机械设计作业集第15章答案

1、 机械设计作业集解答第十五章 轴一、选择题151按所受载荷的性质分类，车床的主轴是 A ，自行车的前轴是 B ，连接汽车变速箱与后桥，以传递动力的轴是 C 。A 转动心轴B 固定心轴C 传动轴D 转轴152 为了提高轴的刚度，措施 B 是无效的。A 加大阶梯轴个部分直径B 碳钢改为合金钢C 改变轴承之间的距离D 改变轴上零件位置153 轴上安装有过盈联接零件时，应力集中将发生在 B 。A 轮毂中间部位B 沿轮毂两端部位C 距离轮毂端部为1/3轮毂长度处154 轴直径计算公式， C 。A 只考虑了轴的弯曲疲劳强度B 考虑了弯曲、扭转应力的合成C 只考虑了扭转应力D 考虑了轴的扭转刚度155 轴的

2、强度计算公式中，是 C 。A 弯矩化为当量转矩的转化系数 B 转矩转化成当量弯矩的转化系数C 考虑弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同的校正系数 D 强度理论的要求156 轴的安全系数校核计算，应按 D 计算。A 弯矩最大的一个截面B弯矩和扭矩都是最大的一个截面C 应力集中最大的一个截面D 设计者认为可能不安全的一个或几个截面157 轴的安全系数校核计算中，在确定许用安全系数S时,不必考虑 A 。A 轴的应力集中B 材料质地是否均匀C 载荷计算的精确度D 轴的重要性158 对轴上零件作轴向固定，当双向轴向力都很大时，宜采用 C 。A 过盈配合B 用紧定螺钉固定的挡圈C 轴肩套筒D轴肩弹性挡圈15

3、9 对轴进行表面强化处理，可以提高轴的 C 。A 静强度B 刚度C 疲劳强度D 耐冲击性能1510 如阶梯轴的过渡圆角半径为r，轴肩高度为h,上面安装一个齿轮，齿轮孔倒角为CÍ45°,则要求 A 。A r<C<hB r=C=h C r>C>h D C<r<h1511在下列轴上轴向定位零件中， B 定位方式不产生应力集中。A 圆螺母 B 套筒 C 轴肩 D 轴环1512轴上滚动轴承的定位轴肩高度应 B 。A 大于轴承内圈端面高度 B 小于轴承内圈端面高度C 与轴承内圈端面高度相等 D 愈大愈好二、填空题1513按受载分类，轴可以分为 转 轴

4、、 心 轴和 传动 轴，减速器中的轴应属于 转 轴。1514 转轴一般制成阶梯形的原因是 便于轴上零件安装定位 和 近似等强度 。1515 当转轴受到稳定的轴向力作用时，轴的弯曲应力是 非对称循环 应力。1516 单向转动的轴上作用有方向不变的径向载荷时，轴的弯曲应力为 对称 循环变应力，扭转剪应力为 脉动 循环变应力（转动不平稳时）。1517用套筒、螺母或轴端挡圈作轴向固定时，应使轴头段的长度 小于 轮毂宽度。1518在齿轮减速器中，低速轴的直径要比高速轴的直径粗得多，其原因是 低速轴受到的转矩大得多 。1519 一般情况下轴的工作能力决定于 轴的强度 和 轴的刚度 。1520 零件在轴上常

5、用的轴向固定方法有 轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴挡档圈、挡圈等 、周向固定方法有 键、花键、过盈配合等 。1521提高轴的疲劳强度的措施有 合理布置轴上零件的位置和改进轴上零件的结构以减小轴的载荷、改进轴的结构以减小应力集中、改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度 。1522提高轴的刚度的措施有 改善轴的支承情况(减小跨距、改悬臂为简支、采用支承刚度大的轴承等)、增大轴的尺寸、采用空心轴、合理布置轴上零件的位置和改进轴上零件的结构以减小轴的载荷等 。三、分析与思考题1523 何为转轴、心轴和传动轴？自行车的前轴、中轴、后轴及踏板轴各是什么轴？答：工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴、只受弯矩而不

6、受扭矩的轴称为心轴、只受扭矩而不受弯矩的轴称为传动轴。自行车的前轴、后轴属于固定心轴，踏板轴属于转动心轴；自行车的中轴属于转轴。1524 试说明下面几种轴材料的适用场合：Q235-A、45、1Cr18Ni、QT600-2、40CrNi。答：Q235-A用于不重要及受载不大的轴，如农业机械、建筑机械中的轴；45广泛应用于各种轴，如减速器中的轴；1Cr18Ni用于高、低温及腐蚀条件下的轴，如发动机凸轮轴；QT600-2用于制造复杂外形的轴，如发动机曲轴；40CrNi用于制造很重要的轴，如汽车、拖拉机变速箱中的轴。1525 轴的强度计算方法有哪几种？各适用于何种情况？答：1.按扭转强度条件计算，该方

7、法适用于计算传动轴或初步估计转轴直径；2.按弯扭合成强度条件计算，该方法适用于校核计算一般转轴的疲劳强度；3.按疲劳强度条件进行精确校核，该方法适用于精确校核计算重要轴的疲劳强度；4.按静强度条件进行校核，该方法适用于计算瞬时过载很大、或应力循环的不对称性较为严重的轴的静强度。1526 按弯扭合成强度和按疲劳强度校核时，危险截面应如何确定？确定危险截面时考虑的因素有何区别？答：按弯扭合成强度校核轴时，危险截面指的是计算应力（综合考虑弯曲应力和扭转应力）较大的一个或几个截面，考虑的因素主要是轴上的弯矩、扭矩和轴径；按疲劳强度校核轴时，确定危险截面时，既要考虑弯曲应力和扭转应力的大小，还要考虑应力

8、集中和绝对尺寸等综合因素的影响大小，确定一个或几个截面，考虑的因素除了轴上的弯矩、扭矩和轴径外，还要考虑综合影响系数的大小。1527 为什么要进行轴的静强度校核计算？这时是否要考虑应力集中等因素的影响？答：静强度校核的目的在于评定轴对塑性变形的抵抗能力，这对那些瞬时过载很大、或应力循环的不对称性较为严重的轴是很必要的。轴的静强度是根据轴上作用的最大瞬时载荷来校核的，这时不考虑应力集中等因素的影响。1528 经校核发现轴的疲劳强度不符合要求时，在不增大轴径的条件下，可采取哪些措施来提高轴的疲劳强度？答：可采取下列措施来提高轴的疲劳强度1 换用强度高的好材料；2 减小应力集中（增大过渡圆角半径、降

9、低表面粗糙度、开设卸载槽）3 对轴的表面进行热处理和硬化处理；4 改进轴的结构形状；5 提高加工质量等。1529 何谓轴的临界转速？轴的弯曲振动临界转速大小与哪些因素有关？1530 什么叫刚性轴？什么叫挠性轴？设计高速运转的轴时，应如何考虑轴的工作转速范围？四、设计计算题1531已知一传动轴的材料为40Cr钢调质，传递功率P=12kW，转速n=80r/min。试：（1）按扭转强度计算轴的直径；（2）按扭转刚度计算轴的直径（设轴的允许扭转角0.5（°）/m)。解：（1）由表15-3知：A0=97112（2）1532直径d=75mm的实心轴与外径d0=85mm的空心轴的扭转强度相等，设两

10、轴材料相同，试求该空心轴的内径d1和减轻重量的百分比。解：实心轴：，空心轴： 扭转强度相同时有：WT=WT减轻重量的百分比为：1533 图示（a）、（b）为起重滑轮轴的两种结构方案。已知轴的材料为Q235钢，取需用应力0=75MPa，-1=45MPa，轴的直径均为d=40mm，若起重量相同，Q=20KN，支承跨距相同（尺寸如图），试分别校核其强度是否满足要求。 题1533图Q/2Q/2Q/2Q/21002525M固定心轴Q/2Q/2Q/2Q/21002525M转动心轴解：转动心轴：固定心轴：1534图示为一台二级锥-柱齿轮减速器简图，输入轴由左端看为逆时针转动。已知Ft1=5000N，Fr1=

11、1690N，Fa1=676N，dm1=120mm,dm2=300mm，Ft3=10000N，Fr3=3751N，Fa3=2493N，d3=150mm，l1=l3=60mm，l2=120mm，l4=l5=l6=100mm，试画出输入轴的计算简图，计算轴的支反力，画出轴的弯扭图合扭矩图，并将计算结果标在图中。Fa3Fa4Fa2Fa140560Nmm306107NmmFr1Fa1Ft1FrBFrAFrBHFrAHFt1FrBVFrAV300000Nmmn1dm1/2n160840Nmm40560Nmm300000Nmm 解： 题1534图374400NmmFa2FrCFrDFt3Fr31535 根据

12、题1534的已知条件，试画出中间轴的计算简图，计算轴的支反力，画出轴的弯扭图和扭矩图，并将计算结果标在图中。FCVFDVn2750000Nmm913545Nmm833300Nmm670048Nmm666700Nmm66900Nmmd3/2dm2/2FDHFCHFt3Fr3Fr2Fa3Fa2Ft2Ft2Fr2Fa3 题1535图解：1536两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器的中间轴的尺寸和结构如图所示。轴的材料为45钢，调质处理，轴单向运转，齿轮与轴均采用H7/k6配合，并采用圆头普通平键联接，轴肩处的圆角半径为r=1.5mm。若已知轴所受扭矩T=292N·m，轴的弯矩图如图所示。试按弯扭合成理论验算轴上截面和的强度，并精确校核轴的疲劳强度。 题1