機械設計作業(yè)集第15章答案

1、 機械設計作業(yè)集解答第十五章 軸一、選擇題151按所受載荷的性質(zhì)分類，車床的主軸是 A ，自行車的前軸是 B ，連接汽車變速箱與后橋，以傳遞動力的軸是 C 。A 轉(zhuǎn)動心軸B 固定心軸C 傳動軸D 轉(zhuǎn)軸152 為了提高軸的剛度，措施 B 是無效的。A 加大階梯軸個部分直徑B 碳鋼改為合金鋼C 改變軸承之間的距離D 改變軸上零件位置153 軸上安裝有過盈聯(lián)接零件時，應力集中將發(fā)生在 B 。A 輪轂中間部位B 沿輪轂兩端部位C 距離輪轂端部為1/3輪轂長度處154 軸直徑計算公式， C 。A 只考慮了軸的彎曲疲勞強度B 考慮了彎曲、扭轉(zhuǎn)應力的合成C 只考慮了扭轉(zhuǎn)應力D 考慮了軸的扭轉(zhuǎn)剛度155 軸的

2、強度計算公式中，是 C 。A 彎矩化為當量轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)化系數(shù) B 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化成當量彎矩的轉(zhuǎn)化系數(shù)C 考慮彎曲應力和扭轉(zhuǎn)切應力的循環(huán)性質(zhì)不同的校正系數(shù) D 強度理論的要求156 軸的安全系數(shù)校核計算，應按 D 計算。A 彎矩最大的一個截面B彎矩和扭矩都是最大的一個截面C 應力集中最大的一個截面D 設計者認為可能不安全的一個或幾個截面157 軸的安全系數(shù)校核計算中，在確定許用安全系數(shù)S時,不必考慮 A 。A 軸的應力集中B 材料質(zhì)地是否均勻C 載荷計算的精確度D 軸的重要性158 對軸上零件作軸向固定，當雙向軸向力都很大時，宜采用 C 。A 過盈配合B 用緊定螺釘固定的擋圈C 軸肩套筒D軸肩彈性擋圈15

3、9 對軸進行表面強化處理，可以提高軸的 C 。A 靜強度B 剛度C 疲勞強度D 耐沖擊性能1510 如階梯軸的過渡圓角半徑為r，軸肩高度為h,上面安裝一個齒輪，齒輪孔倒角為C45,則要求 A 。A rCCh D Crh1511在下列軸上軸向定位零件中， B 定位方式不產(chǎn)生應力集中。A 圓螺母 B 套筒 C 軸肩 D 軸環(huán)1512軸上滾動軸承的定位軸肩高度應 B 。A 大于軸承內(nèi)圈端面高度 B 小于軸承內(nèi)圈端面高度C 與軸承內(nèi)圈端面高度相等 D 愈大愈好二、填空題1513按受載分類，軸可以分為 轉(zhuǎn) 軸、 心 軸和 傳動 軸，減速器中的軸應屬于 轉(zhuǎn) 軸。1514 轉(zhuǎn)軸一般制成階梯形的原因是 便于軸

4、上零件安裝定位 和 近似等強度 。1515 當轉(zhuǎn)軸受到穩(wěn)定的軸向力作用時，軸的彎曲應力是 非對稱循環(huán) 應力。1516 單向轉(zhuǎn)動的軸上作用有方向不變的徑向載荷時，軸的彎曲應力為 對稱 循環(huán)變應力，扭轉(zhuǎn)剪應力為 脈動 循環(huán)變應力（轉(zhuǎn)動不平穩(wěn)時）。1517用套筒、螺母或軸端擋圈作軸向固定時，應使軸頭段的長度 小于 輪轂寬度。1518在齒輪減速器中，低速軸的直徑要比高速軸的直徑粗得多，其原因是 低速軸受到的轉(zhuǎn)矩大得多 。1519 一般情況下軸的工作能力決定于 軸的強度 和 軸的剛度 。1520 零件在軸上常用的軸向固定方法有 軸肩、軸環(huán)、套筒、圓螺母、軸擋檔圈、擋圈等 、周向固定方法有 鍵、花鍵、過盈

5、配合等 。1521提高軸的疲勞強度的措施有 合理布置軸上零件的位置和改進軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷、改進軸的結(jié)構(gòu)以減小應力集中、改進軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強度 。1522提高軸的剛度的措施有 改善軸的支承情況(減小跨距、改懸臂為簡支、采用支承剛度大的軸承等)、增大軸的尺寸、采用空心軸、合理布置軸上零件的位置和改進軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷等 。三、分析與思考題1523 何為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸？自行車的前軸、中軸、后軸及踏板軸各是什么軸？答：工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸、只受彎矩而不受扭矩的軸稱為心軸、只受扭矩而不受彎矩的軸稱為傳動軸。自行車的前軸、后軸屬于固定心軸，踏板軸屬于

6、轉(zhuǎn)動心軸；自行車的中軸屬于轉(zhuǎn)軸。1524 試說明下面幾種軸材料的適用場合：Q235-A、45、1Cr18Ni、QT600-2、40CrNi。答：Q235-A用于不重要及受載不大的軸，如農(nóng)業(yè)機械、建筑機械中的軸；45廣泛應用于各種軸，如減速器中的軸；1Cr18Ni用于高、低溫及腐蝕條件下的軸，如發(fā)動機凸輪軸；QT600-2用于制造復雜外形的軸，如發(fā)動機曲軸；40CrNi用于制造很重要的軸，如汽車、拖拉機變速箱中的軸。1525 軸的強度計算方法有哪幾種？各適用于何種情況？答：1.按扭轉(zhuǎn)強度條件計算，該方法適用于計算傳動軸或初步估計轉(zhuǎn)軸直徑；2.按彎扭合成強度條件計算，該方法適用于校核計算一般轉(zhuǎn)軸的

7、疲勞強度；3.按疲勞強度條件進行精確校核，該方法適用于精確校核計算重要軸的疲勞強度；4.按靜強度條件進行校核，該方法適用于計算瞬時過載很大、或應力循環(huán)的不對稱性較為嚴重的軸的靜強度。1526 按彎扭合成強度和按疲勞強度校核時，危險截面應如何確定？確定危險截面時考慮的因素有何區(qū)別？答：按彎扭合成強度校核軸時，危險截面指的是計算應力（綜合考慮彎曲應力和扭轉(zhuǎn)應力）較大的一個或幾個截面，考慮的因素主要是軸上的彎矩、扭矩和軸徑；按疲勞強度校核軸時，確定危險截面時，既要考慮彎曲應力和扭轉(zhuǎn)應力的大小，還要考慮應力集中和絕對尺寸等綜合因素的影響大小，確定一個或幾個截面，考慮的因素除了軸上的彎矩、扭矩和軸徑外，

8、還要考慮綜合影響系數(shù)的大小。1527 為什么要進行軸的靜強度校核計算？這時是否要考慮應力集中等因素的影響？答：靜強度校核的目的在于評定軸對塑性變形的抵抗能力，這對那些瞬時過載很大、或應力循環(huán)的不對稱性較為嚴重的軸是很必要的。軸的靜強度是根據(jù)軸上作用的最大瞬時載荷來校核的，這時不考慮應力集中等因素的影響。1528 經(jīng)校核發(fā)現(xiàn)軸的疲勞強度不符合要求時，在不增大軸徑的條件下，可采取哪些措施來提高軸的疲勞強度？答：可采取下列措施來提高軸的疲勞強度1 換用強度高的好材料；2 減小應力集中（增大過渡圓角半徑、降低表面粗糙度、開設卸載槽）3 對軸的表面進行熱處理和硬化處理；4 改進軸的結(jié)構(gòu)形狀；5 提高加工

9、質(zhì)量等。1529 何謂軸的臨界轉(zhuǎn)速？軸的彎曲振動臨界轉(zhuǎn)速大小與哪些因素有關？1530 什么叫剛性軸？什么叫撓性軸？設計高速運轉(zhuǎn)的軸時，應如何考慮軸的工作轉(zhuǎn)速范圍？四、設計計算題1531已知一傳動軸的材料為40Cr鋼調(diào)質(zhì)，傳遞功率P=12kW，轉(zhuǎn)速n=80r/min。試：（1）按扭轉(zhuǎn)強度計算軸的直徑；（2）按扭轉(zhuǎn)剛度計算軸的直徑（設軸的允許扭轉(zhuǎn)角0.5（）/m)。解：（1）由表15-3知：A0=97112（2）1532直徑d=75mm的實心軸與外徑d0=85mm的空心軸的扭轉(zhuǎn)強度相等，設兩軸材料相同，試求該空心軸的內(nèi)徑d1和減輕重量的百分比。解：實心軸：，空心軸： 扭轉(zhuǎn)強度相同時有：WT=WT減

10、輕重量的百分比為：1533 圖示（a）、（b）為起重滑輪軸的兩種結(jié)構(gòu)方案。已知軸的材料為Q235鋼，取需用應力0=75MPa，-1=45MPa，軸的直徑均為d=40mm，若起重量相同，Q=20KN，支承跨距相同（尺寸如圖），試分別校核其強度是否滿足要求。 題1533圖Q/2Q/2Q/2Q/21002525M固定心軸Q/2Q/2Q/2Q/21002525M轉(zhuǎn)動心軸解：轉(zhuǎn)動心軸：固定心軸：1534圖示為一臺二級錐-柱齒輪減速器簡圖，輸入軸由左端看為逆時針轉(zhuǎn)動。已知Ft1=5000N，F(xiàn)r1=1690N，F(xiàn)a1=676N，dm1=120mm,dm2=300mm，F(xiàn)t3=10000N，F(xiàn)r3=3751

11、N，F(xiàn)a3=2493N，d3=150mm，l1=l3=60mm，l2=120mm，l4=l5=l6=100mm，試畫出輸入軸的計算簡圖，計算軸的支反力，畫出軸的彎扭圖合扭矩圖，并將計算結(jié)果標在圖中。Fa3Fa4Fa2Fa140560Nmm306107NmmFr1Fa1Ft1FrBFrAFrBHFrAHFt1FrBVFrAV300000Nmmn1dm1/2n160840Nmm40560Nmm300000Nmm 解： 題1534圖374400NmmFa2FrCFrDFt3Fr31535 根據(jù)題1534的已知條件，試畫出中間軸的計算簡圖，計算軸的支反力，畫出軸的彎扭圖和扭矩圖，并將計算結(jié)果標在圖中。FCVFDVn2750000Nmm913545Nmm833300Nmm670048Nmm666700Nmm66900Nmmd3/2dm2/2FDHFCHFt3Fr3Fr2Fa3Fa2Ft2Ft2Fr2Fa3 題1535圖解：1536兩級展開式斜齒圓柱齒輪減速器的中間軸的尺寸和結(jié)構(gòu)如圖所示。軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，軸單向運轉(zhuǎn)，齒輪與軸均采用H7/k6配合，并采用圓頭普通平鍵聯(lián)接，軸肩處的圓角半徑為r=1.5mm。若已知軸所受扭矩T=292Nm，軸的彎矩圖如圖所示。試按彎扭合成理論驗算軸上截面和的強度，并精確校核軸的疲勞強度。 題1536