機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)集第章答案

1、一、選擇題151按所受載荷的性質(zhì)分類，車床的主軸是_ ,自行車的前軸是 _ B_，連接 汽車變速箱與后橋，以傳遞動(dòng)力的軸是 _ C _0A轉(zhuǎn)動(dòng)心軸B固定心軸C傳動(dòng)軸D轉(zhuǎn)軸15 2為了提高軸的剛度，措施 B _是無(wú)效的。A加大階梯軸個(gè)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15 3軸上安裝有過(guò)盈聯(lián)接零件時(shí)，應(yīng)力集中將發(fā)生在 _ B_ oA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(zhǎng)度處154軸直徑計(jì)算公式d AC3叵，C_片nA只考慮了軸的彎曲疲勞強(qiáng)度B考慮了彎曲、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的合成C只考慮了扭轉(zhuǎn)應(yīng)力D考慮了軸的扭轉(zhuǎn)剛度15 5軸的強(qiáng)度計(jì)算公式Me fjM2 （下）

2、2中，a是C _.A彎矩化為當(dāng)量轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)化系數(shù)B轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化成當(dāng)量彎矩的轉(zhuǎn)化系數(shù)C考慮彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的循環(huán)性質(zhì)不同的校正系數(shù) D強(qiáng)度理論的要求15 6軸的安全系數(shù)校核計(jì)算，應(yīng)按 D計(jì)算。A彎矩最大的一個(gè)截面B彎矩和扭矩都是最大的一個(gè)截面C應(yīng)力集中最大的一個(gè)截面D設(shè)計(jì)者認(rèn)為可能不安全的一個(gè)或幾個(gè)截面15 7軸的安全系數(shù)校核計(jì)算中，在確定許用安全系數(shù)S時(shí),不必考慮AoA軸的應(yīng)力集中B材料質(zhì)地是否均勻C載荷計(jì)算的精確度D軸的重要性15 8對(duì)軸上零件作軸向固定，當(dāng)雙向軸向力都很大時(shí)，宜采用 C_ oA過(guò)盈配合B用緊定螺釘固定的擋圈C軸肩一套筒D軸肩一彈性擋圈15 9對(duì)軸進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，可以提高軸的

3、 CA靜強(qiáng)度B剛度1510如階梯軸的過(guò)渡圓角半徑為為C 45° ,則要求AoA r<C<hB r=C=h1511在下列軸上軸向定位零件中,A圓螺母B 套筒C疲勞強(qiáng)度D耐沖擊性能r，軸肩高度為h,上面安裝一個(gè)齒輪，齒輪孔倒角C r>C>hD C<r<hB定位方式不產(chǎn)生應(yīng)力集中。C 軸肩D 軸環(huán)1512軸上滾動(dòng)軸承的定位軸肩高度應(yīng)_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 二、填空題D 愈大愈好1513按受載分類，軸可以分為轉(zhuǎn)軸、心軸和_傳動(dòng)軸，減速器中的軸應(yīng)屬于_轉(zhuǎn) 軸。1514轉(zhuǎn)軸一般制成階梯形的原因是便于軸上零件

4、安裝定位_和_近似等強(qiáng)度_。1515當(dāng)轉(zhuǎn)軸受到穩(wěn)定的軸向力作用時(shí)，軸的彎曲應(yīng)力是 非對(duì)稱循環(huán)_應(yīng)力。1516單向轉(zhuǎn)動(dòng)的軸上作用有方向不變的徑向載荷時(shí)，軸的彎曲應(yīng)力為_對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為脈動(dòng)_循環(huán)變應(yīng)力（轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn)時(shí)）。1517用套筒、螺母或軸端擋圈作軸向固定時(shí)，應(yīng)使軸頭段的長(zhǎng)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_01519 一般情況下軸的工作能力決定于_軸的強(qiáng)度 和軸的剛度_。15 20零件在軸上常用的軸向固定方法有 J由肩、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(guò)盈配合等。15 2

5、1提高軸的疲勞強(qiáng)度的措施有_合理布置軸上零件的位置和改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu) 以減小軸的載荷、改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中、改進(jìn)軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞 強(qiáng)度_。15 22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(jiǎn)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(jìn)軸 上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷等。三、分析與思考題15 23何為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)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(dòng)軸。自行車的前軸、后軸屬于固定心軸，踏板軸屬于轉(zhuǎn)動(dòng)心

6、軸； 自行車的中軸屬于轉(zhuǎn)軸。15 24試說(shuō)明下面幾種軸材料的適用場(chǎng)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(jī)械、建筑機(jī)械中的軸；45廣泛應(yīng)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(dòng)機(jī)凸輪軸；QT600-2用于制造復(fù)雜外形的軸，如發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸；40CrNi用于制造很重要的軸，如汽車、拖拉機(jī)變速箱中的軸。15 25軸的強(qiáng)度計(jì)算方法有哪幾種？各適用于何種情況？答：1.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算，該方法適用于計(jì)算傳動(dòng)軸或初步估計(jì)轉(zhuǎn)軸直徑；2. 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算，該方法適用于校核計(jì)算一般轉(zhuǎn)軸的

7、疲勞強(qiáng)度；3. 按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核，該方法適用于精確校核計(jì)算重要軸的疲勞強(qiáng)度；4. 按靜強(qiáng)度條件進(jìn)行校核，該方法適用于計(jì)算瞬時(shí)過(guò)載很大、或應(yīng)力循環(huán)的不對(duì)稱 性較為嚴(yán)重的軸的靜強(qiáng)度。15 26按彎扭合成強(qiáng)度和按疲勞強(qiáng)度校核時(shí)， 危險(xiǎn)截面應(yīng)如何確定？確定危險(xiǎn)截面時(shí) 考慮的因素有何區(qū)別？答：按彎扭合成強(qiáng)度校核軸時(shí)，危險(xiǎn)截面指的是計(jì)算應(yīng)力（綜合考慮彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn) 應(yīng)力）較大的一個(gè)或幾個(gè)截面，考慮的因素主要是軸上的彎矩、扭矩和軸徑；按疲勞強(qiáng)度校核軸時(shí)，確定危險(xiǎn)截面時(shí)，既要考慮彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的大小，還要考慮應(yīng)力集中和絕對(duì)尺寸等綜合因素的影響大小，確定一個(gè)或幾個(gè)截面，考慮的因素除了軸上的彎矩、扭

8、矩和軸徑外，還要考慮綜合影響系 數(shù)的大小。15 27為什么要進(jìn)行軸的靜強(qiáng)度校核計(jì)算？這時(shí)是否要考慮應(yīng)力集中等因素的影響？答：靜強(qiáng)度校核的目的在于評(píng)定軸對(duì)塑性變形的抵抗能力，這對(duì)那些瞬時(shí)過(guò)載很大、 或應(yīng)力循環(huán)的不對(duì)稱性較為嚴(yán)重的軸是很必要的。軸的靜強(qiáng)度是根據(jù)軸上作用的最大 瞬時(shí)載荷來(lái)校核的，這時(shí)不考慮應(yīng)力集中等因素的影響。15 28經(jīng)校核發(fā)現(xiàn)軸的疲勞強(qiáng)度不符合要求時(shí)，在不增大軸徑的條件下，可采取哪些 措施來(lái)提高軸的疲勞強(qiáng)度？答：可采取下列措施來(lái)提高軸的疲勞強(qiáng)度1 換用強(qiáng)度高的好材料；2 減小應(yīng)力集中（增大過(guò)渡圓角半徑、降低表面粗糙度、開設(shè)卸載槽）3. 對(duì)軸的表面進(jìn)行熱處理和硬化處理；4. 改進(jìn)軸

9、的結(jié)構(gòu)形狀；5. 提高加工質(zhì)量等。15 29何謂軸的臨界轉(zhuǎn)速？軸的彎曲振動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速大小與哪些因素有關(guān)？15 30什么叫剛性軸？什么叫撓性軸？設(shè)計(jì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸時(shí)，應(yīng)如何考慮軸的工作轉(zhuǎn)速范圍？四、設(shè)計(jì)計(jì)算題15 31已知一傳動(dòng)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(qiáng)度計(jì)算軸的直徑；（2） 按扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算軸的直徑（設(shè)軸的允許扭轉(zhuǎn)角© < 0.5° /m）。解：（1）由表 15-3 知：Ao=97112 d - Bo 4 P n15 32直徑d=75mm的實(shí)心軸與外徑d°=85mm的空心軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度相等，設(shè)兩軸材料

10、 相同，試求該空心軸的內(nèi)徑d1和減輕重量的百分比。解：實(shí)心軸：-，空心軸：二-WTWt扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度相同時(shí)有：Wt=Wt '心2心22 x減輕重量的百分比為：d(d0 -d1 )222X,44d(d- 4 ) = 43.42%S2d415 33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(yīng)力©=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(qiáng)度是否滿足要求。題1533圖Q/21F1Q/2Q/22510025LQ/2/M '轉(zhuǎn)動(dòng)心軸Q/21F1Q/2dQ/225100i2

11、5IQ/2/MT固定心軸解：M 二 Q/2 25 = 2.5 105 Nmm,W = ：d 3 /32 = 6283.19mm3轉(zhuǎn)動(dòng)心軸：M52.5 10= 39.79 十=45MPa-bW6283.19固定心軸：M52.5 10-39.79 ：二0 =75MPa-bW6283.1915 34圖示為一臺(tái)二級(jí)錐-柱齒輪減速器簡(jiǎn)圖，輸入軸由左端看為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。已知Fti=5000N, Fri=1690N, Fai=676N, dmi=120mm,dm2=300mm, Ft3=10000N, Fr3=3751N,Fa3=2493N， d3=150mm, h=l3=60mm， I2=120mm， l4

12、=l 5=l6=100mm,試畫出輸入軸的 計(jì)算簡(jiǎn)圖，計(jì)算軸的支反力，畫出軸的彎扭圖合扭矩圖，并將計(jì)算結(jié)果標(biāo)在圖中。Fa2 牛Fa4+ Fa3niE-I解:XFa1MhFrAFrBFtiMvMFtiFrBVb)1 pFrBHHk-孫面B1FrAHF1FrAVFJdmi/2m/3061040560300000Nr1m40560NmNmm題15 34圖15 35根據(jù)題1534的已知條件，試畫出中間軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，計(jì)算軸的支反力，畫 出軸的彎扭圖和扭矩圖，并將計(jì)算結(jié)果標(biāo)在圖中。Fr3Fa3：:n2FrDt2FrCFa2a3Fr3Fchdm2/2Fr2FdhFa2374400Nmm甘平而FcvFdv66900Nm(n"66670067004Nmm-'8338Nrnm"SQpmm913545Ni-/750000Nn1mMvFt2Ft3題15 35圖解:Fr1二Fa2=1690N, Ft1= Ft2 =50000N,Fa1=Fr2= 676N1536兩級(jí)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(yùn)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=292N m,軸的彎矩圖如圖 所示。試按彎扭合成理論驗(yàn)算軸上截面I和