机械设计第13、15章作业解答[1]..
机械设计基础课后答案(1-18章全)正式完全版
第11章 蜗杆传动11.1 蜗杆传动的特点及使用条件是什么?答:蜗杆传动的特点是:结构紧凑,传动比大。
一般在传递动力时,10~80i =;分度传动时只传递运动,i 可达1 000;传动平稳,无噪声;传动效率低;蜗轮一般用青铜制造,造价高;蜗杆传动可实现自锁。
使用条件:蜗杆传动用于空间交错(90)轴的传动。
用于传动比大,要求结构紧凑的传动,传递功率一般小于50kW 。
11.2 蜗杆传动的传动比如何计算?能否用分度圆直径之比表示传动比?为什么?答:蜗杆传动的传动比可用齿数的反比来计算,即1221i n n z z ==;不能用分度圆直径之比表示传动比,因为蜗杆的分度圆直径11d mq mz =≠。
11.3 与齿轮传动相比较,蜗杆传动的失效形式有何特点?为什么?答:蜗杆传动的失效形式与齿轮传动类似,有点蚀、弯曲折断、磨损及胶合。
但蜗杆传动中蜗轮轮齿的胶合、磨损要比齿轮传动严重得多。
这是因为蜗杆传动啮合齿面间的相对滑动速度大,发热严重,润滑油易变稀。
当散热不良时,闭式传动易发生胶合。
在开式传动及润滑油不清洁的闭式传动中,轮齿磨损较快。
11.4 何谓蜗杆传动的中间平面?中间平面上的参数在蜗杆传动中有何重要意义? 答:蜗杆传动的中间平面是通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面。
中间平面上的参数是标准值,蜗杆传动的几何尺寸计算是在中间平面计算的。
在设计、制造中,皆以中间平面上的参数和尺寸为基准。
11.5 试述蜗杆直径系数的意义,为何要引入蜗杆直径系数q ?答:蜗杆直径系数的意义是:蜗杆的分度圆直径与模数的比值,即1q d m =。
引入蜗杆直径系数是为了减少滚刀的数量并有利于标准化。
对每个模数的蜗杆分度圆直径作了限制,规定了1~4个标准值,则蜗杆直径系数也就对应地有1~4个标准值。
11.6 何谓蜗杆传动的相对滑动速度?它对蜗杆传动有何影响?答:蜗杆传动的相对滑动速度是由于轴交角90∑=,蜗杆与蜗轮啮合传动时,在轮齿节点处,蜗杆的圆周速度1v 和蜗轮的圆周速度2v 也成90夹角,所以蜗杆与蜗轮啮合传动时,齿廓间沿蜗杆齿面螺旋线方向有较大的相对滑动速度s v ,其大小为s 1cos v v λ==。
机械设计基础_课后答案(1-18章)[1]
机械设计基础_课后答案(1-18章)[1]⽬录第1章机械设计概述 (1)第2章摩擦、磨损及润滑概述 (3)第3章平⾯机构的结构分析 (12)第4章平⾯连杆机构 (16)第5章凸轮机构 (36)第6章间歇运动机构 (46)第7章螺纹连接与螺旋传动 (48)第8章带传动 (60)第9章链传动 (73)第10章齿轮传动 (80)第11章蜗杆传动 (112)第12章齿轮系 (124)第13章机械传动设计 (131)第14章轴和轴毂连接 (133)第15章轴承 (138)第16章其他常⽤零、部件 (152)第17章机械的平衡与调速 (156)第18章机械设计CAD简介 (163)第1章机械设计概述1.1机械设计过程通常分为哪⼏个阶段?各阶段的主要内容是什么?答:机械设计过程通常可分为以下⼏个阶段:1.产品规划主要⼯作是提出设计任务和明确设计要求。
2.⽅案设计在满⾜设计任务书中设计具体要求的前提下,由设计⼈员构思出多种可⾏⽅案并进⾏分析⽐较,从中优选出⼀种功能满⾜要求、⼯作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可⾏、成本低廉的⽅案。
3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。
4.制造及试验制造出样机、试⽤、修改、鉴定。
1.2常见的失效形式有哪⼏种?答:断裂,过量变形,表⾯失效,破坏正常⼯作条件引起的失效等⼏种。
1.3什么叫⼯作能⼒?计算准则是如何得出的?答:⼯作能⼒为指零件在⼀定的⼯作条件下抵抗可能出现的失效的能⼒。
对于载荷⽽⾔称为承载能⼒。
根据不同的失效原因建⽴起来的⼯作能⼒判定条件。
1.4标准化的重要意义是什么?答:标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少,简化⽣产管理过程,降低成本,保证产品的质量,缩短⽣产周期。
第2章摩擦、磨损及润滑概述2.1按摩擦副表⾯间的润滑状态,摩擦可分为哪⼏类?各有何特点?答:摩擦副可分为四类:⼲摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。
⼲摩擦的特点是两物体间⽆任何润滑剂和保护膜,摩擦系数及摩擦阻⼒最⼤,磨损最严重,在接触区内出现了粘着和梨刨现象。
《机械设计基础》课后习题答案
第十三章习题册参考答案绪论0-1 判断题1× 2× 3× 4√ 5√ 6× 7×0-2 填空题1确定的相对 2机械 3零件 4构件0-3 选择题1A 2A 3A 4A 5A一、机构的自由度1-1 判断题1× 2√ 3× 4× 5× 6× 7√8√ 9× 10√ 11√ 12× 13× 14×1-2 填空题1运动副 2独立 32 4低 5机构自由度 6机架1-3 选择题1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A8A 9A 10A 11A 12A 13A1-4 解:a F=3n-2p l-p h=3×3-2×4-0=1b F=3n-2p l-p h=3×5-2×7-0=1c F=3n-2p l-p h=3×3-2×4-0=1d F=3n-2p l-p h=3×3-2×4-0=1e F=3n-2p l-p h=3×3-2×4-0=1f F=3n-2p l-p h=3×3-2×4-0=1g F=3n-2p l-p h=3×3-2×4-0=11-5 解:a F=3n-2p l-p h =3×5-2×7-0=1b滚子中心存在局部自由度,F=3n-2p l-p h=3×8-2×11-1=1c E处存在复合铰链,F=3n-2p l-p h=3×5-2×6-1=2d F=3n-2p l-p h=3×6-2×8-1=1e滚子中心存在局部自由度,两移动副处之一为虚约束,三根杆以转动副相连处存在复合铰链F=3n-2p l-p h=3×9-2×12-2=1f齿轮、杆和机架以转动副相连处存在复合铰链,F=3n-2p l-p h=3×4-2×4-2=2g F=3n-2p l-p h=3×3-2×3-0=3h滚子中心存在局部自由度,F=3n-2p l-p h=3×3-2×3-2=1i中间三根杆以转动副相连处存在复合铰链,=3n-2p l-p h=3×7-2×10-0=1 j左边部分全为虚约束,三根杆以转动副相连处存在复合铰链,F=3n-2p l-p h=3×5-2×7-0=11-6 解:a该构件组合为机构,因为该组合自由度F=3n-2p l-p h=3×4-2×5-1=1>0 b该构件组合不是机构,因为该组合自由度F=3n-2p l-p h=3×3-2×4-1=0 c该构件组合不是机构,因为该组合自由度F=3n-2p l-p h=3×4-2×6-0=0d该构件组合为机构,因为该组合自由度F=3n-2p l-p h=3×3-2×4-0=1>0二、平面连杆机构2-1 判断题1× 2× 3√ 4× 5√ 6× 7√8√ 9√ 10× 11× 12√ 13× 14×15√ 16× 17× 18√ 19× 20√ 21×22× 23× 24× 25√2-2 填空题1低 2转动 33 4连杆,连架杆 5曲柄,摇杆6最短 7曲柄摇杆 8摇杆,连杆 92 10>11运动不确定 12非工作时间 13惯性 14大15中的摆动导杆机构有,中的转动导杆机构无 16机架 17曲柄18曲柄滑块 19双摇杆 20双曲柄机构 21无,有2-3 选择题1A 2C 3B 4A 5B 6B 7A8C 9A 10A 11A 12C 13C 14A15A 16A 17A 18A 19A 20A 21A2-4 解:a双曲柄机构,因为40+110<70+90,满足杆长条件,并以最短杆为机架b曲柄摇杆机构,因为30+130<110+120,满足杆长条件,并以最短杆的邻边为机架c双摇杆机构,因为50+100>60+70,不满足杆长条件,无论以哪杆为机架都是双摇杆机构d双摇杆机构,因为50+120=80+90,满足杆长条件,并以最短杆的对边为机架2-5 解:1由该机构各杆长度可得l AB+ l BC<l CD+ l AD,由此可知满足杆长条件,当以AB杆或AB杆的邻边为机架时该机构有曲柄存在2以l BC或l AD杆成为机架即为曲柄摇杆机构,以l AB杆成为机架即为双曲柄机构,以l CD杆成为机架即为双摇杆机构2-6 解:1曲柄摇杆机构由题意知连架杆CD杆不是最短杆,要为曲柄摇杆机构,连架杆AB杆应为最短杆0<l AB≤300 mm且应满足杆长条件l AB+l BC≤l CD+l AD,由此可得0<l AB≤150mm 2双摇杆机构由题意知机架AD杆不是最短杆的对边,要为双摇杆机构应不满足杆长条件①AB杆为最短杆0<l AB≤300mm时,l AB+l BC>l CD+l AD,由此可得150mm<l AB≤300mm②AB杆为中间杆300mm≤l AB≤500mm时,l AD+l BC>l CD+l AB,由此可得300mm≤l AB<450mm③AB杆为最长杆500mm≤l AB<1150mm时,l AB+l AD>l CD+l BC,由此可得550mm<l AB<1150mm由此可知:150mm<l AB<450 mm,550mm<l AB<1150 mm3双曲柄机构要为双曲柄机构,AD杆必须为最短杆且应满足杆长条件①AB杆为中间杆300mm≤l AB≤500mm时,l AD+l BC≤l CD+ l AB,由此可得450mm≤l AB ≤500mm②AB杆为最长杆500mm≤l AB<1150mm时,l AB+l AD≤l CD+l BC,由此可得500mm≤l AB ≤550mm由此可知:450mm≤l AB≤550mm2-7 解:a b c d e 各机构压力角和传动角如图所示,图a 、d 机构无死点位置,图b 、c 、e 机构有死点位置2-8 解:用作图法求解,主要步骤: 1计算极位夹角:︒=+-⨯︒=+-⨯︒=3615.115.118011180K K θ 2取比例尺μ=mm3根据比例尺和已知条件定出A 、D 、C 三点,如图所示4连接AC ,以AC 为边作角的另一角边线,与以D 为圆心、摇杆DC 为半径的圆弧相交于C 1和C 2点,连接DC 1和DC 2得摇杆的另一极限位置两个5从图中量得AC =71mm,AC 1=26mm,AC 2=170mm 6当摇杆的另一极限位置位于DC 1时:5mm .2221=⨯=AC AC l AB -μ,5mm .4821=+⨯=AC AC l BC μ 7当摇杆的另一极限位置位于DC 1时:5mm .4922=⨯=AC AC l AB -μ,5mm .12022=+⨯=AC AC l BC μ 答:曲柄和连杆的长度分别为、和、; 2-9 解:用作图法求解,主要步骤: 1计算极位夹角:︒=+-⨯︒=+-⨯︒=4.1612.112.118011180K K θ 2取比例尺μ=mm3根据比例尺和已知条件定出滑块的两极限位置C 1、C 2两点,如图所示4连接C 1C 2,以C 1C 2为直角边作直角三角形C 1C 2P ,使∠C 1C 2P =90°-θ=° 5以C 2P 为直径作圆O6将C 1C 2偏移e 值,与圆O 交于A 点,连接AC 1和AC 2, 7从图中量得AC 1=34mm,AC 2=82mm,则:24mm 212=⨯=AC AC l AB -μ,58mm 221=+⨯=AC AC l BC μ 答:曲柄和连杆的长度分别为24mm 和58mm; 2-10 解:用作图法求解,主要步骤: 1计算极位夹角:︒=+-⨯︒=+-⨯︒=3014.114.118011180K K θ 2取比例尺μ=mm3根据比例尺和已知条件定出机架AC ,如图所示 4根据摇杆的摆角等于极为夹角作出摇杆的两极限位置 5过A 点作摇杆两极限位置的垂线,得垂足点B 1、B 2 6从图中量得AB 1=23mm,则26m m 1=⨯=AB l AB μ 答:曲柄的长度为26mm; 2-11 解:用作图法求解,主要步骤: 1计算极位夹角:︒=+-⨯︒=+-⨯︒=0111118011180K K θ 2取比例尺μ=mm3根据比例尺和已知条件定出D 、C 1、C 2三点,如图所示 4过D 点作C 1D 的垂线,并与C 1C 2的连线交于A 点 5从图中量得AD =220mm,AC 1=234mm,AC 2=180mm,则:27mm 212=⨯=AC AC l AB -μ, 207mm 212=+⨯=AC AC l BC μ,220m m =⨯=AD l AD μ答:曲柄的长度为27mm,连杆的长度为207mm,机架的长度为220mm;三、凸轮机构3-1 判断题1√ 2× 3√ 4× 5× 6× 7× 8× 9√ 10√ 11√ 12√ 13√ 14√ 15× 16√ 17√ 18√ 19× 3-2 填空题1使用 2盘形 3凸轮轮廓 4变曲率 5行程 6行程 7轮廓 8凸轮的转角,从动件的位移 9最小 10法线 11大 12等速 13小 14许用压力角 15低 16大 17大 18内凹 19抛物线 20刚性 3-3 选择题1B 2A 3A 4A 5A 6C 7A 8A 9A 10A 11A 12A 13A 14A 15A 16A 17B 18A 19A 20C 21D 22A 23B 24D 25B 26B 27C 3-4 解:1凸轮的基圆和基圆半径的标注如图所示2从动件的位移线图s-t 和升程h 的标注如图所示 3-5 解:凸轮的位移线图如图所示;3-6 解:1凸轮的位移线图如图所示2凸轮的位移线图如图所示3-7 解:所设计对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构如图所示3-8 解:所设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构如图所示3-9 解:各凸轮机构中b、c点的压力角如图所示四、间歇运动机构4-1 判断题1√ 2√ 3× 4√ 5√ 6× 7× 8×4-2 填空题1周期性 2棘轮 3内 42 5锯4-3 选择题1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A8A 9A 10A 11A五、联接5-1 判断题1× 2√ 3√ 4× 5√ 6√ 7×8× 9× 10× 11× 12√ 13× 14×15× 16× 17√ 18× 19× 20√ 5-2 填空题1牙型 2大 3越高 4自锁性 54 6螺钉 7拧紧力矩 8防松 9一致 10摩擦 11直线 12梯形 13传力,传导,调整 14右 15轴和毂,挤压 16轴的直径,轴头 17A,B,C,C 18增加键的长度 19B 2080 5-3 选择题1B 2A 3A 4C 5D 6C 7B 8A 9A 10D 11B 12A 13B 14B 15C 16A 17B 18A 19A 20B 21A 22B 23A 24B 25C 26B 27D 28B 29C 30A 31A 32A 33A 34D 35A 36A 37A 38A 39A 40A 41A 42B 43A 44D 45A 5-4 解:该螺栓连接为松螺栓连接,其强度条件为:[]214Fσσπd =≤ 拉杆材料为Q235,其235MPa s σ=,取安全系数S =,则:[]235138.24MPa 1.7s σσS=== 则:114.56mm d ≥== 查教材表5-2可知,选小径d 1=,公称直径d =20mm 的粗牙普通螺纹; 答:拉杆螺纹的直径为M20;5-5 解:该螺栓连接为受横向工作载荷的紧螺栓连接,其强度条件为:[]215.2a e F σσπd =≤ 0Ra CF F F zmf=≥,查教材表5-2可知,M16的螺栓的小径d 1=;取C =,则: 答:该螺栓组能承受的横向载荷应不大于; 5-6 解:该螺栓连接为受轴向工作载荷的紧螺栓连接,其强度条件为:[]215.2a e F σσπd =≤ 各螺栓所受轴向工作载荷220005500N 4Q E F F n=== 各螺栓所受残余预紧力F R =,各螺栓所受总轴向拉力F a =F E +F R = F E =×5500=8800N拉杆材料为Q235,其235MPa s σ=,取安全系数S =,则:[]235156.67MPa 1.5s σσS===则:19.64mm d查教材表5-2可知,选小径d 1=,公称直径d =12mm 的粗牙普通螺纹; 答:所求螺栓直径为M12; 5-7 解:该螺栓连接为受横向工作载荷的紧螺栓连接,其强度条件为:[]215.2ae F σσπd =≤ 材料为35钢,其315MPa s σ=,取安全系数S =,则:[]315210MPa 1.5s σσS===查教材表5-2可知,M16的螺栓的小径d 1=;则:0Ra CF F F zmf=≥,[]221420.15 3.1413.83521024.27kN 5.2 5.2 1.2R zmf πd σF C ⨯⨯⨯⨯⨯≤==⨯答:允许承受的最大载荷不大于;5-8解:1确定螺杆的直径该螺栓连接为受轴向工作载荷的紧螺栓连接,其强度条件为:[]215.2a e F σσπd =≤ F a =W =20kN材料为45钢,其355MPa s σ=,该连接不需严格控制预紧力,取安全系数S =4,则:查教材表5-2可知,选小径d 1=,公称直径d =24mm 的粗牙普通螺纹; 2确定扳手手柄的最小长度查教材表5-2可知公称直径d =24mm 粗牙普通螺纹中径d 2=,则:122.05120221102.55mm 200ad F L F ⨯≥==,取L =1103mm 答:1螺杆直径为M24;2扳手手柄的最小长度为1103mm; 5-9解:1校核螺栓的剪切和挤压强度该螺栓连接为受横向工作载荷的铰制孔螺栓连接:剪切强度条件为:[]204F ττm πd =≤;挤压强度条件为:[]p 0p σδσ≤=d F查教材表5-3可知:级的螺栓的σbp =800Mpa ;σs =640Mpa ;查教材表5-4可知:s τ=,s p =则:[]640256MPa 2.5sτστS ===;bp p p800320MPa 2.5σσS ⎡⎤===⎣⎦ 2204424237.72MPa 256MPa /41 3.1412F τm πd ⨯===<⨯⨯;p 02423 5.27MPa<320MPa 2023F σd δ===⨯ 答:所用螺栓满足剪切和挤压强度要求 2平键的选择及强度校核选A 型平键,根据轴径和轴头长度,从设计手册中查得键的尺寸b =16mm,h = 10mm,L = 70mm;键的标记为:键 16×70 GB/T 1096 —2003;答:所选择的键不满足强度要求; 5-10解:该螺栓连接为受横向工作载荷的普通螺栓连接,其强度条件为:[]215.2a e F σσπd =≤ 级的螺栓的640MPa s σ=,取安全系数S =,则:[]640426.67MPa 1.5s σσS===取C =,则:31.263012.115kN 660.166510a CT F fr -⨯≥==⨯⨯⨯则: 查教材表5-2可知,可选小径d 1=,公称直径d =10mm 的粗牙普通螺纹; 答:螺栓直径为M10; 5-11解:该螺栓连接为受横向工作载荷的紧螺栓连接,其强度条件为:[]215.2ae F σσπd =≤ 受力分析如图所示将外载荷P 向螺栓组中心简化得螺栓组所受的转矩T 和横向载荷P 横向载荷P = 10000N ;转矩T =⨯ = 3000000 N ·mm,方向如图所示由于横向载荷作用每个螺栓受到的横向力1234100002500N 44P P P P P F F F F ======由于转矩作用每个螺栓受到的横向力12347071N 4T T T T T F F F F r ======由图可知,螺栓1、2所受的横向力相等,螺栓3、4所受的横向力相等,且螺栓1、2所受的横向力最大,其值为m =1,取C =,则:1 1.29013.867603.5N 10.16a CF F mf ⨯≥==⨯ 查设计手册可知,可选小径d 1=,公称直径d =36mm 的粗牙普通螺纹;答:该螺栓组螺栓的小径须大于,可选M36的螺栓;5-12 解:略 5-13解:1确定螺柱直径该螺栓连接为受轴向工作载荷的紧螺栓连接,其强度条件为:[]215.2a e F σσπd =≤ 每个螺栓平均承受的轴向工作载荷:223.1431607536N 448E πpDF z ⨯⨯===⨯ 取残余预紧力F R =,则各螺栓所受总轴向拉力F a =F E +F R = F E =×7536=级螺栓的400MPa s σ=,按控制预紧力取安全系数S =,则:[]400266.67MPa 1.5sσσS === 则:111.03mm d ≥查教材表5-2可知,可选小径d 1=,公称直径d =16mm 的粗牙普通螺纹; 2确定螺柱分布直径取螺柱间距为5d ,则055816203.82mm 3.14zd D π⨯⨯===,取D 0=200mm答:连接螺栓直径可选M16的粗牙普通螺纹,分布直径为200mm; 5-14解:1平键类型和尺寸选择安装齿轮处的键:选A 型平键,根据轴径和轴头长度,从设计手册中查得键的尺寸b = 25mm,h = 14mm,L =80mm;键的标记为:键 25×80 GB/T 1096 —2003;安装联轴器处的键:选A 型平键,根据轴径和轴头长度,从设计手册中查得键的尺寸b = 20mm,h = 12mm,L =100mm;键的标记为:键 20×100 GB/T 1096 —2003;2平键连接强度的校核安装齿轮处平键强度校核:()()p 4480046.18MPa 100~120MPa 90148025T σdhl⨯===<⨯⨯-安装联轴器处平键强度校核:()()p 4480047.62MPa 50~60MPa 701210020T σdhl⨯===<⨯⨯-所选择的平键满足强度要求 答:所选择的平键满足强度要求5-15解:1平键类型和尺寸选择选A型平键,根据轴径和轴头长度,从设计手册中查得键的尺寸b = 22mm,h = 14mm,L =100mm;此键的标记为:键 22×100 GB/T 1096 —2003;2传递的最大扭矩查教材表5-7得σp =100 ~ 120Mpa,取σp =120Mpa答:能传递的最大扭矩不大于·m;5-16解:1平键类型和尺寸选择选A型平键,根据轴径和轴头长度,从设计手册中查得键的尺寸b= 25mm,h= 14mm,L = 90mm;此键的标记为:键 25×90 GB/T 1096 —2003;2平键连接强度的校核所选择的平键满足强度要求答:所选择的平键为键 25×90 GB/T 1096 —2003;经验算该键满足强度要求;六、带传动和链传动6-1 判断题1× 2× 3√ 4√ 5× 6× 7×8√ 9× 10× 11√ 12× 13√ 14√15× 16× 17× 18× 19× 20× 21√22× 23× 24√ 25×6-2 填空题1中心角,120° 2两侧,40° 3梯形,7,Y4初拉力,摩擦系数,小轮包角 5越大 65~25 7小8带的基准长度 9平行,对称平面应在同一平面 10小11传动比 12张紧轮 13摩擦力 14可以15弹性滑动,打滑 16打滑 1710 18外19主 20小 214 22型号 23主24绳芯 25平均,瞬时 26链轮的多边效应27不能保持恒定的瞬时传动比;传动平稳性差;工作时有噪音等28偶,奇 29疲劳破坏,胶合 30外链板与销轴31制造精度的影响,致使各排链的载荷分布不均32大,跳齿 33少,冲击,动载荷6-3 选择题1C 2B 3B 4A 5A 6A 7C8A 9B 10B 11A 12A 13C 14A15C 16A 17A 18C 19A 20D 21D22A 23A 24B 25A 26A 27A 28A29D 30B 31B 32A 33B 34A 35B36A 37B 38C6-4解:1小轮包角2带的几何长度查教材表6-3可知,选带的基准长度L d=2800mm3不考虑带传动的弹性滑动时大带轮转速1221d d n d i n d ==,11221460150547.5r /min 400d d n d n d ⨯===4滑动率ε=时大带轮的实际转速()12211d d n d i n d ε==-,()()11221146015010.015539.3r /min 400d d n d εn d -⨯⨯-=== 答:1小轮包角为°;2带的几何长度为,应选带的基准长度2800mm ;3不考虑带传动的弹性滑动时大带轮转速min ;4大带轮的实际转速min;6-5解:1确定带的基准长度L d查教材表6-3可知,选带的基准长度L d =1600mm 2确定实际中心距a 取实际中心距a =530mm 3计算所需带的根数z查教材表6-5得P 0=;查教材表6-6得ΔP 0=;查教材表6-7得K α=;查教材表6-3,K L =,则:取z =3根答:1带的基准长度L d =1600mm ;2实际中心距a =530mm ;3所需带的根数为3根;6-6解:查教材表6-3可知,选带的基准长度L d =1600mm 取实际中心距a =460mm查教材表6-5得P 0=;查教材表6-6得ΔP 0=;查教材表6-7得K α=;查教材表6-3,K L =,查教材表6-8取工作情况系数K A =答:能传递的最大功率为; 6-7解: 1选择V 带型号查教材表6-8取工作情况系数K A =,故:c 1.17.58.25kW A P K P =⨯=⨯= 根据P c 和n 1,由图6-12选用A 型普通V带; 2确定大小带轮基准直径由1选择知小带轮基准直径d d1的取值范围为112~140mm,又由教材表6-5知此范围内d d1只有112mm 、125mm 、140mm 三种取值,现选取d d1=125mm;则:根据教材表6-2选从动轮基准直径d d2=280mm; 3验算带速带速在5~25m/s 范围内,带速合适; 4求V 带的基准长度和中心距初定中心距的取值范围0283.5810a ≤≤,现取初定中心距a 0=500mm 带的初定长度:查教材表6-3可知,选带的基准长度L d =1600mm 带传动的中心距:d d0016001648500476mm 22L L a a --≈+=+=取实际中心距a =476mm中心距变动范围为452~500mm 5验算小轮包角α1=°>120°,合适;6确定带的根数查教材表6-5得P 0=;查教材表6-6得ΔP 0=;查教材表6-7得K α=;查教材表6-3,K L =,则:取z =5根7计算单根V带的预紧力 查教材表6-1得q =m,则: 8计算带轮轴上的压力 9带轮结构设计略 6-8解: 1求链节数由教材表6-9查得链节距p=取链节数L p=1322求链所能传动的最大功率由教材图6-25查得P0=10kW,查表6-11得K A=,查表6-12得K Z=,单排链取K m=1,则:答:1链节数L p=132;2链所能传动的最大功率P=10kW;6-9解:由教材表6-9查得链节距为p=的链号为12A由n1=min、链号12A查教材图6-25可得P0=20kW6-10解:由教材表6-9查得满足极限载荷Q = 50kN的链号为16A,链节距为p=由教材图6-25查得P0=40kW,查表6-12得K Z=,单排链取K m=1,则:答:链能传递的功率为;6-11解:1选择链号由传动比i= 3查教材表6-10 取z1=25,则z2=i z1=3×25=75查表6-11取K A=,查表6-12取K z=,单排链取K m=1,由式6-22b得根据P0=和n l=720r/min查教材图6-25可选链号10A2确定润滑方式由表6-9查得链节距p=答:由链号10A,v=s,查图6-26,可选择油浴或飞溅润滑;6-12解:1两轮的合理转向如图所示2两轮的包角如图所示3V带与带轮接触处的弯曲应力分布如图所示,σb1>σb24载荷过大时,打滑首先出现在小带轮处;由于小带轮上的包角小于大带轮上的包角,因此小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力,故打滑首先出现在小带轮处5d11 3.1410014607.64m/s 601000601000πd n v ⨯⨯===⨯⨯,带速在5~25m/s 范围内,带速合适6-13解:图a 、b 、c 所示的链传动布置中链轮均按逆时针旋转七、齿轮传动7-1 判断题1√ 2× 3× 4√ 5× 6× 7× 8√ 9× 10√ 11√ 12√ 13√ 14√ 15× 16× 17× 18√ 19× 20× 21× 22× 23× 24× 25× 26× 27√ 28× 29× 30√ 31× 32√ 33× 34× 35× 7-2 填空题1基圆,基圆 220° 3等于,大于 4恒定,不变 5两轮的模数相等、压力角相等 6≥1,实际啮合线段/基圆齿距 7轴向力,8°~25° 8两轮的模数相等、压力角相等、螺旋角大小相等方向相反9右,14°30′,3mm 10相切,相割,相离11正,弯曲 1217 13少,小 14≤350HBS,齿面点蚀 15轮齿折断 16高20~50HBS,5~10mm 17齿面磨损 18硬度 19相反,相同 20相同,不同 21多 22 2320~40 24少,大,弯曲 25浸油 2610 27直径大小 28500 29铸造30同时参加啮合的齿对数 7-3 选择题1B 2C 3A 4C 5B 6B 7C 8B 9C 10D 11D 12D 13A 14D 15B 16D 17A 18C 19A 20C 21A 7-4解:1啮合线N 1N 2如图所示;2节点P 如图所示;3两轮的节圆如图所示 7-5解:分度圆直径:11 2.52050mm d mz ==⨯=,22 2.540100mm d mz ==⨯= 齿顶圆直径:a11a (2)(2021) 2.555mm d z h m *=+=+⨯⨯=齿根圆直径:f 11a (22)(202120.25) 2.543.75mm d z h c m **=--=-⨯-⨯⨯= 基圆直径:b11cos 50cos 2046.985mm d d α==⨯= 标准中心距:125010075mm 22d d a ++=== 答:两轮的分度圆直径分别为50mm 、100mm,两轮的齿顶圆直径分别为55mm 、105mm,两轮的齿根圆直径分别为、,两轮的基圆直径分别为、,标准中心距为75mm;7-6解: 模数:12221204mm 2040a m z z ⨯===++ 分度圆直径:1142080mm d mz ==⨯=,22440160mm d mz ==⨯= 齿顶圆直径:a11a (2)(2021)488mm d z h m *=+=+⨯⨯=齿根圆直径:f 11a (22)(202120.25)470mm d z h c m **=--=-⨯-⨯⨯=答:两轮的模数为4mm,两轮的分度圆直径分别为80mm 、160mm,两轮的齿顶圆直径分别为88mm 、168mm,两轮的齿根圆直径分别为70mm 、150mm;7-7解:1验算齿面接触疲劳强度查表7-6取载荷系数K =,查表7-7取弹性系数Z E =22175325z u z ===,275mm b b ==,1132575mm d mz ==⨯= []Hlim H H S σσ=,查表7-4取Hlim1580MPa σ=、Hlim2300MPa σ=,Hlim Hlim2300MPa σσ== 查表7-8取H 1.1S =,[]Hlim H H300272.73MPa 1.1S σσ===满足齿面接触强度要求; 2验算齿根弯曲强度查图7-26得Y Fa1=、Y Fa2=,查图7-27得Y Sa1=、Y Sa2=[]FFE F S σσ=,查表7-4取FE1450MPa σ=、FE2230MPa σ=,查表7-8取F 1.25S =[]FE1F1F450360MPa 1.25S σσ===,[]FE2F2F 230184MPa 1.25S σσ=== 满足齿根弯曲强度要求;答:齿面接触强度和齿根弯曲强度均满足 7-8解:开式齿轮传动主要失效形式是齿面磨损和齿根折断, 由[]1Fa SaF F 212KTY Y bm z σσ=≤得齿轮所能传递的最大转矩21F 1max Fa Sa[]2bm z T K Y Y σ=⋅查表7-6取载荷系数K =,b =b 2=40mm查图7-26得Y Fa1=、Y Fa2=,查图7-27得Y Sa1=、Y Sa2=考虑磨损对齿厚的影响[]FE F F0.7S σσ=⨯,查表7-4取FE1FE2120MPa σσ==,查表7-8取F 1.3S =F1Fa1Sa 2[]64.6214.232.91 1.56Y Y σ==⨯,F2Fa2Sa2[]64.6216.362.27 1.74Y Y σ==⨯,F F1F2Fa Sa Fa1Sa1Fa2Sa2[][][]min ,14.23Y Y Y Y Y Y σσσ⎧⎫==⎨⎬⎩⎭齿轮传动传递的最大功率1max 1max 66118583.33500.62kW 9.55109.5510T n P ⋅⨯===⨯⨯ 答:该齿轮传动所能传递的最大功率为; 7-9解:1选择材料、确定许用应力1由表7-4选小齿轮材料用38SiMnMo 调质,硬度为260HBS,σHlim1=720MPa,σFE1=590MPa,大齿轮材料为40Cr 调质,硬度为230HBS,σHlim2=700MPa,σFE2=580MPa;属软齿面传动,二者的硬度差为30HBS;2由表7-8取S H =,S F =,许用应力[]Hlim1H1H720654.55MPa 1.1S σσ===,[]H2700636.36MPa 1.1σ== []FE1F1F590472MPa 1.25S σσ===,[]F2580464MPa 1.25σ== 2按齿面接触强度设计 1设齿轮的精度等级为8级2齿轮齿数取z 1=25,z 2=iz 1=×25=80,实际传动比80 3.225i ==3小齿轮传递的转矩 4计算小齿轮分度圆直径由表7-6取载荷系数K =,由表7-9取齿宽系数d 1φ=,由表7-7取弹性系数Z E =2,则:5模数1153.24 2.13mm 25d m z ===,由表7-1取标准值m = 齿轮分度圆直径:11 2.52562.5mm d mz ==⨯=,22 2.580200mm d mz ==⨯=6齿宽d 1162.562.5mm b d φ==⨯=,取b 2=63mm,b 1=68mm7中心距3验算轮齿的弯曲强度由图7-26得齿形系数Y Fa1=,Y Fa2=,由图7-27得应力修正系数Y Sa1=,Y Sa2= 故所设计齿轮是安全的; 4齿轮的圆周速度查表7-5可知齿轮选用8级精度是合适的; 其他计算从略; 7-10解:1选择材料、确定许用应力1由表7-4大、小齿轮材料均选用40Cr 调质后表面淬火,小齿轮齿面硬度为52HRC,σFE1=720MPa,大齿轮齿面硬度为50HRC,σFE2=700MPa;属硬齿面传动;2由表7-8取S F =,考虑磨损对齿厚的影响,许用应力[]FE F F0.7S σσ=⨯[]FE1F1F7200.70.7403.2MPa 1.25S σσ=⨯=⨯=,[]F27000.7392MPa 1.25σ=⨯= 2按齿轮弯曲强度设计1齿轮齿数取z 1=17,z 2=iz 1=×17=,取z 2=73,实际传动比73 4.2917i ==2小齿轮传递的转矩 3计算齿轮模数由表7-6取载荷系数K =,由表7-9取齿宽系数d 0.6φ=由图7-26得齿形系数Y Fa1=,Y Fa2=,由图7-27得应力修正系数Y Sa1=,Y Sa2=Fa1Sa1F1 3.07 1.530.0116[]403.2Y Y σ⨯==,Fa2Sa2F2 2.26 1.750.0101[]392Y Y σ⨯== 由表7-1取m =3mm 4齿宽d 10.631730.6mm b d φ==⨯⨯=,取b 2=32mm,b 1=37mm其他计算从略; 7-11解: 螺旋角:n 12()4(2150)arccos arccos 184********m z z a β+⨯+'''===⨯ 分度圆直径:n 1142188.73mm cos cos184748m z d β⨯==='''齿顶圆直径:a11n 288.732496.73mm d d m =+=+⨯= 齿根圆直径:f11n 2.588.73 2.5478.73mm d d m =-=-⨯=答:螺旋角为847418'''︒,分度圆直径分别为、,齿顶圆直径分别为、,齿根圆直径分别为、;7-12解:小齿轮传递的转矩:6611109.55109.551079583.33N mm 1200P T n =⨯⨯=⨯⨯=⋅ 小齿轮分度圆直径:n 1132886.96mm cos cos15m z d β⨯=== 圆周力:1t1t 212279583.331830.34N 86.96T F F d ⨯==== 径向力:t1n r1r2tan 1830.34tan 20689.69N cos cos15F F F αβ⨯==== 轴向力:a1a 2t1tan 1830.34tan15490.44N F F F β===⨯= 答:作用在两个齿轮上的圆周力为,径向力为,轴向力为;7-13解:1选择材料、确定许用应力1由表7-4选大、小齿轮材料均用40Cr,并经调质后表面淬火,齿面硬度为50~55HRC,σHlim1=σHlim2=1200MPa,σFE1=σFE2=720MPa,属硬齿面传动;2由表7-8取S H =1,S F =,许用应力[][]Hlim1H1H2H12001200MPa 1S σσσ====,[][]FE1F1F2F 720576MPa 1.25S σσσ==== 2按齿根弯曲强度设计 1设齿轮的精度等级为8级2齿轮齿数取z 1=17,z 2=iz 1=×17=,取z 2=61,实际传动比61 3.5917i ==3小齿轮传递的转矩 4初选螺旋角β=15o 5计算法向模数由表7-6取载荷系数K =,由表7-9取齿宽系数d 0.5φ= 当量齿数:1v1331718.86cos cos 15z z β===,v236167.69cos 15z == 由图7-26得齿形系数Y Fa1=,Y Fa2=,由图7-27得应力修正系数Y Sa1=,Y Sa2=[]Fa1Sa1F1 2.97 1.550.0080576Y Y σ⨯==,[]Fa2Sa2F2 2.29 1.730.0069576Y Y σ⨯== 由表7-1取标准值m n = 6中心距n 12() 2.5(1761)100.94mm 2cos 2cos15m z z a β+⨯+===⨯,取实际中心距a =101mm7修正螺旋角 8齿轮分度圆直径n 11 2.51744.03mm cos cos15739m z d β⨯===''',n 22 2.561157.97mm cos cos15739m z d β⨯==='''9齿宽d 10.544.0322.02mm b d φ==⨯=,取b 2=25mm,b 1=30mm3验算齿面接触强度由表7-7取弹性系数Z E =2 所设计齿轮是安全的; 4齿轮的圆周速度查表7-5可知齿轮选用8级精度是合适的; 其他计算从略; 7-14解:分度圆锥角:11219arctanarctan 26335438z z δ'''===, 分度圆直径:1151995mm d mz ==⨯=,22538190mm d mz ==⨯= 齿顶圆直径:a1112cos 9525cos 263354103.94mm d d m δ'''=+=+⨯⨯= 齿根圆直径:f1112.4cos 95 2.45cos 26335484.27mm d d mδ'''=-=-⨯⨯=锥距:1106.21mm 2R === 齿顶角和齿根角:a f 1.2 1.25arctan arctan 31359106.21m R θθ⨯'''====顶锥角:a11a 26335431359294753δδθ'''''''''=+=+= 根锥角:f 11f 26335431359231955δδθ'''''''''=-=-=答:分度圆锥角分别为453326'''︒、66263'''︒,分度圆直径分别为95mm 、190mm,齿顶圆直径分别为、,齿根圆直径分别为、,锥距为,齿顶角和齿根角为95313'''︒,顶锥角分别为357429'''︒、50466'''︒,根锥角为559123'''︒;7-15解:小锥齿轮传递的转矩:661139.55109.551029843.75N mm 960P T n =⨯⨯=⨯⨯=⋅ 小锥齿轮分度圆直径:11425100mm d mz ==⨯= 小锥齿轮分度圆锥角:11225arctan arctan 22371160z z δ'''=== 小锥齿轮齿宽中点的分度圆直径:m111sin 10050sin 22371180.77mm d d b δ'''=-=-=圆周力:N d T F F m t t 98.78377.8075.29843221121=⨯=== 径向力、轴向力:N F F F t a r 28.248117322cos 20tan 98.738cos tan 1121='''︒⨯︒⨯===δα 答:作用在两个齿轮上的圆周力为,齿轮1的径向力和齿轮2的轴向力为,齿轮1的轴向力和齿轮2的径向力为;7-16解:1两图在K 点的圆周力和轴向力的方向如图所示 2两图各轮的转向如图所示 3斜齿轮的旋向如图所示 7-17解:1齿轮2的轮齿旋向及转动方向如图所示 2两轮在啮合点处各力的方向如图所示 7-18解:1从动轮2的转动方向如图所示 2各轮在啮合点处各力的方向如图所示 7-19解:1其它各轴的转向如图所示2齿轮2、3、4的轮齿旋向如图所示3各轮齿在啮合处的三个分力方向如图所示7-20解:1斜齿轮3和斜齿轮4的轮齿旋向如图所示2圆锥齿轮2和斜齿轮3所受各力的方向如图所示八、蜗杆传动8-1 判断题1× 2√ 3× 4× 5× 6× 7√ 8×9× 10√ 11× 12× 13√ 14× 15√8-2 填空题1斜,齿轮 2低,好,1、2、4、6 3越大 4低5合金钢,渗碳淬火,锡青铜 6m a1=m t2=m,αa1=αt2=α ,γ=β旋向相同7斜齿轮齿条的啮合 8mq 9直径系数 10蜗轮11浸油,压力喷油8-3 选择题1C 2A 3A 4A 5A 6A 7A8A 9A 10A 11A 12D 13B 14A15A 16A 17A 18B8-4解:1各图未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向如图所示2a图蜗轮左旋,b图蜗杆左旋,c图蜗轮右旋,d图蜗轮右旋3各图蜗杆和蜗轮在啮合点处的各分力方向如图所示a bc d8-5解:1各轮的转动方向如图所示2斜齿圆柱齿轮3、4和蜗轮2、6的轮齿螺旋线方向如图所示 8-6解:25.1345312===z z i ,()()m m 5.157531055.05.02=+⨯⨯=+=z q m a 答:传动比为,标准中心距为; 8-7解:11轮为左旋,2轮为右旋,4轮为顺时针转动 22轮各分力的方向如图所示 3根据中心距相等2cos 2)(4321d d z z m a n +=+=β,解得9105120'''=β根据γtan 33mz d =,解得6381110'''=γ 34341213434ηηi i T i T T == 解得m N 03.4394⋅=T答:斜齿轮螺旋角为12°50′19″,蜗杆导程角11°18′36″,作用在蜗轮上转矩为·m8-8解:1蜗杆旋向如图所示,蜗轮右旋 2蜗轮啮合点处各力的方向如图所示3轴向力和圆周力方向反向,径向力方向不变 4m m 64881=⨯==mq d ,m m 48060822=⨯==mz d ,mm 272248064221=+=+=d d a 答:蜗杆的分度圆直径为64mm,蜗轮的分度圆直径为480mm,传动的中心距为272mm;九、轮系9-1 判断题1× 2√ 3× 4× 5× 6× 7√ 8√ 9√ 10× 9-2 填空题1固定 2周转 3首轮,末 4行星,差动 5行星,差动 6定轴,差动,行星 7行星轮,中心轮 8行星架 9-n H ,转化轮系 10大,简单 9-3 选择题1A 2B 3B 4C 5A 6B 9-4解:1根据213d r r +=和齿轮1、2、3模数相同得:60202202213=⨯+=+=z z z 2该轮系为定轴轮系,其传动比为: 3min r/45.1773.51001515===i n n 4各轮转向如图所示答:齿轮3的齿数为60,轮系的传动比为,n 5大小为min,各轮的转向如图所示; 9-5解:1该轮系为定轴轮系,其传动比为:2各轮转向如图所示答:n 4的大小为min,各轮的转向如图所示; 9-6解:1该轮系为定轴轮系,其传动比为: 2各轮转向如图所示答:n 8的大小为40r/min,各轮的转向如图所示; 9-7解:1该轮系为周转轮系,其传动比为: 25.128010003113--===n n i 答:n 3=-80 r/min ,i 13=-; 9-8解:1根据2231r r r r ++='和各轮模数相等得:202025652213==='----z z z z 2该轮系为周转轮系,其传动比为:n H 的转向与n 1相同答:齿轮3的齿数为20,n H 的大小为min,n H 的转向与n 1相同; 9-9解:该轮系为周转轮系,其传动比为:n H 的转向与n 1相反答:行星架H 的转速的大小为min,n H 的转向与n 1相反; 9-10解:1该轮系为周转轮系,其自由度F =3n ―2p l ―p h =3×4―2×4―3=1,该轮系为行星轮系2该轮系为周转轮系,其传动比为:208013213231H 13-----====z z z z z z n n n n i H H ,03=n =H i 1 5n 1与n H 转向相同答:图示轮系为行星轮系,轮系的传动比为5,n 1与n H 转向相同;十、轴承10-1 判断题1× 2√ 3× 4√ 5× 6√ 7× 8√ 9√ 10× 11√ 12√ 13× 14× 15√ 10-2 填空题1滑动,滚动 2承受轴向载荷,轴向承载,越大3外圈,内圈,滚动体,保持架 4阻力小,冲击 5向心,推力 660 7深沟球轴承,6312 8轴向承载 9点蚀,磨损,塑性变形 10接触式,非接触式 11外圈,承载 12液体摩擦,非液体摩擦 13向心,推力 14散热,减小接触应力,吸振,防锈 15内表面 16间歇,低,轻 17滑动18形成楔形油楔,相对运动,有一定粘度的润滑油 19低,高 20磨损,胶合10-3 选择题1D 2A 3A 4D 5C 6B 7B 8A 9C 10B 11A 12A 13A 14A 15B 16C 17A 18A 19A 20A 21A22D 23C 24A 25A 26C 27A 28A 29B 30A 10-4解: 1初选轴承型号由于轴径已确定,所以采用验算的方法确定轴承的型号;初选6207轴承,查教材附表3得6207轴承的C =25500N,C 0r =15200N2求当量动载荷F a /C or = 720/15200= ,根据F a /C or 值由教材表10-7线性插值求e 值0.220.260.220.0470.0280.0560.028e --=--,0.247e = F a /F r =720/1770=>e ,由教材表10-7查得X =,根据F a /C or 值由教材表10-7线性插值求Y 值1.99 1.71 1.990.0470.0280.0560.028Y --=--, 1.8Y = P =XF r +YF a =×1770+×720=3求轴承寿命查教材表10-8取f t =1,表10-9取f p = 所选轴承6207不合适改选6307轴承按照上述步骤重新计算,此处不再详细计算,只给出计算结果如下:C =33200N,C 0r =19200N,F a /C or = ,e =,F a /F r =>e ,X =,Y =,P =,L h =12089h>6000h答:所选轴承6307合适 10-5解:P =F r =1500N,查教材表10-8取f t =1,表10-9取f p =,查教材附表3得6309轴承的C =52800N答:该轴承满足使用寿命要求 10-6解: 1选择轴承根据轴承类型为角接触球轴承和轴颈70mm 从表中选择7214C 轴承 2计算轴承寿命P =40600N,查教材表10-8取f t =1,表10-9取f p =,从表中查得7214C 轴承的C =69200N3判断轴承的压紧和放松当A +S 2<S 1时,轴承1被压紧,轴承2被放松答:1选择7214C 轴承;2轴承寿命为13340h ;3当A +S 2<S 1时,轴承1被压紧,轴承2被放松;10-7解:1求轴承所受的径向力80802800933.3N 240240r rC F F ⨯===,2800933.31866.7N rD r rC F F F =-=-= 2确定轴承内部附加轴向力的方向:S C 向左,S D 向右 3求轴承的内部附加轴向力S C ==×=,S D ==×=4求轴承的轴向力A +S D =750+=>>S C ,所以轴承C 被压紧,轴承D 被放松 F aC = A +S D =,F aD = S D =答:F aC =,F aD =10-8解:1确定轴承内部附加轴向力S的方向:S1向左,S2向右2求轴承的内部附加轴向力S1==×1400=952N,S2==×900=612N3求轴承的轴向力A+S2=800+612=1412N>952N>S1,所以轴承1被压紧,轴承2被放松F a1= A+S2=800+612=1412N,F a2= S2=612N4求轴承的当量动载荷查教材表10-7知7210AC轴承的e=F a1/ F r1=1412/1400=>= e,查教材表10-7取X1=,Y1=F a2/ F r2=612/900== e,查教材表10-7取X2=1,Y2=0P1=X1F r1+Y1F a1=×1400+×1412=P2=X2F r2+Y2F a2=1×900+0×612=900NP=max{P1,P2}=5求轴承寿命查教材表10-8取f t=1,查教材附表4得7210AC轴承的C=40800N, 答:该轴承的寿命为;10-9解:1确定轴承内部附加轴向力S的方向:S1向右,S2向左2求轴承的内部附加轴向力查设计手册得30212轴承的e=,Y=S1=F r1 /2Y=4800/3=1600N,S2=F r2 /2Y=2200/3=,3求轴承的轴向力A+S1=650+1600=2250N>>S2,所以轴承2被压紧,轴承1被放松F a1=S1=1600N,F a2= A+S1=2250N4求轴承的当量动载荷F a1/ F r1=1600/4800=<= e,查教材表10-7取X1=1,Y1=0F a2/ F r2=2250/2200=>= e,查教材表10-7取X2=,Y2=P1=X1F r1+Y1F a1=1×4800+0×1600=4800NP2=X2F r2+Y2F a2=×2200+×2250=4255NP=max{P1,P2}=4800N5求轴承寿命查教材表10-8取f t=1,10-9取f p=,查教材附表5得30212轴承的C=102000N, 答:该对轴承合适10-10解:1初选轴承型号由于轴径已确定,所以采用验算的方法确定轴承的型号;初选30207轴承,查设计手册得30207轴承的e=,Y=,C=54200N2求轴承所受的径向力119519527102072.4N 60195255rr FF⨯===+,2127102072.4637.6Nr r rF F F=-=-=3确定轴承内部附加轴向力S的方向:S1向右,S2向左4求轴承的内部附加轴向力S1=F r1 /2Y==,S2=F r2 /2Y==,5求轴承的轴向力A +S 2=960+=>>S 1,所以轴承1被压紧,轴承2被放松 F a1=A +S 2=,F a2= S 2=6求轴承的当量动载荷F a1/ F r1==>= e ,查教材表10-7取X 1=,Y 1= F a2/ F r2==<= e ,查教材表10-7取X 2=1,Y 2=0 P 1=X 1F r1+Y 1F a1=×+×= P 2=X 2F r2+Y 2F a2=1×+0×= P =max{P 1,P 2}=7求轴承寿命查教材表10-8取f t =1,10-9取f p = 答:选用30207轴承合适 10-11解: 1选择轴承材料选择轴承材料为ZCuSn10P1,查教材表10-16得ZCuSn10P1的p =15Mpa,pv =15Mpa ·m/s,v =10m/s2选择轴承宽径比据径向滑动轴承宽径比的选择范围,选取B/d =1,B =1×100 =100mm 3验算轴承工作能力 压强p 的验算:[]r 200002MPa<15MPa=100100F p p Bd ===⨯ pv 的验算:[]r 20000120012.57MPa m/s<15MPa m/s=1910019100100F n pv pv B ⨯===⋅⋅⨯v 的验算:[]3.1410012006.28m/s<10m/s=601000601000πdn v v ⨯⨯===⨯⨯答:从上面的验算可知所选择的轴承材料合理10-12解: 1选择轴承材料选择轴承材料为ZCuSn5Pb5Zn5,查教材表10-16得ZCuSn10P1的p =8Mpa,pv =15Mpa ·m/s,v =3m/s2验算轴承工作能力 压强p 的验算:[]r 50000.16MPa<8MPa=200160F p p Bd ===⨯ pv 的验算:[]r 50003000.39MPa m/s<15MPa m/s=1910019100200F n pv pv B ⨯===⋅⋅⨯v 的验算:[]3.141603002.51m/s<3m/s=601000601000πdn v v ⨯⨯===⨯⨯答:从上面的验算可知所选择的轴承材料合理 10-13解: 1查许用值查教材表10-16得ZCuSn10P1的p =15Mpa,pv =15Mpa ·m/s 2由压强p 确定的径向载荷 3由pv 确定的径向载荷答:轴承的主要承载能力由pv 确定,由2和3可知,该轴承的最大径向载荷为23875N;十一、轴11-1 判断题1× 2× 3× 4× 5√ 6√ 7× 8√ 9√ 10√ 11× 12× 13× 14× 15√ 11-2 填空题1转轴,心轴,传动轴 2心,转 3回转 4轴径5轴向定位,工作 6相对转动,键连接,花键连接 7轴端,轴向 83nPC d ≥ 9[]w 1-3e e 1.0σσ≤=d M 10应力集中 11-3 选择题1A 2A 3A 4A 5B 6A 7B 8A 9A 10C 11A 12A 13A 14A 15A 16A 11-4解:材料为40Cr 的传动轴,C 取小值98,则:07mm .5280129833=⨯=≥n P C d ,圆整为标准值取d =56mm答:轴的直径可取56mm; 11-5解:由[]3T 62.01055.9nP d τ⨯≥得[]631055.92.0⨯≤nd P T τ,则: 答:该轴能传递的最大功率为; 11-6解: 1计算支反力425.5r/min 1212==n z z n ,mm 246886N 1055.9262⋅=⨯=n PT 圆周力F t :N 21667632468862222t =⨯⨯==d T F 合力F n :N 230520cos 2166cos 0t n ===αF F 支反力:N 5.11522n r2r1===FF F2计算弯矩并绘制弯矩图。
机械设计基础第13章 齿轮传动习题解答
的接触强度弱?(2)哪个齿轮的弯曲强度弱?为什么?
解:(1)接触强度
相互啮合的一对齿轮,起接触应力相等,即σH1=σH2. 由题意可知,[σH]1=600MPa>[σH2]=500MPa, 因此,大齿轮的接触强度弱。
(2)弯曲强度 相互啮合的一对齿轮,其弯曲强度的大小主要取决于的
YFaYSa
的比值。
[σ F ]
可见,
YFa1YSa1 2.81.55 0.024
[σ F ]1
179
因此,大齿轮的弯曲强度弱。
YFa2YSa2 2.4 1.67 0.028
[σ F ]2
144
YFa1YSa1 YFa2YSa2
[σF]1 [σF]2
13.6受力分析题:图示为圆锥-圆柱齿轮传动装置。轮1为主动轮, 转向如图所示,轮3、4为斜齿圆柱齿轮。 (1)轮3、4的螺旋方向应如何选择,才能使轴Ⅱ上两齿轮的轴向力相 反? (2)画出齿轮2、3所受各分力的方向。
, F2 YFa 2YSa 2
}
40 42 20 70.98 245552Nmm
T2
F1 340 78.34 YFa1YSa1 2.8 1.55
F 2 280 70.98 YFa2YSa2 2.28 1.75
T1
n1 n2
245552 3 736657Nmm
2 1.85
2)计算接触强度允许的输出转矩 H
13.1有一对齿轮传动,m=6mm,z1=20,z2=80,b=40mm.为了 缩小中心距,要改用m=4mm的一对齿轮来代替它。设载
荷系数K,齿数z1、z2及材料不变。试问为了保持原有接 触强度,应取多大的齿宽b?
(附接触强度计算公式:)
H ZHZE
机械设计习题集答案第十三章 链传动设计
v min =
d1 138.23 ω 1 cos β = × 76.44 × cos(± 10.59°) = 5.19 m s 2 2 × 1000
题 13-4 某单排滚子链传动,已知主动轮转速 n1=800r/min,齿数 z1=19,z2=90,中心 距 a≈900mm,该链的极限拉伸载荷 Q=55600N。若工作情况系数 KA=1.2,求该传动能传 递的功率。 解答: 实际能传递功率 P ≤
题 13-6 滚子链传动中,在其后使用过程中,需使从动轮转速 n2 降低,若中心距 a 及主动 轮转速 n1 不便改变,可采用增大从动轮齿数 z2 或减小主动轮齿数 z1 的方案,但哪种方案 更合理呢? 讨论要点:1)传动平稳性;2)传递的功率。 分析与思考: 本问可从两个方面考虑。 (1)传动平稳性 两方案中,z1 不变,增大 z2,工作平稳性好。 (2)传递的功率 两方案中,z1 不变,增大 z2,传递功率 P 会有所增加,分析如下:
p0 = K AP 1.3 × 7 = = 7.07kw 。 K Z K L K p 1.11× 1.16 × 1
按 P0 和 n1 选择滚子链型号为 08A,链节距 p=12.7mm,并查手册证实失效的确为链板 疲劳所致,前假设正确。 (四)验算链速 V
V= Z 1 Pn1 60 ×10
3
=
21× 12.7 × 1450 60 × 10 3
链长 L P =
题 13-5 设计由电动机驱动往复泵用的滚子链传动。已知传递功率 P=7kw,主动链轮转速 n1=1450r/min,从动链轮转速 n2=500r/min,要求中心距约为两链轮分度圆直径之和的 2.5 倍,中心距可调,两班制工作。 解答: (一)确定链轮齿数 z1、z2 假设链速 v=3-8m/s,由表可选取 z1=21。 i = 故 z2 = iz1=2.9×21=60.9,取 z2=61。 (二)计算链节数 LP
第13、15章作业解答[1]
三、分析与思考题
13—26 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: 13—27 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 α 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” 班 级 成 绩 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; 姓 名 任课教师 反装:轴热伸长会使受载滚动体个数减少。
学
号
ห้องสมุดไป่ตู้
批改日期
-1-
机械设计作业集解答 13—15 各类滚动轴承的润滑方式,通常可根据轴承的 D A 转速 B 当量动载荷 P C 轴径圆周速度 来选择。 D 内经与转速的乘积
二、填空题
13—16 说明下列型号滚动轴承的类型、内径、公差等级、直径系列和结构特点:6306、51316、 N316/P6、30306、6306/P5、30206,并指出其中具有下列特征的轴承: (1)径向承载能力最高和最低的轴承分别是 N316/P6 和 51316 ; (2)轴向承载能力最高和最低的轴承分别是 51316 和 N316/P6 ; (3)极限转速最高和最低的轴承分别是 6306/P5 和 51316 ; (4)公差等级最高的轴承是 6306/P5 ; (5)能承受轴向径向联合载荷的轴承是 30306 。 13—17 深沟球轴承和角接触球轴承在结构上的区别是深沟球轴承的外圈边沿两端厚度一样, 公称 接触角为 0;而角接触球轴承外圈边沿两端有厚薄之分,公称接触角不为 0 , 在承受载荷上的区别是深沟球轴承可以承受不大的双向轴向力,而角接触球轴承只可承受单向轴 向力 。 13—18 对于回转的滚动轴承, 一般常发生疲劳点蚀破坏, 故轴承的尺寸主要按疲劳寿命计算确定。 13—19 对于不转、转速极低或摆动的滚动轴承,常发生塑性变形破坏,故轴承的尺寸主要按 静强度 计算确定。 13—20 滚动轴承工作时,滚动体和转动套圈的表面接触应力特性为 规律性非稳定的脉动循环 ; 而固定套圈接触点的接触应力特性为 稳定的脉动循环 。 13—22 滚动轴承轴系支点轴向固定常用的三种结构形式是 双支点各单向固定(两端固定) 、 一支点双向固定,另一端支点游动(一端固定、一端游动) 、 两端游动支承(两端游动) 。 13—23 滚动轴承预紧的目的是 提高轴承的旋转精度、支承刚度、减小机器工作时轴的振动 , 所谓预紧,就是指 在安装时用某种方法在轴承中产生并保持一轴向力,以消除轴承中的游隙。 13—24 滚动轴承的内径和外径的公差带均为精度不同数值较小的负偏差, 而且统一采用上偏差为 0 ,下偏差为 负值 的分布。 13—25 滚动轴承的密封的目的是为了防止灰尘、水、酸气和其它杂物进入轴承,并阻止润滑油流 失 ,滚动轴承常用的三种密封方法为 接触式密封(中低速) 、非接触式密封(高速) 、 混合式密 封(密封效果较好) 。
机械设计第十五章课后习题答案
15-1答滑动轴承按摩擦状态分为两种:液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承。
液体摩擦滑动轴承:两摩擦表面完全被液体层隔开,摩擦性质取决于液体分子间的粘性阻力。
根据油
膜形成机理的不同可分为液体动压轴承和液体静压轴承。
非液体摩擦滑动轴承:两摩擦表面处于边界摩擦或混合摩擦状态,两表面间有润滑油,但不足以将两
表面完全隔离,其微观凸峰之间仍相互搓削而产生磨损。
15-2解( 1)求滑动轴承上的径向载荷
( 2)求轴瓦宽度
( 3)查许用值
查教材表 15-1,锡青铜的,
( 4)验算压强
( 5)验算值
15-3解(1)查许用值
查教材表 15-1,铸锡青铜ZCuSn10P1的,
( 2)由压强确定的径向载荷
由得
( 3)由值确定的径向载荷
得
轴承的主要承载能力由值确定,其最大径向载荷为。
15-4解( 1)求压强
( 5)求值
查表 15-1,可选用铸铝青铜ZCuAl10Fe3 ,
15-5证明液体内部摩擦切应力、液体动力粘度、和速度梯度之间有如下关系:
轴颈的线速度为,半径间隙为,则
速度梯度为
磨擦阻力
摩擦阻力矩
将、代入上式。
机械设计习题答案-师素娟主编
第3章答案 (1)第5章答案 (1)第6章答案 (1)第7章答案 (2)第8章答案 (2)第9章答案 (2)第10章答案 (2)第11章答案 (3)第12章答案 (3)第13章答案 (3)第14章答案 (6)第15章答案 (6)9. 359 MPa ;278 MPa ;215.25 MPa10. 773.6 MPa ;547 MPa11. A '(0,200)、C (360,0) 、)67.166,67.166(D ' 12. (1)σϕ=0.20;(2)图略;(3)ca S =1.11 13. ca S =1.414. ca S =3.79>[S] =1.5,安全第5章 答案12. ①T =96.2 N ·m ;②60mm13. 方案(a )R F S 833.2m ax =;方案(b )R F S 522.2m ax =;方案(c )R F S 962.1m ax =; 方案3较好。
14. 采用普通螺栓连接 3.241≥d mm ;采用铰制孔用螺栓连接 mm d 65.60≥ 15. []MPa MPa 50095.46=<=σσ,静强度满足要求;[]M P a M P a a a 204.6=<=σσ,疲劳强度满足要求。
16. ①N F 45002=;②N F 49502= 17. ①此连接采用铰制孔螺栓为宜;②M20第6章 答案9. b = 22mm , h = 14mm ,L = 100 mm ;2620≤T N.m10. 联轴器处:A 型b = 20mm , h = 12mm , L = 110 mm ;MPa 60MPa 9.52<=P σ,连接强度足够。
齿轮处:A 型b = 25mm ,h = 14mm ,L = 80 mm ;MPa MPa P 1207.57<=σ,连接强度足够。
11. 轻系列矩形花键,740368⨯⨯⨯=⨯⨯⨯B D d Z 。
机械设计作业集答案
第十五章 轴一、选择题15—1按所受载荷的性质分类,车床的主轴是 A ,自行车的前轴是 B ,连接汽车变速箱与后桥,以传递动力的轴是 C 。
A 转动心轴B 固定心轴C 传动轴D 转轴15—2 为了提高轴的刚度,措施 B 是无效的。
A 加大阶梯轴个部分直径B 碳钢改为合金钢C 改变轴承之间的距离D 改变轴上零件位置15—3 轴上安装有过盈联接零件时,应力集中将发生在 B 。
A 轮毂中间部位B 沿轮毂两端部位C 距离轮毂端部为1/3轮毂长度处 15—4 轴直径计算公式3nP C d ≥, C 。
A 只考虑了轴的弯曲疲劳强度 B 考虑了弯曲、扭转应力的合成C 只考虑了扭转应力D 考虑了轴的扭转刚度 15—5 轴的强度计算公式22)(T M M e α+=中,α是 C 。
A 弯矩化为当量转矩的转化系数B 转矩转化成当量弯矩的转化系数C 考虑弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同的校正系数D 强度理论的要求 15—6 轴的安全系数校核计算,应按 D 计算。
A 弯矩最大的一个截面B 弯矩和扭矩都是最大的一个截面C 应力集中最大的一个截面D 设计者认为可能不安全的一个或几个截面15—7 轴的安全系数校核计算中,在确定许用安全系数S 时,不必考虑 A 。
A 轴的应力集中B 材料质地是否均匀C 载荷计算的精确度D 轴的重要性 15—8 对轴上零件作轴向固定,当双向轴向力都很大时,宜采用 C 。
A 过盈配合B 用紧定螺钉固定的挡圈C 轴肩—套筒D 轴肩—弹性挡圈 15—9 对轴进行表面强化处理,可以提高轴的 C 。
A 静强度B 刚度C 疲劳强度D 耐冲击性能 15—10 如阶梯轴的过渡圆角半径为r ,轴肩高度为h,上面安装一个齿轮,齿轮孔倒角为C 45°,则要求 A 。
A r<C<hB r=C=hC r>C>hD C<r<h 15—11在下列轴上轴向定位零件中, B 定位方式不产生应力集中。
机械设计第13、15章作业解答[1]分析解析
班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期第十三章 滚动轴承三、分析与思考题13—26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:13—27 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α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。
13—28滚动轴承的寿命与基本额定寿命有何区别?按公式L=(C/P)ε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)ε中的L 为轴承的基本额定寿命,单位为106转。
13—29 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P ≤C 时,轴承是否发生点蚀要具体分析。
当说要求的工作寿命等于(C/P)ε时,出现点蚀的概率为10%;大于(C/P)ε时,概率大于10%;小于(C/P)ε时,概率小于10%。
总有点蚀出现的可能性,仅概率大小不同。
13—30 对同一型号的滚动轴承,在某一工作状况下的基本额定寿命为L 。
机械设计习题册答案(第5、6、8、9、11、12、13、14、15章)
目录第5章螺纹连接和螺旋传动 (9)第6章键、花键、无键连接和销连接 (12)第8章带传动 (15)第9章链传动 (19)题 4 图 (20)a)和b)按逆时针方向旋转合理。
(20)第11章蜗杆传动 (22)第12章滑动轴承 (24)第13章滚动轴承 (27)第14章联轴器和离合器 (29)第15章轴 (30)第5章螺纹连接和螺旋传动1、简要分析普通螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点,并说明哪些螺纹适合用于连接,哪些螺纹适合用于传动?哪些螺纹已经标准化?普通螺纹:牙型为等边三角形,牙型角60度,内外螺纹旋合后留有径向间隙,外螺纹牙根允许有较大的圆角,以减小应力集中。
同一公称直径按螺距大小,分为粗牙和细牙,细牙螺纹升角小,自锁性好,抗剪切强度高,但因牙细不耐磨,容易滑扣。
应用:一般连接多用粗牙螺纹。
细牙螺纹常用于细小零件,薄壁管件或受冲击振动和变载荷的连接中,也可作为微调机构的调整螺纹用。
α,传动效率较其它螺纹高,但牙根强度弱,螺旋副矩形螺纹:牙型为正方形,牙型角 0=磨损后,间隙难以修复和补偿,传动精度降低。
梯形螺纹:牙型为等腰梯形,牙型角为30度,内外螺纹以锥面贴紧不易松动,工艺较好,牙根强度高,对中性好。
主要用于传动螺纹。
锯齿型螺纹:牙型为不等腰梯形,工作面的牙侧角3度,非工作面牙侧角30度。
外螺纹牙根有较大的圆角,以减小应力集中,内外螺纹旋合后,大径无间隙便于对中,兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙型螺纹牙根强度高的特点。
用于单向受力的传动螺纹。
普通螺纹适合用于连接,矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹适合用于传动。
普通螺纹、、梯形螺纹和锯齿形螺纹已经标准化。
2、将承受轴向变载荷连接螺栓的光杆部分做的细些有什么好处?可以减小螺栓的刚度,从而提高螺栓连接的强度。
3、螺纹连接为何要防松?常见的防松方法有哪些?连接用螺纹紧固件一般都能满足自锁条件,并且拧紧后,螺母、螺栓头部等承压面处的摩擦也都有防松作用,因此在承受静载荷和工作温度变化不大时,螺纹连接一般都不会自动松脱。
邱宣怀机械设计课后答案第15章
邱宣怀机械设计课后答案第15章第⼗五章轴⼀、选择题15-1 ⼯作时承受弯矩并传递转矩的轴,称为___.(1)⼼轴 (2)转轴 (3)传动轴15-2 ⼯作时只承受弯矩,不传递转矩的轴,称为___.(1)⼼轴 (2)转轴 (3)传动轴15-3 ⼯作时以传递转矩为主,不承受弯矩或弯矩很⼩的轴,称为___.(1)⼼轴 (2)转轴 (3)传动轴15-4 ⾃⾏车的前轴是___.(1)⼼轴 (2)转轴 (3)传动轴15-5⾃⾏车的中轴是___.(1)⼼轴 (2)转轴 (3)传动轴15-6 题15-6图表⽰起重绞车从动⼤齿轮1和卷筒2与轴3相联接的三种形式,图中a为齿轮与卷筒分别⽤键固定在轴上,轴的两端⽀架在机座轴承中;图中b为齿轮与卷筒⽤螺栓连接成⼀体,空套在轴上,轴的两端⽤键与机座联接;图中c为齿轮与卷筒⽤螺栓连接成⼀体,⽤键固定在轴上,轴的两端⽀架在机座轴承中,以上三种形式中的轴,依次为___.(1)固定⼼轴,旋转⼼轴,转轴 (2)固定⼼轴,转轴,旋转⼼轴(3)旋转⼼轴,⼼轴,固定⼼轴 (4)旋转⼼轴,固定⼼轴,转轴 (5)转轴,固定⼼轴,旋转⼼轴 (6)转轴,旋转⼼轴,固定⼼轴15-7 如图所⽰,主动齿轮1通过中间齿轮2带动从动轮3传递功率,则中间齿轮2的轴O2是___.(1)⼼轴 (2)转轴 (3)传动轴题 15-6图题15-7图1-⼤齿轮 2-卷筒 3-轴 1-主动齿轮 2中间齿轮 3-从动齿轮15-8 轴环的⽤途是___.(1)作为轴加⼯时的定位⾯ (2)提⾼轴的强度 (3)提⾼轴的刚度 (4)使轴上零件获得轴向定位15-9 当轴上安装的零件要承受轴向⼒时,采⽤___来进⾏轴向固定,所能承受的轴向⼒较⼤.(1)螺母 (2)紧定螺钉 (3)弹性挡圈15-10 增⼤轴在截⾯变化处的过渡圆⾓半径,可以___.(1)使零件的轴向定位⽐较可靠 (2)降低应⼒集中,提⾼轴的疲劳强度 (3)使轴的加⼯⽅便15-11 轴上安装有过盈配合的零件时,应⼒集中将发⽣在轴上___.(1)轮毂中间部位 (2)沿轮毂两端部位 (3)距离轮毂端部为1/3轮毂长度处15-12 采⽤表⾯强化如碾压、喷丸、碳氮共渗、氧化、渗氮、⾼频活⽕焰表⾯淬⽕等⽅法,可显著提⾼轴的___.(1)静强度 (2)刚度 (3)疲劳强度 (4)耐冲击强度15-13 在轴的初步计算中,轴的直径是按___来初步确定的.(1)抗弯强度(2)扭转强度(3)复合强度(4)轴段上零件的孔径15-14 减速器中,齿轮轴的承载能⼒主要受到___的限制.(1)短期过载下的静⼒强度(2)疲劳强度(3)脆性破坏(4)刚度15-15 转轴上载荷和⽀店位置都已经确定后,轴的直径可以根据___来进⾏计算或校核.(1)抗弯强度(2)扭转强度(3)扭转刚度(4)复合刚度15-16 已知轴的受载简图如图所⽰,则其弯矩图应是___.15-17 已知轴的受载简图如图所⽰,则其弯矩图应是___.15-18 已知轴的受载简图如图所⽰,则其弯矩图应是___.15-19 已知轴的受载简图如图所⽰,则其弯矩图应是___.题15-16图题15-17图题15-18图15-20 ⼀展开式两级齿轮减速器的传动简图如图所⽰,⾼速轴ab右端与电动机相连,则⾼速轴的转矩图是___.题15-19图题15-20图15-21 上题图中齿轮减速器的中间轴cd的转矩图是___.15-22 ⼀分流式两级齿轮减速器的传动简图如图所⽰, ⾼速轴ab右端与电动机相连,则⾼速轴的转矩图是___.15-23 上题图中齿轮减速器的中间轴cd的转矩图是___.15-24 如图所⽰,轴上安装⼀斜齿圆柱齿轮,分度圆直径d=400mm,齿轮的圆周⼒F t=2000N,轴向⼒F x=320N,径向⼒F r=800N,则轴在垂直平⾯(即图纸平⾯)内的弯矩图是___.15-25 某轴的合成弯矩和转矩图如图所⽰,设扭剪应⼒按对称循环变化,则最⼤当量弯矩M e是___N·m.(1)224 (2)337 (3)450 (4)559题15-21图题15-22图题15-23图题15-24图题15-25图⼆、分析与思考题15-26 轴的常⽤材料有那些?各适⽤于何种场合?如何选择?15-27 在同⼀⼯作条件下,若不改变轴的结构和尺⼨,仅将轴的材料由碳钢改为合⾦钢,为什么只提⾼了轴的强度⽽不能提⾼轴的刚度?15-28 轴的设计应考虑哪些⽅⾯的问题?其中哪些问题是必须考虑的?哪些问题有特殊要求时才考虑?15-29 轴结构设计主要内容有哪些?15-30 轴上零件的轴向固定⽅法有哪些种?各有什么特点?15-31 轴上零件的轴向固定⽅法有哪些种?各有什么特点?15-32 为什么转轴常设计成阶梯形结构?15-33 轴的强度设计⽅法有那⼏种?它们各适⽤于何种情况?≥,应如何选取c值,对计算所得结果应如15-34 利⽤公式d c何最后取值?M=,a的含义是什么?15-35 按当量弯矩计算轴的强度时,公式e如何取值?15-36 轴受载以后,如果产⽣过⼤的弯曲变形或扭转变形,对机器的正常⼯作有什么影响?试举例说明.15-37 如何提⾼轴的疲劳强度?如何提⾼轴的刚度?15-38 图⽰为轴上零件的两种布置⽅案,功率由齿轮A输⼊,齿轮1输出转矩T1,齿轮2输出转矩T2,且T1>T2,试⽐较两种布置⽅案中各段轴所受转矩的⼤⼩.题15-38图题15-39图15-39 图⽰带式运输机的两种传动⽅案,若⼯作情况相同,传递功率⼀样,试⽐较:(1)按⽅案a设计的单级减速器,如果改⽤⽅案b,减速器的哪根轴的强度要重新核验,为什么?(2)两种⽅案中,电动机轴受⼒是否相同?(⽅案a中V带传动⽐等于⽅案b中开式齿轮传动⽐).15-40 校核轴的强度时,如何判断轴的危险截⾯?怎样确定轴的许⽤应⼒?15-41 如需要对轴的疲劳强度的精确校核,应具备什么条件?15-42 何谓轴的共振?何谓轴的临界转速?15-43 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?三、设计计算题15-44 有⼀离⼼⽔泵,由电动机经联轴器带动,传递功率P=3KW,转速n=960r/min,轴的材料为45钢调质,试按强度要求计算轴所需的最⼩直径?15-45 已知⼀传动轴直径d=32mm,转速n=900r/min,如果轴上的扭剪应⼒不允许超过70MPa,问该轴能传递多⼤功率?15-46 直径d=75mm的实⼼轴与外径d o=85mm的空⼼轴的扭转强度相同,设两轴的材料相同,试求该空⼼轴的内径d i和减轻重量的百分率?15-47 试确定⼀传动轴的直径.已知:轴的材料为Q255钢,传递功率P=15KW,转速n=80r/min.(1)按扭转强度计算;(2)按扭转刚度计算.(设其扭转变形在1000mm长度上不允许超过0.5°)15-48 试设计⼀单级直齿圆柱齿轮减速器的主动轴,轴的材料⽤45钢,调质处理.已知:轴单向转动,⼯作时有振动,传递转矩T1=1.75×105N·mm,齿轮模数m=4mm,齿数z=20,啮合⾓α=20°,齿宽b=80mm,轴输⼊端与联轴器相联,轴承间距为160mm.15-49 试设计⼀圆锥齿轮传动的⼩齿轮轴,并校核Ⅰ—Ⅰ截⾯(只受转矩)以及靠近齿轮的轴承的安全系数.已知:传递功率P=35KW,轴的转速n=940r/min,单向回转,传动⽐i=2,齿数z1=20,模数m=6mm,齿宽b=50mm,轴的材料为45钢,正⽕处理.题15-48图题15-49图15-50 设计如图所⽰的斜齿圆柱齿轮减速器的输⼊轴.已知该轴输⼊功率P=37.5KW,转速n=960r/min,⼩齿轮节圆直径d1=150mm,模数m n=4mm,齿宽b=150mm,螺旋⾓β=15°20′,法向压⼒⾓αn=20°,轴的材料为45钢正⽕.电动机轴径为65mm,初选组合代号303的圆锥滚⼦轴承.15-51 根据题15-50的计算结果,校核⼩齿轮处轴的挠度(⽤等效直径法和变形能法).15-52 ⼀渐开线直齿圆柱齿轮减速器的中间轴的尺⼨和布置如图所⽰,已知其传递的转矩T=400N·m,⼤⼩齿轮压⼒⾓均为α=20°的标准齿轮,轴的材料为45钢,调质处理,轴需双向运转,齿轮与轴均采⽤76Hk配合并采⽤圆头普通键联接.轴上圆⾓半径均为r=1.5mm,试验算此轴的疲劳强度.题15-50图题15-52图15-53 根据题15-52的计算结果,校核图15-52所⽰截⾯Ⅱ—Ⅱ处轴的挠度.许⽤挠度[y]=0.003Lmm,L为⽀店间的距离.15-54 设计如图所⽰的单级斜齿圆柱齿轮减速器的低速轴.已知:电动机额定功率P=4KW,转速n1=750r/min,n2=130r/min,⼤齿轮节圆直径d2′=300mm,齿宽b2=90mm,轮齿螺旋⾓β=12°,法⾯压⼒⾓αn=20°.⼯作机为输送带,载荷平稳.要求: (1)完成轴的全部结构设计;(2)根据弯扭合成理论验算轴的强度;(3)精确校核轴的危险截⾯的安全系数.15-55 ⼀传动轴直径为55mm,转矩由轮1输⼊,T1=11.52×105N·mm,分别由轮2和轮3输出,轮2输出转矩T2=6.91×105N·mm,轮3输出转矩T3=4.61×105N·mm.求轮2相对轮3的扭转⾓.15-56 如图所⽰,钢轴直径d=25mm,圆盘重W=150N,试计算轴的第⼀阶临界转速nε1.15-57 ⼀直径为50mm的钢轴上装有两个圆盘,布置如图所⽰.不计轴本⾝重量,试计算此轴的第⼀阶临界转速.若已知轴的⼯作转速n=960r/min,分析此轴属于刚性轴还是挠性轴?轴⼯作时的稳定性如何?题15-54图题15-55图题15-56图题15-57图四、结构设计题15-58 试分析题图15-58a、b、c、d中的结构错误,分别说明理由,并画出正确地结构图.15-59 指出图中轴的结构设计有哪些不合理,并画出改正后的轴结构图.题15-58图题15-59图15-60 齿轮轴上各零件的结构及位置如图所⽰,试设计该轴的外形并定出各段的直径.题15-60图15-61 图⽰滑轮的直径D=400mm,轴⽀点跨距L=160mm,起重量W=10000N.要求: (1)确定轴的直径,轴的材料⽤45钢,调质处理.(2)画出滑轮轴的结构图.题15-61图15-62 为了改进轴的结构,减少应⼒集中,提⾼轴的疲劳强度,在下列情况下应采取什么措施?并绘图说明.(1)设计轴肩时:①为了能使轴上零件得到可靠的定位,其轴肩的过渡圆半径r与相配零件的圆⾓半径R或倒⾓尺⼨C的结构形式.②当与轴相配的零件必须采⽤很⼩的圆⾓半径R时,可采⽤哪些结构形式.(2)如轴上有直⾓凹槽、键槽、花键等,应采⽤的结构措施.(3)如轴与轴上零件为过盈配合时,应采⽤的结构措施.。
机械设计基础 课后习题答案 第三版 课后答案(1-18章全) 完整版
机械设计基础课后习题答案第三版课后答案(1-18章全) 完整版机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社目录第1章机械设计概述1第2章摩擦、磨损及润滑概述 3第3章平面机构的结构分析12第4章平面连杆机构16第5章凸轮机构 36第6章间歇运动机构46第7章螺纹连接与螺旋传动48第8章带传动60第9章链传动73第10章齿轮传动80第11章蜗杆传动112第12章齿轮系124第13章机械传动设计131第14章轴和轴毂连接133第15章轴承138第16章其他常用零、部件152第17章机械的平衡与调速156第18章机械设计CAD简介163机械设计概述机械设计过程通常分为哪几个阶段?各阶段的主要内容是什么?答:机械设计过程通常可分为以下几个阶段:1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。
2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下,由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较,从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。
3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。
4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。
常见的失效形式有哪几种?答:断裂,过量变形,表面失效,破坏正常工作条件引起的失效等几种。
什么叫工作能力?计算准则是如何得出的?答:工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。
对于载荷而言称为承载能力。
根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。
标准化的重要意义是什么?答:标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少,简化生产管理过程,降低成本,保证产品的质量,缩短生产周期。
第2章摩擦、磨损及润滑概述按摩擦副表面间的润滑状态,摩擦可分为哪几类?各有何特点?答:摩擦副可分为四类:干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。
干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜,摩擦系数及摩擦阻力最大,磨损最严重,在接触区内出现了粘着和梨刨现象。
液体摩擦的特点是两摩擦表面不直接接触,被液体油膜完全隔开,摩擦系数极小,摩擦是在液体的分子间进行的,称为液体润滑。
2011-最新陈立德版机械设计基础第13、14章课后题答案要点
第13章机械传动设计13.1 简述机械传动装置的功用。
答: (1) 把原动机输出的速度降低或增速。
(2) 实现变速传动。
(3)把原动机输出转矩变为工作机所需的转矩或力。
(4)把原动机输出的等速旋转运动,转变为工作机的转速或其它类型的运动。
(5)实现由一个或多个原动机驱动若干个相同或不同速度的工作机。
13.2 选择传动类型时应考虑哪些主要因素?答:根据各种运动方案,选择常用传动机构时,应考虑以下几个主要因素:(1)实现运动形式的变换。
(2)实现运动转速(或速度)的变化。
(3)实现运动的合成与分解。
(4)获得较大的机械效益。
13.3 常用机械传动装置有哪些主要性能?答:(1)功率和转矩;(2)圆周速度和转速;(3)传动比;(4)功率损耗和传动效率;(5)外廓尺寸和重量。
13.4 机械传动的总体布置方案包括哪些内容?答:总体布置方案包括合理地确定传动类型;多级传动中各种类型传动顺序的合理安排及各级传动比的分配。
13.5 简述机械传动装置设计的主要内容和一般步骤。
答:(1)确定传动装置的总传动比。
(2)选择机械传动类型和拟定总体布置方案。
(3)分配总传动比。
(4)计算机械传动装置的性能参数。
性能参数的计算,主要包括动力计算和效率计算等。
(5)确定传动装置的主要几何尺寸。
(6)绘制传动系统图。
(7)绘制装置的装配图。
第14章轴和轴毂连接14.1 轴按功用与所受载荷的不同分为哪三种?常见的轴大多属于哪一种?答:轴按功用与所受载荷不同可分为心轴、传动轴和转轴三类。
常见的轴大多数属于转轴。
14.2 轴的结构设计应从哪几个方面考虑?答:轴的结构设计应从以下几方面考虑:(1)轴的毛坯种类;(2)轴上作用力的大小及其分布情况;(3)轴上零件的位置、配合性质以及连接固定的方法;(4)轴承的类型、尺寸和位置;(5)轴的加工方法、装配方法以及其它特殊要求。
14.3 制造轴的常用材料有几种?若轴的刚度不够,是否可采用高强度合金钢提高轴的刚度?为什么?答:制造轴的常用材料有碳素钢和合金钢。
机械设计基础课后习题答案 第13章
13-1解( 1 )( 2 )==2879.13mm ( 3 )不考虑带的弹性滑动时,( 4 )滑动率时,13-2解( 1 )( 2 )=( 3 )= =13-3解由图可知=图 13.6 题 13-3 解图13-4解( 1 )=( 2 )由教材表 13-2 得=1400mm( 3 )13-5解由教材表 13-6 得由教材表 13-4 得:△=0.17kW, 由教材表 13-3 得:=1.92 kW, 由教材表 13-2 得:,由教材表 13-5 得:取 z=313-6解由教材表 13-6 得由图 13-15 得选用 A 型带由教材表 13-3 得选初选取==1979.03mm由教材表 13-2 得=2000mm由教材表 13-3 得:=1.92 kW,由教材表 13-4 得:△=0.17kW 由教材表 13-2 得:,由教材表 13-5 得:取 z=413-7解选用 A 型带时,由教材表 13-7 得,依据例 13-2 可知:,=2240mm ,a =757mm ,i =2.3 ,。
由教材表 13-3 得=2.28 kW,由教材表 13-4 得:△=0.17kW,由教材表 13-2 得:取z =5由此可见,选用截面小的 A 型带较截面大的 B 型带,单根带的承载能力减小,所需带的根数增多。
13-8 解略。
13-9解由教材表 13-9 得p =15.875mm ,滚子外径15.875(0.54+cot =113.90mm15.875(0.54+cot =276.08mm=493.43mm13-10解(1)由图 13-33得查教材表 13-11,得取由式( 13-18)得P ≤( 2 )由图 13-33 得可能出现链板疲劳破坏( 3 )由图 13-34 查得可用滴油润滑。
13-11解( 1 )链轮齿数假定,由教材表 13-10,取,,选实际传动比链轮节数初选中心距=取由教材表 13-13查得取估计此链传动工作位于图 13-33所示曲线的左侧,由教材表13-11得采用单排链,≤由教材图 13-33得当=960r/min时,08A链条能传递的功率满足要求,节距p =12.7mm。
《机械设计基础》第3版课件 第13章 机械的平衡与调速 第十三章机械的平衡与调速习题解答
第十三章机械的平衡与调速习题解答13-1 机械平衡的目的是什么?造成机械不平衡的原因是什么?答:转子的平衡是指绕固定轴回转的构件(即转子)惯性力的平衡。
机械平衡的目的就是合理分配构件的质量,以减少或消除动压力。
造成转子不平衡的主要原因,是由于转子的质量分布不均匀,或由于制造、安装误差造成质心与回转轴线的不重合,从而产生离心惯性力和惯性力矩。
13-2 机械平衡的可分为几类?划分刚性转子和挠性转子的依据是什么?答:机械平衡分为转子的平衡和机构的平衡两类。
转子的工作转速低于(0.6~0.75)c n ,称为刚性转子....,转子的工作转速大于等于(0.6~0.75)c n ,称为挠性转子....。
13-3 何谓静平衡?静平衡的条件是什么?什么样的转子需要静平衡?答:静平衡是对刚性转子惯性力的平衡。
静平衡的条件为:分布于该回转件上各质量的离心力的合力为零或质径积的矢量和等于零。
对于轴向尺寸较小,即转子轴向宽度b 与其直径d 之比b/d < 的盘状转子,例如齿轮、带轮、链轮、叶轮和盘形凸轮等,需进行静平衡计算。
13-4 何谓动平衡?动平衡的条件是什么?什么样的转子需进行动平衡?答:动平衡是对刚性转子惯性力和惯性力矩的平衡。
动平衡的条件是:转子内各质量的离心惯性力的矢量和等于零,且离心惯性力引起的力偶矩矢量和也等于零,即∑F =0和∑m =0。
对于轴向尺寸较大的转子(),例如多缸发动机曲轴、电动机与发电机转子、汽轮机转子和机床主轴等,需进行动平衡计算。
13-5 何谓质径积?答:质径积是质量与向径的乘积。
13-6 要求进行动平衡的回转件,如果只进行静平衡是否一定能减轻不平衡质量造成的不 良影响?答:不能13-7 一般机械的运转过程分为哪三个阶段?每个阶段的特点是什么?答:一般说来,机械运转历经三个阶段:启动阶段、稳定运转阶段和停车阶段。
启动阶段的特点是:驱动力所做的功d W 必须大于克服阻力所消耗的功r W 。
机械设计各章习题答案
1章 齿轮传动一、补充题1. 在齿轮传动的设计和计算中,对于以下参数和尺寸应标准化的有 〔1〕、〔6〕 ;应圆整的有 〔5〕、〔9〕 ;没有标准的化也不应圆整的有 〔2〕、〔3〕、〔4〕、〔7〕、〔8〕、〔10〕 。
(1) 斜齿圆柱齿轮的法面模数m n ;〔2〕斜齿圆柱齿轮的端面模数m t ;(3) 分度圆直径d ; 〔4〕齿顶圆直径d a ; (5) 齿轮宽度B ;〔6〕分度圆压力角α;〔7〕斜齿轮螺旋角β;(8) 变为系数x ;〔9〕中心距a ; 〔10〕齿厚s2.材料为20Cr 的齿轮要到达硬齿面,适宜的热处理方法是 〔2〕 。
〔1〕整体淬火;〔2〕渗碳淬火;〔3〕调质;〔4〕外表淬火3.将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度硬齿面直齿圆柱外齿轮,该齿轮制造工艺顺序应是 〔1〕 为宜。
(1) 滚齿、外表淬火、磨齿;〔2〕滚齿、磨齿、外表淬火;(2) 外表淬火、滚齿、磨齿;〔4〕滚齿、调质、磨齿4.在以下措施中, 〔2〕 不利于减轻和防止齿面点蚀发生。
(1) 提高齿面硬度;〔2〕采用粘度低的润滑油;〔3〕降低齿面粗糙度值;〔4〕采用较大的变位系数5.一对正确啮合的标准渐开线齿轮做减速传动时,如两轮的材料、热处理及齿面硬度均一样,那么齿根弯曲应力 〔1〕 。
〔1〕21F F σ>σ; 〔2〕21F F σ=σ;〔3〕21F F σ<σ6.有两个标准直齿圆柱齿轮,齿轮1的模数30511==Z ,mm m 齿数;齿轮2的模数50322==Z ,mm m 齿数,那么齿形系数和应力校正系数的乘积11Sa Fa Y Y 〔1〕 22Sa Fa Y Y〔1〕大于;〔2〕等于;〔3〕小于;〔4〕不一定大于、等于或小于2章 V 带传动一、 选择与填空1.带传动正常工作时,紧边拉力F 1和松边拉力F 2满足关系 〔2〕 。
〔1〕F 1 =F 2 〔2〕F 1- F 2 = F e 〔3〕F 1/F 1=e f α 〔4〕F 1+F 2=F 02. 假设将传动比不为1的平带传动的中心距减少1/3,带长做相应调整,而其它条件不变,那么带传动的最大有效拉力F ec 〔3〕。
机械课后习题答案第13章习题及解答
第13章习题参考答案13.1螺纹的主要参数有哪些?螺距和导程有什么区别?如何判断螺纹的线数和旋向?答:螺纹的主要参数有:1)大径d(D);2)小径d1(D1);3)中径d2(D2);4)螺距P;5)螺纹线数n;6)导程S;7)螺纹升角ϕ;8)牙型角γ;9)牙型斜角β。
螺距与导程的区别在于:导程S表示在同一条螺旋线上相邻两螺纹牙同侧齿廓之间的轴向距离,而螺距则仅表示相邻螺纹牙同侧齿廓之间的轴向距离。
如果对于单线螺纹,导程等于螺距,但对于多线螺纹,导程和螺距满足关系式S=nP,其中n表示线数。
螺纹有单线和多线之分,沿一条螺旋线形成的螺纹称单线螺纹,沿两条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线形成的螺纹,称多线螺纹。
螺纹有右旋和左旋之分。
当螺纹旋进时为顺时针方向旋转的,称为右旋螺纹;逆时针方向旋转的,称为左旋螺纹。
13.2试述螺旋传动的主要特点及应用,比较滑动螺旋传动和滚动螺旋传动的优缺点。
答:螺旋传动的特点是把旋转运动转变为直线运动。
它应用于机床,螺旋压力机和螺旋千斤顶等传动。
滑动螺旋结构比较简单,螺母和螺杆的啮合连续,工作平稳,易于自锁。
但螺纹之间摩擦大、磨损大、效率低(一般在0.25~0.7,自锁效率低于50%),不适宜用于高速和大功率传动。
滚动螺旋摩擦阻力小,传动效率高(90%以上),磨损小,精度易保持,但结构复杂,成本高,不能自锁。
13.3试比较螺旋传动和齿轮齿条传动的特点与应用。
答:螺旋传动和齿轮、齿条传动都可以用于将旋转运动转换为轴向的直线运动。
其特点为:1)降速比大;2)可具有自锁性;3)机械作用力大;4)结构简单,传动平稳,噪声低;5)磨损大,效率低。
因此,螺旋传动主要应用于起重机、压力机以及功率不大的进给系统和微调装置中。
而齿轮齿条多用于进给机构等。
13.4螺纹主要有哪几种类型?根据什么选用螺纹类型?答:按功能区别,螺纹分为连接螺纹和传动螺纹,其中连接螺纹又分为普通连接螺纹和管连接螺纹,应用最广的是普通连接螺纹;按螺纹的牙形角区分,有三角螺纹,矩形螺纹,梯形螺纹,锯齿型螺纹等,其中三角螺纹用于连接,其它三种用于传动,应用最广的是梯形传动螺纹。
机械设计第13、15章作业解答[1]..
扭转强度相同时有:WT=WT′
减轻重量的百分比为:
15—33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[σ0]=75MPa,[σ-1]=45MPa,轴的直径均为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。
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,踏板轴属于转动心轴;
自行车的中轴属于转轴。
15—24试说明下面几种轴材料的适用场合:Q235-A、45、1Cr18Ni、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;
答:29000、30000、70000、51000、52000型轴承的游隙大小是可变的,安装时应根据使用要求进行调整。其它轴承都有规定的游隙系列,使用时通常不调整游隙。游隙的大小可通过垫片、调整螺母等方法进项调整。
13—34滚动轴承支承的轴系,其轴向固定的典型结构形式有三类:
(1)两支点各单向固定:
2.按弯扭合成强度条件计算,该方法适用于校核计算一般转轴的疲劳强度;
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。
15—26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?
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还要考虑综合影响系数的大小
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答:采用这种结构形式有利于调整小圆锥齿轮轴的位置,目的在于保证锥顶重合,保证全齿宽啮合。同时通过调整轴承外圈或内圈的轴向位置,可使轴承达到理想的游隙或所要求的预紧程度。
13—38滚动轴承常用的润滑方式有哪些?具体选用时应如何考虑?
四、设计计算题
13—41某转轴由一对代号为30312的圆锥滚子轴承支承,轴上斜齿轮的轴向分力Fa=5000N,方向如图。已知两轴承的径向支反力Fr1=13600N,Fr2=22100N。轴的转速n=720r/min,运转中有中等冲击,轴承工作温度小于120°C。试计算轴承的寿命。
解:由《机设》表13-7知:Fd=Fr/(2y)题13—41图
接触角α=14°02′10″=14.036111°,
e=1.5tgα=0.375,y=0.4ctgα=1.6,
x=0.4,a=14
∴L=72+2a=100,L1=64-a=50
由《机设》表13-7知:Fd=Fr/(2y)
题13—44图
轴承1“压紧”,轴承2“放松”,
五、结构设计与分析题
13—45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)。
答:可采取下列措施来提高轴的疲劳强度
1.换用强度高的好材料;
2.减小应力集中(增大过渡圆角半径、降低表面粗糙度、开设卸载槽)
3.对轴的表面进行热处理和硬化处理;
4.改进轴的结构形状;
5.提高加工质量等。
15—29何谓轴的临界转速?轴的弯曲振动临界转速大小与哪些因素有关?
15—30什么叫刚性轴?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?
答:29000、30000、70000、51000、52000型轴承的游隙大小是可变的,安装时应根据使用要求进行调整。其它轴承都有规定的游隙系列,使用时通常不调整游隙。游隙的大小可通过垫片、调整螺母等方法进项调整。
13—34滚动轴承支承的轴系,其轴向固定的典型结构形式有三类:
(1)两支点各单向固定:
13—28滚动轴承的寿命与基本额定寿命有何区别?按公式L=(C/P)ε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)ε中的L为轴承的基本额定寿命,单位为106转。
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,还要考虑综合影响系数的大小。
求两轴承的轴向力Fa1、Fa2;当量动载荷Pr1、Pr2。
解:由《机设》表13-7知:Fd=0.68Fr
由《机设课程设计》查得7210AC轴承:
方向如图示,题13—42图
,轴承1“压紧”,轴承2“放松”,
13—43一对7210AC轴承分别受径向力Fr1=8000N,Fr2=5200N,轴上作用FA力(方向如图)。试求下列情况下各轴承的内部轴向力Fd及轴向力Fa。(1)FA=2200N;(2)FA=900N;(3)FA=1904N;(4)FA=0N。
(2)一支点双向固定,另一支点游动:
(3)两支点游动。试问这三种类型各适用什么场合?
答:两支点各单向固定的支承方式用于工作温度变化较小且支承跨度不大的短轴;
一支点双向固定,另一支点游动的支承方式用于工作温度变化较大且支承跨度较大的长轴;
两支点游动的支承方式用于人字齿轮的游动齿轮轴。
13—35一高速旋转、传递较大功率且支承跨距较大的蜗杆轴,采用一对正装的圆锥滚子轴承作为支承。是否合适?为什么?
15—27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。
15—28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?
3.密封环:用于滑动速度小于60~100m/s的地方。
13—40在唇形密封圈密封结构中,密封唇的方向与密封要求有何关系?
答:在唇形密封圈密封结构中,密封唇的方向要朝向密封的部位,即如果主要是为了封油,密封唇应对着轴承(朝内);如果主要是为了防止外物侵入,则密封唇应背着轴承(朝外);如果两个作用都要有,最好使用密封唇反向放置的两个唇形密封圈。
答:因为蜗杆传动效率低。若传递功率大,转速高,长不会使轴承卡死,但会使受载滚动体个数减少。因此,对这种蜗杆传动应采用一端双向固定,一端游动的支承方案。
13—36滚动轴承的回转套圈和不回转套圈与轴颈或机座装配时所采用的配合性质有何不同?常选用什么配合?其配合的松紧程度与圆柱公差标准中相同配合有何不同?
13—44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dm=56.25mm,齿面上的圆周力Ft=1240N,径向力Fr=400N,轴向力Fa=240N,各力方向如图所示。求轴承的当量动载荷Pr1、Pr2。
解:由《机设课程设计》查得30206轴承:
13—30对同一型号的滚动轴承,在某一工作状况下的基本额定寿命为L。若其它条件不变,仅将轴承所受的当量动载荷增加一倍,轴承的基本额定寿命将为多少?
答:对于球轴承,当P→2P,
对于滚子轴承,当P→2P,
13—31滚动轴承常见的失效形式有哪些?公式L=(C/P)ε是针对哪种失效形式建立起来的?
答:滚动轴承常见的失效形式有:疲劳点蚀、塑性变形、磨粒磨损、粘着磨损(胶合)等。
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,踏板轴属于转动心轴;
自行车的中轴属于转轴。
15—24试说明下面几种轴材料的适用场合:Q235-A、45、1Cr18Ni、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。
15—25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。
15—26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?
第十三章滚动轴承
三、分析与思考题
13—26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:
13—27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α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。
解:由《机设》表13-7知:Fd=0.68Fr题13—43图
(1)FA=2200N时:
轴承1“压紧”,轴承2“放松”,
(2)FA=900N时:
轴承1“放松”,轴承2“压紧”,
(3)FA=1904N时:
轴承1和2的轴向力等于各自的内部轴向力,
(4)FA=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,
13—29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P≤C时,轴承是否发生点蚀要具体分析。当说要求的工作寿命等于(C/P)ε时,出现点蚀的概率为10%;大于(C/P)ε时,概率大于10%;小于(C/P)ε时,概率小于10%。总有点蚀出现的可能性,仅概率大小不同。
答:滚动轴承回转套圈与轴颈或机座的配合应紧一些,常选用过盈配合;不回转套圈与轴颈或机座的配合应松一些,常选用间隙或过渡配合,目的在于允许其略有转动,工作中可适当改变套圈的受力位置,对提高寿命有利。
滚动轴承是标准件,配合应以它为基准。滚动轴承内孔的尺寸公差带采用上偏差为零、下偏差为负的分布,这与通常的基孔制配合中基准孔的尺寸公差带不同,因而滚动轴承内圈配合在采用同样的配合符号时,比通常圆柱公差标准中的基孔制配合略紧。滚动轴承外圈与机座孔的配合与圆柱公差标准中规定的基轴制同类配合相比较,配合性质的类别基本一致,但由于轴承外径的公差值较小,因而配合也较紧。
公式L=(C/P)ε是针对疲劳点蚀失效形式建立起来的。
13—32你所学的滚动轴承中,哪几类滚动轴承是内、外圈可分离的?
答:29000、30000、N0000、NU0000、NJ0000、NA0000型轴承的内外圈是可以分离的。推力轴承51000和52000型轴承的轴圈和座圈是可以分离的。
13—33什么类型的滚动轴承在安装时要调整轴承游隙?常用哪些方法调整轴承游隙?