机械设计大题分析解析

1.键和花键的应用和特点

平键：特点：结构简单，对中性好，装拆，维护方便。 应用：用于轴径大于100mm ，对中性要求不高且载荷较大的重机械中

花键：承载能力强，导向性好，对中性好，互换性好，加工复杂，成本高。 应用：主要用于定心精度高、载荷大或经常滑移的连接（飞机，汽车，拖拉机，机床制造）。

2．摩擦型带的弹性滑动

1）由于拉力差引起的带的弹性变形而产生的滑动现象——弹性滑动 2）弹性滑动是不可避免的，是带传动的固有特性。

（∵ 只要带工作，必存在有效圆周力，必然有拉力差） 3）速度间关系：v 轮1>v 带>v 轮2。 量关系→滑动率ε表示：%2~1%1001

2

1≈⨯-=

v v v ε 1000

601

11⨯=

n D v π 1000

602

22⨯=

n D v π 传动比)1(1221ε-==

D D n n i 或2

112)1(D n D n ε-= 4）后果：a ) v 轮2

3．齿轮传动的主要失效形式

轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、和齿面胶合，塑性变形 4. 滚动轴承的基本概念

滚动轴承室是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一中机械元件

5.轴系的轴向固定

常用的轴向固定有两种，一是双支撑单向固定（两端固定式），二是单支撑双向固定（一端固定，一端游动）

1滚动轴承的寿命计算

某轴由一对代号为30212的圆锥滚子轴承支承，其基本额定动载荷C = 97.8 kN。轴承受

径向力R1= 6000N，R2 =16500N。轴的转速n =500 r/min，轴上有轴向力F A = 3000 N，方向如图。轴承的其它参数见附表。冲击载荷系数f d = 1。求轴承的基本额定寿命。

一传动装置的锥齿轮轴用一对代号为30212的圆锥滚子轴承支承，布置如图。已知轴的转速为1200r/min，两轴承所受的径向载荷R1= 8500N，R2 =3400N。f d = 1，常温下工作。

轴承的预期寿命为15000小时。试求：1．允许作用在轴上的最大轴向力F A

2．滚动轴承所受的轴向载荷A1、A2

图示为二级圆柱齿轮减速器的低速轴，用一对型号为6308 轴承支承，已知：齿轮分度

圆直径d = 400 mm，齿轮上的圆周力F t = 8000 N，径向力F r = 3000 N，轴向力F a = 2000 N，载荷平

稳。试求：

1）1、2 两轴承的当量动载荷P1、P2；

2）两轴承的寿命之比L h1/L h2。

解：支反力：R1H = 250 N，R1V = 2000 N，R1 = 2016 N

R2H = 3250 N，R2V = 6000 N，R2 = 6824 N

轴承1：R1 = 2016 N，A1 = 0 N，

P1 = R1 = 2016 N

轴承2：R2 = 6824 N，A2 = F a = 2000 N，

P2 = f d（X2 R2+ Y2 A2）=（0.56×6824 + 1.53×2000）= 6881 N

载荷比：P2/ P1 = 6881/2016 = 3.41

寿命比：L h1/L h2 = ( P2/ P1 )3 = 39.65

1，某轴用一对30310 轴承支承，轴承径向载荷R1 = 8000 N，R2 = 2000 N，轴上有轴向载荷

F a1 = 2000 N，F a2 = 1000 N，工作转速n = 350 r/min，常温下工作，有中等冲击，试计算轴承的寿命。

解：查表得到30310 轴承：C = 122 kN，Y = 1.7，e = 0.35，S = R/(2Y )。

S1 = 8000/3.4 = 2353 N，S2 = 2000/3.4 = 588 N，F A = F a1 －F a2 =1000 N（方向同F a1）

A1 = S1 = 2353 N，A2 = S1 + F A = 2353 + 1000 = 3353 N

取：f d = 1.5

A1 / R1＜e，P1 = 1.5R1 = 12000 N，

A2 / R2＜e，P2 = 1.5（0.4×R1 +1.7×3353）= 9750 N

L10h = 108403 h

2.图示为深沟球轴承的载荷P 与

寿命L 的关系曲线，试求：

1）轴承的基本额定动载荷C

2）若：P = 0.1C，n = 1000 r/min，L10h = ？、

因为轴承寿命L = 1（106 转）时承受的载荷为基本额定动载荷C，由图查得：C = 4500 N，

∵P = 0.1C，n =1000 r/min，

3.一齿轮减速器的中间轴由代号为6212 的滚动轴承

支承，已知其径向载荷R = 6000 N，轴的转速为n = 400 r/min，

载荷平稳，常温下工作，已工作过5000 h，问：

1）该轴承还能继续使用多长时间？

2）若从此后将载荷改为原载荷的50%，轴承还能继续使用多长时间？

解：依题意：P = f d R = 6000 N

查得：C = 36800 N，

1）可以继续工作时间：9613 - 5000 = 4613 h

2）改为半载可以继续工作时间：4613×23 = 36904 h

例3-1 如图所示，用8个M24（d1=20.752 mm）的普通螺栓联接的钢制液压油缸，螺栓材料的许用应力[σ] =80 MPa，液压油缸的直径D =200 mm，为保证紧密性要求，剩余预紧力为Q P′=1.6F，试

求油缸内许用的的最大压强P max。

依题意：Q = Q P′ + F =1.6F + F = 2.6F

由：2.6F = 20814，解得：F = 8005 N

汽缸许用载荷：FΣ= z F = 8F = 64043 N

例3-6 图示的夹紧联接中，柄部承受载荷P = 600N，柄长L=350mm，轴直径d b =60mm，螺栓

个数z =2，接合面摩擦系数f = 0.15，螺栓机械性能等级为8.8，取安全系数S=1.5，可靠性系数K f = 1.2，试确定螺栓直径。