机械设计基础第五版1416章答案.docx
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机械设计基础第五版1416章答案
14-1解I为传动轴,II、IV为转轴,III为心轴。
14-2解
圆整后取d=37mm。
14-3解
14-4解
按弯扭合成强度计算,即:
代入数值计算得:
。
14-5解这两个轴都是心轴,只承受弯矩。
两种设计的简化图如下:
图14.5题14-5解图
图14.6(a)中,
因为是心轴,故
,查相关手册得:
,则
考虑到键槽对轴的削弱,直径再扩大4%。
得:
图14.6(b)中,
14-6解
故
。
14-7解由题可知
,
,若不计齿轮啮合及轴承摩擦的功率损失,则
(i=Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)
设:
,则
,
,
14-8解1.计算中间轴上的齿轮受力
中间轴所受转矩为:
图14.8题14-8解图
2.轴的空间受力情况如图14.8(a)所示。
3.垂直面受力简图如图14.8(b)所示。
垂直面的弯矩图如图14.8(c)所示。
4.水平面受力简图如图14.8(d)所示。
水平面的弯矩图如图14.8(e)所示。
B点左边的弯矩为:
B点右边的弯矩为:
C点右边的弯矩为:
C点左边的弯矩为:
5.B点和C点处的合成最大弯矩为:
6.转矩图如图14.8(f)所示,其中
。
7.可看出,B截面为危险截面,取
,则危险截面的当量弯矩为:
查表得:
,则按弯扭合成强度计算轴II的直径为:
考虑键槽对轴的削弱,对轴直径加粗4%后为:
14-9解该题求解过程类似于题14-8。
在此略。
14-10解
钢的切变模量
,按扭转刚度要求计算,应使
即
14-11解1.求该空心轴的内径
空心轴的抗扭截面模量
实心轴的抗扭截面模量
令
,即
解得
圆整后取
。
2.计算减轻重量的百分率
实心轴质量=密度×体积
空心轴质量
空心轴减轻重量的百分率为42.12%。
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
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(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
,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
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