机械设计试题及答案第十三章 轴ppt课件

1、第十三章第十三章 轴轴 填空题选择题计算题问答题131按轴的轴线外形不同，轴可分为_和_两大类。答案：直轴、曲轴132按轴直轴所受载荷性质不同，可分为_、_和_三种。答案：心轴、转轴、传动轴133心轴只接受_而不接受_答案；弯矩；扭矩134传动轴主要接受_答案：扭矩。135自行车前轮轴是_答案：心轴。139增大轴在剖面过渡处的圆角半径，其优点是_答案：降低应力集中，提高轴的疲劳强度1310在轴的初步计算中，轴径是按_来初步估定的答案：改动强度答案：合理外形、构造尺寸138轴的构造设计包括定出轴的_和全部_。 137 自行车后轮轴是_答案：心轴 答案：转轴136自行车中链轮轴是_1311任务时传

2、送扭矩并接受弯矩的轮是以下中哪个？1心轴；2转轴；3传动轴答案；转轴1312任务时只接受弯矩，不传送扭矩的轴，称为什么轴？1心轴；2转轴；3传动轴答案：心轴1313任务时以传送扭矩为主，不接受弯矩或弯矩很小的轴，称为什么轴？1心轴；2转轴；3传动轴答案：传动轴 1314铁路车辆的车轮轴是以下中哪个轴？1心轴；2转轴；3传动轴答案：心轴1315普通任务温度下200 ，各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此在选择轴所运用的钢的种类和决议钢的热处置方法时，所根据的是以下中的哪个？1轴的强度与刚度；2轴的强度与耐磨性；3轴的刚度与耐磨性。答案：轴的强度与刚度1316运用最为广泛的轴资料是以下中的哪

3、种？1 45钢；2 40Cr钢； 3 20钢；4 20Cr钢。答案：好钢。1317设计用于载荷较大而无很大冲击的重要轴时，宜采用的资料是以下中的哪种？145钢正火；240Cr调质；320Cr渗碳；4QT 40017。答案：40 Cr调质。1318作用在转轴上的各种载荷中，能产生对称循环弯曲应力的以下中的哪个力？1轴向力；2径向力；3不平衡质量引起的离心力；4扭矩。答案：径向力1319在按弯扭合成强度条件进展轴的强度核核时，引入扭矩折算系数a的缘由是思索到以下中哪个？1弯曲应力能够不是对称循环应力；2扭剪应力能够不是对称循环应力；3轴上有应力集中；4所采用的强度实际与实验结果有偏向答案：扭剪应力

4、能够不是对称循环应力。1320轴的准确校核就是校核其危险剖面的综合平安系数。危险剖面的位置取决于以下中的哪个？1轴的弯矩图和改动图；2轴的弯矩图和轴的构造；3轴的扭矩图和轴的构造；4轴的当量弯矩图和轴的构造 答案：轴的当量弯矩图和轴的构造1321安装齿轮的轴：假设轴的弯曲变形超越限制，会呵斥以下中哪个景象出现？1轮齿传动干涉；2齿报应力集中景象严重3沿齿宽方向发生偏载；4传动的动载荷加大。答案：沿齿宽方向发生偏载。1322在设计任务转速n不高的轴时，应使它的临界转速n。为任务转速n的多少？10.85 倍以下；20851倍；311.5 倍；415倍以上。答案：15倍以上1323轴的临界角速度为

5、c，任务角速度为，那么对柔性轴而言，有哪种关系？1324图示133为斜齿轮动力分配箱，动力由I轴输入功率p1，转速n1， 、轴输出 、轴负载一样，齿轮2、3尺寸一样。试比较：1两方案轴受力，画出空间受力图仅画出各力的方向。2两方案轴是心轴、传动轴还是转轴? 解：1两方案轴受力比较如因134所示。 图 134为两方案 轴空间受力图。从图 134a可看出，a方案 轴上外载荷除轴向力Fa21和Fa31外，全部自相平衡，整个轴系不受弯矩的作用；b方案I上的外载荷也具有同样的特点，但由于两齿轮对不在同一平面上，那么两齿轮之间轴段受有弯矩作用。图133斜齿轮动力分配箱图134 轴受力图2a方案 轴是传动轴

6、。由于此时 轴只遭到输入扭矩的影响。b方案轴是转轴，由于它除了受扭矩的影响之外，还受有弯矩的作用。例1325设计某搅拌机 轴包括选择两端的轴承及外伸端的联轮器，见图 。知：电动机额定功率 P4kw 转速 n1 750 rmin；低速轴转速n2= 13o r/min；大齿轮节圆直径d 2=300 mm， 宽度B2=90 mm，齿 轮螺旋角 12 ，法面压力角an 20 。要求： 1完成轴的全部构造设计。 2根据弯扭合成实际验算轴的强度。 3准确校核轴的危险剖面能否平安。 低速轴表示图 解：1求输出轴上的功率P2及扭矩T2 ; P2 =1 2 P 式中 1 弹性联轴器传动效率，查机械设计手册， 1

7、 0.99； 2齿轮啮合效率含轴承效率，查机械设计手册，2 0 97； P电动机功率，由题意 P4 kw。代入上述数据得2作用在大齿轮上的载荷其中，F t为圆周力；F r为径向力；F a为轴向力。作用方向见图132b所示。3初步估算轴的最小直径d min 根据表152，中选用轴的资料为45钢，取系数A0=110，那么输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴端直径。思索到在输出轮轴端安装有半联轴器，放在轴端开设有平键键槽。所以，轴径应增大 3，即d min 1 03 X 34003。 35.02 mm。为使所选轴径d-与联轴器的孔径相顺应，需同时选用联轴器型号。根据输出扭矩T2=282092 Nmm

8、，由GB 432384选用TL型弹性套柱销式联轴器，其半联器 的孔径d=40 mm，故取d-40 mm3502 mm；半联轴器长L 112 mm，经校核，该联轴器适用。联钻器型号为计算图TL7弹性套柱销联轴器4轴的构造设计1拟定轴上零件的装配方案。斜齿轮从轴的右端装入，左端用轴肩定位。构造图见图 a。2根据轴向定位的要求，确定轴上各段的直径和长度。 1为满足半联轴器的轴向定位要求， 段的左端应制出一个轴肩，取段的直径为d =46 mm；右侧用轴端挡圈定位，按轴端直径d 40 mm查CB 892一86，取挡圈直径 D50 mm。因半联轴器长为112mm，半联轴器与轴的配合长度L1=84 mm，为

9、保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上，那么 段的长度应比L1略短。取 L 80 mm。 2初选轴承。因滚动轴承同时接受径向力和轴向力，并且轴的转速较低，因此选用单列圆锥滚子向心推力轴承。参照任务要求并根据d 46 mm，由轴承产品目录中初步选用 0 根本游隙组、规范精度等级 G级精度的单列圆锥滚子轴承 7210，其尺寸 d D T内径 外径 宽度 50 90 2175。故取d = d =50 mm; L =22mm 两端滚动轴承取成同一型号；长度尺寸L 原那么可取为2175mm，但从尺寸圆整的角度，取 L 22 为了左端滚动轴承的轴向定位和齿轮右端的轴向定位，取 d 为滚动轴承定位轴肩

10、。由轴承产品样本查得。 7210轴承的定位轴肩高度为4mm，故 d =58mm。 思索箱体的铸造误差，装配时应留有余地，使滚动轴承距内边有一段间隔，取其为 S 5 mm。 (3安装齿轮处的轴段 的直径d 55m m。齿轮右端用套筒顶住轴承进展定位。由于齿轮轮线宽 B2 90mm，为使套筒端面和齿轮轮毂端面严密贴和，保证定位可靠，取L 86 mm；齿轮另一端依托轴段 构成的轴肩进展定位，为定位可靠，取d 62mm，轴肩宽度L 10mm。 ( 4轴承端盖的总宽度定为 20 mm由减速器和轴承端盖的构造设计而定。根据轴承端盖的装拆方便原那么和便于对轴承添加光滑脂的要求，取端盖外端面与半联轴器的左端面

11、间的间隔 L30 mm，故 L 50 mm。 ( 5齿轮端面距箱体内壁之间应留有间隙。取间隙a15 mm，那么取L =46 mm同理至此，轴上各段的直径和长度已得到初步确定。详细设计时，轴的构造设计这部分内容主要经过设计图表达，详细见图a，以上的文字表达可省略 3轴上零件的周向定位。齿轮与轴：因d 55mm，由规范手册查GB 109579，键槽运用键槽铣刀加工，键槽长度80mm，键槽剖面尺寸 tb=5.5 0+0.2 16 0+0.043；为保证齿轮与轴配合良好，具有良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴的配合采用 55H7/r6 半联轴器与轮：同前理，键槽长取为 80 mm，健槽剖面尺寸 tb=5.

12、5 0+0.2 16 0+0.043 ；配合选用 40H7/r6 。滚动轴承与轴的周向定位依托过渡配合保证，选用 50H7/m6 4轴的工艺构造。轴承配合轴段外表需求磨削，故友端轴承定位台肩处应设置砂轮越程槽，其详细尺寸可参照GB60435 86确定。按GB604348 确定各轴肩处的圆角半径r；两轴端倒角均为 2 X 45 5轴的资料及热处置 该轴无特殊要求，因此，选用45钢，调质处置，HBS220250。与轴承配合处，外表淬火处置，HRC 4550。轴资料的机械性能由于毛坯直径小于200mm，由表15一l可知：s=650MPa; 1=300MPa;1=155MPa6轴上载荷确实定由前面所确

13、定的轴的构造尺寸，详见图a，可知简支梁的支承跨距为152mm，见图b。支反力及弯矩由此而确定。1在程度面内，轴受力见图 C程度面内弯矩图见图 d2在垂直平面内，轴的受力见图e由力及力矩平衡方程解之得负号表示实践载荷方向与所设方向相反垂直平面内的弯矩图见图f3弯矩合成。将程度面与垂直面的弯矩按 进展合成，合成弯矩见图 g。4轴上的扭矩，见图 h。5弯矩与扭矩的合成。弯矩与扭矩按下式合成，即 式中a折算系数。由于该轴为搅拌机用减速器轴，停车与启动频繁，不存在正反转，故扭矩引起的剪应力为 脉动循环，取a059。当量弯矩合成图见图i。7按当量弯矩合成校核轴的强度从图132可知，剖面C为危险剖面。由于此

14、处M cM ca max189791Nmm。抗弯剖面模量W c由表154可知，带有健糟的轴剖面由表153可知，1b50MPa。所以， c a 1b ，故平安。8按疲劳强度准确校核轴的强度1危险剖面确实定。判别轴的危险剖面，应综合思索剖面尺寸大小、载荷应力大小及应力集中等要素的影响。从应力集中影响角度看，剖面、两处过盈引起的应力集中最为严重；从受载情况角度看，C剖面载荷最大。 剖面应力集中虽近似于剖面，但剖面处不受扭，同时，其轴径也较大，故不需校核。剖面C上载荷虽大，但应力集中不大，且其轴径也较大，故剖面为危险剖面。2 剖面的疲劳强度抗弯剖面模量 抗剪剖面模量剖面上的弯矩由插值法确定、得面上的扭

15、矩为弯曲应力为改动剪应力为剖面上由轴肩引起的实际应力集中系数a0与a由附表32查取，因 r / d= 2.5 / 50 = 0.05 , D / d = 55 / 50 = 1.1 经内插法求得由附图31可得轴的资料敏性系数为故有效应力集中系数为由附图32可得尺寸系数 072；由附图33得改动尺寸系数 085。剖面所在轴段应磨削加工，由附图34得外表质量系数为 = 0.92轴外表未经强化处置，故外表硬化加工的强化系数人 q=1。那么综合系数值为资料系数由 33可知那么计算平安系数为设计平安系数普通取为S15。所以S caS，平安。9轴的任务图从略。1325轴的功用是什么？心轴、转轴、传动轴的区

16、别是什么？答：轴的功用是用来支承旋转的机械零件如齿轮、带轮等。根据接受载荷的不同，钻可分为心轴、转轴、传动轴三种。心轴只接受弯矩而不传送扭矩；转轴既传送转矩又接受弯矩；传动轴只传送转矩而不接受弯矩或弯矩很小。1326用合金钢替代优质碳素钢就一定能提高轴的疲劳强度吗？为什么？设计轴时，假设采用合金钢，应留意些什么问题？ 答：轴的疲劳强度取决于多种要素，主要有资料的机械特性，应力集中的影响等。合金钢比优质碳素钢的机械强度高，但它对应力集中的敏感性也较高。所以在采用高强度合金钢时。如不留意构造设计和外表粗糙度等问题，会呵斥过大的应力集中，此时不一定能改善轴的疲劳强度。放在采用合金钢作为轴的资料时，一

17、定要留意以上几个问题。1327在进展轴的构造设计时，应思索哪些问题？答：轴的构造设计具有很大的灵敏性和多样性，虽然如此，在铀的构造设计中，应思索以下几个问题。l制造安装要求。轴应便于加工，轴上零件要易于装拆。2定位要求。轴和轴上零件要有准确的任务位置。3各零件要结实而可靠地相对固定。4尽量减小应力集中。 1328轴的计算弯矩 中系数a的含义是什么？如何取值？答：式中的a是根据扭矩T的性质而定的折算系数。在转轴中弯矩引起的弯曲应力，普通是对称循环变应力，而扭矩引起的扭剪应力并非都是对称循环变应力。在强度计算中，为使弯曲应力和扭剪应力的循环特性一致，所以在公式中引入将扭矩引起的改动剪应力转化成对称循环应力的折算系数a。 规定 a = 1 b / r b。式中， 1 b对称循环时的许用弯曲应力， r b循环特性系数为r时的许用弯曲应力。rl时，a0.3; r=0时, a0.59;r=1时, a=11329在什么情况下，轴段应设有退刀槽和砂轮越程增？其尺寸如何确定？答：当轴段上有螺纹或需求磨削加工时，应设置退刀槽或砂轮越程槽。其尺寸应参照 GB 640386的规定。1330如何提高轴的疲劳强度？如何提高轴的刚度？答：可以从构造和工艺两方面采取措施来提高钢