机械设计基础课程总复习.ppt
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(11) 应减小轴承盖加工面。
轴系结构
齿轮、轴、轴承部件组合设计错误结构的主要问题 1、润滑和密封问题
缺密封件 2、转动件与静止件接触
（1）轴与端盖 （2）套筒与轴承外圈
3、轴上零件未定位、未固定
（1）套筒顶不住齿轮 （2）联轴器周向及轴向未定位
4、工艺不合理
加工：（1）精加工面过长，使装拆轴承不便 （2）联轴器孔未打通 （3）箱体端面加工面与非加工面没有分开 （4）轴上键槽位置不在同一母线上
Lh1
106
60n
C P1
106 60 450
22500
3
2703.46
21351.2h
（5）7─角接触球轴承，2─轻系列，07─内径d=35mm，公差等级为
0级，游隙组为0组，公称接触角α=25°
（6）轴承采用双支点单向固定。通过调整垫片厚度实现轴承的轴向
（解（1）该轮系为复合（混合）轮系，→轮4、5、6组成 定轴轮系，其余齿轮组成周转轮系。 则
（2） 因 n3=n4
i46=n4/n6=-(z6/z4)=-3
得 n3=-3n6 又 nH=n6
i1H3 =(n1-n6)/(n3-n6)=-(z3/z1)=-4
则 i16= n1/n6 = 17
滚动轴承作业讲评
D
因为： LAB LAD LBC LCD
A
所以：该运动链中存在曲柄。
(b) 固定AB或CD杆，可获得曲柄摇杆机构。 (c) 固定AD杆，可获得双曲柄机构。 (d) 固定BC杆，可获得双摇杆机构。
=(n1-n6)/(n3-n6)=-(z3/z1)=-4
图i16示=17轮系，已知：Z1=20，Z2=40，Z3=80，Z4=Z5=30，Z6=90。求i16=?
Y2 0
滚动轴承作业讲评
故 P1 f P X1Fr1 Y1Fa1 1.2(0.41 1200 0.87 2024 ) 2703 .46 N
P2 f P X 2 Fr2 Y2 Fa2 1.2 1800 2160 N
（4）求轴承寿命
∵ P1 P2 ∴ 1轴承的寿命较短，其寿命
(a)
传动件受力分析
Fr3
Fa3
Ft3
Fa4
Ft4
Fr4
右
Fa1
Fr1 Ft1
Ft2
Fa2
Fr2
试问：（1）判断哪个齿轮易发生点蚀破坏？哪个齿轮易发生疲劳折断？
（2）若K=1.3，按齿根弯曲疲劳强度计算齿轮1允许传递的最大转矩T1 ？
（3）若小齿轮的齿根弯曲应力F1 350Mpa ，大齿轮2齿根上产生多大的弯曲
应力 F2 ？
提示：
F
KFt bm
YFaYSa
解：（1） ∵ H1 H 2
定位及保持轴承与轴承端盖间的间隙，以补偿轴受热伸长，不能用于
温度较高的场合。
（7）轴承采用接触式密封中的毡圈密封，用于脂润滑场合，结构简
单，但摩擦较大。
轴承的直径系列代号
7 超特轻
8,9 超轻
0,1
2
3
4
特轻
轻
中重
轴系结构
图15-28所示为某减速器输出轴的结构图，试指出其设 计错误，并画出改正图。
lAD 20 mm，回答下列问题：
a. 判断是否存在曲柄？
,
b. 固定哪个构件可获得曲柄摇杆机构？
c. 固定哪个构件可获得双曲柄机构？
d. 固定哪个构件可获得双摇杆机,构？
C
Βιβλιοθήκη Baidu
解：
B
(a) Lmax LAB 60mm Lmin LAD 20mm
LAB LAD 80mm LBC LCD 90mm
∴ 1轴承压紧，2轴承放松，故
Fa1 Fd 2 Fae 2024 N
Fa2 Fd 2 1224 N
（3）求当量动载荷
∵ Fa1 2024 1.69 e
Fr1 1200
∵ Fa2 1224 0.68 e
Fr2 1800
∴ X1 0.41
∴ X2 1
Y1 0.87
F1 F2
F1
F2
∴ 齿轮1易发生疲劳折断。
齿轮传动
（2）按齿轮1计算：
（3）
∵
Ft
2T1 d
∴
F1
2KT1 bmd1
YFaYSa
F1
T1
bmd1 2K
g F1
YFa1YSa1
55 3 317 86.39 2 1.3
· 279605 N mm
且 H1 H 2
H1
H2
∴ 齿轮1的接触疲劳强度安全系数更高，齿轮2易发生点蚀破坏。
F1 F1 390 86.39
F1 YSa1YFa1 2.97 1.52
F2 F2 370 93.8
F 2 YSa Y2 Fa2 2.351.68
∵
F1 = KFt = F 2
YFa1YSa1 bm YFa2YSa2
∴
F2
F1
YFa 2YSa 2 YFa1YSa1
350
2.35 1.68 2.97 1.52
306.08Mpa
传动件受力分析
图(a)表示某提升机构，1、2为斜齿圆柱齿轮，3为右旋蜗杆，4 为蜗轮，它和钢丝卷筒固联在一起，要求Ⅱ轴上的轴向力能互 相抵消一部分。试在图上画出： (1) 提升重物时，斜齿轮1、2和蜗杆3、蜗轮4各啮合点处所受 各分力的方向（画在图(b)上）； (2) 标出各轴的转向； (3) 判断斜齿轮1、2的螺旋线方向，并画在图上；判断并说明 蜗轮4的螺旋线方向。
机械设计基础课程总复习
LOGO
计算图中所示机构的自由度数。若该机构存在局部自由度、复合铰链、 虚约束等请在图中指明。
解： n= 10；PL = 14；PH =1 F = 3n-2PL-PH =3x10-2x14-1x1=1
复合铰链
局部自由度
H
B
A
D
C
F
E
虚约束
I
M
J
L
N
K
G
如图所示的运动链中，已知各构件长度lAB 60 mm，lBC 40 mm，lCD 50 mm，
轴系结构
轴系结构
（1）处两轴承应当正装。 （2）左端轴承端盖中部的孔与外伸轴之间有很大的相对运动速度，其间应留有 间隙。 （3）左端轴承装到位前所经过的轴段直径应略小，以便于其装拆，且保证其配 合性质。 （4）轴伸处的键槽长度尺寸过大，已超过了安装端盖的位置，键无法装入。 （5）轴与齿轮的配合长度应略短于齿轮轮毂长度，以使定位、固定准确可靠。 （6）右支点轴承没有轴向定位及固定措施，故整根轴在机器中的位置不确定； 应有轴肩定位。 （7）左右两个轴承端盖下无调整垫片。 （8）套筒左端的外径尺寸超过了轴承内圈的定位高度，无法安装拆卸器勾爪， 不便轴承拆卸。 （9）外伸轴上安装的传动零件无轴向定位措施。 （10）左端轴承端盖中部的孔与外伸轴之间应考虑密封装置，以防润滑剂向外流 失及外界灰尘、杂质的侵入。
图示为某减速器输出轴的结构图。轴上正装了一对型号为7207AC的滚动轴承。工作时， 轴的转速n = 450 r/min；轴上作用的轴向力Fae = 800 N（方向如图示）；轴承所受的径 向载荷Fr1 =1200N，Fr2 =1800N；载荷系数fP =1.2 。 (1)计算轴承1、2所受的附加轴向力Fd1 、Fd2； (2)计算轴承1、2所受的轴向载荷Fa1 、Fa2； (3)计算轴承1、2的当量动载荷P1 、P2； (4)1、2轴承中哪一个轴承的寿命较短？寿命为多少小时?
基本额定动载荷C （N）
22500
2
Fr1
Fr2
滚动轴承作业讲评
Fd1
Fd2
（1）求附加轴向力（画方向 →、← ）
Fd1 0.68Fr1 0.68 1200 816 N， Fd 2 0.68Fr2 0.68 1800 1224 N （2）求轴承轴向力
Fd 2 Fae 1224 800 2024∵ Fd1
(5)轴承型号7207AC所标示的含义；
(6)根据支承限定轴向位移的能力判定轴承配置采用的是什么方式？有何特点？
(7)轴承的密封装置是怎样考虑的，有何特点？
轴承型 附加轴向力
号
Fd
e
7207AC 0.68 Fr 0.68
1
Fa /Fr ≤ e XY 10
Fae
Fa /Fr > e XY 0.41 0.87
安装：（1）轴肩过高，无法拆卸轴承 （2）没有键，齿轮无法周向定位 （3）无垫片，无法调整轴承游隙 （4）平键的顶部与轴上零件键槽的底部无间隙
齿轮传动
一对标准直齿圆柱齿轮传动，参数如下表：
齿轮
m
z
B YFa YSa [σF] [σH]
1
3 17 60 2.97 1.52 390 500
2
3 45 55 2.35 1.68 370 470
轴系结构
齿轮、轴、轴承部件组合设计错误结构的主要问题 1、润滑和密封问题
缺密封件 2、转动件与静止件接触
（1）轴与端盖 （2）套筒与轴承外圈
3、轴上零件未定位、未固定
（1）套筒顶不住齿轮 （2）联轴器周向及轴向未定位
4、工艺不合理
加工：（1）精加工面过长，使装拆轴承不便 （2）联轴器孔未打通 （3）箱体端面加工面与非加工面没有分开 （4）轴上键槽位置不在同一母线上
Lh1
106
60n
C P1
106 60 450
22500
3
2703.46
21351.2h
（5）7─角接触球轴承，2─轻系列，07─内径d=35mm，公差等级为
0级，游隙组为0组，公称接触角α=25°
（6）轴承采用双支点单向固定。通过调整垫片厚度实现轴承的轴向
（解（1）该轮系为复合（混合）轮系，→轮4、5、6组成 定轴轮系，其余齿轮组成周转轮系。 则
（2） 因 n3=n4
i46=n4/n6=-(z6/z4)=-3
得 n3=-3n6 又 nH=n6
i1H3 =(n1-n6)/(n3-n6)=-(z3/z1)=-4
则 i16= n1/n6 = 17
滚动轴承作业讲评
D
因为： LAB LAD LBC LCD
A
所以：该运动链中存在曲柄。
(b) 固定AB或CD杆，可获得曲柄摇杆机构。 (c) 固定AD杆，可获得双曲柄机构。 (d) 固定BC杆，可获得双摇杆机构。
=(n1-n6)/(n3-n6)=-(z3/z1)=-4
图i16示=17轮系，已知：Z1=20，Z2=40，Z3=80，Z4=Z5=30，Z6=90。求i16=?
Y2 0
滚动轴承作业讲评
故 P1 f P X1Fr1 Y1Fa1 1.2(0.41 1200 0.87 2024 ) 2703 .46 N
P2 f P X 2 Fr2 Y2 Fa2 1.2 1800 2160 N
（4）求轴承寿命
∵ P1 P2 ∴ 1轴承的寿命较短，其寿命
(a)
传动件受力分析
Fr3
Fa3
Ft3
Fa4
Ft4
Fr4
右
Fa1
Fr1 Ft1
Ft2
Fa2
Fr2
试问：（1）判断哪个齿轮易发生点蚀破坏？哪个齿轮易发生疲劳折断？
（2）若K=1.3，按齿根弯曲疲劳强度计算齿轮1允许传递的最大转矩T1 ？
（3）若小齿轮的齿根弯曲应力F1 350Mpa ，大齿轮2齿根上产生多大的弯曲
应力 F2 ？
提示：
F
KFt bm
YFaYSa
解：（1） ∵ H1 H 2
定位及保持轴承与轴承端盖间的间隙，以补偿轴受热伸长，不能用于
温度较高的场合。
（7）轴承采用接触式密封中的毡圈密封，用于脂润滑场合，结构简
单，但摩擦较大。
轴承的直径系列代号
7 超特轻
8,9 超轻
0,1
2
3
4
特轻
轻
中重
轴系结构
图15-28所示为某减速器输出轴的结构图，试指出其设 计错误，并画出改正图。
lAD 20 mm，回答下列问题：
a. 判断是否存在曲柄？
,
b. 固定哪个构件可获得曲柄摇杆机构？
c. 固定哪个构件可获得双曲柄机构？
d. 固定哪个构件可获得双摇杆机,构？
C
Βιβλιοθήκη Baidu
解：
B
(a) Lmax LAB 60mm Lmin LAD 20mm
LAB LAD 80mm LBC LCD 90mm
∴ 1轴承压紧，2轴承放松，故
Fa1 Fd 2 Fae 2024 N
Fa2 Fd 2 1224 N
（3）求当量动载荷
∵ Fa1 2024 1.69 e
Fr1 1200
∵ Fa2 1224 0.68 e
Fr2 1800
∴ X1 0.41
∴ X2 1
Y1 0.87
F1 F2
F1
F2
∴ 齿轮1易发生疲劳折断。
齿轮传动
（2）按齿轮1计算：
（3）
∵
Ft
2T1 d
∴
F1
2KT1 bmd1
YFaYSa
F1
T1
bmd1 2K
g F1
YFa1YSa1
55 3 317 86.39 2 1.3
· 279605 N mm
且 H1 H 2
H1
H2
∴ 齿轮1的接触疲劳强度安全系数更高，齿轮2易发生点蚀破坏。
F1 F1 390 86.39
F1 YSa1YFa1 2.97 1.52
F2 F2 370 93.8
F 2 YSa Y2 Fa2 2.351.68
∵
F1 = KFt = F 2
YFa1YSa1 bm YFa2YSa2
∴
F2
F1
YFa 2YSa 2 YFa1YSa1
350
2.35 1.68 2.97 1.52
306.08Mpa
传动件受力分析
图(a)表示某提升机构，1、2为斜齿圆柱齿轮，3为右旋蜗杆，4 为蜗轮，它和钢丝卷筒固联在一起，要求Ⅱ轴上的轴向力能互 相抵消一部分。试在图上画出： (1) 提升重物时，斜齿轮1、2和蜗杆3、蜗轮4各啮合点处所受 各分力的方向（画在图(b)上）； (2) 标出各轴的转向； (3) 判断斜齿轮1、2的螺旋线方向，并画在图上；判断并说明 蜗轮4的螺旋线方向。
机械设计基础课程总复习
LOGO
计算图中所示机构的自由度数。若该机构存在局部自由度、复合铰链、 虚约束等请在图中指明。
解： n= 10；PL = 14；PH =1 F = 3n-2PL-PH =3x10-2x14-1x1=1
复合铰链
局部自由度
H
B
A
D
C
F
E
虚约束
I
M
J
L
N
K
G
如图所示的运动链中，已知各构件长度lAB 60 mm，lBC 40 mm，lCD 50 mm，
轴系结构
轴系结构
（1）处两轴承应当正装。 （2）左端轴承端盖中部的孔与外伸轴之间有很大的相对运动速度，其间应留有 间隙。 （3）左端轴承装到位前所经过的轴段直径应略小，以便于其装拆，且保证其配 合性质。 （4）轴伸处的键槽长度尺寸过大，已超过了安装端盖的位置，键无法装入。 （5）轴与齿轮的配合长度应略短于齿轮轮毂长度，以使定位、固定准确可靠。 （6）右支点轴承没有轴向定位及固定措施，故整根轴在机器中的位置不确定； 应有轴肩定位。 （7）左右两个轴承端盖下无调整垫片。 （8）套筒左端的外径尺寸超过了轴承内圈的定位高度，无法安装拆卸器勾爪， 不便轴承拆卸。 （9）外伸轴上安装的传动零件无轴向定位措施。 （10）左端轴承端盖中部的孔与外伸轴之间应考虑密封装置，以防润滑剂向外流 失及外界灰尘、杂质的侵入。
图示为某减速器输出轴的结构图。轴上正装了一对型号为7207AC的滚动轴承。工作时， 轴的转速n = 450 r/min；轴上作用的轴向力Fae = 800 N（方向如图示）；轴承所受的径 向载荷Fr1 =1200N，Fr2 =1800N；载荷系数fP =1.2 。 (1)计算轴承1、2所受的附加轴向力Fd1 、Fd2； (2)计算轴承1、2所受的轴向载荷Fa1 、Fa2； (3)计算轴承1、2的当量动载荷P1 、P2； (4)1、2轴承中哪一个轴承的寿命较短？寿命为多少小时?
基本额定动载荷C （N）
22500
2
Fr1
Fr2
滚动轴承作业讲评
Fd1
Fd2
（1）求附加轴向力（画方向 →、← ）
Fd1 0.68Fr1 0.68 1200 816 N， Fd 2 0.68Fr2 0.68 1800 1224 N （2）求轴承轴向力
Fd 2 Fae 1224 800 2024∵ Fd1
(5)轴承型号7207AC所标示的含义；
(6)根据支承限定轴向位移的能力判定轴承配置采用的是什么方式？有何特点？
(7)轴承的密封装置是怎样考虑的，有何特点？
轴承型 附加轴向力
号
Fd
e
7207AC 0.68 Fr 0.68
1
Fa /Fr ≤ e XY 10
Fae
Fa /Fr > e XY 0.41 0.87
安装：（1）轴肩过高，无法拆卸轴承 （2）没有键，齿轮无法周向定位 （3）无垫片，无法调整轴承游隙 （4）平键的顶部与轴上零件键槽的底部无间隙
齿轮传动
一对标准直齿圆柱齿轮传动，参数如下表：
齿轮
m
z
B YFa YSa [σF] [σH]
1
3 17 60 2.97 1.52 390 500
2
3 45 55 2.35 1.68 370 470