机械设计基础-第13章_轴承作业解答
《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(黄华梁)第13章 滑动轴承
第13章滑动轴承一、基本内容及要求本章学习的主要内容是：滑动轴承的摩擦状态，结构型式，轴瓦及轴承衬材料，润滑油的粘度，非液体润滑轴承的计算和动压润滑形成原理。
学习本章应掌握下列内容：1．能对非液体润滑轴承进行必要的校核计算。
2．能按照手册中的标准规范选择适当的轴承结构，如果手册中的轴承结构不合适时，应能自行设计；3．应熟悉润滑油和润滑脂的性能和选用原则。
对润滑装置可作一般了解。
二、自学指导1．干摩擦状态教材中从理论上说明干摩擦的含义。
实际上裸体金属表面，在现实生活中并不存在。
暴露在空气中的金属表面，不可避免地将被氧化膜、水气、油脂等覆盖，这些覆盖层虽然很薄但很牢固，用一般方法不能清除，因此，当金属表面相互滑动时，是表面膜相互接触，而非金属本身。
在载荷作用下，两表面处在压紧状态，实际接触面积只是部分高峰的顶峰发生接触所形成的微面积的总和，接触处应力达很高值。
相互滑动时，相接触的峰顶产生塑性变形，表面覆盖膜被破坏，从而发生两金属局部粘着；在运动中，局部粘着瞬即破坏，但又瞬即产生，这就形成摩擦磨损现象。
2．边界摩擦状态由于润滑油中常含有少量极性分子吸附在摩擦表面上，形成一层极薄的吸附膜，这种吸附膜能承受很高的压力而不破坏。
显然，在这种状态下，两摩擦表面的摩擦系数将比干摩擦时大为减小。
图13.1实际上，由于摩擦表面上均有微观峰顶存在，因此在滑动过程中，当两峰顶相遇时就会把油膜划破，因而形成局部的金属直接接触。
3．油的粘度 根据牛顿所作的实验，大多数流体的内摩擦剪切应力与其速度梯度成正比，即dy du ∝τ，或写为dydu ητ=，此即牛顿液体流动定律。
式中η是比例常数，称为液体的动力粘度。
采用国际单位制，可得η的单位为：η=s P s m N s m m m N ⋅=⋅=⋅ａ22/。
工业上常用的运动粘度v 可由下式确定 ρη=v 式中ρ为与η同温度下，该液体的密度。
v 的量纲为sm kg m m s s m kg kg m m s N v 232232=⋅⋅⋅=⋅⋅= 实用上，这个单位太大，通常以cm 2/s 为单位。
机械设计基础-第13章
^=Z/（^A1+^A1）= 15002V
P 2 = f d (X 2F r2 + Y 2F a2) = 1.5 x (0.44 x 2060 +1.3 x 1290) = 3875.1^
(3)计算所需的基本额定动载荷
球轴承时，8=3；并取轴承2的、勺量动载荷为计算依据
C
16670 V 16670 查手册，70208C 的G=36.8册〉C,故合适。
13-12-深沟球轴承6304承受一径向力R = 4kN,载荷平稳，转速n = 960r/min,室溫下 工作，试求该
轴承的基本额定寿命，并说明能达到或超过此寿命的概率。
若载荷变 为R=2kN,轴承的基本额定寿命是多少？
解：室温下工作，载荷平稳，^d=l;球轴承时，8=3；查表得C r =15.8W
13-13根据工作条件，某机械传动装置中轴的两端各采用一个深沟球轴承支承，轴颈〃= 35mm,转速
«=2000r/min,每个轴承径向载荷R = 2000N,常温工作，载荷平稳, 预期寿命为8000h,试选择轴承。
解:室温下工作，载荷平稳，fd=l;球轴承时，8=3；当量动载荷P= fd Fr=2OOO7V 时
查表可选用轴承6207 (基本额定动载荷Cr=25.5W)。
5000x2000
=3268L7；V ^^=3875.1x3 需20呼
2000x8000 16670
⑴十量动载荷P=fd0=4kN 时
在此载荷上，该轴承能达到或超过此寿命的概率是90%。
⑵十量动载荷P=fE=2kN 时。
第十三章滚动轴承习题解答
第十三章滚动轴承习题及参考解答一、选择题从下列各小题给出的A、B、C、D答案中任选一个:若转轴在载荷作用下弯曲较大或轴承座孔不能保证良好的同轴度，宜选用类型代号为A. 1 或2B. 3 或7C. N 或NU一根轴只用来传递转矩，因轴较长采用三个支点固定在水泥基础上，各支点轴承应选用滚动轴承内圈与轴颈、外圈与座孔的配合B. r > r iC. r< r i.不宜用来同时承受径向载荷和轴向载荷。
跨距较大并承受较大径向载荷的起重机卷筒轴轴承应选用10111213 A.深沟球轴承C.调心滚子轴承—不是滚动轴承预紧的目的。
A.增大支承刚度C.减小振动噪声滚动轴承的额定寿命是指同一批轴承中A. 99 %B.D.B.D.圆锥滚子轴承圆柱滚子轴承提高旋转精度降低摩擦阻力的轴承能达到的寿命。
B. 90 %C. 95 %D. 50 %____ 适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴及难于精确对中的支承。
A.深沟球轴承B.圆锥滚子轴承C.角接触球轴承D.调心轴承角接触轴承承受轴向载荷的能力，随接触角a的增大而A.增大C.不变B.减小D.不定某轮系的中间齿轮（惰轮）通过一滚动轴承固定在不转的心轴上，轴承内、外圈的配合应满足A.内圈与心轴较紧、外圈与齿轮较松B.内圈与心轴较松、外圈与齿轮较紧C.内圈、外圈配合均较紧D.内圈、外圈配合均较松滚动轴承的代号由前置代号、基本代号和后置代号组成，其中基本代号表示的轴承。
D. 6 或NAA.深沟球轴承C.圆柱滚子轴承B.D.调心球轴承调心滚子轴承A.均为基轴制C.均为基孔制B.D.为保证轴承内圈与轴肩端面接触良好，轴承的圆角半径前者基轴制，后者基孔制前者基孔制，后者基轴制r与轴肩处圆角半径r1应满足__________ 的关系。
A. r=r1D. r < r iA.圆锥滚子轴承B. 角接触球轴承C.深沟球轴承—只能承受轴向载荷。
D. 圆柱滚子轴承A.圆锥滚子轴承B. 推力球轴承C.滚针轴承通常应成对使用。
机械设计习题 第十三章
3．不是滚动轴承预紧的目的。
A．提高旋转精度B.减轻振动噪音C.降低摩擦阻力
4.对滚动轴承的密封，不能起到的作用。
A．防止外界灰尘、水汽等污物侵入 B．减轻运转噪音C．防止轴承内润滑剂外漏
5．采用滚动轴承轴向预紧措施的主要目的是。
A．提高轴承承载能力B．提高旋转精度C.防止轴在冲击下窜动
机械设计习题答案机械设计基础习题机械设计习题集答案机械能守恒定律习题机械制图习题集第十三章力和机械机械制图习题集答案机械波习题机械功习题机械制图习题
一、选择题：
1．滚动轴承内圈与轴颈、外圈与座孔的配合。
A．均为基轴制B.前者基轴制,后者基孔制 C.前者基孔制,后者基轴制
2．滚动轴承的基本额定寿命是指同一批轴承中的轴承能达到的寿命。
21．B 22．C 23．B
二、简答题：
1．高速时离心力大，钢球和保持架磨损、发热严重，寿命降低，因此推力球轴承不宜用于高速。
2．为利于轴承内部轴向力的平衡和避免轴发生移动，通常向心推力轴承应成对使用，采用同样尺寸的一对轴承还便于两轴承孔一次加工，易于保证同轴度。
3.轴承各元件都承受脉动循环应力,固定套圈承受稳定变化的脉动循环应力,滚动体和转动套圈受不稳定变化的脉动循环应力。
9．为保证轴承内圈与轴肩端面接触良好，轴承的圆角半径r与轴肩处圆角半径r1应满足的关系。
A．r＝r1B．r＞r1C．r＜r1
10．通常应成对使用。
A．深沟球轴承B．圆锥滚子轴承C．圆柱滚子轴承
11．不宜用来同时承受径向载荷和轴向载荷。
A．圆锥滚子轴承B．角接触球轴承C．圆柱滚子轴承
12．某轮系的中间齿轮（惰轮）通过一滚动轴承固定在不转的心轴上，轴承内、外圈的配合应满足。
陈立德版机械设计基础第13、14章课后题答案
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。
机械设计第13、15章作业解答[1]分析解析
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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 。
机械设计基础习题解答第13章
13.1 为保证滑动轴承工作时润滑良好，油孔和油沟应设什么区域？
答：对开式轴瓦有承载区和非承载区，一般载荷向下，上瓦为非承载区，下瓦为承载区，润滑油应由非承载区进入，故上瓦顶部开有进油孔。
在轴瓦内表面，以进油口为对称位置，沿轴向、周向或斜向开有油沟，油经油沟分布到各个轴颈，以保证润滑油能流到轴瓦的整个工作表面。
油沟离轴瓦两端面应有段距离，不能开通，以减少端部泄油。
13.2 说明下列代号的含义：6209、3411、72315、81205。
答：6209：深沟球轴承，内径为45 mm，外径尺寸是02系列。
3411：圆锥滚子轴承，内径为55 mm，外径尺寸是04系列.
72315AC：角接触轴承，接触角25度，内径75 mm，外径尺寸是23系列。
81205：推力圆柱滚子轴承内径25mm，外径尺寸是12系列。
13.3 观察本书附图二、附图三的减速器，它们用到了那种轴承？轴承如何润滑与密封？
答：用到了圆锥滚子轴承。
润滑：。
采用了润滑油润滑。
润滑方式有油浴润滑（大齿轮）或飞溅润滑（其他齿轮，通过油沟收集油，经过轴承盖导入轴承）。
密封：毛毡圈式密封。
252。
华北理工大学13 机械设计_滚动轴承答案
【答】
一组轴承中，10%的轴承发生点蚀破坏，90%的轴承不发生点蚀破坏前的转数（以106为单位）或工作小时数称为滚动轴承的基本额定寿命，以L10表示。
滚动轴承的基本额定动载荷就是使轴承的基本额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受的载荷值，用字母C表示。
N307/P4 6207/P2 30207 51307/P6
【答】
各轴承的内径均为35 mm；
6207/P2为深沟球轴承，公差等级最高；允许的极限转速最高；
N307/P4为圆柱滚子轴承，承受径向载荷能力最高；
30207为圆锥滚子轴承；
51307/P6为双列推力球轴承，不能承受径向载荷。
5、欲对一批同型号滚动轴承做寿命试验。若同时投入50个轴承进行试验，按其基本额定动载荷值加载，试验机主轴转速为 r/min。若预计该批轴承为正品，则试验进行8小时20分时，应约有几个轴承已失效。
【解】
1）确定轴承型号
根据题目要求，可以选用的轴承型号为7xx07AC，在此选用7207AC轴承，其基本参数为：
基本额定动载荷 kN
基本额定静载荷 kN题7图
Fa/Fr≤e
Fa/Fr＞e
派生轴向力Fd
判断系数e
X
Y
X
Y
0.68
1
0
0.41
0.87
2）计算派生轴向力
N； N
3）计算两个轴承的轴向力
如图，由于
【解】
8小时20分时转动的转数为
此寿命刚好为 ，且轴承在基本额定载荷下试验，所以其失效率应为10%，应约有 个轴承已失效。
6、某深沟球轴承需在径向载荷 N作用下，以 r/min的转速工作3800 h。试求此轴承应有的基本额定动载荷 。
机 械 设 计第十三章 滚动轴承 课后习题参考答案
第十三章滚动轴承课后习题参考答案13-3解：根据式（13.3），有13-4 解：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，其基本额定动载荷C=25500N,基本额定静载荷C0=15200N,验算如下：（1）求相对轴向载荷对应的e值和Y值。
根据教材表13-5注1，对深沟球轴承取,则相对轴向载荷在表中介于0.689-1.03之间，对应的e值为0.26-0.28，由于,显然比e大，所以Y值为1.71-1.55（2）用线性插值法求Y值,故X=0.56,Y=1.7(3)求当量动载荷P.取载荷系数，则（4）验算轴承寿命所以所选轴承不能满足说干就干要求。
改选6307轴承重新计算。
结果如下：C=33200N,Co=19200N,Y=1.81,P=2705.95N,Lh =10614.65h>6000h所以选6307轴承可满足设计要求。
13-5解：(1)求派生轴向力Fd根据教材表13-7得(2)计算各轴承轴向力(3)确定X,Y。
根据教材表13-5，因为,所以X1=1,Y1=0.因为，所以X2??? =0.41,Y2=0.87.(4)计算当量动载荷P。
取载荷系数,则（5）计算轴承寿命。
由于题目中未给出轴承的具体代号，不能确定轴承的基本额定静载荷C0,这里选7207AC，查轴承手册得其基本额定动载荷C=29000N.由于P1>P2,所以用P1计算轴承寿命13-6 解：（1）求两轴承受到的径向载荷Fr1和Fr2同教材例题。
（2）求两轴承的计算轴向力Fa1和Fa2。
查轴承手册得30207轴承e=0.37,Y=1.6,Cr=54200N。
根据教材表13-7得（3）求轴承当量动载荷P1和P2，因为?根据教材表13-5得径向载荷系数和轴向载荷系数为对轴承1? X1=0.4,Y1=1.6对轴承2? X2=1,? Y2=0因轴承运转中有中等冲击载荷，按教材表13-6，,取1.5.则（4）计算轴承寿命13-7 解：查滚动轴承样本或设计手册可知6308轴承的基本额定动载荷C=40800N.由于要求寿命不降低的条件下奖工作可靠度提高到99%，所以有由上式得C=68641.55N查滚动轴承样本或设计手册得6408轴承的基本额定动载荷C=65500N,勉强符合要求，故可用来替换的轴承型号为6408。
《机械设计基础》CHAP13轴承解析
基本要求：1、了解滑动轴承的用途、分类、典型结构；理解滑动轴承的失效形式；掌握不完全液体润滑滑动轴承设计计算；2、了解滚动轴承的基本类型、结构特点及代号，了解轴承套圈及滚动体上载荷分布及应力的变化，了解滚动轴承的失效形式和计算准则；理解基本额定寿命、基本额定动载荷及当量动载荷，掌握滚动轴承基本额定寿命的计算方法，理解滚动轴承的基本额定静载荷的计算；了解滚动轴承的组合设计，了解轴承的配置、固定、配合、预紧和装拆，润滑与密封。
重点：1、滑动轴承的典型结构、轴瓦材料、失效形式2、不完全液体润滑滑动轴承设计计算3、滚动轴承基本额定寿命、基本额定动载荷及当量动载荷4、滚动轴承基本额定寿命的计算难点：滚动轴承基本额定寿命、基本额定动载荷及当量动载荷、寿命的计算学时：课堂教学：6学时；教学方法：课堂讲授，多媒体动画作业：轴承是机器中的重要零件之一。
▲功用——支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；减少轴与支承之间的摩擦与磨损。
▲滑动轴承的特点与应用：与滚动轴承相比▲滑动轴承的设计内容：l）决定轴承的结构型式；2）选择轴瓦和轴承衬的材料；3）决定轴承结构参数；4）选择润滑剂和润滑方法；5）计算轴承工作能力。
§13-1摩擦状态摩擦——是指在外力作用下，一物体相对另一物体运动或有运动趋势时，在其接触表面间所产生切向阻力（摩擦力）的现象。
根据两表面之间有油、无油，油多、油少的不同情况，可能产生以下几种摩擦状态：——干摩擦对滑动轴承是不允许出现干摩擦的。
——边界摩擦边界油膜很薄，一般＜1 m，不足以把粗糙的金属表面完全隔开。
——液体摩擦是一种比较理想的工作状态——混合摩擦状态§13-2滑动轴承的结构型式一、滑动轴承的类型按照承受载荷的方向分：——径向轴承——推力轴承按摩擦状态分：——液体润滑滑动轴承：液体动压润滑滑动轴承液体静压润滑滑动轴承——非液体润滑滑动轴承二、向心滑动轴承的结构型式1、整体式轴承如图所示是一种常见的整体式径向滑动轴承。
第13、15章作业解答[1]
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第十三章 滚动轴承一、选择题13—1 各类滚动轴承中，除承受径向载荷外，还能承受不大的双向轴向载荷的是 A ，还能承受一定单向轴向载荷的是 B 、D 。
A 深沟球轴承B 角接触球轴承C 圆柱滚子轴承D 圆锥滚子轴承13—2 选择滚动轴承类型时为方便拆卸常用 B ，需有一定调心性能时选 D ，作为游动轴承时适宜选 A 、 C 。
A 深沟球轴承B 圆锥滚子轴承C 圆柱滚子轴承D 调心球轴承13—3 转速n=2800r/min ，一端固定一端游动的蜗杆轴其固定端轴承应选用 C 。
A 推力球轴承B 深沟球轴承C 一对角接触球轴承D 一对圆锥滚子轴承13—4 D 适用多支点、弯曲刚度小的轴及难于精确对中的支承。
A 深沟球轴承B 圆锥滚子轴承C 角接触球轴承D 调心球轴承13—5 载荷一定的深沟球轴承，当工作转速由210r/min 变为630r/min 时，其寿命变化为 D 。
A L h 增大为3 L h （h ） B L r 下降为L r /3（r ） C L r 增大为3 L r （r ）D L h 下降为L h /3（h ）13—6 若一滚动轴承的基本额定寿命为537000转，则该轴承所受的当量动载荷 B 基本额定动载荷。
A 大于B 小于C 等于D 大于等于13—7 某滚动轴承按寿命公式计算得寿命L h =25100h ，其可靠度 B ；若要求工作寿命达30000h , 可靠度 C 。
A 为99%B 为90%C <90%D >90%13—8 直齿圆柱齿轮轴系由一对圆锥滚子轴承支承，轴承径向反力F r1>F r2，则作用在轴承上的轴向力 D 。
A F a1>F a 2B F a1<F a2C F a1=F a2 =0D F a1=F a2 ≠013—9 6210滚动轴承内圈与轴颈配合的正确标注为 C 。
A 6750k H φ B 750H φC 650k φD 7650H k φ13—10 滚动轴承内圈与轴颈、外圈与座孔的配合 D 。
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13章第12题改错答案
8
2
3
4
9
11 5 6
7
指出图示轴系结构设计中的错误
2 3 4
1. 轴端无倒角，轴上零件不便装拆。 2. 轴肩过高，轴承不便拆卸。 3. 齿轮无周向固定。 4. 轴头段长度等于齿轮轮毂的长度，套筒顶不住齿轮，齿轮固定不可靠。
138Biblioteka 14 234
12
10
9
11 5
6
7
5. 联轴器没有轴向定位。 6. 联轴器没有周向固定。 7. 联轴器没有轴向固定。 8. 无调整垫片，轴承间隙无法调整。 9. 转动的轴与静止轴承端盖相接触，轴不能正常运转。 10. 精加工面过长而不便装拆轴承。 11. 无密封装置，无法防漏油及防尘。 12. 转动的套筒与静止的轴承外圈相接触，轴系不能正常运转。 13. 铸造箱体的机加工面与非机加工面未区分开。 14. 无砂轮越程槽，轴颈处不便磨削加工。
《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 。
机械设计第13、15章作业解答[1]..
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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
机械设计基础题库及答案(徐刚涛全)
机械设计基础》习题与答案目录第 1 章绪论第 2 章平面机构的结构分析第 3 章平面连杆机构第 4 章凸轮机构第 5 章间歇运动机构第 6 章螺纹联接和螺旋传动第7 章带传动第8 章链传动第9 章齿轮传动第10 章蜗杆传动第11 章齿轮系第12 章轴与轮毂连接第13 章轴承第14 章联轴器、离合器和制动器第15 章回转体的平衡和机器的调速第 1 章绪论思考题1．机器、机构与机械有什么区别？各举出两个实例。
2．机器具有哪些共同的特征？如何理解这些特征？3．零件与构件有什么区别？并用实例说明。
举出多个常用的通用机械零件。
答：1、机器：①人为的实物组合体；②每个运动单元（构件）间具有确定的相对运动；③能实现能量、信息等的传递或转换，代替或减轻人类的劳动；实例：汽车、机床。
机构：①人为的实物组合体；②每个运动单元（构件）间具有确定的相对运动；实例：齿轮机构、曲柄滑块机构。
机械是机器和机构的总称。
机构与机器的区别在于：机构只用于传递运动和力，机器除传递运动和力之外，还具有变换或传递能量、物料、信息的功能或完成有用的机械功；2、同上。
3、零件是机械制造的的最小单元体，是不可拆分的，构件是机械运动的最小单元体它有可能是单一的一个零件，也有可能是若干个零件组合而成，内燃机中的连杆，就是由连杆体1、连杆盖2、轴套3、轴瓦4、螺杆 5 和螺母 6 等零件联接而成的，在制造中几个零件分别加工，装配成连杆后整体运动。
通用零件，如齿轮、轴、螺母、销、键等。
第2章平面机构的结构分析一、填空题1、两构件通过面接触所构成的运动副称为低副，其具有 2 约束。
2、机构具有确定相对运动的条件是主动件数目=自由度。
3、 4 个构件在同一处以转动副相联，则此处有3 个转动副。
4、机构中不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。
答：1.低副、2. 2. 主动件数目=自由度3. 3 4 ．虚约束二、综合题1、计算下图所示机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的相对运动。
机械设计基础第13章轴承
一. 填空题1. 在正常条件下，滚动轴承的主要失效形式是。
2. 深沟球轴承内径100mm，宽度系列0，直径系列2，公差等级为0级，游隙0组，其代号为。
3. 滚动轴承的外圈与座孔的配合采用制配合。
4. 滚动轴承的内圈与轴的配合采用制配合。
5. 滚动轴承基本额定寿命与基本额定动载荷之间的关系为CLPε⎛⎫= ⎪⎝⎭，其中ε为寿命指数，对于滚子轴承和球轴承ε分别为和，P为轴承的。
二.选择题1. 滚动轴承的类型代号由表示。
A 数字B 数字或字母C 字母D 数字加字母2. 下列滚动轴承中哪类轴承的极限转速最高？A 深沟球轴承B 推力球轴承C 角接触球轴承3. 滚动轴承的直径系列，表达了不同直径系列的轴承，区别在于：A 外径相同内径不同B 内径相同外径不同C 内外径均相同，滚动体大小不同4. 直齿圆柱齿轮减速器，当载荷平稳、转速较高时，应选用。
A 深沟球轴承B 推力球轴承C 角接触球轴承5. 一角接触球轴承，内径85mm，宽度系列0，直径系列3，接触角15°，公差等级为6级，游隙2组，其代号为。
A 7317B/P62B 7317AC/P6/C2C 7317C/P6/C2D 7317C/P626. 为了保证轴承内圈与轴肩端面的良好接触，轴承的圆角半径r与轴肩处的圆角半径r1应有。
A r=r1B r＞r1C r＜r17. 滚动轴承的基本额定寿命是指。
A 在基本额定动载荷作用下，轴承所能达到的寿命B 在额定工况和基本额定动载荷作用下，轴承所能达到的寿命C 在额定工况和基本额定动载荷作用下，90%轴承所能达到的寿命D 同一批轴承进行试验中，90%轴承所能达到的寿命8. 一个滚动轴承的基本额定动载荷是指。
A 该轴承的使用寿命为106转时，所承受的载荷B 该轴承的使用寿命为106h时，所承受的载荷C 该型号轴承平均寿命为106转时，所承受的载荷D 该型号轴承基本额定寿命为106转时，所承受的最大载荷三. 判断题1.一般中、小型电动机可选用深沟球轴承。
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P208
13-10
解：按工况取 f d =1，对于球轴承ε=3
故额定动载荷为：
13-11
解：(1) 计算轴承的轴向载荷
轴承7000C 的C 0r =15.2kN, 根据d =40mm )暂取70208C ，则：C 0r =25.8kN, F a/ C 0r =880/25800=0.034，查表表插值得e =0.41。
轴承的派生轴向力为：
方向向左
方向向右
因为： 故：轴承 1被放松 轴承 2被压紧 (2) 计算当量动载荷
，故X 1=1，Y 1=0 ，故X 2=0.44，Y 2=1.30 常温下工作，有中等冲击，取f d =1.5，故：
N F f P r d 8000==N nL P C h 2.604721667050001440800016670'3=⨯⨯=⨯=εN eF S r 410100041.011=⨯==N eF S r 6.844206041.022=⨯==2
11290S F S a >=+N
S F a 41011==N
F S F a a 129012=+=e F F r a ===41
.01000
41011e F F r a >==63.02060
129022
(3) 计算所需的基本额定动载荷
球轴承时，ε=3；并取轴承2的当量动载荷为计算依据 查手册，70208C 的C r =36.8kN >C ’，故合适。
13-12
解：室温下工作，载荷平稳，f d =1；球轴承时，ε=3；查表得C r =15.8kN 。
(1) 当量动载荷P =f d F r =4kN 时
在此载荷上，该轴承能达到或超过此寿命的概率是 90%。
(2) 当量动载荷P =f d F r =2kN 时
13-13
解：室温下工作，载荷平稳，f d =1；球轴承时，ε=3；当量动载荷P = f d F r =2000N 时 查表可选用轴承6207（基本额定动载荷C r =25.5kN ）。
N
F Y F X f P a r d 1500)(11111=+=N
F Y F X f P a r d 1.3875)12903.1206044.0(5.1)(22222=⨯+⨯⨯=+=N nL P C h 7.3268116670
200050001.387516670
'3=⨯⨯=⨯=εh P C n L 107048.15960601060103
66=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=εh P C n L 856028.15960601060103
66=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=εkN nL P C h 7.191667080002000200016670'3=⨯⨯=⨯=ε。