山东大学 机械设计 轴结构改错题目
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《轴》作业 图示一单向旋转的齿轮轴，从动齿轮为标准直 齿圆柱齿轮。已知模数为m=2mm，齿数Z＝50，分 度圆压力角 20 ，齿轮传递的扭矩T＝50N·m， 轴的危险剖面抗弯截面模量W=2500mm3，抗扭截 面模量为WT＝5000mm3。试求：
(1)计算该齿轮受力(图中啮合点为A)；
(2)画出轴的弯矩图和扭矩图；
轴系结构改错题
例题1
选轴承型号
1.一水泵选用深沟球轴承，已知轴颈d=35mm，转速
n=2900r/min，轴承所受的径向力Fr=2300(N)，轴向力 Fa=540(N)，要求使用寿命L10h=5000h，试选择轴承型 号。
解：1)先求出当量动载荷P
因为轴承型号未选出前暂不知道额定静载荷Cor。 故用试算法。
2) 套筒与轴承外圈接触； 5 )联轴器没周向固定；
2.轴上零件未定位、固定 6) 此弹性圈没有用。
轴系结构改错题
3. 工艺不合理 (属加工方面) 7) 精加工面过长，且装拆轴承不便； 8) 联轴器孔未打通； 9) 箱体端面加工面与非加工面没有分开；
轴系结构改错题
10) 轴肩太高，无法拆卸轴承； 11) 键过长，套筒无法装入。 12) 无调整垫片，无法调整轴承间隙。
轴系结构改错题
4. 加工与装配
(7) 凹进去太少， 齿加工不方便。 (8) 端盖的端面加 工部分与不加工部 分没有分开。
(9) 锥齿轮直径大， 箱体孔直径小， 锥齿轮轴不能装 入(设箱体是整体 式不是剖分式)。
轴系结构改错题 4. 加工与装配 (10) 轴的此种结 构使前轴承装不 进去。
(11) 键的位置不 正确，使端盖装 不进去。 5. 润滑与密封 (12) 缺挡油盘。 (13) 缺注油孔。
(3)求轴危险截面的弯曲应力的应力幅和平均应力；
(4)求轴危险截面的扭转剪应力的应力幅和平均应 力。
《轴》作业
轴系结构改错题 一．齿轮轴轴系上的错误结构并改正。 （轴承采用脂润滑，齿轮采用油润滑。）
轴系结构改错题
1.转动件与静止件接触 3) 套筒顶不住齿轮；
1) 轴与端盖接触；
4)联轴器没轴向固定及定位；
e 0.46 0.47 0.46 ( 0.0965 0.087 ) 0.463 0.12 0.087
Fa2 1447 1.405 e 0.463 Fr2 1030
Fa1 847 0.43 e 0.428 Fr1 1970
X1=0.44
轴承例题
y1
1.40
(
1.3 1.4 0.43 0.4
)(
0.428
0.4
)
1.306
PⅠ=fd(0.44Fr1+1.306Fa1) =1.1 (0.441970+1.306847)=2170(N)
轴承Ⅱ
Fa2 1447 0.0965 C0r 15000
根据P374表18-7暂取Fa/Cor =0.028 e=0.22 因 Fa/Fr=540/2300=0.235＞e x=0.56 y=1.99
例题1 P375表18-8
fd =1.1
P=fd(XFr+YFa)=1.1×(0.56×2300+1.99×540)=2599(N)
2) 求所需的基本额定动载荷
解：采用一对 7206C 轴承反装 Cr=23000(N)，Cor=15000(N)。 根据P371表18.4 7000型轴承FS=eFr
轴承例题
1) 试算法 取判断系数e
根据P374表18.7
Fa1 0.058 C0r
2) 求附加轴向力
e=0.43
FS1=0.43×Fr1=0.43×1970=847(N) FS2=0.43×Fr2=0.43×1030=443(N) 3) 求轴承的轴向力
C p nLh10' 2599 3 2900 5000 24809 ( N )
16670
16670
3) 选轴承型号 查手册
6307轴承 6207轴承
Cr=33.2(KN) Cr=25.5(KN)
Cor=19.2(KN) Cor=15.2(KN)
例题1 6307轴承 Fa/Cor=540/19200=0.0281与原假设 e=0.028相近
2. 调整与预紧
(3) 无垫片，不能 调整轴承游隙。 无套杯及垫片结 构，不能调整锥 齿轮的位置。
轴系结构改错题 3. 转动件与固定 件接触摩擦
(4) 端盖固定而轴转 动，应该有间隙。
4. 加工与装配
(5) 箱体端面的加 工部份与不加工部 分没分开。
(6) 缺台阶，使精 加工面过长，且装 拆轴承时压配距离 过长，不方便。
轴系结构改错题
4.润滑与密封问题 13) 轴承脂润滑无档油环； 14) 轴承与轴直接接触且无密封。
轴系结构改错题
二．锥齿轮轴系结构中的错误，并画出正确结构结 构图，锥齿轮为油润滑，滚动轴承为脂润滑。
轴系结构改错题
1．零件的固定 (1) 轴承外圈不定 位不固定;
(2) 其轴端装联轴 器时，没有轴向定 位轴肩。
(14) 缺密封。
轴系结构改错题
6. 结构刚度
(15) 轴承支点距 离约为锥齿轮悬 臂端伸出距离的2 倍，为保证轴系 的运转刚度，支 点距不宜过小。
轴系结构改错题
三．一轴上装有斜 齿轮和联轴器，两 个深沟球轴承支承 轴，请画出轴的具 体结构，补足有关 零件，并标出轴的 各段直径。(图中尺 寸不允许变动，它 们的孔径均标注在 图中。)
FA+FS1=600+847=1447＞FS2=443
轴承例题 Ⅱ轴承压紧，Ⅰ轴承放松 Fa1=FS1=847(N) Fa2=FA+FS1=1447(N)
4) 求当量动载荷
轴承Ⅰ查P374表18-7
Fa1 847 0.056Βιβλιοθήκη Baidu C0r 15000
与前面假设e=0.058相近。
e插入求值
e 0.4 0.43 0.4 ( 0.0565 0.029 ) 0.428 0.058 0.029
6207轴承Fa/Cor=540/15200=0.0355与原假设 e=0.028 相远
所以 取6307轴承。
轴承例题2 7206C滚动轴承组合结构形式如图示，已知：
FA=600N Fr1=1970N Fr2=1030N fd=1.1 n=1000r/min试 分析轴承Ⅰ、Ⅱ所受的轴向力Fa及当量动载荷P，并说 明哪个轴承是危险轴承。
(1)计算该齿轮受力(图中啮合点为A)；
(2)画出轴的弯矩图和扭矩图；
轴系结构改错题
例题1
选轴承型号
1.一水泵选用深沟球轴承，已知轴颈d=35mm，转速
n=2900r/min，轴承所受的径向力Fr=2300(N)，轴向力 Fa=540(N)，要求使用寿命L10h=5000h，试选择轴承型 号。
解：1)先求出当量动载荷P
因为轴承型号未选出前暂不知道额定静载荷Cor。 故用试算法。
2) 套筒与轴承外圈接触； 5 )联轴器没周向固定；
2.轴上零件未定位、固定 6) 此弹性圈没有用。
轴系结构改错题
3. 工艺不合理 (属加工方面) 7) 精加工面过长，且装拆轴承不便； 8) 联轴器孔未打通； 9) 箱体端面加工面与非加工面没有分开；
轴系结构改错题
10) 轴肩太高，无法拆卸轴承； 11) 键过长，套筒无法装入。 12) 无调整垫片，无法调整轴承间隙。
轴系结构改错题
4. 加工与装配
(7) 凹进去太少， 齿加工不方便。 (8) 端盖的端面加 工部分与不加工部 分没有分开。
(9) 锥齿轮直径大， 箱体孔直径小， 锥齿轮轴不能装 入(设箱体是整体 式不是剖分式)。
轴系结构改错题 4. 加工与装配 (10) 轴的此种结 构使前轴承装不 进去。
(11) 键的位置不 正确，使端盖装 不进去。 5. 润滑与密封 (12) 缺挡油盘。 (13) 缺注油孔。
(3)求轴危险截面的弯曲应力的应力幅和平均应力；
(4)求轴危险截面的扭转剪应力的应力幅和平均应 力。
《轴》作业
轴系结构改错题 一．齿轮轴轴系上的错误结构并改正。 （轴承采用脂润滑，齿轮采用油润滑。）
轴系结构改错题
1.转动件与静止件接触 3) 套筒顶不住齿轮；
1) 轴与端盖接触；
4)联轴器没轴向固定及定位；
e 0.46 0.47 0.46 ( 0.0965 0.087 ) 0.463 0.12 0.087
Fa2 1447 1.405 e 0.463 Fr2 1030
Fa1 847 0.43 e 0.428 Fr1 1970
X1=0.44
轴承例题
y1
1.40
(
1.3 1.4 0.43 0.4
)(
0.428
0.4
)
1.306
PⅠ=fd(0.44Fr1+1.306Fa1) =1.1 (0.441970+1.306847)=2170(N)
轴承Ⅱ
Fa2 1447 0.0965 C0r 15000
根据P374表18-7暂取Fa/Cor =0.028 e=0.22 因 Fa/Fr=540/2300=0.235＞e x=0.56 y=1.99
例题1 P375表18-8
fd =1.1
P=fd(XFr+YFa)=1.1×(0.56×2300+1.99×540)=2599(N)
2) 求所需的基本额定动载荷
解：采用一对 7206C 轴承反装 Cr=23000(N)，Cor=15000(N)。 根据P371表18.4 7000型轴承FS=eFr
轴承例题
1) 试算法 取判断系数e
根据P374表18.7
Fa1 0.058 C0r
2) 求附加轴向力
e=0.43
FS1=0.43×Fr1=0.43×1970=847(N) FS2=0.43×Fr2=0.43×1030=443(N) 3) 求轴承的轴向力
C p nLh10' 2599 3 2900 5000 24809 ( N )
16670
16670
3) 选轴承型号 查手册
6307轴承 6207轴承
Cr=33.2(KN) Cr=25.5(KN)
Cor=19.2(KN) Cor=15.2(KN)
例题1 6307轴承 Fa/Cor=540/19200=0.0281与原假设 e=0.028相近
2. 调整与预紧
(3) 无垫片，不能 调整轴承游隙。 无套杯及垫片结 构，不能调整锥 齿轮的位置。
轴系结构改错题 3. 转动件与固定 件接触摩擦
(4) 端盖固定而轴转 动，应该有间隙。
4. 加工与装配
(5) 箱体端面的加 工部份与不加工部 分没分开。
(6) 缺台阶，使精 加工面过长，且装 拆轴承时压配距离 过长，不方便。
轴系结构改错题
4.润滑与密封问题 13) 轴承脂润滑无档油环； 14) 轴承与轴直接接触且无密封。
轴系结构改错题
二．锥齿轮轴系结构中的错误，并画出正确结构结 构图，锥齿轮为油润滑，滚动轴承为脂润滑。
轴系结构改错题
1．零件的固定 (1) 轴承外圈不定 位不固定;
(2) 其轴端装联轴 器时，没有轴向定 位轴肩。
(14) 缺密封。
轴系结构改错题
6. 结构刚度
(15) 轴承支点距 离约为锥齿轮悬 臂端伸出距离的2 倍，为保证轴系 的运转刚度，支 点距不宜过小。
轴系结构改错题
三．一轴上装有斜 齿轮和联轴器，两 个深沟球轴承支承 轴，请画出轴的具 体结构，补足有关 零件，并标出轴的 各段直径。(图中尺 寸不允许变动，它 们的孔径均标注在 图中。)
FA+FS1=600+847=1447＞FS2=443
轴承例题 Ⅱ轴承压紧，Ⅰ轴承放松 Fa1=FS1=847(N) Fa2=FA+FS1=1447(N)
4) 求当量动载荷
轴承Ⅰ查P374表18-7
Fa1 847 0.056Βιβλιοθήκη Baidu C0r 15000
与前面假设e=0.058相近。
e插入求值
e 0.4 0.43 0.4 ( 0.0565 0.029 ) 0.428 0.058 0.029
6207轴承Fa/Cor=540/15200=0.0355与原假设 e=0.028 相远
所以 取6307轴承。
轴承例题2 7206C滚动轴承组合结构形式如图示，已知：
FA=600N Fr1=1970N Fr2=1030N fd=1.1 n=1000r/min试 分析轴承Ⅰ、Ⅱ所受的轴向力Fa及当量动载荷P，并说 明哪个轴承是危险轴承。