一、单项选择题 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的。 二、填空题1. 用______连接的两根轴在机器运转时不能分开,只有在机器停车后,通过拆卸才能分离。
2. ______在机器运转时,可通过操纵机构随时能使两轴接合或分离。
3. 滚动轴承与滑动轴承的根本区别是以______摩擦代替了滑动摩擦。
4. 轴主要由轴颈、轴头和______三部分组成。
5. 轴在扭转切应力作用下的失效形式为______或过量的扭转变形。
6. 轴结构设计的主要要求是:有利于提高轴的______;轴上零件定位要准确,固定要牢靠;便于轴上零件的装拆和调整;具有良好的加工工艺等。
7. 根据滑动轴承的受载方向不同,可分为径向滑动轴承、______和径向止推滑动轴承。
8. 滚动轴承类型的选择主要根据轴承的载荷、轴承的转速、______和经济性。
9. 因为滚动轴承是标准件,所以内圈与轴的配合应按______,外圈与孔的配合应按基轴制。
10. 当执行机构需作往复移动而原动机作回转运动时,执行机构可选用______、凸轮机构、螺旋机构或齿轮齿条机构等。
三、分析题1. 轴支承在30314滚动轴承上,轴左端锥齿轮所受的轴向力为F
A,左轴承为1,右轴承为2,如图所示安装。
(1)说明轴承代号的含义。
(2)若轴承径向力F
r1>F
r2,试写出两轴承上轴向载荷的计算式。
解:(1)圆锥滚子轴承,内径为5×14=70(mm),普通级精度。
(2)因Fr1>Fr2所以Fr1>FS2
若FS2+FA>FS1,则Fa1=FS2+FA,
Fa2=FS2
若FS2+FA<FS1,则Fa1=FS1,
Fa2=FS1-FA
2. 如图所示电动绞车的3种传动方案。试从结构、性能、经济性和对工作条件的适应性等方面加以比较。
解:图(a)采用两级圆柱齿轮减速器。由于采用闭式齿轮传动,故适用于较恶劣的环境下工作,使用和维护方便,适于繁重、长期工作场合。缺点是机构尺寸较大。
图(b)采用了蜗杆加速器,故只需要一级传动就能满足传动比要求,结构紧凑,且反行程具有自锁性。缺点是传动效率较低,长期连续使用时不够经济。
图(c)采用一级圆柱齿轮减速器和一级开式齿轮传动,成本较低。但由于有开式齿轮传动,故不适用于恶劣环境,使用寿命较短。
四、计算题1. 如图所示轴上装有一对角接触滚子轴承,外圈窄边相对安装。轴上作用的轴向力为F
A=170N,两轴承的径向力分别为F
r1=2232N,F
r2=1588N,判别系数e=0.29,内部轴向力为F
S=F
r/2Y,其中Y=2。当F
a/F
r≤e时,X=1,Y=0;当F
a/F
r>e时,X=0.4,Y=2。试计算轴承的当量动载荷P
1、P
2。
解:计算派生轴向力
F
S2+F
A=397+170=567(N)>F
S1 所以
F
a1=F
S2+F
A=567N
F
a2=F
S2=397N
计算轴承的当量动载荷
P1=X
1F
r1+Y
1F
a1=F
r1=2232(N)
P2=X
2F
r2+Y
2F
a2=F
r2=1588(N)
[解析] 解此类题型的步骤是:由径向力计算出每个轴承派生出的轴向力;对轴系的所有轴向力进行比较,判断出受压轴承和放松轴承,计算出轴承的轴向力;根据公式P=XFr+YFa计算出轴承的当量动载荷。
2. 如图所示,已知轴承1径向载荷F
r1=2100N,轴承2径向载荷F
r2=1200N,轴向外载荷F
A=900N,轴承转速n=1500r/min,运转中有中等冲击f
p=1.2,室温工作,预期寿命L
h≥5000h,选用轴承型号7307AC,已查得C=23400N,e=0.68,F
S=0.7F
r。当
时,X=1,Y=0;当
时,X=0.41,Y=0.87。试计算轴承寿命是否满足要求。
解:F
S1=0.68F
r1=0.68×2100=1428(N)
F
S2=0.68F
r2=0.68×1200=816(N)
经分析得:F
a1=F
S1=1428(N)
F
a2=F
S1+F
A=1428+900=2328(N)
则X
1=1,Y
1=0
则X
2=0.41,Y
2=0.87
P
1=X
1F
r1+Y
1F
a1=F
r1=2100N
P
2=X
2F
r2+Y
2F
a2=0.41×1200+0.87×2328
=2517.36(N)
故以轴承2验算寿命,得:
=5164(h)>5000h
故轴承满足要求。
3. 某工程机械传动中轴承配置形式如图所示。已知轴承型号为30311,判别系数e=0.35,内部轴向力为F
S=F
r/2Y,其中Y=1.7。当F
a/F
r≤P时,X=1,Y=0;当F
a/F
r>e时,X=0.4,Y=1.7,两轴承的径向载荷F
r1=4000N,F
r2=5000N,外加轴向载荷F
A=2000N,其方向如图所示。试画出内部轴向力F
S1、F
S2的方向,并计算轴承的当量动载荷P
1、P
2。
解:
F
S1和F
S2的方向如图所示。
因F
S2+F
A=1470.6+2000=3470.6(N)>F
S1 所以轴承1“压紧”,轴承2“放松”。
F
a1=F
S2+F
A=3470.6N F
a2=F
S21470.6N
则X
1=0.4,Y
1=1.7
则X
2=1,Y
2=0
P
1=X
1F
r1+Y
1F
a1 =0.4×4000+1.7×3470.6=7500(N)
P
2=X
2F
r2+Y
2F
a2=1×5000+0=5000(N)
4. 已知某机器一个稳定运动循环内的等效阻力矩M
VC-φ曲线如图所示,等效驱动力矩为常数。并知等效构件的最大角速度为ω
max=200rad/s,最小角速度为ω
min=180rad/s。
试求:
(1)等效驱动力矩M
va的值。
(2)当不计其余构件的转动惯量时,飞轮的转动惯量J
F的值。
解:(1)求驱动力矩M
va。
在一个运动周期中,驱动力矩M
va和阻力矩M
vc所做的功分别为:
由W
va=W
vc得:
(2)求飞轮的转动惯量J
F 最大盈亏功
五、设计题1. 指出下图所示轴的结构错误及不合理处,并说明其原因。(注:不考虑轴承的润滑问题及图中的倒角和圆角)
解:如图所示。
①轴端过长,不应与端盖相接触,应与轴承左端一边稍长些。
②齿轮轴向固定不可靠,轴头长应比齿轮轮毂宽短一些。
③齿轮无周向固定,应加键连接。
④齿轮无轴向安装基准,套筒应改为轴肩或轴环。
⑤轴承安装不方便,应加轴肩。
⑥带轮无轴向安装基准,应加套筒。
⑦带轮无周向固定,应加键连接。
⑧带轮轴向固定不可靠,带轮轮毂应比轴头宽一些。
2. 已知一起重机卷筒的滑动轴承所承受的径向载荷F
r=10
5N,轴的直径d=90mm,轴的转速n=9r/min,轴瓦材料采用ZCuAl10Fe3,其宽度为1.5d,试设计此轴承。(已知[p]=15MPa,[pv]=12MPa·m/s)
解:轴承类型的选择:
该起重机是低速重载,且对轴承的要求不高,故采用非液体摩擦轴承;又因外载荷仅为重物引起的径向载荷,故采用向心轴承。
确定轴瓦宽度:
B=1.5d=1.5×90=135(mm)
校核p值和pv值:
[解析] 设计滑动轴承的步骤为:轴承类型的选择,确定轴瓦宽度,校核p值和pv值。