机械设计第十六章课后习题答案

202第16章 滚动轴承16.1考点提要１6.1.1．重要的术语及基本概念滚动轴承的基本结构及材料、滚动轴承的类型、轴承的代号、载荷角和接触角、基本额定动载荷和基本额定寿命、当量动载荷、当量静载荷、16.1.2．滚动轴承类型选择应主要考虑的因素滚动轴承类型选择应主要考虑的因素有：1）轴承的载荷：轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要依据。

2）轴承的转速：在一般转速下，转速的高低对类型的选择不发生什么影响，只有在转速较高时，才会有比较显著的影响。

3）轴承的调心性能；4）轴承的安装和拆卸。

5）经济性。

16.1.3．滚动轴承的载荷角和接触角接触角是滚动体与外圈的接触法线和半径方向之间所夹锐角。

如图１６.1（ａ）（ｂ）（ｃ）所示。

接触角反映了轴承承受载荷方向的特性。

接触角是滚动轴承的一个主要参数，轴承的受力分析和承载能力等都与接触角有关。

接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力也越大。

图１６.1 接触角和载荷角载荷角 是轴承实际承受的径向载荷R 与轴向载荷的合力与半径方向的夹角。

如图１６.１（ｄ）所示。

游隙是滚动体内圈、外圈滚道之间的最大间隙。

如图１６.2所示。

游隙是影响轴承运转精度、使用寿命、噪声级别以及温升的重要数据，控制游隙是项重要的工作。

图１６.２径向间隙偏斜角一般指调心轴承内、外圈轴线相对倾斜时所夹的锐角。

此类轴承通常具有偏位角203的自适应性能，当轴承座孔与轴发生轴线偏离时，它可以自动适应轴心的偏斜。

故这种轴承也称作调心轴承。

16.1.4滚动轴承的力分析、失效形式和计算准则（１）力分析向心推力滚动轴承工作时，并非所有滚动体都同时受载。

滚动体同时受载的程度与轴承所受的径向力和轴向力的大小有关，一般以控制约半圈滚动体同时受载为宜。

（2）滚动轴承的失效形式和计算准则滚动轴承在工作时，滚动体和、内外圈都分别受到不同的脉动接触应力，因此，其失效形式主要有：点蚀、塑性变形、磨粒磨损和黏着磨损以及腐蚀．以及由于操作或维护不当引起的元件破裂。

例：图所示轴的结构有哪些不合理的地方？用文字说明。

①——联轴器左端无轴端挡圈②——联轴器无周向固定（缺键）③——联轴器右端无轴向固定④——套筒过高⑤——轴头长度等于轮毂宽度⑥——齿轮无周向固定（缺键）⑦——定位轴肩过高⑧——缺调整垫片1、键无法装上3、运动件不能与静止件接触15、轴承盖不能与轴直接接触，缺少密封5、缺少密封和调节垫6、轴颈该段长度太长14、套筒外径太大7、齿轮轴向夹不紧13、键太长，且与另一键不在同一侧面12、轴肩太高8、缺少密封和调节垫11、轴承应安装成肩并肩9、多余10、轴不能与轴承盖接触2、无法定位4、箱体外面加工面与非加工面未分开例2: 分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）1、轴上零件的固定联轴器轴向和周向均未固定例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）1、轴上零件的固定齿轮周向未固定例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）齿轮轴向用套筒固定得不可靠1、轴上零件的固定2、转动件与静止件的关系联轴器与轴承盖接触1、轴上零件的固定例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）2、转动件与静止件的关系轴与轴承盖接触1、轴上零件的固定例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）箱体端面的加工面积过大1、轴上零件的固定2、转动件与静止件的关系例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）1、轴上零件的固定2、转动件与静止件的关系3、零件的结构工艺性轴承盖无退刀槽轴承盖外端面的加工面积过大3、零件的结构工艺性2、转动件与静止件的关系1、轴上零件的固定例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）1、轴上零件的固定2、转动件与静止件的关系3、零件的结构工艺性右轴头伸出过长4、装拆与调整轴缺少台阶，轴承装拆不便3、零件的结构工艺性2、转动件与静止件的关系1、轴上零件的固定例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

2023精密机械设计(庞振基黄其圣著)课后答案精密机械设计(庞振基黄其圣著)内容简介前言基本物理量符号表绪论第一章精密机械设计的基础知识第一节概述第二节零件的工作能力及其计算第三节零件与机构的误差估算和精度第四节工艺性第五节标准化、系列化、通用化第六节零件的设计方法及其发展思考题及习题第二章工程材料和热处理第一节概述第二节金属材料的力学性能第三节常用的工程材料第四节钢的热处理第五节表面精饰第六节材料的选用原则思考题及习题第三章零件的几何精度第一节概述第二节极限与配合的基本术语和定义第三节光滑圆柱件的极限与配合及其选择第四节形状与位置公差及其选择第五节表面粗糙度及其选择思考题及习题第四章平面机构的结构分析第一节概述第二节运动副及其分类第三节平面机构的运动简图第四节平面机构的自由度第五节平面机构的组成原理和结构分析思考题及习题第五章平面连杆机构第一节概述第二节铰链四杆机构的基本型式及其演化第三节平面四杆机构曲柄存在的条件和几个基本概念第四节平面四杆机构的设计思考题及习题第六章凸轮机构第一节概述第二节从动件常用运动规律第三节图解法设计平面凸轮轮廓第四节解析法设计平面凸轮轮廓第五节凸轮机构基本尺寸的确定思考题及习题第七章摩擦轮传动和带传动第一节概述第二节磨擦轮传动第三节磨擦无级变速器第四节带传动第五节同步带传动第六节其它带传动简介思考题及习题第八章齿轮传动第一节概述第二节齿廓啮合基本定律第三节渐开线齿廓曲线第四节渐开线齿轮各部分的名称、符号和几何尺寸的计算第五节渐开线直齿圆柱齿轮传动第六节渐开线齿廓的切制原理、根切和最少齿数第七节变位齿轮第八节斜齿圆柱齿轮传动第九节齿轮传动的失效形式和材料第十节圆柱齿轮传动的强度计算第十一节圆锥齿轮传动第十二节蜗杆传动第十三节轮系第十四节齿轮传动精度第十五节齿轮传动的空回第十六节齿轮传动链的设计思考题及习题第九章螺旋传动第一节概述第二节滑动螺旋传动第三节滚珠螺旋传动第四节静压螺旋传动简介思考题及习题第十章轴、联轴器、离合器第一节概述第二节轴第三节联轴器第四节离合器思考题及习题第十一章支承第一节概述第二节滑动摩擦支承第三节滚动摩擦支承第四节弹性摩擦支承第五节流体摩擦支承及其它形式支承第六节精密轴承思考题及习题第十二章直线运动导轨第一节概述第二节滑动摩擦导轨第三节滚动摩擦导轨第四节弹性摩擦导轨第五节静压导轨简介思考题及习题第十三章弹性元件第一节概述第二节弹性元件的基本特性第三节螺旋弹簧第四节游丝第五节片簧第六节热双金属弹簧第七节其它弹性元件简介思考题及习题第十四章联接第一节概述第二节机械零件的联接第三节机械零件与光学零件的联接思考题及习题第十五章仪器常用装置第一节概述第二节微动装置第三节锁紧装置第四节示数装置第五节隔振器思考题及习题第十六章机械的计算机辅助设计第一节概述第二节计算机辅助设计系统的原理与构成第三节表格和线图的处理第四节机械优化设计第五节设计举例思考题及习题参考文献精密机械设计(庞振基黄其圣著)目录本书对精密机械及仪器仪表中常用机构和零部件的工作原理、适用范围、结构、设计计算方法，以及工程材料、零件几何精度的基础知识等诸方面均作了较为详细的阐述。

第十六章轴16.1选择题16.1.1 自行车轮的轴是。

a）心轴 b）转轴 c）传动轴16.1.2 自行车大链轮的轴（脚蹬轴，又称中轴）是。

a）心轴 b）转轴 c）传动轴16.1.3 后轮驱动的汽车，起前轮的轴是。

a）心轴 b）转轴 c）传动轴16.1.4 某45钢轴的刚度，可采取措施来提高其刚度。

a）用40Cr钢代替 b）淬火 c）增大轴的尺寸d）改进轴的结构以减轻应力集中16.1.5 汽轮发电机转子轴在高温、高速和重载条件下工作，采用材料为宜。

a）45钢正火b）Q255 c）38CrMoAlA d）45钢调质16.1.6 对大直径轴的轴肩圆周角处进行喷丸处理，起目的是。

a）是尺寸精确些 b）达到规定的表面粗糙度c）降低材料对应力集中的敏感性 d）提高材料的抗腐蚀性能16.1.7 计算当量弯矩M'=[M2+（αT）2]0.5，α是根据转矩性质而定的校正系数，当承受的转矩是对称循环时，α= 。

a）0.3 b）0.6 c）1.0 d）1.516.1.8 转轴设计中，当弯矩是第Ш类（对称循环）而转矩是第П类（脉动循环）时，其修正系数α等于。

a）[σ-1]b/ [σ0]b b）[σ0]b / [σ-1]bc）[σ-1]b/ [σ+1]b d）[σ+1]b / [σ-1]b16.1.9 转轴在精确计算时，首先应确定断面的位置。

a）危险 b）承受最大合成弯矩处c）应力集中较大处16.1.10 材料为钢质的传动轴，轴上分置四个带轮（如图），主动轮C上输入功率P C=65KW，三个从动轮A、B、D其输出功率分别为P A=15KW、P B=20KW、P D=30KW，当轴n=470r/min时，受扭矩最大。

a）A-B极 b）B-C极 c）C-D 极16.1.11 空心轴与同尺寸的实心轴相比较，其抗扭强度，而其重量。

a）降低 b）增强 c）不变16.1.12 原则上轴上配合表面应取标准直径，对于d=100~200mm，其尾数为。

第十六章 轴16-13、已知图16-41中所示直齿轮减速器输出轴在安装齿轮处的直径65d mm =，齿轮轮毂长85mm ，齿轮和轴的材料均为45钢。

齿轮分度圆直径为0300d mm =，所受圆周力8000t F N =，载荷有轻微冲击。

试选择该处平键的尺寸。

如果轮毂材料为铸铁，则该平键所能传递的转矩T 有多大？06264[]45[]100120a,[]1100.38000120022441200110100.06548006.710.065110102.5 2.50.065162.56174162.5p p p t T dhlMP MPad T F T dhl hl hl mm l d mm h mm σσσσσ=≤====⨯=⨯==≤⨯≥=⨯⨯<=⨯=∴≥= p p 解：普通平键的挤压强度条件为F =A 号钢在轻微冲击下的取F 则有：=A 又查表61501.544dhl N m σσσσ'''⨯⨯⨯⨯⨯⨯'== p p max p -6-36maxp -8可选l=140mm,h=11mm,b=18mm 如果轮毂材料为铸铁，则该平键所能承受的最大挤压力为[]=5060MPa,取[]=60MPa 。

4T 则由[]=得：dhl111401065106010T []=16-14、已知一传动轴所传递的功率16k N W =，转速720/min n r =，材料为275Q 钢。

求该传动轴所需的最小直径。

3316955010n []0.2d 16,720/min.118d 11833.18N kW PT W d P kW n r A mm τττ=⨯=≈≤≥====∴≥=解：当传动轴传递的功率为时，其扭转强度条件为即：其中16-15、图16-42所示为一直齿圆柱齿轮减速器输出轴的示意图。

有关尺寸如图所示。

轴承宽度为20mm ；齿轮宽度为50mm ，分度圆直径为20mm ，传递的功率为 5.5N kW =，转速300/min n r =。

第十六章滚动轴承重要基本概念1．滚动体和内、外圈所受的载荷和应力在滚动轴承正常工作时，滚动体和内外圈滚道均受变载荷和变应力。

其中，滚动体和转动套圈承受周期性非稳定脉动循环的变载荷（变接触应力），固定套圈则承受稳定的脉动循环的变载荷（接触应力）。

2．滚动轴承的失效形式滚动轴承的主要失效形式（又称正常失效形式）是滚动体或内外圈滚道上发生疲劳点蚀。

当轴承转速很低（n ≤10r/min）或只慢慢摆动，且静载荷很大时，其失效形式是滚动体或内外圈滚道表面发生塑性变形。

3．滚动轴承的设计准则对于正常转动工作的轴承，进行针对疲劳点蚀的寿命计算。

对于转速很低（n ≤ 10r/min）或只慢慢摆动的轴承，进行静强度计算。

4．滚动轴承的基本额定寿命基本额定寿命：一批相同的轴承在相同的条件下运转，当其中 10%的轴承发生疲劳点蚀破坏（ 90% 的轴承没有发生点蚀）时，轴承转过的总转数L10（单位为106转），或在一定转速下工作的小时数 L10h（单位为小时）。

5．滚动轴承的基本额定动载荷 C是指轴承寿命 L10恰好为 1（ 106转）时，轴承所能承受的载荷。

表示轴承的承载能力。

对于向心轴承： C 是纯径向载荷；对于推力轴承： C 是纯轴向载荷；在使用中要注意 C 的3条含义： 90%可靠度、基本额定寿命 106转、 C 的方向。

精选例题与解析例 16-1 一根装有两个斜齿轮的轴由一对代号为 7210AC 的滚动轴承支承。

已知两轮上的轴向力分别为F a1= 3000 N，F a2 = 5000 N ，方向如图。

轴承所受径向力 R1= 8000 N，R2 = 12000 N 。

冲击载荷系数 f d = 1，其它参数见附表。

求两轴承的当量动载荷P1、P2。

例11-1 图1S A/R ≤ e A/R>e e 0.68RX Y X Y0.681 0 0.41 0.87解： 1．求内部派生轴向力 S 1、 S 2的大小方向 S 1 = 0.68R 1 = 0.68×8000 = 5440 NS 2 = 0.68R 2 = 0.68×12000 = 8160 N ，方向如图所示。

第16章 其他常用零、部件16.1两轴轴线的偏移形式有哪几种？答：有经向位移、轴向位移、偏角位移以及综合以上三种位移中的几种同时发生的情况。

16.2凸缘联轴器两种对中方法的特点各是什么？答：凹凸槽对中时轴必须作轴向移动；用螺栓与孔的紧配合对中时不须轴作轴向移动，且传递扭矩大。

16.3 联轴器与离合器的主要区别是什么？答：联轴器只保持两轴的接合，离合器可在机器工作中随时定成两轴的接合与分离。

16.4 常用联轴器和离合器有哪些类型？各有哪些特点？应用于哪些场合？答：常用联轴器可分为刚性联轴器和挠性联器两大类，刚性联轴器不能补尝两轴的相对位移，用于两轴严格对中并在工作中不发生相对位移的场合；挠性联轴器具有一定的补尝两轴相对位移的能力，用于工作中两轴可能会发生相对位移的场合。

常用离合器分为牙嵌式和摩擦式两大类。

牙嵌式离合器结构简单，制造容易，但在接合式分离时齿间会有冲击，用于转矩不大、接合或分离时两轴静止或转速差很小的场合；摩擦式离合器接合过程平稳，冲击、振动较小，有过载保护作用，但外廓尺寸大，接合分离时有滑动摩擦，发热量及磨损较大，用于转矩较大，两轴有较大转速差的场合。

16.5 无弹性元件联轴器与弹性联轴器在补偿位移的方式上有何不同？答：无弹性元件联轴器利用联轴器工作元件间的动联接实现位移补偿；弹性联轴器利用其中弹性元件的变形来补偿位移。

16.6 牙嵌式离合器与牙嵌式安全离合器有何区别？答：不同点在于牙嵌式安全离合器的牙的倾斜角α较大，且无操纵机构。

16.7 普通自行车上手闸、鞍座等处的弹簧各属于什么类型？其功用是什么？答：手闸处的弹簧是扭转弹簧，用于刹车后手闸复位；鞍座处的弹簧是螺旋压簧，用于缓冲吸振。

16.8 圆栓螺旋弹簧的端部结构有何作用？答：压缩弹簧的端部结构起支承作用，拉伸弹簧的端部结构功用是利于弹簧的安装及加载。

16.9 某电动机与油泵之间用弹性套柱销连轴器连接，功率P =7.5kW,转速n =970r/min,两轴直径均为42mm ，试选择连轴器的型号。

机械设计基础课后习题答案第三版课后答案(1-18章全) 完整版机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社目录第1章机械设计概述1第2章摩擦、磨损及润滑概述 3第3章平面机构的结构分析12第4章平面连杆机构16第5章凸轮机构 36第6章间歇运动机构46第7章螺纹连接与螺旋传动48第8章带传动60第9章链传动73第10章齿轮传动80第11章蜗杆传动112第12章齿轮系124第13章机械传动设计131第14章轴和轴毂连接133第15章轴承138第16章其他常用零、部件152第17章机械的平衡与调速156第18章机械设计CAD简介163机械设计概述机械设计过程通常分为哪几个阶段?各阶段的主要内容是什么?答:机械设计过程通常可分为以下几个阶段:1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。

2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下,由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较,从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。

3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。

4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。

常见的失效形式有哪几种?答:断裂,过量变形,表面失效,破坏正常工作条件引起的失效等几种。

什么叫工作能力?计算准则是如何得出的?答:工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。

对于载荷而言称为承载能力。

根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。

标准化的重要意义是什么?答:标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少,简化生产管理过程,降低成本,保证产品的质量,缩短生产周期。

第2章摩擦、磨损及润滑概述按摩擦副表面间的润滑状态,摩擦可分为哪几类?各有何特点?答:摩擦副可分为四类:干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。

干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜,摩擦系数及摩擦阻力最大,磨损最严重,在接触区内出现了粘着和梨刨现象。

液体摩擦的特点是两摩擦表面不直接接触,被液体油膜完全隔开,摩擦系数极小,摩擦是在液体的分子间进行的,称为液体润滑。

第三章部分题解参考3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。

设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。

试分析此方案有无结构组成原理上的错误。

若有，应如何修改？习题3-5图习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为：14233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F 其中：滚子为局部自由度计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。

解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。

其自由度为：115243 2345=-⨯-⨯=--=P P n F ②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。

其自由度为：123233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F 3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。

习题3-6(a)图 习题3-6(d)图解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。

自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(a)解图(a)习题3-6(a)解图(b)解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。

自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b)3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。

解(a) 10102732345=-⨯-⨯=--=P P n FA 、B 、C 、D 为复合铰链原动件数目应为1说明：该机构为精确直线机构。

当满足BE =BC =CD =DE ，AB =AD ，AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF解(b) 1072532345=-⨯-⨯=--=P P n FB 为复合铰链，移动副E 、F 中有一个是虚约束 原动件数目应为1说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切。