机械设计表：当量动载荷的径向动载荷系数X和轴向动载荷系数Y
《机械设计基础》教案
《机械设计基础》教案由于两相对运动表面的加工不平度,轴的刚性及轴承与轴颈的几何形状误差的限制，hmin不能无限缩小,因而提出了许用油膜厚度 [h]的问题。
为了工作可靠,必须满足式(12-25)。
④学习轴承的热平衡计算这部分内容要注意以下几个问题：a) 首先要搞清为什么要进行热平衡计算；其次,再搞清楚为什么热平衡计算最后归结为控制其泊的入口温度,即应满足35°≤ti≤40℃。
b)在式(12-28)中,轴承的耗油量系数也是一个无量纲量。
由于计算单位时间内的耗油量很复杂,精确计算耗油量应包含三个部分,即承载区的油泄流量,非承载区的油泄流量以及油沟处的油泄流量。
故在轴承设计中往往采用大量分析计算作出了不同B/d时的Q?VBd曲线,学习时应注意B/d、χ耗油量系数与B/d某的关系,并对曲线的变化形态作出物理解释。
c)在式(12-28)中,有关轴承中的摩擦系数计算公式的推导,请参阅濮良贵主编《机械设计》第五版中304页。
⑤学习参数选择这一部分内容时,主要应理解宽径比B/d、相对间隙ψ和粘度对轴承工作性能的影响,并掌握其选择原则。
6)§12-8简介了无润滑轴承、多油模轴承及液体静压滑动轴承等。
教学时应注意如下几点:①无润滑轴承大多采用各种工程塑料制造,应了解这些材料的性能及特点。
主要设计参数的选择原则和承载能力的简化估算方法。
②多油模轴承的类型、结构特点及工作原理。
③液体静压轴承的承载原理及特点(包括定量供油和定压供油)。
要了解多油腔静压轴承的工作原理。
对于节流器,重点在于搞清节流器的作用。
教材中虽然仅介绍了毛细管节流器的结构简图,但其它型式的节流器,如小孔节流器、滑阀节流器、薄膜反馈节流器等，不难从有关阐述静压技术的书籍中查到。
三、本章教学工作的组织及学时分配本章的教学内容安排4个学时。
以多媒体手段介绍结构图，以板书推导和实物共同完成该章的教学任务。
第十三章滚动轴承一、本章主要内容、特点及学习要求1.本章主要内容为滚动轴承的选择和轴承装臵的设计。
机械设计期末试卷及答案1
中原工学院2003～2004学年第一学期机械制造及自动化专业机械设计课程期末试卷一、是非题(用“√”表示正确，“×”表示错误填在题末的括号中)。
(本大题共10小题，每小题1分，总计10分)1、受静载荷作用的零件只能产生静应力，受变载荷作用的零件才能产生变应力。
（）2、受交变横向载荷作用的普通螺栓联接，在正常工作时螺栓杆所受到的拉力不变。
（）3、为了使V带的工作侧面能与V带轮轮槽的工作侧面紧紧贴合，因为V带的剖面楔角为40º，因而V带轮轮槽角也相应为40º。
（）4、为了避免带打滑，可将带轮上与带接触的表面加工得粗糙些以增大摩擦。
（）5、对轮齿沿齿宽作适当的修形（鼓形齿），可以大大改善载荷沿接触线分布不均匀的现象。
（）6、齿面点蚀是润滑良好的软齿面闭式齿轮传动常见的失效形式。
（）7、直齿圆锥齿轮的强度计算中，通常近似地以大端分度圆处的当量圆柱齿轮来代替圆锥齿轮进行强度计算。
（）8、与齿轮传动的变位方法相类似，不仅可以对蜗杆进行变位加工，而且也可以对蜗轮进行变位加工。
（）9、某45钢轴的刚度不足，可以采取改用40Cr合金钢措施来提高其刚度。
（）10、滚动轴承的基本额定寿命是指一组轴承中10%的轴承发生疲劳破坏，而90%的轴承不发生疲劳破坏前的转数（以106为单位）或工作小时数。
（）二、选择题(将正确的代码A、B、C、D填入横线上方的空格处)。
(本大题共15小题，每小题1.5分，总计15分)1．零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之__ __。
A. 增高B. 降低C. 不变D. 有时增高，有时降低2．对于联接用螺纹，主要要求联接可靠，自锁性能好，故常选用__ __。
A．升角小，单线三角形螺纹B．升角大，双线三角形螺纹C. 升角小，单线梯形螺纹D．升角大，双线矩形螺纹3. 设计键联接时，有以下主要内容：①按使用要求选择键的类型；②对键联接进行必要的强度校核计算；③按轴径选择键的剖面尺寸；④按轮毂宽度选择键的长度。
机械设计课程设计-蜗轮蜗杆减速器设计说明书
机械设计课程设计蜗轮蜗杆减速器的设计一、选择电机1）选择电动机类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相异步电动机。
2）选择电动机的容量工作机的有效功率为从电动机到工作机输送带间的总效率为=式中各按【1】第87页表9.1取η－联轴器传动效率：0.991η－每对轴承传动效率：0.982η－涡轮蜗杆的传动效率：0.803η－卷筒的传动效率：0.964所以电动机所需工作功率3）确定电机转速工作机卷筒的转速为所以电动机转速的可选范围是：符合这一范围的转速有：750、1000、1500三种。
综合考虑电动机和传动装置尺寸、质量、价格等因素，为使传动机构结构紧凑，决定选用同步转速为1000。
根据电动机的类型、容量、转速，电机产品目录选定电动机型号Y112M-6,其主要性能如下表1：/(9402 确定传动装置的总传动比和分配传动比：总传动比：3 计算传动装置各轴的运动和动力参数： 1）各轴转速：Ⅰ轴Ⅱ轴卷筒轴 2）各轴输入功率： Ⅰ轴 Ⅱ轴卷筒轴3） 各轴输入转矩：电机轴的输出转矩Ⅰ轴Ⅱ轴卷筒轴运动和动力参数结果如下表：940二、涡轮蜗杆的设计1、选择材料及热处理方式。
考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度也不高，蜗杆选用45号刚制造，调至处理，表面硬度220250HBW；涡轮轮缘选用铸锡磷青铜,金属模铸造。
2、选择蜗杆头数和涡轮齿数i=15.16 =2 =i=215.16303、按齿面接触疲劳强度确定模数m和蜗杆分度圆直径1）确定涡轮上的转矩，取，则2)确定载荷系数K=根据工作条件确定系数=1.15 =1.0 =1.1K==1.15 1.0 1.1=1.2653)确定许用接触应力由表查取基本许用接触应力=200MPa应力循环次数 N=故寿命系数4)确定材料弹性系数5）确定模数m和蜗杆分度圆直径查表取m=6.3mm，=80mm4、计算传动中心距a。
涡轮分度圆直径a=满足要求5、验算涡轮圆周速度、相对滑动速度及传动效率<3符合要求tan=0.16,得=8.95°由查表得当量摩擦角=1°47,所以=0.790.80与初值相符。
轴及轴承计算
-
-
-
-
-
70000B
α=25˚
α=40˚
—
—
1
0
0.35
0.57
1.14
重新查表选取判断系数e e1=0.422 e2=0.401 重新计算派生轴向力 Fd1=e1Fr1 =0.422×875.65=369.52 N Fd2=e2Fr2 =0.401×1512.62=606.56 N 重新计算轴向力 Fa1= Fae +Fd2 =400+606.56=1006.56 N Fa2= Fd2 =606.56 N Fa1/C0= 1006.56/20000 =0.05033 Fa2/C0= 606.56/20000 =0.03033 两次计算 Fa2/C0 结果相差不大，故取 e1=0.422
M aH F1H L M /aV 2 8700 0.193/ 2
840 N m
6) 求F力产生的弯矩图
927 N maV 4500
d
L/2 a
a— a 截面F力产生的弯矩为：
M 0.193/ 2 M aF F1F L /2 aV 4803
a
潘存云教授研制
L/2 a
Ft d2
L Fr Fa 2
K
F
Fr Fa F2v
Fr L 2 Fa d 2 2 6410 193 2 2860 2860 146 146 2 2 对2点取矩 F1v 2123 N L 193 193
F F2v Fr F 1v 1 v 6410 2123 4287 N
轴承类型 相对轴向载荷 名 称 代 号 f 0Fa / C0r Fa / C0 调心球轴承 10000 — — 调心滚子轴承 20000 — — 推力调心滚子轴承 29000 — — 圆锥滚子轴承 30000 — — 0.172 0.345 0.689 1.030 深沟球轴承 60000 1.380 — 2.070 3.450 5.170 6.890 0.015 0.029 0.058 0.087 70000C 0.120 α=15˚ 0.170 0.290 角接触球轴承 0.440 0.580 70000AC — — 70000B
《西南科技大学机械设计》习题库
西南科技大学《机械设计》习题库一、是非题1、设计机器的基本原则是：美观、大方、造型优美。
（）2、起重机的抓斗、气轮机的叶轮、车床变速箱中的齿轮、飞机的螺旋桨、自行车的链条以及颚式破碎机上的V带传动都是通用零件。
（）3、单侧工作面齿轮的齿根受脉动循环的弯曲应力作用。
（）4、过桥轮的齿根受对称循环的弯曲应力作用。
（）5、疲劳曲线表示屈服极限σs与循环次数N之间的关系曲线。
（）5、某材料的一条疲劳曲线可用于分析该材料所制成的零件在不同循环特征系数r下的应力极限。
（）7、通常，楔键联接用于轴和轮毂要求定心精度较高的场合。
（）8、为了改善螺纹牙间载荷分布不均匀现象可以采用环槽螺母的方法。
（）9、带传动中的弹性滑动可以用增大包角等措施予以避免。
（）11、通常，轴采用阶梯轴形式，其目的主要是为了加工方便。
（）12、一般软齿面的闭式齿轮传动，齿轮轮齿最常见的失效是疲劳点蚀。
（）13、圆柱滚子轴承既可以承受较大的径向力,同时也可承受一定的轴向力。
（）14、楔键和轮毂上键槽的底面，两者的接触面都具有1/100的斜度。
（）15、万向联轴器可以补偿较大的角位移，并且还具有减振缓冲功能。
（）16、在轴的初步设计计算中，轴的最小直径是按弯曲强度来初步计算的。
（）17、蜗杆传动的蜗杆导程角γ一定等于蜗轮的螺旋角β。
（）18、用于联接的螺纹要求传动效率高。
（）19、轴承代号“61206”的含义是：轴承内径是30mm，直径系列是轻系列，公差等级是普通级，类型是深沟球轴承。
（）20、在轴上同一处，安装两个半圆键时，一般最好使它们隔180°布置。
〔〕21、在公称直径相同时，因为粗牙螺纹的螺距比细牙螺纹的大，所以粗牙螺纹的自锁性好，因此粗牙螺纹是常用螺纹。
〔〕22、弹性柱销联轴器具有减振缓冲、补偿位移的功能。
〔〕23、润滑油的粘度越大，内摩擦阻力越大，即流动性越差。
〔〕24、因为三角形螺纹的牙形角相对较大，所以三角形螺纹常用于传动螺纹〔〕25、两带轮的直径一定时，减小中心距会导致小带轮上的包角减小。
齿轮与轴的三种连接方式
齿轮与轴的连接方式齿轮传动设计1、选择材料及确定许用应力考虑到传动功率不大（1P =2.85kw ）,所以齿轮选择软齿面。
由已知条件（单向传动、载荷较平稳）通过查《机械设计基础》表11-1，小齿轮选用40Cr 调质，齿面硬度217~286HBS ，1lim H σ=730Mpa ，1FE σ=580Mpa ；大齿轮选用45钢调质，齿面硬度197~286HBS ，2lim H σ=600Mpa ，2FE σ=450Mpa 。
由表11-5，取H S =1.1,F S =1.25。
所以，[]1H σ=HH S 1lim σ=Mpa 1.1730=664Mpa[]2H σ=Mpa 1.1600=545Mpa[]1F σ=FFE S 1σ=Mpa 25.1580=464Mpa[]2F σ=Mpa 25.1450=360Mpa2、按齿面接触强度设计根据表11-2，设齿轮按8级精度设计。
由表11-3取载荷系数K=1.2,由表11-6取齿宽系数d φ=0.8,小齿轮转矩1T =0.48×510N·mm,由表11-4取EZ =188,又HZ ,所以[]3211112⎪⎪⎭⎫⎝⎛+≥H HE d Z Z KT d σμμφ=3255455.21886168.01048.02.12⎪⎭⎫⎝⎛⨯+⨯⨯⨯⨯≈49.99mm取1Z =20，2Z =01i 1Z =6×20=120（《机械设计指导》表16-2） 模数m=111Z d =2099.49㎜=2.5 齿宽b=d φ11d =0.8×49.99mm=39.99mm大齿轮的齿宽b=40mm 小齿轮的齿宽b=45mm取2b =45mm,1b =50mm,按表4-1取m=2.5mm,实际的11d =1Z m=20×2.5mm=50mm,12d =120×2.5mm=300mm 中心距1a =21211d d +=175mm 验算轮齿弯曲强度齿形系数1Fa Y =2.94（图11-8）,1Sa Y =1.56（图11-9）2Fa Y =2.13,2Sa Y =1.811F σ=121112z bm Y Y KT Sa Fa =205.299.3956.194.21048.02.1225⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=105.7Mpa ≤[]1F σ=464Mpa 2F σ=11221Sa Fa Sa Fa F Y Y Y Y σ=56.194.281.113.27.105⨯⨯⨯Mpa=88.85Mpa ≤[]2F σ=360Mpa,安全。
机械设计期末考试题A卷答案
机械设计期末考试题A卷答案1、⼀减速齿轮传动，主动轮1⽤45号钢调质，从动轮⽤45号钢正⽕，则它们齿⾯接触应⼒的关系是 b 。
a 、2H 1H σσ>；b 、2H 1H σσ=；c 、2H 1H σσ<。
3、对于硬齿⾯闭式齿轮传动，其齿⾯接触承载能⼒较⾼，故通常先按齿根弯曲疲劳强度进⾏设计，然后校核齿⾯接触疲劳强度。
4、蜗杆的 c 模数为标准模数，蜗轮的 b 压⼒⾓为标准压⼒⾓。
a 、法⾯；b 、端⾯；c 、轴⾯。
5、带在带轮上即将打滑⽽尚未打滑的临界状态时，1F 与2F 的关系可⽤著名的欧拉公式表⽰为 121αf eF F = 。
6、在蜗杆传动中，当需要⾃锁时，应使当量摩擦⾓ b 蜗杆导程⾓。
a 、⼩于；b 、⼤于；c 、等于。
7、计算蜗杆传动的传动⽐时，公式 c 是错误的。
a 、21/ωω=i ；b 、21/n n i =；c 、12/d d i =；d 、12/z z i =。
8、蜗杆传动的失效通常是发⽣在蜗轮轮齿上。
9、设计圆柱螺旋弹簧时，其弹簧直径d 按强度条件确定，其⼯作圈数n 按刚度条件确定。
10、弹簧指数C ＝ D 2/d ，C 值越⼤，刚度越⼩。
11、楔键联接靠摩擦⼒传递转矩，⽤于对中性要求不⾼的联接。
12、按国家标准GB/292-93规定，代号为7210C 的滚动轴承类型为⾓接触球轴承轴承，其内径为 50 mm ，宽度系列为窄、系列，直径系列为轻系列，C 代表公称接触⾓15o，其精度为 P0 级。
13、下列各种联轴器中，能减缓振动和冲击的是 f ；可实现两轴线⾓位移最⼤的是 c ；常⽤于两轴线对中性不好、低速情况下的是 d 和 e 。
a 套筒联轴器；b. 凸缘联轴器；c. 万向联轴器；d. ⼗字滑块联轴器；e. 齿轮联轴器；f. 弹性柱销联轴器。
⼆、问答题〔每题5分、计30分〕1、试分析影响带传动所能传递最⼤有效圆周⼒F max 的主要因素。
（5分）110max11112ααf f ee F F +-= max F 与初拉⼒0F 、包⾓1α和摩擦系数f 有关。
机械设计期末练习题库
1、一钢制轴类零件的危险剖面承受 200MPa， －100MPa，综合影响系数 =2，材料的 ＝400MPa， ＝250MPa， ＝400MPa。试：
1）画出材料的简化极限应力线图，并判定零件的破坏形式。
2）按r=c加载计算该零件的安全系数。
(1)材料的简化极限应力线图如题2-31解图所示
二、问答题。
1试在零件极限应力线图上画出C,D两点的r=c的加载线。
2试在零件极限应力线图上画出C,D两点的σmin=c的加载线。
3.普通平键联接有哪些失效形式？强度校核判断强度不够时，可采取哪些措施？
4.联轴器和离合器的功用有何相同点和不同点?
5．在设计带传动时，为什么要限制小带轮最小直径和带的最小、最大速度?
33、蜗杆的分度圆直径取标准值原因是（限制涡轮滚刀的数目及便于滚刀的标准化）。
34、涡轮蜗杆传动 ，是否正确？
不正确
35、代号为6214的滚动轴承，类型是（深沟球轴承），内径是（70）mm深沟球轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、角接触球轴承其类型代号分别是（6,3，N,7）。
36、滚动轴承的寿命是可靠度R=（0.9）时的寿命。
6、绘制零件简化的极限应力图时，所必需的已知数据是（）、（）、（）、（）。
7、提高零件疲劳强度的首要措施（降低应力集中）
8、接触应力是（脉动）循环应力。
9、一个零件磨损的三个典型阶段（磨合阶段）、（稳定磨损阶段）、（剧烈磨损阶段）。
10、影响润滑油粘度的主要因素（）、（）。
11、螺纹的公称直径是（大）径。
6、弹性滑动和打滑是如何发生的？
7、何谓掉链子现象？是首先发生在大链轮还是小链轮上?
8、链传动的设计为要对中心距进行限制？
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4）深沟球轴承的X、Y值仅适用于0组游隙的轴承，对应其它轴承组的X、Y值可查轴承手册。
5）对于深沟球轴承，先根据算得的相对轴向载荷的值查出对应的e值，然后再得出相应的X、Y值。对于表中为列出的A/C0值，可按线性插值法求出相应的e、X、Y值。
6）两套相同的角接触球轴承可在同一支点上“背对背”、“面对面”或“串联”安装作为一个整体使用，这种轴承可由生产厂选配组合成套提供，其基本额定动载荷及X、Y系数可查轴承手册。
派生轴向力计算
圆锥滚子轴承
角接触球轴承
70000C(a=15°)
70000AC(a=25°)
70000B(a=40°)
Fd=Fr/(2Y)①
24小时连续工作的机械，中断使用后果严重。如纤维生产或造纸设备、发电站主电机、矿井水泵、船舶浆轴等
100000～200000
1.99
1.71
1.55
1.45
1.31
1.15
1.04
1.00
0.19
0.22
0.26
0.28
0.30
0.34
0.38
0.42
0.44
角接触球轴承
70000C
α=15°
─
0.015
0.029
0.058
0.087
0.120
0.170
0.290
0.440
0.580
1
0
0.44
1.47
1.40
1.30
1.23
(Y2)
(e)
推力调心滚子轴承
29000
─
─
1
1.2
1
1.2
─
圆锥滚子轴承
30000
─
─
1
0
0.4
(Y)
(e)
双列圆锥
滚子轴承
350000
─
─
1
(Y1)
0.67
(Y2)
(e)
深沟球轴承
60000
0.172
0.345
0.689
1.030
1.380
2.070
3.450
5.170
6.890
─
1
0
0.56
2.30
1.19
1.12
1.02
1.00
1.00
0.38
0.40
0.43
0.46
0.47
0.50
0.55
0.56
0.56
70000AC
α=25°
─
─
1
0
0.41
0.87
0.68
70000B
α=40°
─
─
1
0
0.35
0.57
1.14
注：1）f0与轴承零件的几何尺寸、制造精度及材料性质相关的系数
2）C0是轴承基本额定静载荷；α是接触角。
当量动载荷的径向动载荷系数X和轴向动载荷系数Y
轴承类型
相对轴向载荷
Fa/Fr≤e
Fa/Fr＞e
判断系数e
名称
代号
fFa/Cor
Fa/Co
X
Y
X
Y
双列角接
触球轴承
00000
─
─
1
0.78
0.63
1.24
0.8
调心球轴承
10000
─
─
1
(Y1)
0.65
(Y2)
(e)
调心滚子轴承
20000
─
─
1
(Y1)
0.67
Fd=0.5Fr
Fd=0.7Fr
Fd=1.1Fr
推荐的轴承预期计算寿命
机器类型
预期计算寿命（h）
不经常使用的仪器或设备，如闸门开闭装置等
300～3000
短期或间断使用的机械，中断使用不致断使用后果严重，如发动机辅助设计、流水作业线自动传送装置、长降机、车间吊车、不常使用的机床等
8000～12000
每日8小时工作的机械（利用率较高），如一般的齿轮传动、某些固定电动机等
12000～20000
每日8小时工作的机械（利用率不高），如金属切削机床、连续使用的起重机、木材加工机械、印刷机械等
20000～30000
24小时连续工作的机械，如矿山升降机、纺织机械、泵、电机等
40000～60000