机械设计基础作业集参考答案(12_17)

班级：姓名：学号：机械设计基础习题_参考答案评语：任课教师：日期：（1）12带传动13链传动14轴15滑动轴承16滚动轴承17联轴器、离合器及制动器1、【答】由公式ffeceeFF/11/1120影响带传动工作能力的因素有：（1）预紧力：预紧力越大，工作能力越强，但应适度，以避免过大拉应力；（2）包角：包角越大越好，一般不小于120度；（3）摩擦系数：摩擦系数越大越好。2、【答】由公式Ac2可知，为避免过大的离心拉应力，带速不宜太高；1）由公式（12-6），带传动的圆周力PF1000由公式（12-8），紧边拉力PFFFF10002001因此，为避免紧边的拉应力AF11过大，带速不宜太低。3、【答】带传动中的弹性滑动是由于带松边和紧边拉力不同，导致带的弹性变形并引起带与带轮之间发生相对微小滑动产生的，是带传动固有的物理现象。弹性滑动会使带产生磨损，并且使从动轮转速小于主动轮转速。带传动中由于工作载荷超过临界值并进一步增大时，带与带轮间将产生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急剧降低，甚至使传动失效，这种情况应当避免。4、【答】带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏。带传动的设计准则是在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。班级：姓名：学号：机械设计基础习题_参考答案评语：任课教师：日期：（2）13链传动1、【答】链传动优点与属于摩擦传动的带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保证准确的平均传动比，传动效率较高；又因链条不需要像带那样张得很，所以作用于轴上的径向压力较小；在同样的条件下，链传动结构较为紧凑。同时链传动能在高温和低温的情况下工作。2、【答】链传动运动中由于链条围绕在链轮上形成了正多边形，造成了运动的不均匀性，称为链传动的多边形效应。这是链传动固有的特性。减轻链传动多边形效应的主要措施有：1）减小链条节距；2）增加链轮齿数；3）降低链速。3、【答】滚子链传动的主要失效形式为：1）链的疲劳破坏：链在工作时，周而复始地由松边到紧边不断运动着，因而它的各个元件都是在变应力作用下工作，经过一定循环次数后，链板将会出现疲劳断裂，或者套筒、滚子表面将会出现疲劳点蚀（多边形效应引起的冲击疲劳）。2）链条铰链的磨损：链条在工作过程中，由于铰链的销轴与套筒间承受较大的压力，传动时彼此又产生相对转动,导致铰链磨损,使链条总长伸长,从而使链的松边垂度变化,增大动载荷,发生振动,引起跳齿,加大噪声以及其它破坏,如销轴因磨损削弱而断裂等。3）链条铰链的胶合：当链轮转速高达一定数值时，链节啮入时受到的冲击能量增大，销轴和套筒间润滑油被破坏，使两者的工作表面在很高的温度和压力下直接接触，从而导致胶合。因此，胶合在一定程度上限制了链的传动的极限转速。4）链条静力拉断：低速（6.0m/s）的链条过载，并超过了链条静力强度的情况下，链条就会被拉断。14轴1、【答】工作中只承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小）的轴称为传动轴。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。自行车的前轴和后轴属于心轴，中轴属于转轴。2、【答】轴的常用周向定位方式有：键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等。轴的常用轴向定位方式有：轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖和圆螺母等。3、【答】轴的强度不足时，可采取：增大轴的直径；改变材料类型；增大过渡圆角半径；对轴的表面进行热处理和表面硬化加工处理；提高表面加工质量；用开卸载槽等方法降低过盈配合处的应力集中程度；改进轴的结构形状等措施。班级：姓名：学号：机械设计基础习题_参考答案评语：任课教师：日期：（3）刚度不足时只能采取增大轴径，改变轴外形等措施。6、【答】该轴结构设计中的主要错误有：①——轴上零件左侧无法轴向固定；②——键槽过长；③——轴承端盖与轴应有间隙，并且要有密封装置；④——角接触轴承应正装；⑤——套筒外径应小于轴承内圈外径尺寸；⑥——轴段长度应小于齿轮轮毂宽度；⑦——轴承内圈无法定位；⑧——角接触轴承应成对使用（此设计中应正装）；⑨——轴承端盖两处均应加轴承间隙调整垫片；⑩——装轴承处的轴段外径应区别开来，以保证加工精度。正确的结构如下图所示：15滑动轴承1、【答】滑动轴承的失效形式有：磨粒磨损、刮伤、咬合（胶合）、疲劳剥落和腐蚀，还可能出现气蚀、流体侵蚀、电侵蚀和微动磨损等损伤。2、【答】滑动轴承材料性能应具有以下性能：（1）良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性。（2）良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性。（3）足够的强度和抗腐蚀能力。（4）良好的导热性、工艺性、经济性等。不存在一种轴承材料能够同时满足以上这些性能。3、【答】非液体润滑轴承常以维持边界油膜不遭破坏作为设计的最低要求。班级：姓名：学号：机械设计基础习题_参考答案评语：任课教师：日期：（4）限制p的目的是保证润滑油不被过大的压力挤出，间接保证轴瓦不致过度磨损。轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗fp成正比，限制p的目的就是限制轴承的温升，防止吸附在金属表面的油膜发生破裂。4、【答】形成流体动力润滑（即形成动压油膜）的必要条件是：1）相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；2）被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度（亦即滑动表面带油时要有足够的油层最大速度），其运动方向必须使润滑油由大口流进，从小口流出；3）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。向心滑动轴承形成动压油膜的基本过程为：1）轴颈静止时，轴颈处于轴承孔的最低位置，并与轴瓦接触，两表面间自然形成一收敛的楔形空间；2）轴颈开始转动时，速度极低，带入轴承间隙中的油量较少，这时轴瓦对轴颈摩擦力的方向与轴颈表面圆周速度方向相反，迫使轴颈在摩擦力的作用下沿孔壁爬升；3）随着转速的增大，轴颈表面的圆周速度增大，带入楔形空间的油量也逐渐增多。这时楔形油膜产生了一定的动压力，将轴颈浮起。当轴颈达到稳定运转时，轴颈便稳定在一定的偏心位置上。这时，轴承处于流体动力润滑状态，油膜产生的动压力与外载荷相平衡。由于轴承内的摩擦阻力仅为液体的内阻力，故摩擦系数达到最小值。16滚动轴承1【答】滚动轴承的正常失效形式是滚动体或内外圈滚道上的点蚀破坏。对于慢慢摆动及转速极低的轴承，主要失效形式是滚动轴承接触面上由于接触应力过大而产生的永久性过大的凹坑。除点蚀和永久性变形外，还可能发生其它多种形式的失效，如：润滑油不足使轴承烧伤，润滑油不清洁使轴承接触部位磨损，装配不当使轴承卡死、内圈涨破、挤碎内外圈和保持架等。这些失效形式都是可以避免的。2、【答】一组轴承中，10%的轴承发生点蚀破坏，90%的轴承不发生点蚀破坏前的转数（以106为单位）或工作小时数称为滚动轴承的基本额定寿命，以L10表示。滚动轴承的基本额定动载荷就是使轴承的基本额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受的载荷值，用字母C表示。3、【答】对于在工作载荷下基本上不旋转的轴承（例如起重机吊钩上用的推力轴承），或者慢慢地摆动以及转速极低的轴承，需要进行滚动轴承的静载荷计算。4、【答】6210：深沟球轴承，内径50mm，0级公差；7207C/P5：角接触球轴承，内径35mm，5级公差；N208：圆柱滚子轴承，内径40mm，0级公差；班级：姓名：学号：机械设计基础习题_参考答案评语：任课教师：日期：（5）31306：圆锥滚子轴承，内径30mm，0级公差；51205：推力球轴承，内径25mm，0级公差。17联轴器、离合器及制动器1、【答】联轴器和离合器主要用来联接轴与轴（或轴与其它回转零件），以传递运动与转矩，有时也可用作安全装置。联轴器和离合器的区别是：在机器运转时，联轴器联接的两轴不能分离，只有在机器停车并将联接器拆开后，两轴才能分离。而离合器在机器运转过程中不需停车便可使两轴随时接合或分离。2、【答】联轴器分刚性和弹性两大类。刚性联轴器又可分为固定式刚性联轴器和可移式刚性联轴器。固定式刚性联轴器不能补偿两轴的相对位移，所以对两轴线的相对位置要求较高，而可移式联轴器能补偿两轴的相对位移，所以允许两轴有一定范围的位移。弹性联轴器内含有弹性元件，它不仅能补偿两轴的相对位移，而且还具有减振和缓冲功能。刚性联轴器和弹性联轴器的区别是前者不含有弹性元件，不具有减振和缓冲功能。