机械设计基础后习题答案1518章答案

1、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

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 16-1解 由手册查得6005 深沟球轴承，窄宽度，特轻系列，内径 ，普通精度等级（0级）。主要承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷；可用于高速传动。 N209/P6 圆柱滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径 ，6级精

3、度。只能承受径向载荷，适用于支承刚度大而轴承孔又能保证严格对中的场合，其径向尺寸轻紧凑。 7207CJ 角接触球轴承，窄宽度，轻系列，内径 ，接触角 ,钢板冲压保持架，普通精度等级。既可承受径向载荷，又可承受轴向载荷，适用于高速无冲击, 一般成对使用，对称布置。 30209/P5 圆锥滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径 ，5级精度。能同时承受径向载荷和轴向载荷。适用于刚性大和轴承孔能严格对中之处，成对使用，对称布置。 16-2解 室温下工作；载荷平稳 ，球轴承 查教材附表 1， （ 1）当量动载荷 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 时 16-3解 室温

4、下工作 ；载荷平稳 ，球轴承 当量动载荷 查教材附表1，可选用轴承6207（基本额定动载荷 ）。 16-4解 （1）计算当量动载荷 查手册， 6313的 ， ，查教材表16-12，并插值可得 ，所以 ， 当量动载荷 （ 2）计算所需基本额定动载荷 查教材表 16-9，室温下工作 ；查教材表16-10有轻微冲击 ，球轴承 因所需的 ，所以该轴承合适。 16-5解 选择轴承型号 查教材表 16-9，工作温度125时， ；载荷平稳， 选用球轴承时， 查教材附表 1，根据 和轴颈 ，可选用球轴承6408（基本额定动载荷 ）.选用滚子轴承时， 查教材附表 1，根据 和轴颈 ，可选用圆柱滚子轴承N208（

5、基本额定动载荷 ）。（ 2）滚子轴承的载承能力较大，并查手册可知其径向尺寸小。 16-6解 （ 1）按题意，外加轴向力 已接近 ，暂选 的角接触轴承类型70000AC。 （ 2）计算轴承的轴向载荷 (解图见16.4b) 由教材表 16-13查得，轴承的内部派生轴向力 ，方向向左 ，方向向右 因 ， 轴承 1被压紧 轴承 2被放松 （ 3）计算当量动载荷 查教材表 16-12， ，查表16-12得 ， 查表16-12得 ， （ 3）计算所需的基本额定动载荷 查教材表 16-9，常温下工作， ；查教材表16-10，有中等冲击，取 ；球轴承时，；并取轴承1的当量动载荷为计算依据 查手册，根据 和轴颈

6、 ，选用角接触球轴承7308AC合适（基本额定动载荷 ）。 16-7 根据工作要求，选用内径 的圆柱滚子轴承。轴承的径向载荷 ，轴的转速，运转条件正常，预期寿命 ，试选择轴承型号。 解 正常条件下， ； ；滚子轴承 当量动载荷 查手册，根据 和轴颈 ，选用圆柱滚子轴承N310（基本额定动载荷 ）。 16-8解 (1)求斜齿轮上的作用力 齿轮传递的转矩 齿轮的分度圆直径 齿轮的圆周力 齿轮的径向力 齿轮的轴向力 由图可知 ,斜齿轮为右旋,主动小齿轮,顺时针方向旋转时其轴向力指向右 （ 2）求轴承径向载荷 假设小齿轮与大齿轮的啮合点位于小齿轮的上端。 图16.12 题16-8解图1 垂直方向 水平

7、方向 左端轴承 1的径向载荷 右端轴承 2的径向载荷 （ 3）求轴承的派生轴向力 现已知 、 、 （向右） 查教材附表 3，圆锥滚子轴承30206的接触角 （向右） （向左） （ 4）求轴承的轴向力 因 向右、 向右、 向左 图16.13 题16-8解图2 左端轴承 1被放松 右端轴承 2被压紧 （ 5）求当量动载荷 查教材表 16-12 圆锥滚子轴承 ，查表16-12得 ， 查表16-12得 ， （ 6）求轴承的基本额定寿命 正常条件下， ； ；滚子轴承 ，查教材附表3，圆锥滚子轴承30206的当量动载荷取 17-1解 1）选择型号：因此类机组一般为中小型，所需传递的功率中等，直流发电机载荷

8、平稳，轴的弯曲变形较小，联接之后不再拆动，故选用传递转矩大、结构简单的固定式刚性联轴器，如凸缘联轴器。 2）按传递最大功率求计算转矩 转矩 。 由教材表 17-1查得，当工作机为发电机时的工作情况系数。则计算转矩 根据计算转矩、轴的转速 、外伸轴直径d=45mm查手册，可用标准GB5843-1986铰制孔型凸缘联轴器 YL9。其许用转矩为 ，许用最大转速 。其他主要尺寸：螺栓孔中心所在圆直径 ，6只M10 螺栓。 17-2解 （ 1）选择型号：因汽轮发电机组的转子较重，传递的转矩特大，轴有一定的弯曲变形，工作环境为高温高压蒸汽，轴有伸长，故选用耐温的齿式联轴器。 （ 2）求计算转矩 转矩。 由

9、教材表 17-1,当工作机为发电机原动机为汽轮机时的工作情况系数仍可取 。则计算转矩根据计算转矩、轴的转速 、外伸轴直径d=120mm查手册，可用标准ZB19012-1989GCLD型鼓型齿式联轴器GCLD7。其许用转矩为 ，许用最大转速。 17-3 图 17.2 题17-3图 图17.3 题17-3解图 解 可选用一超越离合器，如图 17.3所示。电动机1和电动机2的转速是相同的，但电动机1经过蜗杆蜗轮传动后，转速降至 ，并有 。当两电机同时开动时，因 ，超越离合器松开， 传不到 轴上， 轴由电机2带动。若电动机1开动后，再停止电动机2，那么当电动机2停止转动时， ，超越离合器被滚珠楔紧带动

10、 轴旋转。所以任何时间都不会卡死。 17-4图 17.4 题17-4图 解 （ 1）求计算转矩 转矩 。 由教材表 17-1查得，当工作机为车床时的工作情况系数 。则计算转矩 （ 2）求摩擦面数目 由教材式（ 17-7） 得 由教材表 17-2查得 ，并将 、 、 、 代入上式得 摩擦面数应为 10。主动摩擦片为6片，从动摩擦片为5片时，摩擦面数 即可实现。 （ 3）验算压强 查教材表 17-2，取 合适。 17-5 答 ：自行车从动链轮与内棘轮 3相固联，棘爪4通过弹簧始终与棘齿啮合。当脚蹬踏板顺时转动时，经主动链轮1、链条2带动从动链轮3顺时针转动，再通过棘爪4使后轮轴5顺时转动，驱动自行

11、车前行。自行车前进时，如果脚踏板不动，从动链轮（内棘轮）不转，后轮轴5便超越内棘轮3而转动，棘爪4在棘轮齿背上滑过，从而实现 图17.5 题17-5解图不蹬脚踏板的自行滑行。 17-6 图 17.6 题17-6图 解 自动离心离合器的工作原理是：活动瓦块在离心惯性力的作用下克服弹簧拉力压紧鼓轮内壁，当输入轴转速达到一定值时，压紧力所产生的摩擦力矩克服外力矩后，离合器处于接合状态。故离合器所能传递的转矩与轴的转速之间的关系是： 则： 当输入轴的角速度为 时，传递转矩 18-1解 1）弹簧丝最大剪应力取 时对应着最大工作载荷 由弹簧的材料、载荷性质查教材表18-1得；由弹簧丝直径 查教材表18-2

12、得 。故 由式（ 18-2）可解得最大工作载荷 将 ，及由教材图18-6查得 代入上式，得 在 作用下的变形量 即为最大变形量，由式（18-4）得 2）采用端部磨平结构时，设两端各有3/4圈并紧，其有效圈数为 圈 则其并紧高度 将 代入自由高度计算式，得其自由高度 3）验算稳定性 符合稳定性要求。 18-2解 （ 1）初选弹簧丝直径 根据对结构尺寸的限制条件，此弹簧的内径应 ，弹簧外径应 ，故弹簧丝直径 ，初选 （ 2）确定许用应力 弹簧用碳素钢丝 组制造，承受冲击载荷，由教材表18-1、表18-2查得 （ 3）确定弹簧丝直径 由式（ 18-2）可解得 因 ，取 ，则 ，查教材图18-6得 ，

13、将各值代入上式，得 说明取 的碳素钢丝满足强度要求。 （ 4）确定弹簧有效圈数 由式（ 18-5）得 将弹簧的刚度 代入上式，得 圈，取 圈 （ 5）计算弹簧的其他尺寸 弹簧内径： 弹簧外径： 弹簧间距： ， 弹簧节距： 螺旋升角： 弹簧总圈数：两端各并紧 3/4圈磨平，则 圈 弹簧丝的展开长度： 自由高度： 安装高度： （ 6）验算弹簧的稳定性 符合稳定性要求。 18-3解 1）弹簧储存的变形能为： 由题意可知 ， ， ，代入上式可得 则弹簧刚度： 2）由 ，查教材表18-1得 代入式（18-2）得 说明此弹簧的强度足够。 3）弹簧的有效圈数： 圈 18-4解 1）由弹簧的材料、载荷性质查教

14、材表18-1得 ，且 弹簧中径 由旋绕比 ，查教材表18-1得 则极限载荷 由于 ，所以在最大工作载荷 作用时弹簧不会拉断。 2）由式（18-5）得弹簧刚度 则弹簧的工作行程 18-5解 1）计算初拉力 由弹簧的刚度公式可得 将已知数据代入上式： 得： 2）因两根弹簧的尺寸完全相同，故其刚度也完全相同 没有初拉力的弹簧在 时的伸长量： 故此时弹簧高度 18-6解 （1）初选弹簧丝直径 。 （ 2）确定材料的许用应力 由题意知弹簧材料为碳素弹簧，载荷性质为静载，按类载荷计算，查教材表 18-1及表18-2得 （ 3）初估弹簧中径 ，由弹簧中径标准系列可取 。 （ 4）根据弹簧强度确定弹簧丝直径 由式（ 18-2）可解得 由 ，查教材图18-6得 ，将各值代入上式得 说明取 的碳素钢丝满足强度要求。 （ 5）确定弹簧有效圈数 由式（ 18-5）得 将弹簧的刚度 代入上式，得 圈 （ 5）计算弹簧的其他尺寸 弹簧内径： 弹簧外径： 弹簧间距： ，取 弹簧节距： 螺旋升角： （在5°9°之间） 弹簧总圈数：两端各并紧 3/4圈磨平,则 圈 弹簧丝的展开长度： 自由高度： （ 6）验算弹簧的稳定性 在弹簧内部有导向杆的条件下 , 虽高径比略高出许用值