机械设计练习题(2)(2)

注：①参考公式F?2?vl?2Cp

②承载量系数Cp见下表（l/d?1） ? 0.3 0.391 0.4 0.589 0.5 0.853 0.6 1.253 0.7 1.929 0.8 3.372 0.9 7.772 Cp 58 如图5—58图所示，已知两平板相对运动速度v1＞v2＞v3＞v4；载荷F4＞F3＞F2＞F1，平板间油的粘度?1??2??3??4。试分析：

题 5—58图

（1）哪些情况可以形成压力油膜？并说明建立液体动力润滑油膜的充分必要条件。 （2）哪种情况的油膜厚度最大？哪种情况的油膜压力最大？

（3）在图（c）中若降低v3，其他条件不变，则油膜压力和油膜厚度将发生什么变化？ （4）在图（c）中若减小F3，其他条件不变，则油膜压力和油膜厚度将发生什么变化？

59 试在下表中填出液体动力润滑滑动轴承设计时有关参量的变化趋向（可用代表符号：上升↑；下降↓：不定？）。

参量 宽径比l/d↑时 油粘度?↑时 相对间隙?↑时 轴颈速度v↑时 最小油膜厚度 hmin/mm 偏心率 ? 径向载荷 F/N 供油量 Q/（m3/s） 轴承温升 ?t/C ? 60 试分析题5—60图所示四种摩擦副，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，油有一定的粘度。）

题 5—60图

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61 当油的动力粘度?及速度v足够大时，试判断题5—61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

题 5—61图

例解

1.今有一离心泵的径向滑动轴承。已知：轴颈直径d=60mm，轴的转速n=1500r/min， 轴承径向载荷F=2600N，轴承材料为ZCuSn5Pb5Zn5。试根据不完全液体润滑轴承计算方法校核该轴承是否可用？如不可用，应如何改进？（按轴的强度计算，轴颈直径不得小于48mm）。

解题要点：

（1）根据给定的材料为ZCuSn5Pb5Zn5，可查得：?p?=8MPa，???=3m/s，

?P??=12MPa·m/s。

（2）按已知数据，选定宽径比l/d=1，得

??p??dn60?1000Fdl??3.14?60?150060?1000?0.722?4.71m/s260060?60MPaMPam/s

p??0.722?4.71?3.40可见υ不满足要求，而p、pυ均满足。故考虑用以下两个方案进行改进； （1）不改变材料，仅减小轴颈直径以减小速度υ。取d为允许的最小直径48mm，则

???dn60?1000?3.14?48?150060?1000?3.77m/s

仍不能满足要求，此方案不可用，所以必须改变材料。

（2）改造材料，在铜合金轴瓦上浇注轴承合金ZCbSb15Sn5Cu3Cd2，查得

?p?=5MPa，???=8m/s，?P??=5MPa·m/s。经试算d=50mm，l=42mm，则

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??p??dn60?1000Fdl??3.14?50?150060?1000?3.93m/s????260050?42?1.24MPa??p?

p??1.24?3.93?4.87MPa?m/s??p??结论：可用铜合金轴瓦浇注ZCbSb15Sn5Cu3Cd2轴承合金，轴颈直径d=50mm，轴承

宽度l=42mm。

2. 如图所示为两个尺寸相同的液体润滑滑动轴承，其工作条件和结构参数（相对间隙Ψ、动力粘度?、速度?、轴颈直径d、轴承宽度l）完全相同。试问哪个轴承的相对偏心率?较大些？哪个轴承承受径向载荷F较大？哪个轴承的耗油量Q较大些？哪个轴承发热量较大？

提示：

承载量系数 CP?F?22??l

耗油量系数 CQ?Q/(??ld)

由图可知，图a、图b的最小油膜厚度不同，且hamin?hbmin，hmin与偏心率（相对偏

心）??e/??e/(R?r)及相对间隙???/r（e为偏心距，?为半径间隙，?=R-r）之间的关系为

hmin?r?(1??)

对于液体动压轴承能受的径向载荷为

F?2??l2?CP

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式中，CP为承载量系数，?为润滑油的动力粘度。对于l/d≤1.0, ?≤0.75的动压轴承，可得出如下结论：

（1）hmin越小，则?越大，有?a??b，即图a的相对偏心大；

（2）hmin越小，?越大时，则CP越大、F越大，有Fa>Fb，即图a承受的径向载荷大；

（3）由耗油量Q?CQ??ld，?越大，则耗油量系数CQ大，有Qa?Qb，即图a的耗油量大；

（4）因?越大，Q大，则图a的发热量小于图b的。

3. 一减速器中的不完全液体润滑径向滑动轴承，轴的材料为45钢，轴瓦材料为铸造青铜ZCuSn5Pb5Zn5承受径向载荷F=35kN；轴颈直径d=190mm；工作长度l=250mm；转速n=150r/min。试验算该轴承是否适合使用。

提示：根据轴瓦材料，已查得?p?=8MPa，???=3m/s，?P??=12MPa·m/s。

解题要点：

进行工作能力验算：

p?Fdl?35000190?250???0.737MPa??p??1.49m/s?????1.1MPa?m/s??p?????dn60?1000Fn19100l??190?15060?100035000?15019100?250

?p???故该轴承适合使用。

4. 有一不完全液体润滑径向滑动轴承，直径d=100mm，宽径比l/d=1，转速n=1200r/min, 轴的材料为45钢，轴承材料为铸造青铜ZCuSn10P1。试问该轴承最大可以承受多大的径向载荷？

提示：根据材料已查得：?p?=15MPa，???=10m/s，?p??=15MPa·m/s。

解题要点：

轴承所能承受的最大径向载荷必须同时满足：

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（1）F??p?dl?15?100?100?150 000 N （2）F??p??19100nl?15?19100?1001200=23875 N。

故Fmax=23 875N。

5. 试设计一齿轮减速器的液体动力润滑向心滑动轴承。已知：径向载荷F=25 000N，轴颈直径d=115mm，轻颈转速n=1000r/min。

解题要点：

（1）确定轴承结构型式

采用整体式结构，轴承包角??360? （2）确定轴承结构参数 取l/d=1，则轴承工作宽度l为 l/d=1×115mm=115mm （3）选择轴瓦材料 计算轴承的p、?和p?值

p?Fdl?25000115?115??1.89MPa?6.02m/s

???dn60?10003.1416?115?100060000?p???1.89?6.02选择轴瓦材料

?1.11.38MPa?m/s根据p、?和p?值，选用11-6锡锑轴承合金（ZSnSb11Cu6），其?p?=25MPa，

???=80m/s，?p??=20MPa·m/s。轴颈系钢制，淬火精磨。

（4）选定轴承相对间隙Ψ和轴承配合公差 ??0.8?10??30.25?0.8?10?3?6.020.25?1.25?10?3，取??1.3?10?3

确定轴承直径间隙为

???d?0.0013?115?0.1495 mm

选定轴承配合公差时，应使选配合的最小和最大配合间隙接近轴承的理论间隙△。现选定配合为?115H7d7?0.0350.120，则轴瓦孔径D=1150，轴颈直径d?115??0.155，最大间隙

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