机械设计习题集及作业题CH11-12-13

1、p 时的寿命。.第十三章滚动轴承13-1（ 1） n316/p6 51316（ 2） 51316 n316/p6（ 3） 6306/p5 51316（ 4） 6306/p5（ 5） 3030613-2（1）13-9答：一个 30000 或 70000 型轴承只能承受单向轴向力，所以该类型轴承只能成对使用。正装指轴承的外圈窄边相对，轴承的支撑反力作用点的跨距较小，派生轴向力相对；反装指轴承的外圈宽边相对，轴承支撑反力作用点的跨距较大，派生轴向力相背。面对面安装即正装，背对背即反装。13-13答：常见的失效形式为点蚀、磨损、胶合、断裂等，寿命公式是针对点蚀失效形式建立起来的，l 是基本额定动载荷为

2、c的轴承所受当量动载荷为作业题13-1 答： n307/p4、 6207、30207 的内径为 35mm，51301的内径为 12mm。n307/p4 公差等级最高， 6207 允许的极限转速最高， n307/p4 承受径向能力最强， 51301 不能承受径向载荷。;.13-6解：圆锥滚子轴承反装，查手册知30207 的基本额定动载荷为 54200n，e=0.37 ， y=1.6 。（1）两轴承的径向载荷 fr1 和 fr2fr1=875.65n ，fr2=1512.62n（2）两轴承的计算轴向力fa1 和 fa2fd1fr1875.652y2274n1.6fd2fr21512.622y247

3、3n1.6因为 fd2 + fae = 473 400 873n fd1274n所以 1 被压紧， 2 被放松。fa1 fd2 + fae = 873n ， fa2fd2473n（3）两轴承的当量动载荷;.因为fa1873，fa2473fr11 efr20.32 e875.651512.62所以 x1=0.4 ， y1=1.6 ； x2=1，y2=0即有p1f p ( x1fr1y1fa1)1.5(0.4875.651.6873)2621np2f p ( x 2 fr2y2 fa2 )1.5 1 1512.622269n（4）验算轴承的寿命因为 p1p2,所以按轴承1 的受力大小验算lh106

4、( c )106(54200)10 /3777944h 15000h60np160 5202621故所选轴承满足寿命要求。13-23 如图所示， 轴的两端正装2 个角接触球轴承， 已知轴的转速n=750r/min ，轴上的径向力fre=2300n，轴向力 fae=600n，试计算该对轴承的寿命lh 。（已知：c=22500n，e=0.68 ，fd=0.68fr ，x=0.41 ，y=0.87 ；fp=1.5 ， ft=1.0 ）解：（ 1）求 fr1 ，fr2 ，fa1，fa2;.fr1fr2frefr1920nf 300fr25000 ， fr21380n ，refd10.68fr10.68

5、920625.6nfd20.68fr20.681380938.4kn因为 fae +fd2 =600938.41538.4n fd 1=625.6n所以 1 被压紧， 2 被放松。所以ff+f=n，ff938.4na1aed2 1538.4a2d2（2）求额定动载荷因为fa11538.41.67 e，fa2938.40.68efr1920fr21380所以 x1=0.41 ，y1=0.87 ； x2=1， y2=0即有pfp (x fy f1.5(0.419200.87 1538.4)11 r11a1 )p2fp ( x 2fr2y2 fa2 )1.5 13802070n按 p1 计算 clh

6、106(c )106( 22500)314853h60nft p260 7502573.4.2573.4n;.补充： 某转轴两端各用一个30204 轴承支撑，轴上载荷fre=1000n， fae=300n，轴转速为 1000r/min，载荷系数fp=1.2 ，常温下工作。求：1）两支点反力；2）两轴承的当量动载荷；3）危险轴承的寿命。已知：30204 轴承基本额定动载荷c=28.2kn，且有 fd=fr/ （2y），y=1.7 。有关数据如下：efa/fr efa/fr e0.35xyxy100.41.7解：正装，派生轴向力如图所示，左轴承为1 轴承，右轴承为 2 轴承。（1）两支点反力 fr

7、1 , fr2 , fa1, fa210005030040fr110050253n300401000100fr210050747n或fr2 frefr11000 253 747n;.f d1fr125374 n2y21 .7fd2fr2747220n2y21.7因为 fd1 + fae = 74300374nfd2所以 2 被压紧， 1 被放松。fa2 fd1 + fae = 374n ， fa1fd1 74n（2）两轴承的当量动载荷fa1740.29 efa23740.5 e因为fr1253， f747r2所以 x1=1，y1=0； x2=0.4 ， y2=1.7 即有p1f p ( x1f

8、r1y1fa1)1.2253304np2fp ( x 2 fr2y2 fa2) 1.2(0.4747 1.7374) 1122n3）危险轴承的寿命p1e 时，x =0.41且 y=0.87 ）解：（ 1）求支点反力 fr1 , fr2 , fa1, fa2f1b f2c10300550fr1b1006.875kna300f1a f2c10100550fr2b1003.125kna300或fr2 f1fr1106.8753.125knfd10.68fr10.686.8754.675knfd20.68fr20.683.1252.125kn因为fd1 4.675knf+ f = 5 2.1257.1

9、25kn，2d2所以 1 轴承压紧， 2 轴承被放松。所以 fa1f2 + fd2 = 7.125kn ， fa2fd22.125kn;.（2）求额定动载荷fa17.1251.036 efa22.1250.68e因为 fr16.875， f3.125r2所以 x1=0.41 ，y1=0.87 ； x2=1， y2=0即有p1f a ( x 1fr1 y1fa1) 1.2(0.416.8750.877.125) 10.821knp2fa ( x 2 fr2y2 fa2 ) 1.2 (13.1250)3.75kn按 p1 计算 cc p160nlh60100 500033.623kn10610.8

10、21 310613-3（4） (2)13-4单向制 0负值13-5（1）13-6（4）13-15 答：两端固定支承需要调整轴承游隙。 可采用如下方式：（ 1）调整端盖端面与外壳之间垫片的厚度； （ 2）调整轴承内圈或外圈的轴向位置。13-19 答：装配时，可通过增减套杯端面与外壳之间垫片的厚度，调整锥齿轮的轴向距离。13-27 答（ a）或（ b）或;.（c）（d）（e）或（ f ）;.第十二章滑动轴承12-3限制压力过大挤出润滑油使轴瓦产生磨损限制轴承的温升12-29 补充 1 试分析图12-29 所示四种摩擦副，在摩擦面间哪些摩擦副不能形成油膜压力，为什么？（ v 为相对运动速度，油有一定

11、的粘度。 ）图 12-29答：题 12-29 图中的四种摩擦副，只有图c 能形成油膜压力，其他三种摩擦副均不能形成油膜压力。这是因为图 a 的摩擦副没有楔形间隙；图b 的摩擦副不是沿边运动方向呈从大到小的楔形间隙；图d 的摩擦副两平面间没有相对运动速度。12-30 补充 2 当油的动力粘度及速度 v 足够大时，试判断题 12 30 图所示的滑块建立动压油膜的可能性。a.可 能b.不 可 能c. 不一定;.图 12-30答：应选 b。因为两滑块均以速度 v 运动，则两滑块变成相对静止，没有发生相对运动，不满足建立动压油膜的条件，因此不可能建立动压油膜。12-31 动压润滑滑动轴承能建立油压的条件

12、中，不必要的条件是 d 。a.轴颈和轴承间构成楔形间隙b.充分供应润滑油c.轴颈和轴承表面之间有相对滑动d.润滑油温度不超过 5012-32形成液体动力润滑的必要条件1、2、3，而充分条件是。答：必要条件1 两工作表面间必须构成楔形间隙；2 两工作表面间必须充满具有一定粘度的润滑油或其他流体；3两工作表面间必须有一定的相对滑动速度，其运动方向必须保证能带动润滑油从大截面流进，从小截面流出。充分条件为：保证最小油膜厚度 h min h;.12-1（3）12-2（2）12-4增大减小12-5（2）12-19 答：两工作表面间必须构成楔形间隙； 2 两工作表面间必须充满具有一定粘度的润滑油或其他流体

13、； 3 两工作表面间必须有一定的相对滑动速度，其运动方向必须保证能带动润滑油从大截面流进，从小截面流出。;.第十一章蜗杆传动11-1 （课本）答：11-14答：（1）有错误， i其大小已标准化。1n1z2d2，因为 d2mz2 ，而 d1mz1 ，2n2z1d1（2）错误，因为 d1 mz1，中心距应为 a11(d1 d2 )(q z2 )m 。22（3）错误， ft 2 2t2 / d22t1 n1 /( n2 d 2 ) 2t1 /( d 2 / i )2t1 / d1 。11-23 图示为某起重设备的减速装置。已知各轮齿数z1=z2=20， z3=60， z4=2，z5=40，轮 1 转

14、向如图所示，;.卷筒直径 d=136mm。试求： (1) 此时重物是上升还是下降?(2) 设系统效率 =0.68 ，为使重物上升， 施加在轮 1 上的驱动力矩 t1=10nm，问重物的重量是多少 ?解：（ 1）n1 hn1nhn1nhn1 nhz3603i13 hn3 hn3nhn3nhnhz120n12nh ，行星架 h 的转向与中心轮1 的转向相反， 所以蜗杆 4 的转向标示为箭头向下，又因为蜗杆4为右旋，采用右手定则，所以蜗杆4轴向力向右，蜗轮5 的圆周力向左，因此蜗轮4 顺时针方向旋转，重物下降。（2） w dt5， p1p5 ， t1n1t5 n5t5 n4 / i 45 t5 n4

15、 z4 / z5t5 nh z4 / z5 ，2w 2t / d2t1? n1 z52100.682 204n5dnh z413611-29 答：不合理，把链传动布置在带式运输机的输入侧。;.第 11 章作业题：11-17图示为简单手动起重装置。若按图示方向转动蜗杆，提升重物 g，试确定：（ 1）蜗杆和蜗轮齿的旋向； （ 2）蜗轮所受作用力的方向； （ 3）当提升或降下重物时，蜗轮轮齿是单侧受载还是双侧受载？答：fa1fa2ft2fr2g11-28 、件 1、 5 为蜗杆，件 2、6 为蜗轮，件 3、 4 为斜齿圆柱齿轮，件 7、8 为直齿锥齿轮。蜗杆 1 主动，要求齿轮 8 的回转方向如图示。试标出： 1）各轴的回转方向。2）考虑三根轴上所受轴向力能抵消一部分，定出各轮的螺旋线方向。 3）各轮的轴向分力的方向。;.11-1低好 1 、 2、4、 611-2 20cr或 40cr渗碳淬火锡青铜11-3（4）11-4（3）11-5油池润滑喷油润滑11-10 答：蜗杆传动中，为保证正确啮合，用与蜗杆具有同样尺寸的蜗轮滚刀加工与其配对的蜗轮。这样，一种尺寸的蜗杆对应一种尺寸的蜗轮滚刀。同一模数下，蜗杆的直径有很多，蜗轮滚刀的数目也会很多。因此，为