河科大机械设计作业作业解答

题13-47图

第十四章联轴器和离合器

一、分析与思考题

14-16联轴器、离合器、安全联轴器和安全离合器有何区别？各用于什么场合？

答：联轴器：用来把两轴联接在一起，机器运转时不能分离。只有停机时将联接拆开后两轴才能

分离。

离合器：在机器运转过程中可使两地随时接合或分离。用来操纵机器传动系统的断续，以便进

行变速及换向等。

安全联轴器和安全离合器：机器工作时，如果转矩超过规定值，这种联轴器或符合器即可自行

断开或打滑，以保证机器中主要零件不致因过载而损坏。

14-17试比较刚性联轴器、无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联融器各有何优缺点？

各用于什么场合？

答：刚性联轴器：构造简单，成本低，可传递较大的转矩。缺乏补偿两油相对位移的能力。

故对两轴对中性能要求很高。用于转运低，无冲击，轴的刚性大，对中性较好的场合。

无弹性元件的挠性联轴器：可补偿两轴相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。常用;我

荷平稳、无冲击的场合。

有弹性元件的挠性联轴器：因装有弹性元件,不仅可以补偿两轴相对位移而且可以吸振辍冲.用

于需要补偿两轴的相对位移，工作载荷有较大变化的场合。

14T8选择联轴器类型时，应当考虑哪几方面因素？

答：L传递转矩大小和性质以及对吸振缓冲能力的要求:

2.工作转速高低和引起离心力的大小：

3.两轴相对位移的大小和方向：

4.联轴器的可靠性和工作环境；

5.联轴器的制造、安装、维护和成本。

14-19牙嵌离合器和.摩擦式离合器各有何优缺点？各适用于什么场合？

答：牙战离合器：结构简单，没有相对滑动，尺寸小。但不能在转速差较大时进行联接。

摩擦式离合器：两轴能在任何不同角速度下进行联接：改变摩擦面间的压力就能调节从动轴

的加速时间：接合时冲击和振动较小：过我时将发生打滑，可避免其它零件损坏。

设计计算题

14-20有一徒式输送机用联轴器与电机相联接。已知传递功率P=15Kw,电动机转速n=M60r/min,

电动机轴伸直径d=42mm。两轴同轴度好，输送机工作时起动频繁并有轻微冲击。试选择联轴器的

类型和型号。

解：根据题中已知条件，选择有弹性元件的挠性联轴器。查表14T,取KA=L5。由公式（14-3）,

计算力矩T=k.T=K.472N.，n

t（l4---------=1.5x--------------=1

g人n1460

1）在选择联轴悬时，联轴器的孔径范围应满足电动机轴径d=42mmm竹J要求.

2）选HL3型弹性柱销联轴器，[T]=630Nm,30Wd348mm

3＞选TL6型弹性套柱销联轴群，[T]=250Nm,32WdW42mm

选ML5梅花型弹性联轴器，[T]=250Sm,30Wd4《8mm

14-21一搅拌机的轴通过联轴器与减速器的输出轴相联接，原动机为电动机，减速器输出轴的转

速n=200r/min,传递转矩T=1000Km,两轴工作时有少量偏移，试选择联轴器的类型和型号。

解：根据题中已知条件，选择无弹性元件的挠性联轴器。查表147,取KA=L7。由公式（14-3）,

计算力矩

K=K.T=l,7X1000=1700Nm

1）选KL8型滑块联轴器，[T]=1800Nm

2）选CL3型齿式联轴器，[T]=315ONm

第十五章轴

三、分析与思考题

15-23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：工作中既承受党矩又承受扭矩的轴称为转轴、只受弯矩而不受扭矩的轴球为心轴、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。

15—24试说明下面几种轴材料的适用场合：Q235-A.45.lCrl8Ni.QT600-2.lOCrNio

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:

1。'18柑用F高、低温及假蚀条件下的轴,如发动机凸轮轴;

QT600-2用于制造复杂外形的轴,如发动机的轴;

40CrNi用于制造很重要的轴，如汽车、拖拉机变速箱中的轴.

15-25轴的强度计经方法有哪几种？各适用于何种情况？

答：1.按扭转强度条件计算，该力法运用于计算传动轴或初步估计转轴直径；

2.按涔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我很大、或应力循环的不对•称性较为严

重的轴的静强度。

15-26按弯扭合成强度和按疲劳强度校核时，危险做面应如何确定？确定危险裁面时考虑的

因素有何区别？

答：按弯扭合成强度校核釉时，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.

15-27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，这对那些瞬时过我很大、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.

1.15-28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？

2.答：可采取下列措施来提高轴的疲劳强度

3.换用强度高的好材料：

4.减小应力集中（增大过渡圆角半径、降低表面粗糙度、开设卸载槽）

5.对轴的表面进行热处理和硬化处理；

6.改进轴的结构形状；

7.提高加工质量等。

15-29何谓轴的临界转速？轴的弯由振动临界转速大小与哪些因素有关？

15-30什么叫刚性轴？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

15—31已知一传动轴的材料为405钢调质，传递功率P=12kW,转速n=80r/nin。试:

<1）按扭转强度计算轴的直径：

<2）按扭转刚度计克轴的直径（设轴的允许扭转角4幺。.5瀚。

解：（1）由表15-3知:A0=97'112

=(97~112)y—=⑸.5~59.5)，的

⑵；•d2B。•

(p=5.73x104--=5.73xlO4>--------------<\(p]

GO8.1xl04x—J4

32

...42犷73x32*955x1()6•67.406，〃/〃

V8.5刖］

其中：儿=100•466881341=1()83

\(P\

15—32苴径d=75mm的实心轴与外径d0=85mm的空心轴的扭转强度相等，设两轴材料相同，试求

该空心轴的内径dl和减轻重量的百分比。

解：实心轴：，空心轴：

0.,材料相同/.[r]=[r]\载荷相同T=T'

扭转强度相同时有■:WT=WT'

减轻重量的百分比为:

15-33困示（a）、（b）为起用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,[o-l]=45MPa,轴的直径均为d=40nun,若起重量相同，Q=20K、，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15—33图

转动心轴

解：M=。/2x25=2.5xIO5Nnon,\V=^73/32=6283.19〃"?/

转动心轴：

固定心轴：

15—34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Fll=5000N,

Frl=1690N,Fal=676N,dml=120inm,<lm2=300inni,Ft3=10000N,Fr3=3751N,Fa3=2493N,d3=150min,

ll=13=60mn),12=120mm,14=15=16=lOOrnm,试画出输入轴的计算简图，计算釉的支反力，画出轴

的弯扭图合扭矩图，并将计算结果标在图中。

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•・尸川〃4+乜2-勺=3/1690x60-676x120/2=5()7/V

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15—35根据题15—34的已知条件，试画出中间轴的计算简图，计算轴的支反力，画出轴的穹扭

图和扭矩图，并将计算结果标在图中。

解：•••？”=々2Ml690',《=E?=50000=52=676N

'**FCH（，4+k+4）-/2,争-［（4+4）+^3，/6-^3-=0

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△2

15—36两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，并采用网头普通平键联接，轴肩处的网角半

径为r=L5mm。若已知轴所受扭矩T-292N-m,轴的弯矩图如图所示。试按涔扭合成理论验算轴上

截面I和II的强度，并精