，如汽车、拖拉机变速箱中的轴。1525轴的强度计算方法有哪几种？各适用于何种情况？答：1.按扭转强度条件计算，该方法适用于计算传动轴或初步估计转轴直径；2按弯扭合成强度条件计算，该方法适用于校核计算一般

12、转轴的疲劳强度；3按疲劳强度条件进行精确校核，该方法适用于精确校核计算重要轴的疲劳强度；4按静强度条件进行校核，该方法适用于计算瞬时过载很大、或应力循环的不对称性较为严重的轴的静强度。1526按弯扭合成强度和按疲劳强度校核时，危险截面应如何确定？确定危险截面时考虑的因素有何区别？答：按弯扭合成强度校核轴时，危险截面指的是计算应力（综合考虑弯曲应力和扭转应力）较大的一个或几个截面，考虑的因素主要是轴上的弯矩、扭矩和轴径；按疲劳强度校核轴时，确定危险截面时，既要考虑弯曲应力和扭转应力的大小，还要考虑应力集中和绝对尺寸等综合因素的影响大小，确定一个或几个截面，考虑的因素除了轴上的弯矩、扭矩和轴径外，

13、还要考虑综合影响系数的大小。1527为什么要进行轴的静强度校核计算？这时是否要考虑应力集中等因素的影响？答：静强度校核的目的在于评定轴对塑性变形的抵抗能力，这对那些瞬时过载很大、或应力循环的不对称性较为严重的轴是很必要的。轴的静强度是根据轴上作用的最大瞬时载荷来校核的，这时不考虑应力集中等因素的影响。换用强度高的好材料；减小应力集中（增大过渡圆角半径、对轴的表面进行热处理和硬化处理;改进轴的结构形状；提高加工质量等。1528经校核发现轴的疲劳强度不符合要求时，在不增大轴径的条件下，可采取哪些措施来提高轴的疲劳强度？答：可采取下列措施来提高轴的疲劳强度1.降低表面粗糙度、开设卸载槽）2.3.4.

14、1529何谓轴的临界转速？轴的弯曲振动临班级成绩姓名任课教师学号批改日期5.界转速大小与哪些因素有关?1530什么叫刚性轴？什么叫挠性轴？设计高速运转的轴时，应如何考虑轴的工作转速范围?四、设计计算题1531已知一传动轴的材料为40Cr钢调质，传递功率P=12kW，转速n=80r/min。试:（1）按扭转强度计算轴的直径；（2）按扭转刚度计算轴的直径（设轴的允许扭转角卩A-3二（97112）-3二（51.559.5）mm0nA1809=5.733104-存=5.733104x81兀d一x9.55x106-4=B一8.1k叩n0其中：B=100-6881341=108.30一叩1532直径d=7

15、5mm的实心轴与外径d0=85mm的空心轴的扭转强度相等，设两轴材料相同，试求该空心轴的内径d1和减轻重量的百分比。TOC o 1-5 h zTT解：实心轴：Tt，空心轴：T=tWTW1T材料相同T=T,载荷相同T=T扭转强度相同时有：wT=wTd3d=id3d00兀兀h16d3=石d沪卩4),y1d=d4：1-(邑)3=85-4-1-(75)3=63.58mm1d4850兀兀-d2才叫-di2)d2-(d2-d2)切减轻重量的百分比为：=一=01=43.42%Sd241533图示（a）、（b）为起重滑轮轴的两种结构方案。已知轴的材料为Q235钢，取需用应力q=75MPaJ=45MPa轴的直径

16、均为d=40mm若起重量相同，Q=20KN,支承跨距相同（尺寸如图），试分别校核其强度是否满足要求。班级成绩姓名任课教师学号批改日期g南列和允机械设计作业集解答g南列和允机械设计作业集解答- - -S30303030802020208020(b)Q/2WA向题1533图解：M=Q/2x25=2.5x105Nmm,W-nd3/32=6283.19mm3转动心轴：b固定心轴：b_MW6283.19-M-2.5X105=39.79=45MPa6283.19-1-2.5X105-39.79-75MPa01534图示为一台二级锥-柱齿轮减速器简图,输入轴由左端看为逆时针转动。已知F=5000N，F=16

17、90N，F=676N，t1r1alQ/21F1Q/2r2510025Q/2hM：aQ/21riQ/2F2510025Q/2M：班级成绩姓名任课教师学号批改日期円南呦总允机械设计作业集解答円南呦总允机械设计作业集解答d=120mm,d=300mm,F=10000N,F=3751N,F=2493N,d=150mm,l=l=60mm,l=120mm,mlm2t3r3a33132l=l=l=100mm，试画出输入轴的计算简图，计算轴的支反力，画出轴的弯扭图合扭矩图，并将456计算结果标在图中。a4X.FniArq4i*Fa3-JH打niT：血平囱解:.FrAHFrBHFrAVFrBVFrAFFrAFr

18、AHFrAVkFFtiMh40560Nmmd12mi,FrBHFtiFrBVb)题1534图d-l+Fm1=F-1,F=2a22r13r1=FF=2197NrAHr160840Nmm-000)NmmJ06107Nmm405601300000NmimMyJmm1690 x60676x120/2_劝Nl=Fl，二F=5000X60=2500N2t13rAV120=F+F=7500Nt1rAV120=IF2+F2=：5072+25002=2550NrAHrAV=、:F2+F221972+75002=7815NrBHrBVLt12班级成绩姓名任课教师1535根据题1534的已知条件，试画出中学号批改旦駅1M00NmmrB-14-FrCFa2FrD円南列总火机械设计作业集解答円南列总火机械设计作业集解答- - -FCHFCHd)Fm2F(1+1)+F1a22r256r361690 x150+676x200+2493x75-3751x100=669NFDH300=F+F-F=669+3751676=3744NCHr3r2FCVFDVF-(1+1)+F5000 x200+10000 x100=t256仔=6667N1+1+1456=F+F-F=5000+10000-6667=8333N1213CV300FrC:.