机械设计练习题(2)(3)

?max?0.035mm?0.155mm?0.190mm，最小间隙?max?0.120mm。

（5）选定润滑油

根据轴承的?p?、选用L-AN32机械油，取运动粘度v40=32cSt（32×10-6m2/s），???值，密度??900kg/m3，比热容c=1800J/（kg ℃）。

计算平均温度tm下润滑油的动力粘度：

取tm=50℃，查得50℃，L-AN32的运动粘度v50=19~22.6cSt, 取v50=19 cSt（19×10-6m2/s），得其动力粘度为：

?50??v50?900?19?10?6?0.0171N?S/m2

（6）计算轴承工作能力 计算轴承承载量系数：

CP?F?22??l?25000?0.001322?0.0171?6.02?0.115?1.784

确定偏心率?：根据CP和l/d值，

?=0.652

计算最小油膜厚度hmin；

hmin=

d2??1????1152?0.0013??1?0.652?

=0.026mm

选定轴瓦和轴颈表面粗糙度Rz1?1.6?m,Rz2?3.2?m，则

hmin=0.026>2(Rz1+Rz2)=2×（0.0016+0.0032）=0.0096 mm

（7）验算轴承温升和工作可靠性 计算液体摩擦系数?： 轴颈角速度

??2?n60?2?3.1416?100060

=104.72 rad/s

因l/d=1, 故??1，则摩擦系数为

11

??????p?0.55????3??0.0171?104.720.0013?1.89?106?0.55?0.0013?1

?2.36?10供油量：根据轴承偏心率?和宽径比l/d，查表并插值计算，得CQ=0.142，故供油量为

Q?CQ??ld?0.142?0.0013?6.02?0.115?0.115m/s

3=14.7×10-6m3/s=882 cm3/min

计算轴承温升?t：取导热系数as?80J/(m2?s?℃）时，则

?6??1.89?10p???℃=13.09℃ ?t????s3.1416?80c?CQ?1800?900?0.142???0.0013?6.03??2.36?10?3??0.0013?进口油温度 t1?tm?出口油温度t2?tm??t2?t2?50℃–

13.09?50℃+

213.092℃=43.46℃(在35~45℃之间)

℃=56.55℃<80℃

进、出口油温合适。

计算结果说明，具有上述参数的滑动轴承可以获得液体动力润滑。

液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算的首要问题在于验算最小油膜厚度是否大于两倍轴颈与轴瓦表面不平度的高度之和，设计计算的关键在于合理选择参数。至于具体计算步骤，可以视具体情况，灵活应用。

液体动力润滑流动轴承应用了部分液体动力学理论和高等数学概念来说明动压油楔中各参数间的关系，只要抓住主要问题，设计计算是不难掌握的。但是，轴承的设计计算只是一个方面，轴承结构是否合理，制造、装配是否正确，润滑是否得当等，都对轴承的正常工作有很大影响，必须予以注意。

五、习题参考答案 1、选择题

1 A 2 B 3 B 4 B 5 D 6 B 7 A 8 B 9 C 10 D 11 B 12 B 13 D 14 D 15 C

16 B 17 C 18 C 19 A 20 C 21 B 22 C 23 B 2、填空题

12

24 过度磨损；过热产生胶合 25 增大；提高；增大 26 摩擦阻力 27 吸附 28 温度；压力

29 干摩擦；不完全液体摩擦；液体摩擦 30 v??(Pa?s)?(kg/m2)，式中，v——运动粘度；?——动力粘度；?——润滑油的密度

31 耐磨 32 p?FdL≤[p]；pv?Fn19 100L≤[p]；v≤[v]

33 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。

34 磨损与胶合：p≤[p]；pv≤[pv]；v≤[v] 35 摩擦：传动效率；不承受

36 必要条件参见题5—33；充分条件为：保证最小油膜厚度h 37 p≤[p]；pv≤[pv]；v≤[v] 38 自动调心 39 增大，减小

40 动力

41 粘度；油性（润滑性） 3、问答题

（参考答案从略） 4、分析计算题

54 解题要点：

（1）计算在径向工作载荷F、轴颈速度v的工作条件下，偏心率??0.8时的最小油膜厚度： 由l/d?1.0，d?80mm，得l?80mm。

hmin=r?min≥[h]，其中[h]为许用油膜厚度；

[h]=S(Rz1?Rz2)，其中，S为安全系数，Rz1、Rz2分别为轴颈和轴瓦的表面粗糙度十点平均高度。

(1??)?40?0.001 5?(1?0.8) mm?0.012 mm

由??0.8，查附表得Cp?3.372。 计算许用油膜厚度[h]，取S = 2，于是

[h]?S(Rz1?Rz2)?2?(1.6?3.2) ?m?9.6 ?m?0.009 6 mm

由于hmin＞[h],能形成液体动压润滑。

（2）计算v??1.7v时，轴承的最小油膜厚度： 由公式Cp?F?22?vl，根据其他参数不变时，Cp与v成反比的关系，当v??0.7v时，得

13

Cp?3.3720.7?4.817

查附表得??0.86，于是

hmin?r?(1??)?40?0.001 5?(1?0.86) mm?0.008 4 mm

因为hmin＜[h]，故该轴承不能达到液体动力润滑状态。

55 解题要点：

（1）按不完全液体润滑状态，设计轴颈直径： 由F/(dl)≤[p]得

dF[p](l/d)?5?10420?1 mm?50 mm

（2）计算轴承相对间隙：

v??dn60?1 0004?3.14?50?10060?1 000?3 m/s?2.62 m/s

?3??0.8?v?10?0.8?42.62?10?0.001 02

（3）计算偏心率?：由

Cp?F?22?vl?5?10?0.001 02422?0.028?2.62?0.05?7.09

再由Cp和l/d?1.0，查表得??0.89。 （4）计算最小油膜厚度hmin：

hmin?r?(1??)?25?0.001 02?(1-0.89) mm?0.002 805 mm

（5）计算许用油膜厚度[h]，取S?2，于是

[h]?S(Rz1?Rz2)?2?(3.2?6.3) ?m?19 ?m?0.019 mm

因为hmin小于[h]，故该轴承在题中给定的条件下不能达到液体动润滑状态。 56 解题要点：

（1）计算许用油膜厚度[h]，取S?2，于是

[h]?S(Rz1?Rz2)?2?(1.6?3.2) ?m?9.6 ?m?0.009 6 mm

（2）计算轴承的相对间隙?：

???d?0.12100?0.001 2

（3）计算轴颈的圆周速度v：

?dnv?60?1 000???100?2 00060?1 000 m/s?10.47 m/s

（4）计算轴承的承载量系数Cp：

F?2Cp?2?vl?8 000?0.001 222?0.009?10.47?0.1?0.611 3

（5）查表得??0.41。 （6）计算最小油膜厚度hmin：

14

hmin?r?(1??)?50?0.001 2?(1?0.41) mm?0.035 mm

因hmin＞[h]，故该轴承能达到液体动力润滑状态。

若不能达到液体动力润滑状态，可增大直径间隙△，减小相对偏心率?，减小承载量系数Cp，增大润滑油的动力粘度?，增大轴颈的圆周速度v来增大最小油膜厚度hmin。

57 解题要点：

（1）计算许用油膜厚度[h]，取S?2，于是

[h]?S(Rz1?Rz2)?2?(1.6?3.2) ?m?9.6 ?m?0.009 6 mm

（2）计算相对偏心率?：

只有当hmin≥[h]，才能达到液体动力润滑状态，得

hmin?r?(1??)?40?0.180(1??)≥ 0.009 6 mm

则 ??1?0.009 6?20?0.808

（3）计算轴颈圆周速度v：

v??dn60?1 000???80?1 00060?1 000 m/s?4.189 m/s

（4）计算宽径比l/d：

（5）根据l/d和?值，查表得Cp?4.266。 （6）计算润滑油的动力粘度： 由 Cp?F?22?vl?4.266

得 ??F?22Cpvl?80 Pa?s?0.182 Pa?s

2?4.266?4.189?0.1250 000?(0.1)2当径向载荷及直径间隙都提高20%，其他条件不变时，验算轴承能否达到液体动力润滑状态： （1）计算轴承的相对间隙?：

???d?1.2?0.180?0.001 5

（2）计算承载量系数Cp：

F?2Cp?2?vl?50 000?1.2?0.001 522?0.018 2?4.189?0.12?7.378

（3）由Cp和l/d值可查得题5—57图，得??0.87。 （4）计算最小油膜厚度hmin：

hmin?r?(1??)?40?0.001 5?(1-0.87) mm?0.007 8 mm

因为hmin＜[h]，故不能在到液体动力润滑状态。 58 解题要点：

15

（1）题5—58图c和d可以形成压力油膜。形成液体动压油膜的必要及充及条件参见教材所述，即题5—33及题5—36参考答案。

（2）题5—58图c的油膜厚度最大，图d的油膜压力最大。

（3）图c中若降低v3，其他条件不变，则油膜压力增大，油膜厚度减小。 （4）图c中若降低F3，其他条件不变，则油膜压力降低，油膜厚度增大。 59 解题要点： 参 量 宽径比l/d↑时 油粘度?↑时 相对间隙?↑时 轴颈速度v↑时 60 解题要点：

题5—60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。

61 解题要点：

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。

最小膜厚h↓ ↓ ↑ ↑ min 偏心率? ↑ ↑ ↓ ↓ 径向载荷F ↑ ↑ ↓ ↑ 供油量Q ↑ ↑ ↑ ↑ 轴承温升?t ↓ ↑ ↓ ↑ 16

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