机械设计(3)

III电机IIIIVV卷筒 13-1 解：

Ⅰ轴为联轴器中的浮动轴，工作时主要受转矩作用，由于安装误差产生的弯扭很小，故Ⅰ轴为传动轴。 Ⅱ轴、Ⅲ轴、Ⅳ轴皆为齿轮箱中的齿轮轴，工作时既要传递扭矩，还要承受弯矩作用，故为转轴。 Ⅴ轴为支承卷筒的卷筒轴，它用键与卷筒周向联结与卷筒一齐转动，承受弯矩作用，为转动心轴。

13-2 轴的常用材料有哪些？它们各适用什么场合？同一工作条件下，如不改变轴的结构和

尺寸，而将材料由碳钢改为合金钢，能否提高轴的刚度？ 13-2 解：

轴的材料主要是碳钢和合金钢，（还有高强度铸铁）。钢强度高弹性模量高，热处理及表面硬化性能好，容易得到圆柱体毛坯，具体选用：普通碳钢Q235-A，用于不重要或受载荷不大的轴；优质碳钢45钢，应用最广泛；对于受载荷大并要求尺寸紧凑而无很大冲击的重要轴用中碳合金钢如40Cr，35SiMn，40MnB等，而要求强度和韧性均较高的轴可用低碳合金钢如20CrMnTi，20Cr等；球墨铸铁用于结构形状复杂的轴如曲轴等。由于常温下合金钢与碳素钢的弹性模量相差无几，所以当其他条件相同时，用合金钢代替碳素钢不能提高轴承的刚度。 13-3 利用公式d≥C3关？如何选择？ 13-3 解：

利用公式d≥C3p，估算轴的直径d是转轴上受扭段的最小直径，系数C由于nP，估算轴的直径时，d是转轴上的哪一个直径？系数C与什么有n题13-1图轴的材料和承载情况的确定，根据轴的材料查表13-2可确定C值的范围，因为用降低许用应力的方法来考虑弯矩的影响，所以当弯矩相对于扭矩较小时或只受扭矩时，C取值较小值如减速箱中的低速轴可取较小值，反之取较大值，如高速轴取较大值。

13-9 试分析题13-9图中轴的结构有哪些不合理或错误的地方？并提出改进方案。

13-9 解：

合理结构图如下：

题13-9图

14-8 如题14-8图所示，轴用一对深沟球轴承支承，轴受径向载荷F1=1200N，轴向载荷

Fa=1000N，轴的转速n=650r/min，fp=1.2，ft=1，轴颈直径d=50mm，轴承的轴向固定采用两端单向固定支承，要求寿命L10h=10000h，试选择轴承型号

IF1FaII200100 14-8 解： 1）求两轴承支反力R1、R2 R1(200+100)=F1×100

题14-8图

1200?100?400N

300R2=F1-R1=1200-400=800N R1? 2）初选轴承型号为6306查标准可得：Cr=20.8×103N，C0r=14.2×103N 3）计算当量动载荷P 由题可知： FA2=Fa=1000N，FA1=0

计算f0FA2/C0r=14.7×1000/14.2×103=1.035，查表14.7得e=0.28 因FA2/F2=1000/800=1.25>e，查表14-7得X2=0.56，Y2=1.55

由式（14-8）得：P2=X2FR2+Y2FA2=0.56×800+1.55×1000=1998N 轴承I受径向载荷故P1=FR1=400N 4）计算轴承应具有的基本额动载荷C?(N) 由于受载最大的是轴承II，故将P2代入下式：

??C2fpP2ft?nL10h1.2?1998?650?10000??17516N

1667011667014-9 有一转轴采用角接触球轴承作支承，其布置方式如题14-9图所示，已知轴颈直径

d=40mm，转速n=960r/min，轴向载荷Fa=800N，径向载荷FR1=3000N，FRII=1200N，工作中有中等冲击载荷，要求轴承寿命不低于10000h，试选择轴承型号。

IFaFIFIIII题14-9图 14-9 解：

1）初选轴承型号为7308C，查标准可得：Cr=40.2KN，C0r=32.3KN，?=15? 2）计算两支承的轴向载荷 对于7000C型轴承，轴承内部轴向力S=eFR，其值查表14-7，须由f0FA/C0r确定，现FA未知，故先初取e=0.4进行计算。

对于轴承I

对于轴承II

S1?0.4FR1?0.4?3000?1200NS2?0.4FR2?0.4?1200?480NS2+Fa=800+480=1220N>S1

FA1=S2+Fa=1280N FAZ=S2=480N

f0FA114.7?1280??0.583

C0r32.3?103f0FA214.7?480??0.128 C0r32.3?103查表14-7得e1=0.419

查表14-7得e2=0.384

S1?e1FR1?0.419?3000?1257NS2?e2FR2?0.384?1200?461NFA1?S2?Fa?800?461?1261NFA2?S2?4611N

f0FA114.7?1261??0.574 查表14?7得e1?0.418C0r32.3?103

f0FA214.7?461??0.21 查表14?7得e2?0.3843C0r32.3?10两次计算的e值相差不大，确定：

e1?0.42 e2?0.38 FA1?1261N FA1?461N

3) 计算两轴承的当量动载荷 对于轴承I P1=X1FR1+Y1FA1

FA11261??0.42?e1FR13000FA2461??0.38?e2FR21200?P1?FR1?3000N

?P2?FR2?1200N

4）计算轴承应具有的基本额定动载荷Cr?(N)

Cr?1?fpP1ftnL10h（取P1与P2中的大值计算） 16670

?查表14-5得fp=1.5。查表14-4得ft=1，?=3 则

Cr?1?1.5?30003960?1000?37439N

116670计算可得的Cr?1，比7308C轴承的Cr稍小的所选型号合适。

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